浮阀塔分离苯-氯苯混合物.doc

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 停留时间 ，故降液管尺寸可用。 ④降液管底隙高度 取降液管底隙处液体流速则 取 塔板布置及浮阀数目与排列 取阀动能因子用下式求孔速即 每层塔板上的浮阀数，即 取边缘区宽度，破沫区宽度， 浮阀排列方式采用等腰三角形叉排。取同一横排的孔心距，则可按下式估算排间距，即 考虑到塔的直径较大，必须采用分块式塔板，而各分块的支承与衔接也要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距不宜采用77.5mm，而应小于此值，故取。 按、以等腰三角形叉排方式作图（见附图1），排得阀数228个。 按重新核算孔速及阀孔动能因数： 浮阀动能因数变化不大，仍在范围内。 塔板开孔率= 附图1(图中细实线为塔板分块线） 塔板流体力学验算 气相通过浮阀塔板的压强降 可根据下式计算塔板压强降，即 ①干板阻力：由下式计算，即 因，故按下式计算干板阻力，即 液柱 = 2 \* GB3 ②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 \* GB3 ③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 \* GB3 ①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 \* GB3 ②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 \* GB3 ③板上液层高度：前已选定板上液层高度为 则 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 及 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 \* GB2 ⑴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）。 0.002 0.010 2.89 2.67 附表1 = 2 \* GB2 ⑵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： 即 或 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） 0.001 0.005 0.009 0.013 3.80 3.58 3.38 3.15 附表2 = 3 \* GB2 ⑶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 \* GB2 ⑷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