wdi精馏塔设计说明书-附录五

附录目 附录目 塔体计 1.3.6筒 1.3.7封 1.3.8裙座的相关尺寸计 配体计 原料 管件计 液流 1.1物料衡算及塔板计1.1.1全塔物料衡原料液、塔顶及塔底产品的摩尔分表1- 乙醇-水相关物性参数MMwD1 1.1物料衡算及塔板计1.1.1全塔物料衡原料液、塔顶及塔底产品的摩尔分表1- 乙醇-水相关物性参数MMwD1 0.881x0.951DM Mww-1- 0.020x0.051wM M 0.443xwF1 0.671FM 乙醇 水 原料液、塔顶及塔底产品的平均摩尔质MDxDMA1原料液、塔顶及塔底产品的平均摩尔质MDxDMA1xDMBMFxFMA1xFMBMwxwMA1xwMB1.1.1.3物料衡算进料处理F1.1.1.4总物料衡算(间接蒸汽加热FWFxFWxw1.1.2实际回流1-xyxy00最小回流比及实际回流比3.2最小回流比及实际回流比3.2R=(1.1-1-1.1.2.2R（1）精馏段操作线方程： xDRnRRF xn xw1.2735xn0.2735xwRR1.1.2.3气、液相热负荷计1.1.3理论塔板数确0.021812块理论板1-xy12345671.1.3理论塔板数确0.021812块理论板1-xy123456789--实际塔板数确E)0TLL——塔顶与塔底平均温度下的液相粘度表1- sααtdt78.1782.56122x1=0.4380；y1数据手册中内插得该温度下乙醇的黏度A10.42mpas，水的粘度B10.3546mpatdt78.1782.56122x1=0.4380；y1数据手册中内插得该温度下乙醇的黏度A10.42mpas，水的粘度B10.3546mpas11- 1lgμL10.4380lg0.42ET10.49(1L1 0NEtwt95.582.56提馏段平均温度222x20.37mpas0.3201mpas1y1x222lgL2x2lgA2(1x2)lgμL2L2)02 1(7-NtPEtNpNp1L2)02 1(7-NtPEtNpNp1Np225+16=4126ENT-1180.439TNP精馏塔的工艺条件及有关物性数据计1.1.5.1操作压力计Pm1105.32Pm2124.921.1.5.2操作温度计塔顶温tD78.17CtF82.56CtD2tF21.1.5.3平均摩尔质量计MLDmxDMA(1xD)MB0.825246(10.8252)1841.1056kg/MVDmy1.1.5.3平均摩尔质量计MLDmxDMA(1xD)MB0.825246(10.8252)1841.1056kg/MVDmyDMA(1yD)MA0.838746(10.8387)1841.4836kg/MLFmxFMA(1xF)MB0.670146(10.6701)1836.7628kg/MVFmyFMA(1yF)MB0.735846(10.7358)1838.6024kg/MLWmxWMA(1xW)MB0.012046(10.0120)1818.336kg/（1）MLDm38.9342kg/M2MVDm40.043kg/M2MLFm27.5494kg/M2 MVFmMVWm29.8636kg/21.1.5.4平均密度计气相平均密度计算：由理想气体状态方程，即Pmm1/ 注：iA3B972.832kg/30.8252D0.825246(10.8252)1753.8kg//(1)/ 进料板平均密度计算：由进料温度tF82.56C732.3535kg/，A3B0.8252D0.825246(10.8252)1753.8kg//(1)/ 进料板平均密度计算：由进料温度tF82.56C732.3535kg/，A3B970.136kg/mF1762.54kg//(1)/ A722.3555kg/mtw95.5CB961.505kg/m，w1952.02kg//(1)/ Lm1(LDmLFmPm1MVm11.5686kg/Lm2(LFmLWm)127.729.86361.2671kg/Pm28.31液体平均表面张力计1/m1/1/sWsO并用下列关联式求出sWBq sOA液体平均表面张力计1/m1/1/sWsO并用下列关联式求出sWBq sOABAqV2/ QWO2/TWq(xWVWxOVOO(xWVWxOVOVW——表示水的摩尔体积；VO——有机物的摩尔体积(1）o17.5mN/w62.2mN/tm1=80.365℃，qx1y11000M62.6cm3/V0ρ01000M18.5cm3/VwρwφwxwVw/xwVwx0V0φ01φwB㏒/φ0q22σοVοQ0.411qσV3wTqABQqA㏒sw2φ22σοVοQ0.411qσV3wTqABQqA㏒sw2φsOφsw0.138;φso1/m1/1/ 21.39mN/w60.6mN/o16.7mN/qx2y21000M62.77cm3/V0ρ01000M18.6cm3/VwρwφwxwVw/xwVwx0V0φ01φwB㏒/φ0q22Q0.411qσ T3w qABQ-qA㏒sw2φABQ-qA㏒sw2φsOφsw0.545;φso1/m1/1/ 35.47mN/1.1.5.6液体平均黏度计lgLmxilg塔顶平均黏度计算：由tD78.17C，查手册得进料板平均黏度计算：由tF82.56C，查手册得μA0.395，μB0.3454塔底平均黏度计算：由tw95.5C，查手册得μA0.335，μB0.2978μ0.335001200.2978（1-00120）22精馏塔的塔体工艺尺寸计1.1.6.13.5268.4840.0431.7287m3/V1M 36002.5268.4838.93420.002462m3/L2M 3600s1(精馏塔的塔体工艺尺寸计1.1.6.13.5268.4840.0431.7287m3/V1M 36002.5268.4838.93420.002462m3/L2M 3600s1(lm1)1/0.029，取 0.4m，板上清液高度0.05m,则hTLTLV 'C(L0778.515 1.16m/u0.7umax0.811m/4D按标准塔径圆整后为：AD22.54m2T4u1.7090.673m/ VMvm240.74×29.86361.5761m3/ S3600424.3727.54940.00379m3/LMLm S36000.0551，取 0.4mS2 lM2)1/h0.05m板上清液高度VTLS vM0.0551，取 0.4mS2 lM2)1/h0.05m板上清液高度VTLS vMHThL'C(L0876.55 0.1002.44m/u0.7umax1.71m/D按标准塔径圆整后为：AD22.54m2T4uVS1.57610.62m/ 1.1.6.2精馏塔高度计1.1.6.2精馏塔高度计Z1(NP11)HT270.4Z2(NP21)HT70.4ZZ1Z20.51.2精馏塔工艺计精馏段塔板工艺尺寸的计1.2.1.1溢流装置计因塔径1.2.1.1.1堰长取lw0.6D1.2.1.1.2溢流堰高度2.841(0.0021773600)2/30.01061.2.1.1.1堰长取lw0.6D1.2.1.1.2溢流堰高度2.841(0.0021773600)2/30.0106m2.84E(Lh)2/3 o w所以选用平直堰,取板上清液层高度hL50mm，故hwhLhow1.2.1.1.3弓形降液管宽度Wd和截面积D0.60Af0.055由wADTAf0.055AT0.0552.54wd0.12D0.121.83600AfHT36000.13970.425.67s1.2.1.1.4降液管底隙高度h0lw取u0.07ms，则h001.08'故降液管底隙高度设计合理，选用凹形受液盘，深度hw80mm1.2.1.21.2.1.2.1塔板分1.2.1.2.2边缘区宽度确取W'，W c1.2.1.2.3鼓泡区面积的计鼓泡区面积Aa计算xD/2(wdws1.2.1.21.2.1.2.1塔板分1.2.1.2.2边缘区宽度确取W'，W c1.2.1.2.3鼓泡区面积的计鼓泡区面积Aa计算xD/2(wdws)0.9(0.2040.216)rD/2wc0.90.04A2(xr2x2r2sin1x)2(0.6240.8620.62420.862sin10.624)1.94mar1.2.1.2.4筛孔计算及其排d0F1F0u0ρV 3.140.0392t A0开孔率为：0D提馏段塔板工艺尺寸设1.2.2.1溢流装置计1.2.2.1.1堰长取lw0.6D1.2.2.1.2溢流堰高度由hwh提馏段塔板工艺尺寸设1.2.2.1溢流装置计1.2.2.1.1堰长取lw0.6D1.2.2.1.2溢流堰高度由hwhLhow2.84E(Lh)2/32.841(0.00323)2/3 o w取板上清液层高度hL50mm，故hwhLhow1.2.2.1.3弓形降液管宽度Wd和截面积D0.60Af0.055由wADTAf0.055AT0.0552.54故wd0.12D0.121.83600AfHT36000.13970.417.3s0.003231.2.2.1.4降液管底隙高度LSh0ulw3600取u0.07ms，则h0.043m.(0.02-0036001.08'故降液管底隙高度设计合理，选用凹形受液盘，深度hw80mm1.2.2.21.2.2.2.1边缘区宽度确取W' W， c1.2.2.2.2鼓泡区面积的计3600取u0.07ms，则h0.043m.(0.02-0036001.08'故降液管底隙高度设计合理，选用凹形受液盘，深度hw80mm1.2.2.21.2.2.2.1边缘区宽度确取W' W， c1.2.2.2.2鼓泡区面积的计鼓泡区面Aa的计xD/2(wdws)0.9(0.060.216)rD/2wc0.90.04A2(xr2x2r2sin1x)2(0.6240.8620.62420.862sin10.624)1.94mar1.2.2.2.3筛孔计算及其排F0u0ρV4 3.140.0392t A0开孔率为：0D1.2.3.1精馏1.2.3.1.1塔板压降核(1）干板阻力hc计算u09.783m/u1.2.3.1精馏1.2.3.1.1塔板压降核(1）干板阻力hc计算u09.783m/u10.37m/00u9.7830hc01.990.0381m(2）气体通过液层的阻力(ε00.45h1(hwhow0.450.050.0225m(3）液体表面张力阻力计hphchlPhpLg462.8Pa(260pa530pa(设计允许1.2.3.1.20.5 1.080.029hlHdhphdhlHtHw0.50.441HtHw液体降液管里停留时间核0.13970.435.7SτAf1.2.3.1.4液体降液管里停留时间核0.13970.435.7SτAf1.2.3.1.4过量雾沫夹带核查泛点负荷因数cf1.2.3.1.5严重漏液核F0121.2.3.2提馏1.2.3.2.1塔板压降核(2）干板阻力hc计算u010.892m/u00u12.850hc01.990.03448m0.45(4）气体通过液层的阻h1(hwhow0.450.50.0225m(5）液体表面张h1(hwhow0.450.50.0225m(5）液体表面张力阻力计hphchlPhpLg490Pa(260pa530pa(设计允许1.2.3.2.20.5 1.080.043hlHdhphdhlHtHw液体降液管里停留时间核0.13970.417.3SτAf1.2.3.2.4过量雾沫夹带核AA2A2.2720.125 f查泛点负荷因数1.2.3.2.5严重漏液核F0121.2.4塔板的负荷性能1.2.4.1精馏1.2.4.1.1漏液线55π0.039242NVo1.2.3.2.5严重漏液核F0121.2.4塔板的负荷性能1.2.4.1精馏1.2.4.1.1漏液线55π0.039242NVoρv1.2.4.1.2液沫夹带1.36LVSS0.11Vs4.1091.2.4.1.3液相负荷下how0.006m作最小液体负荷2.84E(3600Ls)2/ lwLS,min1.2.4.1.4液相负荷上限作液体在降液管中停留时限Af0.13970.40.0112m3/ S5液泛aNLbH液泛aNLbHT(ε1)hw0.50.4(0.50.451)0.0394c0.153/(lwh0)0.153/(1.080.029) 2/dE(1ε)(0.667)lw图1- 精馏段负荷性能1由图得到VS,max3.418m3s，VS0.7158m3/V操作弹性为：S,max 1.2.4.2提馏1.2.4.2.1漏液线55π0.039242NVoρv1.2.4.2.2液沫夹带1.36LVSS0.111.2.4.2提馏1.2.4.2.1漏液线55π0.039242NVoρv1.2.4.2.2液沫夹带1.36LVSS0.11Vs4.861.2.4.2.3液相负荷下how0.006m作最小液体负荷2.84E(3600Ls)2/ lw0.00092m3/LS1.2.4.2.4液相负荷上限作液体在降液管中停留时限Af0.13970.40.0112m3/ S51.2.4.2.5液泛aNLbHT(ε1)hwc0.153/(lwh0)0.153/(1.080.043) 2/c0.153/(lwh0)0.153/(1.080.043) 2/dE(1ε)(0.667)lw9.33 222/VSS图1- 由图得到VS,max2.7m3s，VS,min0.6614m3V2.71.3塔体计塔体结构塔的顶部空间高HD1200mm1.3.2塔的底部空间高5minHB(L2t60)/AT0.61.3.3进料板空间高度1.3.3进料板空间高度1.3.41.3.5总体HHDNP2SHTSHPHF式中：HD--HP--开有人孔的塔板HF--HB--塔底空间高度N—实际塔板数S—人孔数目（不包括塔顶空间和塔底空间人孔1.3.6壁厚选6mm,选用材质为A31.3.7本设计采用椭圆形封头，由于直径1800mm，查的曲面高度h1450mm,h140mm,选用封头D1800g1.3.8裙座的相关尺寸1.4配体计1.4.1回流冷凝1.3.8裙座的相关尺寸1.4配体计1.4.1回流冷凝塔顶气体：冷凝水20℃---36℃MDxAMA1xAMB0.82524610.82521841.11kg/rArbxArxArA1xArB1235.78kj/qmVMDR1DMD9894.98kg/Qrqm1.22107kj/Δt1-Δt258.2842.28mΔt㏑㏑QA1.4.2原料预热120°C2CPA2.8kJ/kg4.2kJ/kgxFCpxFCpA120°C2CPA2.8kJ/kg4.2kJ/kgxFCpxFCpA1xFCpB3.86kJcqFVMF251.1129.61727466.79kg/=t1t210039.9mlnt80.120qFCPt1.4.3原料H。由于存H=(1.05~1.2）He(1.05~1.2)(zp/(g)u2/(2g)Hf12pu z1.2H1.21.31.2z1.87m,u=2m/s,d=0.029m,p=5duρ0.0292803.23Reμ（湍流取管壁绝对粗糙度d0.250.0290.006查表：摩擦系数λRe及相对粗糙度ξ/d的关系图知：λ=0.032Re及相对粗糙度ξ/d的关系图知：λ=0.032Hf12