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浮阀塔课程设计说明书.doc

发布:2025-04-23约2.84千字共11页下载文档
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题目:

拟建一浮阀塔用以分离苯-氯苯混合物(不易气泡),决定采用F1型浮阀,试根据以下条件做出浮阀塔(精馏段)的设计计算。

已知条件见下表:

物系

液相密度

气相密度

液相流量

气相流量

表面张力

苯-氯苯

841.9

2.996

0.006

1.61

0.0209

要求:

进行塔板工艺设计计算及验算

绘制负荷性能图

绘制塔板结构图

给出设计结果列表

进行分析和讨论

设计计算及验算

塔板工艺尺寸计算

塔径欲求塔径应先给出空塔气速,而

式中可由史密斯关联图查出,横标的数值为

取板间距,板上液层高度,则图中参数值为

由图查得,表面张力

取安全系数为0.6,则空塔气速为

塔径

按标准塔径圆整,则

塔截面积

实际空塔气速

溢流装置选用单溢流弓形降液管,不设进口堰。各项计算如下:

①堰长:取堰长,即

②出口堰高:

采用平直堰,堰上液层高度可依下式计算:

近似取,则可由列线图查出值。

③弓形降液管宽度和面积:

由图查得:,则

因,故按下式计算干板阻力,即

液柱

=2\*GB3②板上充气液层阻力:本设备分离苯和甲苯混合物,即液相为碳氢化合物,可取充气系数,有

液柱

=3\*GB3③液体表面张力所造成的阻力:此阻力很小,忽略不计。

因此,与气体流经一层浮阀塔板的压强降所相当的液柱高度为

液柱

则单板压降

淹塔为了防止淹塔现象的发生,要求控制降液管中清液层高度。

可用下式计算,即

=1\*GB3①与气体通过塔板的压强降所相当的液柱高度:前已算出

液柱

=2\*GB3②液体通过降液管的压头损失:因不设进口堰,故按下式计算,即

液柱

=3\*GB3③板上液层高度:前已选定板上液层高度为

取,又已选定,。则

可见,符合防止淹塔的要求。

雾沫夹带按以下两式计算泛点率,即

板上液体流径长度

板上液流面积

苯和甲苯为正常系统,取物性系数,又查图得泛点负荷系数,将以上数值代入下式得

又按下式计算泛点率,得

根据以上两式计算出的泛点率都在80%以下,故可知雾沫夹带量能够满足的要求。

塔板负荷性能图

=1\*GB2⑴雾沫夹带线

依下式做出,即

按泛点率为80%计算如下:

整理得

或 (1)

由式(1)知雾沫夹带线为直线,则在操作范围内任取两个Ls值,依式(1)算出相应的Vs值列于本例附表1中。据此,可做出雾沫夹带线(1)。

0.0020.010

2.892.67

附表1

=2\*GB2⑵液泛线

由上式确定液泛线。忽略式中,则有

因物系一定,塔板结构尺寸一定,则,,,,,,及等均为定值,而与又有如下关系,即

式中阀孔数N与孔径亦为定值,因此可将上式简化为与的如下关系式:

在操作范围内任取若干个Ls值,依式(2)算出相应的Vs值列于本例附表2中。

据表中数据做出液泛线(2)

0.0010.0050.0090.013

3.803.583.383.15

附表2

=3\*GB2⑶液相负荷上限线

液体的最大流量应保持在降液管中停留时间不低于3~5s。依下式知液体在降液管内停留时间为

以作为液体在降液管中停留时间的下限,则

(3)

求出上限液体流量值(常数)。在图上液相负荷上限线为与气体流量无关的竖直线(3)

=4\*GB2⑷漏液线

对于型重阀,依计算,则。又知

则得

以作为规定气体最小负荷的标准,则

(4)

据此做出与液体流量无关的水平漏液线(4)

=5\*GB2⑸液相负荷下限线

取堰上液层高度作为液本负荷下限条件,依的计算式计算出的下限值,依此做出液相负荷下限线,该线为与气相流量无关的竖直线(5)。

取,则

(5)

根据本题附表1,2及式(3),(4),(5)可分别做出塔板负荷性能图上的(1),(2),(3),(4)及(5)共五条线,见附图2.

附图2

由塔板负荷性能图可以看出:

=1\*GB3①任务规定的气,液负荷下的操作点P(设计点),处在适宜操作区内的适中位置。

=2\*GB3②塔板的气相负荷上限由雾沫夹带控制,操作下限由漏液控制。

=3\*GB3③按照固定的液气比,由附图2查出塔板的气相负荷上限,气相负荷下限,所以

现将计算结果汇总列于附表3中

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