精馏塔全塔物料衡算.doc

(1)精馏塔全塔物料衡算1确定塔顶、塔底物料量及组成有全塔物料衡算式联立得：D=81.08，W=29.92汇总列表如下：F/（D/W/11181.0829.920.7120.960.042.确定塔板数 查表得，常压下甲醇的沸点=64.6，乙醇的沸点=78.3，在6578之间甲醇和乙醇的平衡数据如下图示：温度T()甲醇液相摩尔分数x甲醇气相摩尔分数y650.92020.9532660.83620.8998670.75750.8455680.68370.7906690.61420.7349700.54880.6787710.46380.5991720.38460.5180730.31080.4357740.24170.3521750.17810.2639760.11610.1819770.05890.0955780.00490.0082不同温度下甲醇的气、液相组成：（图）t-x-y（图）进料状态方程：在-图上画出线，取精馏段操作线方程：提溜段操作线方程：利用-图查得： 塔顶温度： 塔底温度： 进料温度： 在下查化工数据手册并利用内差法求取：， 。查图，时： 根据公式：求，在时： 在时： 全塔效率：在组成图上绘制的理论塔板数块（不包括再沸器），则实际塔板数为: 块（不包括再沸器） （图）两个1、 塔径计算 1.1、精馏段塔径计算 1.1.1、气相和液相流量计算计算得：在下查表的 气相千摩尔质量为： 液相千摩尔质量： 气相密度为： 气相体积流量： 液相甲醇的质量分数： 液相中乙醇的质量分数： 液相密度的计算：在66.3下查数据并利用内差法求取： 则： 液相体积流量为： 1.1.2、塔径计算 取 查表得 在时甲醇的表面张力为： 乙醇的表面张力为： 则混合物的表面张力为： 泛点气速： 取 根据标准塔径圆整为： 则板间距取0.5m是可用的 塔截面积： 空塔气速： 1.2、提馏段塔径计算 1.2.1、气相及液相流量计算 在72.45下查得 气相千摩尔质量为： 液相千摩尔质量： 气相密度为： 气相体积流量： 液相甲醇的质量分数： 液相中乙醇的质量分数：在72.45下查数据并利用内差法求取： 液相密度的计算： 则： 液相体积流量为：1.2.2、塔径计算 取 则： 查图得 时：甲醇的表面张力为： 乙醇的表面张力为： 则混合物的表面张力为： 泛点气速： 取 根据标准塔径圆整为： 则板间距取0.5m是可用的 塔截面积： 空塔气速： 2、 溢流装置 2.1精馏段溢流装置 2.1.1、堰长 选单溢流弓形降液管，不设进口堰 取堰长=0.66D=0.61.6=1.056m 2.1.2、溢流堰上液流高度 =E() 取E=1则： 2.1.3、出口堰高度 2.1.4、降液管底隙高度 取降液管底隙处液体流速： 取=40mm 2.1.5、弓形降液管宽度和面积 查化工原理:=0.0721=0.07212.01=0.1449=0.124=0.1241.6=0.199m 液体在降液管内停留时间: = = =25.4s 5s,故可用2.2、提馏段溢流装置 2.2.1、堰长 选单溢流弓形降液管，不设进口堰 取堰长=0.65D=0.651.6=1.04m2.2.2、溢流堰上液流高度 =14.78 =0.65 取E=1 则：=14.78=0.0171 2.2.3、出口堰高度 =-=0.07-0.0171=0.0529m 2.2.4、降液管底隙高度 取降液管底隙处液体流速： = =0.0513m 取=40mm 2.2.5、弓形降液管宽度和面积 查化工原理:=0.0721=0.07212.01=0.1449=0.124=0.1241.6=0.199m 液体在降液管内停留时间: = = =15.3s 5s,故可用三、塔板布置及浮阀数排列 3.1精馏段塔板布置及浮阀数排列 3.1.1、塔板布置及浮阀数计算 取阀孔动能因子=12，求孔速 每层塔板上浮阀数为： 取边缘区域宽度： 破沫区宽度：塔板上鼓泡面积： = =0.521m 3.1.2、浮阀排列 浮阀排列方式采用等腰三角形叉排，取同一横排孔心距 t=75mm, 则排间距： 考虑到塔的直径较大，必须采用分块式塔板，而各分块的支承与 衔接也要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距不宜采用113.2mm,而应小于此值， 按t=75mm,以等腰三角形叉排方式作图，排得阀数N=184个。 按N=184重新核算孔速及阀孔动能因数： 阀孔动能因数变化不大，仍在912范围。塔板开孔率： 3.2、提馏段塔板布置及浮阀数排列 3.2.1、塔板布置及浮阀数 取阀孔动能因子=12，求孔速 每层塔板上浮阀数为： 取边缘区域宽度： 破沫区宽度： 塔板上鼓泡面积： = =0.501 3.2.2、浮阀的排列 浮阀排列方式采用等腰三角形叉排，取同一横排孔心距t=75mm, 则排间距： 考虑到塔的直径较大，必须采用分块式塔板，而各分块的支承与衔接也要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距不宜采用86.35mm,而应小于此值， 按t=75mm,以等腰三角形叉排方式作图，排得阀数N=184个。 按N=184重新核算孔速及阀孔动能因数： 阀孔动能因数变化不大，仍在912范围。塔板开孔率： 四、塔板流体力学验算4.1精馏段塔板流体力学验算4.1.1、压力降的计算 气相通过浮阀塔的压力降可根据塔板压力降公式： 干板阻力： 阀全开前： 阀全开后： 解得 所以 板上充气液层阻力： 本设备分离甲醇和乙醇的混合液，可取充气系数 液体表面张力所造成的阻力，此相阻力，可忽略不计。 因此，气体流经一层浮阀塔板的压力降所相当的液柱高度为： （单板压降） 4.1.2、淹塔 为了防止淹塔现象的发生，要求控制液管中清液层高度: 取 已知 可见：符合防止淹塔的要求 4.1.3、雾沫夹带 板上流体流经长度 板上液流面积 甲醇-乙醇可按正常系统取物性系数K=1.0，查图得泛点负荷系数 求泛点率： 对于大塔，为避免过量雾沫夹带，应控制泛点率不超过0.8，通 过计算出的泛点率都在0.8以内，故可知雾沫夹带量能够满足：的要求。4.2提留段塔板流体力学验算 4.2.1、压力降计算 气相通过浮阀塔的压力降可根据塔板压力降公式： 干板阻力： 阀全开前： 阀全开后： 解得 所以 板上充气液层阻力： 本设备分离甲醇和乙醇的混合液，可取充气系数 液体表面张力所造成的阻力，此相阻力，可忽略不计。 因此，气体流经一层浮阀塔板的压力降所相当的液柱高度为： （单板压降） 4.2.2、淹塔 为了防止淹塔现象的发生，要求控制液管中清液层高度: 取 已知 可见 符合防止淹塔的要求 4.2.3、雾沫夹带 板上流体流经长度 板上液流面积 甲醇-乙醇可按正常系统取物性系数K=1.0，查图得泛点负荷系数 求泛点率： 对于大塔，为避免过量雾沫夹带，应控制泛点率不超过0.8，通 过计算出的泛点率都在0.8以内，故可知雾沫夹带量能够满足： 的要求。五、塔板负荷性能图5.1精馏段塔板负荷性能图 5.1.1、雾沫夹带上限线 按泛点率=0.8算出关系 根据公式 整理得： 或： 在操作范围内任取3个值，算出相应0.0010.0040.0075.315.195.07 5.1.2、液泛线 取E=1，则 整理： 或 ： 在操作范围内任取3个值，算出相应0.0010.0050.0093.703.443.18 5.1.3、液相负荷上限线 以5s作为降液管中停留时间下限： 5.1.4、液漏线 以作为规定气体最小负荷标准： 5.1.5、液相负荷下限线 以作为规定最小液体负荷标准： 取E=1，则： 根据塔板负荷性能图 （图） 操作弹性=3.55/1.0=3.555.2、提留段塔板负荷性能图 5.2.1、雾沫夹带上限线 按泛点率=0.8算出关系 根据公式 整理得： 或： 在操作范围内任取3个值，算出相应0.0010.0040.0074.093.983.865.2.2、液泛线 取E=1， 则： 整理： 或 在操作范围内任取3个值，算出相应0.0010.0050.0093.953.683.435.2.3、液相负荷上限线 以5s作为降液管中停留时间下限： 5.2.4、液漏线 以作为规定气体最小负荷标准： 5.2.5、液相