精馏塔工艺工艺设计计算

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1、实用标准文案第三章精馏塔工艺设计计算塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形势穿过板上的液层，进行传质与传热，在正常操作下，气象为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。本次设计的萃取剂回收塔为精馏塔，综合考虑生产能力、分离效率、塔压降、操作弹性、结构造价等因素将该精馏塔设计为筛板塔。3.1设计依据[6]3.1.1板式塔的塔体工艺尺寸计算公式（

2、1）塔的有效高度（3-1）式中Z–––––板式塔的有效高度，m；NT–––––塔内所需要的理论板层数；ET–––––总板效率；HT–––––塔板间距，m。（2）塔径的计算（3-2）式中D–––––塔径，m；VS–––––气体体积流量，m3/s–––––空塔气速，m/s=（0.6~0.8）umax（3-3）（3-4）式中–––––液相密度，kg/m3精彩文档实用标准文案–––––气相密度，kg/m3C–––––负荷因子，m/s（3-5）式中C–––––操作物系的负荷因子，m/s–––––操作物系的液体表面张力

3、，mN/m3.1.2板式塔的塔板工艺尺寸计算公式(1)溢流装置设计(3-6)式中–––––板上清液层高度，m；–––––堰上液层高度，m。（3-7）式中–––––塔内液体流量，m；E–––––液流收缩系数，取E=1。≥3~5(3-8)(3-9)(3-10)式中u0ˊ–––––液体通过底隙时的流速，m/s。(2)踏板设计开孔区面积：（3-11）精彩文档实用标准文案式中开孔数：(3-12)式中–––––鼓泡区面积，m2；t–––––筛孔的中心距离，m。(3-13)3.1.3筛板流体力学验算（1）塔板压降(3-1

4、4)(3-15)式中–––––与气体通过筛板的干板压降相当的液柱高度，m液柱；–––––与气体通过板上液层的压降相当的液柱高度，m液柱；–––––与克服液体表面张力的压降相当的液柱高度，m液柱。(3-16)式中–––––气体通过筛孔的速率，m/s；–––––流量系数。(3-17)(3-18)(3-19)式中–––––气相动能因子，精彩文档实用标准文案–––––通过有效传质区的气速，m/s；–––––塔截面积，m2。(3-20)（2）液沫夹带(3-21)式中–––––液沫夹带量，kg液体/kg气体；–––––

5、塔板上鼓泡层高度，m。（1）漏液(3-22)(3-23)式中K–––––稳定系数，无因次。K值的适宜范围是1.5~2。（2）液泛（3-24）式中–––––降液管中清液层高度，m液柱；–––––与液体流过降液管的压降相当的液柱高度。（3-25）式中u0ˊ–––––液体通过底隙时的流速，m/s。（3-26）式中–––––安全系数，对易发泡物系，=0.3~0.5。3.2设计计算3.2.1精馏塔的塔体工艺尺寸计算由Aspen模拟结果知全塔的气相、液相平均物性参数如表3-1。精彩文档实用标准文案表3-1物性参数表项目

6、流量（m3/s）密度（kg/m3）粘度mN/m气体2.46043.685液体0.0197832.42717.6751.塔径的计算查5-1史密斯关联图[6]，图的横坐标为：取塔板间距HT=0.50m，板上液层高度=0.08m，则=0.50-0.006=0.42m查图[6]5-1的C20=0.09，由式3-5得：由式3-4得：（m/s）取安全系数[6]为0.7，由式3-3得空塔气速为：u=0.7umax=0.7×1.32=0.924（m/s）由式3-2得塔径为：（m）按标准塔径圆整后为：D=2.000m塔截面积

7、为：（m2）实际空塔气速为：（m/s）2.精馏塔有效高度的计算Aspen模拟结果NT=20，由式3-1得有效塔高为：精彩文档实用标准文案（m）3.2.2塔板主要工艺尺寸的计算1.溢流装置的计算因塔径D=2.0m,可选用单溢流弓形降液管,采用凹形受液盘[6]。各项计算如下：（1）堰长（m）（2）溢流堰高度由式3-7得堰上液层高度为：（m）由式3-6得溢流堰高度为：（m）（3）弓形降液管宽度Wd和截面积由=0.7，查图[6]5-7弓形降液管的参数图得：（m2）（m）依式3-8验算液体在降液管中的停留时间，即（s

8、）＞5（s）故降液管设计合理。（4）降液管底隙高度由式3-10得降液管底隙高度为：（m）精彩文档实用标准文案由式3-9得：（m）故降液管底隙高度设计合理。1.塔板布置（1）塔板的分块因D≥800mm，故塔板采用分块式。查[6]表5-3得，塔板分为5块。（2）边缘区宽度确定取Ws=Ws′=0.08m，Wc=0.05m。（3）开孔区面积计算由式3-11可算得开孔区面积如下：（m）（m）（4）筛孔计算及其排列本次设计所