板式精馏塔设计.pptx
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1、课程目的课程目的先修课程的综合训练,培养工程能力的训练先修课程的综合训练,培养工程能力的训练n掌握化工设计的基本程序和方法;掌握化工设计的基本程序和方法;n学会查阅技术资料、选用公式和数据;学会查阅技术资料、选用公式和数据;n用简洁文字和图表表达设计结果;用简洁文字和图表表达设计结果;n用用CADCAD制图以及计算机辅助计算等能力方面制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练。得到一次基本训练。三三 塔高、塔径的计算塔高、塔径的计算n物性参数的查找、计算物性参数的查找、计算塔径由精馏塔内各段物料的摩尔流率(或说塔径由精馏塔内各段物料的摩尔流率(或说体积流率)决定的,其影响因素有体积流率)
2、决定的,其影响因素有F F(进料(进料流率)、流率)、R R(回流比)及(回流比)及q q,涉及单位换算,涉及单位换算1、平均分子量的计算平均分子量的计算(1)塔塔顶顶的的平平均均分分子子量量 x1为为与与y1=XD平平衡衡 的的液液相相组组成)成)MVDM=XDM轻组分轻组分+(1XD)M重组分重组分MLDM=x1M轻组分轻组分+(1x1)M重组分重组分(2)进料板的平均分子量)进料板的平均分子量 进进料料板板对对应应的的组组成成Xn 和和yn (进进料料板板对对应应的的组组成成由由逐逐板计算得到,板计算得到,n值各人不同值各人不同)MVFM=ynM轻组分轻组分+(1yn)M重组分重组分ML
3、FM=XnM轻组分轻组分+(1Xn)M重组分重组分1、平均分子量的计算平均分子量的计算(3)塔底的平均分子量()塔底的平均分子量(yw为与为与xw平衡的气相组成)平衡的气相组成)MVWM=ywM轻组分轻组分+(1yw)M重组分重组分MLWM=xwM轻组分轻组分+(1xw)M重组分重组分(4)精馏段、提馏段的平均分子量)精馏段、提馏段的平均分子量精馏段平均分子量精馏段平均分子量 MLM=(MLDM+MLFM)/2=MVM=(MVDM+MVFM)/2=提馏段平均分子量提馏段平均分子量 MLM=(MLWM+MLFM)/2=MVM=(MVWM+MVFM)/2=2、平均密度的计算、平均密度的计算(1)液
4、相平均密度)液相平均密度查物性数据:查物性数据:易挥发组分密度易挥发组分密度1 Kg/m3 难挥发组分密度难挥发组分密度2 Kg/m3举例:举例:LD1/a1/1+(1-a1)/2 Kg/m3(2)汽相平均密度)汽相平均密度根据塔顶温度根据塔顶温度TD、进料板温度、进料板温度TF及塔底温度及塔底温度TW分别确定精馏段及提馏段的汽相平均密度分别确定精馏段及提馏段的汽相平均密度如:如:TM=(TF+TD)/2 VMPMV/RTM=Kg/m33 3塔的有效高度和板间距的初选塔的有效高度和板间距的初选 板板式式塔塔的的有有效效高高度度是是指指安安装装塔塔板板部部分分的的高高度,可按下式计算:度,可按下
5、式计算:塔板间距,塔板间距,m板间距的初选板间距的初选板板间间距距NT的的选选定定很很重重要要。选选取取时时应应考考虑虑塔塔高高、塔塔径径、物物系系性性质质、分分离离效效率率、操操作作弹弹性性及及塔塔的的安安装装检检修等因素。修等因素。4 塔径的计算塔径的计算计算塔径的方法有两类:计算塔径的方法有两类:1)据适宜空塔气速,求出塔截面积,求出塔径据适宜空塔气速,求出塔截面积,求出塔径2)确定适宜孔速进而求出塔径确定适宜孔速进而求出塔径塔径的计算塔径的计算n初步计算塔径初步计算塔径塔内气体流量塔内气体流量m3/s空塔气速空塔气速m/s允许空塔气速,允许空塔气速,m/s气相和液相的密度,气相和液相的
6、密度,kg/m3气体负荷系数,气体负荷系数,m/s6.10.5筛板塔化工设计计算筛板塔化工设计计算(1)塔的有效高度)塔的有效高度Z 已知:已知:实际塔板数 NP ;塔板间距 HT;选取塔板间距选取塔板间距 HT:理论塔板数计算软件塔板间距和塔径的经验关系塔板间距和塔径的经验关系塔体高度:有效高塔体高度:有效高+顶部顶部+底部底部+其它其它有效塔高:有效塔高:C:气体负荷因子,与 HT、液体表面张力和两相接触状况有关。有关。液泛气速液泛气速两相流动参数两相流动参数FLV:(2)塔径)塔径 确定原则:确定原则:防止过量液沫夹带液泛 步骤:步骤:先确定液泛气速 uf(m/s);然后选设计气速 u;
7、最后计算塔径 D。对于筛板塔(浮阀、泡罩塔),可查图,C20=(HT、FLV)0.2HT=0.60.450.30.150.40.30.21.00.70.10.040.030.020.070.010.040.030.020.070.010.10.090.060.05筛板塔泛点关联图选取设计气速选取设计气速 u选取泛点率:泛点率:u/uf一般液体,0.6 0.8 易起泡液体,0.5 0.6所需气体流通截面积所需气体流通截面积设计气速设计气速 u=泛点率泛点率ufADAd计算塔径计算塔径 D塔截面积:塔截面积:A=AT-Ad塔径塔径说明:计算塔径需圆整,且重新计算实际气速及泛点率。说明:计算塔径需圆
8、整,且重新计算实际气速及泛点率。(3)溢流装置设计)溢流装置设计溢流型式的选择溢流型式的选择依据:依据:塔径、流量;型式型式:单流型、U形流型、双流型、阶梯流型等。降液管形式和底隙降液管形式和底隙降液管:弓形弓形、圆形。降液管截面积:由Ad/AT=0.06 0.12 确定;底隙 hb:通常在 30 40 mm。溢流堰(出口堰)溢流堰(出口堰)作用作用:维持塔板上一定液层,使液体均匀横向流过。型式型式:平直堰、溢流辅堰、三角形齿堰及栅栏堰。堰长堰长 lW:影响液层高度。堰高堰高hW:直接影响塔板上液层厚度过小,过小,相际传质面积过小;过大过大,塔板阻力大,效率低。常、加压塔:40 80 mm;减
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