丙酮-水溶液直接蒸汽加热筛板精馏塔设计

1、化工原理课程设计 液体表面张力的阻力计算 液体表面张力所产生的阻力 液柱 气体通过每层塔板的高度可计算： （700Pa=设计允许值）2液面落差 对于筛板塔，液面落差很小，由于塔径和液流量均不大，所以可忽略液面落差的影响。液沫夹带 液沫夹带量，采用公式 由 所以 故设计中液沫夹带量允许范围内漏液 对于筛板塔，漏液点气速： =5.89m/s 实际空速： 稳定系数： 故在本实验中无明显漏液。液泛 为防止塔内发生液泛，降液管内液高度应服从式子 取 而，板上不设进口堰，则有 液柱 可知，本设计不会发生液泛七、塔板负荷性能图 1精馏段塔板负荷性能图 1.1漏液线查图知 = 在操作范围内，任取几个值，已上式

2、计算 0.00060.00150.00300.0045 0.21430.22280.23340.24191.2液沫夹带线以ev=0.1kg液/kg气为限，求Vs-Ls关系如下： 解得VS=0.5901-9.2282LS2/3 0.00060.00150.00300.0045 0.5240.46920.39810.3386可作出液沫夹带线21.3液相负荷下限线液相负荷低于此线就不能保证塔板上液流的均匀分布，将导致塔板效率下降，对于平直堰，取堰上液层高度=0.00526作为最小液相负荷标准。=EE=1,则 据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下限3.1.4液相负荷上限线以3s 作为液体在降液管中

3、停留时间的下限故据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷上线4。1.5液泛线为使液体能由上层塔板顺利地流入下层塔板降液管内，须维持的液层高度令 ， 联立得 整理得： 0.0215=0.39-355.3-1.74列表计算如下 0.00060.00150.00300.0045 0.5890.5430.5000.450由此表数据即可做出液泛线5。根据以上各线方程，可做出筛板塔的负荷性能图如下：精馏A）在负荷性能图A上，作出操作点A，连接OA，即可作出操作线。由图可以看出，该筛板的操作上线为液泛控制，下线为漏液控制。由图查得Vs，max= 1.46m3/s Vs，min= 0.5m3/s故操作弹性为Vs

4、，max/Vs，min=2.922提馏段塔板负荷性能图2.1漏液线查图知 = 在操作范围内，任取几个值，已上式计算 0.00060.00150.00300.0045 0.19870.20830.2200.22932.2液沫夹带线以ev=0.1kg液/kg气为限，求Vs-Ls关系如下： hf=2.5hL=2.5（hw+how），hw=0.0366 how=2.84/10001.074(3600LS/0.65)2/3=0.958LS2/3则hf=0.0915+2.395 LS2/3 HT-hf=0.4-0.0915-2.395LS2/3=0.309-2.395 LS2/3 解得VS=0.6455-

5、10.398LS2/3 Ls/(m3/s)0.00060.00150.00300.0045Vs/(m3/s)0.5720.5090.4290.362可作出液沫夹带线22.3液相负荷下限线=E=1据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下线3。2.4液相负荷上限线以5s 作为液体在降液管中停留时间的下限据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷上线4。2.5液泛线 0.195=0.0821-252.4-1.736列表计算如下Ls/(m3/s)0.00060.00150.00300.0045Vs/(m3/s)0.5980.5490.4730.409由此表数据即可做出液泛线5。根据以上各线方程，可做出筛板

6、塔的负荷性能图如下：B:在负荷性能图B上，作出操作点A，连接OA，即可作出操作线。由图可以看出，该筛板的操作上线为液泛控制，下线为漏液控制。由图查得Vs，max= 1.45m3/s Vs，min= 0.427m3/s故操作弹性为Vs，max/Vs，min= 3.40八、精馏塔的主要附属设备 1.塔顶全凝器设计计算（1）冷凝器的选择：强制循环式冷凝器 冷凝器置于塔下部适当位置，用泵向塔顶送回流冷凝水，在冷凝器和泵之间需设回流罐，这样可以减少台架，且便于维修、安装，造价不高。 （2）冷凝器的传热面积和冷却水的消耗量 塔顶全凝器的热负荷：塔顶温度：tD=56.5O C 进料板温度：tF=67.2O

7、C 塔釜温度 ：tW=100O C 塔顶：用内插法求温度tLD=56.757O C tVD=56.837O C 冷凝器的热负荷： IVD塔顶上升气体的焓ILD塔顶镏出液的焓丙酮的蒸发潜热 水的蒸发潜热 蒸发潜热与温度的关系：Tr对比温度沸点/O C 蒸发潜热 KJ/KgTc/K丙酮56.5523508.1水1002257648.15在 tVD=56.837O C 丙酮：Tr,1=0.65 Tr,2=0.649=522.4KJ/Kg同理可得：在tLD=56.757O C 水：Tr,1=0.51 Tr，2=0.576 =2384.6KJ/Kg因为 R=1.7376 D=17.091Koml/h MD=56.798Kg/KomlD1= D *MD =970.73Kg/hQC=因为四川地区夏季平均温度为35O C，所以选用35O C的冷却水，升温10O C.在于是冷凝水用量： qm2 CPC在温度为平均温度40O C下查取为4.174KJ/（Kg*O C)WC=取冷凝器传热系数：K= A= =16.29O C因为QC=公称直径/mm管程数 管数管长/mm换热面积/m2公称压力/KPa5002332300065.02.52.料液泵设计计算由于是泵加料，取 ，进料管管径 设料液至加料孔的高度 z=4.78 ， 取90 弯头 料液 ， Re= 在料液