化工原理课程设计-乙醇-水混合液精馏塔设计

1、全套论文化工原理课程设计题目：乙醇-水混合液精储塔设计学 院：化学与材料工程学院专 业：高分子材料与工程姓 名：徐光璞学 号： 102410143指导教师：任海波河南城建学院2012年12月25日化工原理课程设计工艺条件一、设计目的和要求课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论系实际的桥梁。通过课程设计，培养学生查阅资料、选用公式和搜索数据的能力； 熟悉工程设计基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法；锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力、独立工作和创新能力；培养学生能用简洁 的文字清晰的图表来表达自己设计思想的能力。二、设计任务完成精储塔工艺设计，运用最优

2、化方法确定最佳操作条件；精储设备设计， 有关附属设备的设计和选用；绘制带控制点工艺流程图，塔板结构简图和塔板负 荷性能图，编制设计说明书；等。三、设计题目题目二：乙醇-水混合液精储塔设计四、设计条件年处理量：8000吨/年料液浓度（质量: 40%料液初温：30 c塔顶产品浓度：94% （质量分率）塔底乙醇含量不高于0.3% （以质量计）精储塔塔顶压强：4kPa（表压）进料状态：泡点进料回流比：自选单板压降0 0.7 k pa冷却水温度：30 C设备形式：筛板塔饱和水蒸汽压力：2.5kgf/cm彳表压）（1kgf/=98.066kPa ）每年实际生产天数：330天，每天24小时连续运转设计方案简

3、介二物料流程说明4三设计说明书53.1 .气液相平衡数据 53.2 全塔物料衡算63.3 工艺条件及物性数据计算 63.3.1 操作温度：73.3.2 操作压强73.3.3 平均分子量的计算.3.3.4 平均密度3.3.5 混合液体表面张力.3.3.6 液体粘度3.3.7 塔的物性数据列表.3.4实际塔板数的计算3.4.1 计算最小回流比.3.4.2 精微塔内汽液负荷计算3.4.3 操作线方程3.4.4 逐板法计算塔板数.8 91.01.11.21.2错误.!未定义书签。2错误!未定义书签。3错误.!未定义书签。3错误.!未定义书签。41.1.5 塔板效率1.51.1.6 计算实际塔板数1&#

4、163;3.5 塔和塔板主要工艺尺寸计算 1.53.5.1 塔径的设计1.63.5.2 塔高的设计计算 1.63.5.3 溢流装置1.73.5.4 塔板布置和筛孔数目与排列 .18.3.6.1塔板压降3.6.2液面落差1.9错误.!未定义书签。03.6 流体力学验算1.9.3.6.1 液泛验算 错误.!未定义书签。03.6.2 漏液21.3.6.3 物沫夹带21.3.7 .塔板负荷性能图213.7.1 漏液线213.7.2 液沫夹带线 223.7.3 液相负荷下限线 223.7.4 液相负荷上限线 2222233.7.5 液泛线3.7.6 操作性能负荷图四筛板塔设计结果概要 24五塔附件设计2

5、55.1 接管管径计算255.2 换热器的计算与选型 275.3 储槽285.4 泵的选型与计算 29六设计体会及改进意见 303.1七参考文献31主要符号说明word资料一、设计方案简介乙醇水体系是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料 之一，是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。 因其良好的理化性能，因而被广泛的应用于化工、日化、医药等行业。 近年来，由于燃料价格的上涨，乙醇燃料越来越有取代传统燃料的趋 势。长期以来，乙醇多用于蒸储法生产，但是由于乙醇 水体系有共 沸现象，由于乙醇水体系形成共沸物，在常压下，共沸物的组成为 4.43%勺水，95.57%勺乙醇，共?瓶曷度

6、为78.15C ,此时乙醇组成Xm =0.894（摩尔分数，且此时溶液的气液组成（平衡组成）相等，这 就无法用普通的精微的方法来将乙醇溶液再浓缩，既得不到纯度高于 95.6%勺乙醇。本实验塔顶产品浓度要求为 94% （质量分率），普通精储便可以 得到需要产品，不用再进行吸附分离提纯。二、物料流程说明乙醇一一水溶液经预热至泡点后，用泵送入精储塔。塔顶上升蒸 气采用全冷凝后，部分回流，其余作为塔顶产品经冷却器冷却后送至 贮梢。塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮梢。三、设计说明书3.1汽液相平衡数据表1乙醇水溶液体系的平衡数据液相中乙醇的含量（摩尔分数）汽相中乙醇的含量（摩尔分数）液

7、相中乙醇的含量（摩尔分数）汽相中乙醇的含量（摩尔分数）0.00.00.400.6140.0040.0530.450.6350.010.110.500.6570.020.1750.550.6780.040.2730.600.6980.060.340.650.7250.080.3920.700.7550.100.430.750.7850.140.4820.800.820.180.5130.850.8550.200.5250.8940.8940.250.5510.900.8980.300.5750.950.9420350L5951010表2常压下乙醇与水气液平衡组成（摩尔）与温度关系温度/ c液相中

8、乙醇的含量（摩尔分数）汽相中乙醇的含量（摩尔分数）温度/ c液相中乙醇的含量（摩尔分数）汽相中乙醇的含量（摩尔分数）1000.00.081.532.7359.2695.51.9017.0080.739.6561.22897.2138.9179.850.7965.6486.79.6643.7579.751.9865.9985.312.3847.0479.357.3268.4184.116.6150.8978.7467.6373.8582.723.3754.4578.4174.7278.1582.326.0855.8078.1589.4389.433.2全塔物料衡算3.2.1由质量分数求摩尔分数M

9、b=18.02 g/mol 。乙醇相对分子质量M A=46.07g/mol ;水的相对分子质量进料、塔顶、塔底质量分数:aF =40%(wt%> aD=94%；aW =0.3%。aD MAXD aD Ma (1 aD) Mb0.94 46.070.94 46.07 (1 0.94) 18.020.85970.4/46.07Xf= 0.4/46.07 0.6/18.02 =0.20680.003/46.07Xw =0.003/46.07 0.997/18.02=0.00123.2.2物料衡算进料平均相对分子量：M M AXfM B (1 Xf)29.24kg/k mol进料量:年处理量F

10、=、,一,、 总生产时间平均分子量总物料衡算8000 10007920 9.6mol/s29.24 3.6F=D+W=9.6 mol/s乙醇物料衡算9.6 >0.2068= 0.8597 >D+0.0012W联立解得D=2.3mol/s,W=7. 3mol/s3.3、 工艺条件及物性数据计算工艺条件物性的计算包括：操作压强、温度、平均分子量、平均密度、液体表面张力、液体黏度及表格。3.3.1 操作温度为了考察精微塔内物质的状态性质，需要计算塔内各部分的温度具体为: 塔顶、进料口、塔金、精微段平均温度、提微段平均温度。利用表一中数据由拉格朗日插值可求得tFtDtwtF ：84.1 8

11、2.716.61 23.37tF 82.720.68 23.37tF =82.95 oC (xF =0.2068)tD :78.15 78.41 tD 78.1589.43 74.72 85.97 89.43tD 78.21 oC (xD =0.8597)100 95.5 tW 1000 1.900.12 0tW 99.72OC (XW =0.0012)精微段平土匀温度 t1 (tD tF)/2 80.58 oC;提储段平均温度t2 (tF tW)/2 91.34 cCo3.3.2 操作压强乙醇、水的饱和蒸汽压可以用下式计算：lg A B-C t式中：p为蒸气压mmHg; A、B、C为常数；t

12、为摄氏温度(OC)物质名称温度范围t/ oC安托尼常数ABC乙醇-301508.044941554.3222.65水0608.107651750.286235.0水601507.966811668.21228.0乙醇、水安托尼常数表3:3.3.2.1塔顶压力：tD 78.21oC, Xd =0.8597由安托尼公式可以计算出该温度下,Pa100.813KFa,Pb44.075KFa假设该物系为理想物系:Pd XdFA(1 Xd)Pb0.8597100,813 (1 0.8597) 44.075 92.85KPa3.3.2.2进料处:tF82.95 oC, Xf =0.2068同上，可以计算出该

13、温度下,Pa121.240KFa,Pb53.396KFaPf 0.2068 121.240(10.2068) 53.39667.426KPa3.3.2.3 塔金：tw99.72 oC,xW =0.0012Pa 222.960KFa,Pb100.765KFaFW 0.0012 222.96(1 0.0012) 100.765100.91KFa3.3.2.4精微段:t1 80.58十81.05 79.880.58 81.5平均液相组成：32.73 50.79x1 32.73x10.4038Pa110.635KFa,Pb 48.547KFaF 0.4038 110.635 (1 0.4038) 48

14、.54773.618KFa3.3.2.5提储段:t2 91.34oC95,5 89.0 91,34 95.5平均液相组成： 1.9 7.21X21.9x20.053pA165.786KFa,Pb 73.966KFa73.966 78.832KFaF2 0.053 165.786 (1 0.053)3.3.3 平均分子量的计算3.3.3.1 汽液相组成计算汽相组成精福段：79.8 81.580.58 81.5y10.611965.6458.26y1 58.2695.589.091.34 95.5提福段：y20.310217.0038.91y 17.00精微段平均液相组成分别为x10.4038y1

15、0.6119提福段平均液相组成分别为x20.053y20.31023.3.3.2平均分子量计算精福段:M vi y1MA (1 y1)M BM lix1MA (1x1)M B0.6119 46.07 (1 0.6119) 18.02 35.18kg/kmol0.4038 46.07 (1 0.4038) 18.02 29.35kg/kmol提福段:M V2y2MA (1 y2)MB0.3102 46.07 (1 0.3102) 18.02 26.72kg/kmol4.M L2 x2MA (1 x2)M B0.053 46.07 (1 0.053) 18.0219.51kg / kmol3.3.

16、4 平均密度 1aA aBToPM用下式计算密度，混合液密度： 混合气密度：V L AB22.4TP0其中：a为质量分数，M为平均相对分子质量不同温度下乙醇和水的密度如下表 （A表示乙醇，B表示水）温度/ oC3A/kg/m3b /kg/m温度/ cC3a /kg/m3b /kg/m80735971.895720961.8585730968.6100716958.490724965.3表4 :不同温度下乙醇和水的密度3.3.4.1 求ti和t2温度下乙醇和水的平均密度ti 80.58(C,85 8080.58 80730 735 A 735一 _ .3A =734.42 kg/m85 8080

17、.58 80968.6 971.8b 971.8B=971.43kg/m同理：t291.34(C ,'A_3722.93 kg/mB 964.38kg/m3.3.4.2精储段和提储段汽液相密度精微段：aA 0.4038 46.07 /(0.4038 46.07 0.5962 18.02)0.6340液相：1aAaB _ 0.6341 0.634L1AB734.42971.43汽相:3L1=806.43kg/mV1T°PM273.15 3501822.4TF0 - 22.4 (273.15 80.58)31.213kg/m 3提福段：a'A0.053 46.07/(0.

18、053 46.07 0.947 18.02)0.1252液相1a'A a'B _ 0.1252 0.8748" 722.93 964.38-3L1 =925.673kg/m气相V2T°PM =273.15 26.7222.4TP022.4 (273.15 91.34) 30.894 kg/m3.3.5 混合液体表面张力表5:乙醇、水的表面张力和温度的关系如下表温度/oC708090100乙醇的表向张力/ 10mN/m1817.1516.215.2水的表向张力/ mN/m64.362.660.758.8塔顶：tD=78.21 oCXD =0.8597 ,一.8

19、0 70乙醇的表面张力：-17.15 1878.21 70a 18A=17.302mN/m水的表面张力:80 7078.21 70m(顶)62.664.3B 64.3B =62.904mN/m0.859717.302(1 0.8597)62.904 23.70 mN/m进料口 ：tF82.95XF =0.2068乙醇表面张力:908082.95 90水的表面张力:16.2 17.15A 16.2A=17.32mN/m90 8082.95 9060.7 62.6B 60.7B =62.94mN/mm(进)0.2068 17.32(1 0.2068)62.94 53.51 mN/m塔金：tW99.

20、72 cC,XW =0.0012-100 90乙醇的表面张力：15.2 16.299.72 90A 16.2A=15.23mN/m水的表面张力:100 9099.72 9058.860.7B 60.7B =58.85mN/mm(釜)0.001215.23(1 0.0012)58.85 58.80mN/m精微段的平均表面张力m（精）23.70 53.51 38.61mN/m提储段的平均表面张力m （提）53051 58.80 56.16mN/m3.3.6液体黏度3.3.6.1塔顶及塔釜黏度塔顶：tD =78.21 oC、XD =0.8597,可查得在该温度下，乙醇和水的粘度分别为：A 0.48m

21、Pa.s, B 0.36mPa.sD xD A (1 XD) A 0.8597 0.48 0.1403 0.36 0.4632mPa.s塔金：tw99.72 oC、Xw =0.0012 ,同(a)可得 A 0.35mPa.s, B 0.28mPa.sWXW A (1 xW) A 0.0012 0.35 0.9988 0.28 0.28mPa.s3.3.6.2精储段、提储段及全塔平均黏度精储段平均粘度：精微段平均液相组成x10.4038,可知平均温度下，乙醇和水的粘度分别为：A 0.46mPa.s, B 0.35mPa.s。精储段平均粘度：1 A x1 (1 x1)B 0.46 0.4038 (

22、1 0.4038) 0.35 0.3944mPa.s提福段平均黏度提福段平均液相组成x20.053,可知平均温度下，乙醇和水的粘度分别为:'A 0.38mPa.s'B 0.31mPa.s。提储段平均粘度：2 x2'A (1 x2)'b 0.053 0.38 (1 0.053) 0.31 0.3137 mPa.s1 20.3944 0.3137全塔平均枯度：m 0.3541mPa.s2 23.3.7塔的物性数据列表置项目进料口塔顶塔金精储段提储段操作压强/kp67.42692.85100.9173.61878.832温度/ oC82.9578.2199.7280.

23、5891.34平均分 子量/kg/kmol气 相一一一35.1826.72液 相一一一29.3519.51平均密度 /kg/m3气 相一一一1.2130.894液 相一一一806.43925.673表面张力/mN/m一一一38.6156.16液体黏度/mPa.s一0.46320.280.39440.3137表6:塔内物性数据3.4、 实际塔板数的确定3.4.1 计算最小回流比从乙醇-水气液平衡相图(x-y图)与y=x曲线，物系的最小回流比Rmin其相切的那点。通过作图可知切点P (0.7473,0.7819 ),Rmin =Xd ypypxp0.8597 0.78192.250.7819 0.

24、7473R=1.6 Rmin =3.63.4.2 精微塔内汽液负荷计算根据恒摩尔流假定，可以分别计算出精储塔内上升蒸汽量和下降液体量。3.4.2.1精微段摩尔流量：V (R 1) D (3.6 1) 2.3 10.58mol/sL R D 3.6 2.3 8.28mol/s质量流量：ViMv1V 35.18 0.010580.3722kg/sM L1 L 29.35 0.008280.243kg/s体积流量：VsiViV1LsiL_Li0.243804.433.01 X10-4 m3/s3.4.2.2 提储段摩尔流量：V' V 10.58ol/sL' L q F 8.28 1

25、9.6 17.88mol/s质量流量：V2MV2V'26.720.010580.2827 kg/sL2M l2 L'19.510.017880.3488 kg/sV 0.28273体积流量：Vs2 0.3163 m3/sV2 0.894,L20.3488-4 3Ls2 3.76X10 m /sL2 925.6733.4.3 精储段和提储段操作线方程，RXd精微段操作线万程：ynR-Xn 1 -R- 0.7826 Xn1+0.1869泡点进料q=1 , q线方程：Xq=xF0.2068 L w提储段操作线方程：yn 1 xn Xwyn 11.69Xn 0.0008283.4.4

26、用逐板法计算塔板数3.4.4.1计算平衡线方程100.813塔顶 tD 78.21 oC “1=2.287D44.0750.372230.3068m /s1.213塔底tw222.9699.72 oC «2=2.213100.765平均相对挥发度；“二. 2.287 2.213 =2.25平衡线方程：y 1 (1)xy2.25 1.25y3.4.4.2塔板数计算56 进 780.8597 0.7593 0.6437 0.5354 0.452 0.39690.364 0.34190.7314 0.5837 0.4454 0.3387 0.2683 0.2263 0.20280.1876

27、90.31620.170510110.2873 0.256 y0.152 0.1326 x1213140.2233 0.1907 0.15940.1133 0.0948 0.07771516170.1305 0.1049 0.08280.0625 0.0495 0.0386180.06440.02971920212223242526270.04940.03740.02620.01940.01390.00970.00650.00410.00220.02230.0160.0120.00870.00620.00430.00290.00180.00098Xf =0.2068 Xw =0.0012通过计

28、算可以求得理论塔板数为Nt=27块（包括蒸储釜），加料板为第7块理论板,精储段为6块，提储段为20块（不包括蒸储釜）。3.4.5 计算塔板效率用经验公式 Et 0.17 0.6161g m计算塔板效率精微段 1 0.3944mPa.s Eti 0.17 0.616 lg 0.3944 0.419提福段 2 0.3137mPa.s ET2 0.17 0.616 lg 0.3137 0.5023.4.6 计算实际塔板数精微段：N1 6/0.419=15 块；提福段：N2=20/0.502=40 块全塔实际塔板数：N =55块。3.5、 塔和塔板主要工艺尺寸计算3.5.1 塔径的设计史密斯关连图(1

29、)精福段取板间距：HT 0.3m, hL0.06m,则 HT hL = 0.24mLs1 口 3.01 10 41806.43Vsi0.3068 1.2130.0253查图史密斯关连图可知:0 2C20 =0.064 , C C20 C)0.0640.238.61200.073Umax= C J :VV806.43 1.213=0.073 1.88m/s取 U10.6 umax =1.12m/s1.2134 0.3068 3.14 1.120.62m圆整到 D =0.7m (而后力学验算时单板压降不符合要求)，匀整到 D =0.8m(2)提福段取板间距：H 'T 0.3m, h'

30、;L 0.06 m,则 H'T - h'L = 0.24m0.0383Ls2 L23.768 10 4925.673Vs2 V2 0.31630.894查图史密斯关连图可知:C20 =0.061 , C C20 (20)0.20.06156.16200.20.075,L V925.673 0.894u'max=C ；L= 0.075 2.41m/sV.0.894取 u20.6u'max=1.45m/sD24Vs2:U24 0.31633.14 1.450.54m匀整到 D2 =0.8m整塔塔径:D=0.8m22横截面积：ATD 0.785 X0.8 =0.502

31、4m4，0.3068空塔流速：u'1 0.6107/s0.5024,0.3163u'2 0.630m/s0.50243.5.2 塔高的设计计算共开设3个人孔淇高度为1.2m但由于设置考虑到料液人孔作为安装和检修人员进出塔的通道，其设置应当便于进出任何一层塔板。人孔处塔板间距较大，且人孔设备过多会使制造时塔体的弯曲度难于达到要求，较清洁，无需经常清洗。精微段的有效高度为Z精(N精 1) HT (15 1) 0.3 4.2 m提镭段有效塔高为Z提(N提 1) Ht (40 1) 0.3 11.7m故精储塔的有效高度为Z Z 精 Z提 1.2 4.2 11.7 1.2 17.1m3.

32、5.3 溢流装置因塔径D=0.8m ,可选用单溢流方形降液管3.5.3.1 堰长 取 lw 0.7 D =0.7 X0.8=0.56m3.5.3.2溢流堰高度hwhL how 70.06m选用平直堰堰上液高度how2.841000E(LA)2/3 (近似 E =1) lw精微段：how2.841000E(LA)2/3lw_-42.84 ,3600 3.01 10 、2/3()=0.0076m10000.56hwhLhow 0.06-0.0076=0.0524m提福段：h'ow维E(LA)2/3=284 (3600 3.768 10-4 )2/3=0.0107m1000lw10000.5

33、6h'wh'L h'ow 0.06-0.0107=0.0493m3.5.3.3方形降液管的宽度和横截面由2 0.7查表可知DAfWd一 0.0918 及0.151ATD则：Af =0.0918 AT20.0918 X0.5024=0.046m ,Wd =0.151 D =0.151 X0.8=0.12m验算降液管内停留时间:精微段:AHC10.046 0.345.8s3.01 10 4提福段:AfH'TLs20.046 0.3436.6s3.768 10 4两段停留时间>5s,故降液管可用。3.5.3.4降液管底隙高度精微段：取降液管底隙流速为40.12

34、m/s,则hoLs1l wUo3.01 10 40.56 0.120.0045m提福段:取u00.12 m/s ,则h'oLs23.768 10l wu o0.56 0.1240.0056m因为h'o大于ho,故ho满足要求。3.5.4 塔板布置和筛孔数目与排列3.5.4.1 塔板分布因为D<1.5m ,取安定区宽度 WS0.07 m无效周边高度WC 0.05m4mm 碳钢板，筛孔直径 do 4mm ,筛孔3.5.4.2 筛孔计算及排列本例所处理的物系无腐蚀性，可选用 按正三角形排列，取孔中心距 t 3do 12mm。1.155Aa22 r 1 x筛孔数目n为 n -L，

35、 Aa 2(xJrxsin )t180 rx -D2 (Wd Ws) 028 (0.12 0.07) =0.21mD 0.8rWc 0.05 0.35m222则 Aa 2(x.r2 x2 sin 1 -)= 180 r2(0.21 ,0.352 0.2123.14 0.352 sin1801 0.212)0.28m0.352246 个1.155Aa _ 1.155 0.28 t2-0.0122do 20.004 2开孔率： 0.907(,)20.907()10.1%t0.0123.6流体力学验算3.6.1 塔板压降(三0.7kpa)气体通过一层塔板的压降为hphihch干板压降 hc0.051

36、(u0)2()coL(1)精福段:气体通过筛孔速度Uo14Vs1 d02n4 0.30683.14 0.0042 224610.88m/s由d。/1查图得，Co 0.810.88、2 1.213hc0.051 () 0.0142m (放枉)0.8806.43气体通过充气液层得压降hi儿Ua1Vs1AtAf0.30680.5024 0.046=0.68m/sFoUa1V1 0.68.1.213 0.83kg 1/2/(s.m1/2)查图得， =0.68hlhL =0.68 X0.06=0.00.0408m (液柱)液体表面所产生的压力：,4 l 4 38.61 10 3h =- 0.0049m

37、(放枉)Lgdo 806.43 9.81 0.004hp hl hc h =0.0142+0.0408+0.0049=0.06m(液柱)单板压降：p1hp Lg 0.06 806.43 9.81 473.87Pa<0.7kpa(2)提福段:气体通过筛孔速度Uo24Vs2 do2n4 0.31633.14 0.0042 224611.21m/s由do/1查图得，Co0.8hc= 0.051 (贤20.894925.6730.0096 (液柱)气体通过充气液层得压降Ua2-VS2O.63=0.69m/sAtAf0.5024 0.046Fo Ua2 ,-v20.69 0.8940.65kg1/

38、2/(s.m1/2)查图得， =0.73 h'lh'L=0.73 X0.06=0.043m (液柱)液体表面所产生的压力：4 'L4 56.16 10 3h' =- 0.006m (液柱)L2gdo925.673 9.81 0.004h'p h'l h'c h' =0.043+0.0096+0.006=0.0586m(液柱)单板压降：p'1h'p ig 0.0586 925.673 9.81 532.14Pa<0.7kpa所以，塔板压降符合要求。3.6.2 液面落差对于筛板塔而言，液面落差很小，且在本设计中塔

39、径和液流量均不大，故可以忽 略液面落差的影响。3.6.3 液泛为了防止塔内发生液泛，降液管内液层高度Hd应满足Hd (Ht hw),乙醇一水物系属于一般物系，取0.5。(1)精微段：(Ht hw) =0.5 X (0.3+0.0524 ) =0.176m板上不设进口堰，hd0.153(u'o)20.153 0.122 0.0022而 Hd hphLhd0.06+0.06+0.0022=0.122mHd (Hthw)(2)提福段：(Ht h'w )=0.5 X (0.3+0.0493 ) =0.175m板上不设进口堰，h'd 0.153(u'o)2 0.153 0

40、.1220.0022而 H'dh'p h'Lh'd 0.0586 + 0.06+0.0022=0.121m所以,3.6.4精福段:提福段:H'd (Ht塔内不会发生液泛。漏液对筛板塔，取露液量uominFoV1稳定系数 KU o minFoV2所以,3.6.5h'w)10 %时的汽相动能因子为F。7,6.36 m/s 头际孔速,1.213UolUo min7,Uo110.88 m/s10.881.71>1.56.360.8947.40m/s 实际孔速uo2 11.211.52<2.0U'omin 7.401.5< K K

41、'<2 ,所以塔内无明显漏液。液沫夹带用式eV5.7 10 6(Ua4一 )3.2计算液沫夹带量。 hf精微段：Ua10.68m/sUo211.21m/sATAf5.7 1038.613-(0.680.3 0.15)提福段：Ua2AThf 2.5hL2.5X0.06=0.15m3.20.0186kg 液/kg 气Vs2 0.69m/s h'f2.5hL 2.5 X0.06=0.15mAf,5.7 10eV 56.163-(0.690.3 0.153.2a -)0.0134kg 披/kg 气所以，e e'V都小于0.1kg液/kg气，所以本设计中液沫夹带量e在允许的

42、范围内。3.7塔板负荷性能图3.7.1 漏液线Uomin 6.36m/s 223Vs1do nu0min = 0.785 0.0042246 6.36 = 0.18m /s4据此可以做出液体流量无关的水平漏液线3.7.2液沫夹带线Vs0.46,hw =0.0524m以ev=0.lkg液/kg气为限，计算VsLs的关系5(A)3.2,扇L Ht hAtAfhf 2.5(hw how)2.84 /3600Ls、2/32/3=2.5 0.0524(s) =0.131+2.455 Ls10000.565.7 10 3 /ua、320.1= eV( a厂38.61 Hthf一 一2/ 3化简后Vs Ls

43、的关系为下：Vs 1.84 8.66Ls通过以上关系式可以作出液沫夹带线。3.7.3 液相负荷下限线平直堰，取上堰液层高度how0.006 m作为最小液体负荷标准。2.8410003600L0.56立)2/3=0.006mLsmin0.00048m 3/s据此可以作出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线。3.7.4 液相负荷上限线5s作为液体在降液管中停留时间的下限,s,maxAfHT50.046 0.330.0028 m3/sLs0.00028m 3/ssm ax据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷上限线。3.7.5液泛线2通过下式计算液泛线a'Vs2b' c'L2s

44、2/3d'Ls。.0.051 v其中 a'百(其中(AoCo)2 LAo1 2、 do n )；4b Ht (1)hw._ 2c' 0.153/(lwho) ； d'3 2.84 10 E(13600 2/3)()l w将有关数据带入可以求得a'0.051(AoCo)V2 L0.051(0.785 0.0042 2246 0.8)21 2 0.151814.56b' Ht (1)hw=0.5 X0.3+(0.5-0.68-1) X0.0524=0.08822c' 0.153/(lwho) =0.153/(0.56 X0.0045) =24

45、0933-,3600、2/3 - “ 33600 0/3d' 2.84 10 E(1)()= 2.84 10 3(1 0.68)()2/3 =1.65lw0.56222/30.151Vs0.088 24093L2s 1.65Ls222/3Vs0.58 160000L2S 10.93Ls列表计算如下:Ls / m3/s0.00040.00060.00080.00100.0015Vs / m3/s0.4950.4450.38360.3110.213.7.6操作性能负荷图由塔板负荷性能图可以看出：任务规定的气，液负荷下的操作点P （设计点），处于适宜操作区内的适中位置。塔板的气相负荷上限由雾

46、沫夹带控制，操作下限由漏页控制。按照固定的液气比，由图 2查出塔板的上限为雾沫夹带控制，下限为漏液控制，所以33 .(Vs) max = 0.38 m / s (Vs)min 0.18 m /S操作弹性=2.11四、筛板塔设计结果概要序号项目（名称、符号、单位）精福段提福段备注1塔径D/m0.80.82板间距H"m0.30.33溢流型式单溢流4降液管型式方形5堰长lw/m0.566堰局 hw/m0.05240.04937板上液层局度 儿/m0.068堰上液层图度how/m0.00760.001079降液管底隙高度 ho/m0.00450.005610筛孔直径d o/m0.00411筛

47、孔数目n/个224612孔心距t/m0.01213安定区宽度Ws/m0.0714边缘区宽度Wc/m0.0515 -2鼓泡区囹积 Aa/m0.2316开孔率 /%10.117空塔气速u /(m/s)0.60170.6318筛孔气速Uo /(m/s)10.8811.2119稳定系数 K1.711.5220每层塔板压降p/Pa47353221 -3气相负何上限Vs,max/(m /S)0.3822 一 .一一3气相负何卜限 Vs,min/(m /s)0.1823操作弹性2.11五、塔附件设计5.1接管管径计算5.1.1原料进料管本设计采用直管进料管，管径计算如下:4Vs什D J，取 UF =1.6m

48、/s ,tF 82.95 0C该温度下乙醇和水的密度分别为 a 769.75kg/m 3 b 997 kg/m 3,所以0.2068 769.75 0.7932 997 950 kg/mVsmF80007920 3.6 950_ _432.95 10 m/s4Vs =. 4 2.95 10 416mmUf ,3.14 1.65.1.2 回流管采用直管回流管，取 UR=01.6m3/s,料液冷凝后温度为 78.21 C,查得该温度下乙醇和水的密度分别为a 740kg/m 3 b 972.87 kg/m 3,一一. _ 3所以 0.8597 740 0.1403 972.87 772.67 kg/m3VsL M d/8.28/1000 X (0.8597X46.07+0.1403 X18.02) /772.67=0.000452 m /s, 4Vs 4 0.000452 2dR . = 20 mm Ur . 3.14 1.65.1.3塔顶蒸气出料管塔顶蒸汽组成y=0.8597 ,平均分子 M = 0.8597 M6.07+0.1403 X18.02= 42.13k