工艺计算之塔径设计

.

2．3塔的设计

1、塔径的初选

查有机液体的相对密度共线图可得，

85.73℃时乙醇的密度ρ乙醇=738kg/m 3,水的密度ρ水=968.1kg/m 3

进料料液与塔顶气体的平均温度t=(85.73+78.29)÷2=82℃,查乙醇—水

平衡数据可知：

82℃时，乙醇—水的平均摩尔分率为x=0.2857,y=0.5672 计算得:乙醇—水的平均质量分率为w 乙醇=0.51,w 水=0.49

又查得82℃时乙醇的密度ρ

乙醇

=735kg/m 3,水的密度ρ水=970.5kg/m 3

气体平均的摩尔质量Mv=46.07×0.5672+18.02×(1-0.5672)=33.93kg/kmol 液体平均的摩尔质量M L =46×0.2857+18×(1-0.2857)=26.03kg/kmol 混合液的平均密度ρL =735×0.51+970.5×0.49=850.395 kg/m 3 由PV=nRT 可知ρ=PM/RT ，带入数据可得： 气体的平均密度ρv =PM/RT=1.163 kg/m

3

气体的平均质量流量 Wv=V G M V =121.52×33.93=4123.2kg/h 液体的平均质量流量 W L =V L M L =91.14×26.03=2372.4kg/h

液体平均体积流量3

2.790s L

L

h

W

m

L ρ

==

气体平均体积流量3

3545.31s h m V =

两相流动参数0.5

(/)

L

LV V L V W F W ρρ=

⨯ =0.0213

设H T =0.45m ， 查筛

此时200.083f C =

则液泛流速5

..02

..020]

/)[()

20/(V V L f f C u ρρρσ-==2.196(其中σ取18mN/m)

取泛点百分率为0.8，可求出设计气速u h 和所需气体流通面积A n

u h =0.8×2.196=1.757m/s V s=

3600V

W v ρ =0.985m 3/s A n =V S / u h =0.560 m 2

按表10-2选择单流型塔板，并取堰长lw=0.7D,由图10-40查得溢流管面积和塔板总

面积之比：

088.0)

(=-=

T

n T T

f A A A A A ，0.61510.088

T A n A =

=-m 2

D=(4A T /π)0.5 =0.89m 根据设备系统化规格，将D 圆整到D=1.0m,作为初选塔径，对此初选塔径可以标出：

A T=πD 3/4=0.785m 2

降液管的面积 A f =0.088A T =0.088×0.785=0.0691m 2 A n = A T -A f =0.785-0.0691=0.7159 m 2

实际气速

u h = V S / A n =1.376m/s

实际堰长lw=0.7D=0. 7m

实际液泛百分率u h /u f =1.376/2.196=0.790 2、塔板详细设计：

选择平流溢流堰，并参考表10-3取堰高hw=0.04m ，采用垂直弓形降液管和平型受

液盘，取h o =0.03m,取Ws=Ws’=0.05m(其取值范围为0.025~0.05m),并从图10-40求出弓形降液管的宽度Wd=0.145D=0.145m,于是可以标出：

/2()x D W d W s =-+=0.305m r=D/2-W c =0.47m

带入10-23式可得，2

2

0.5

21

2

12[()

(/)]0.530180

A a x r x r Sin x r m π

⋅=-+=

鼓泡型操作的筛板塔其筛孔直径d o 在3~8mm ，t/ d o 在一般情况下在2.5~5,

取d o =5mm, t/d o =3

故其开孔率ψ=0.907(d o / t)2

=0.101

A o = A a ψ=0.530×0.101=0.054m

2

2.4塔板的校核

1、板压降的校核

取板厚δ=3mm, δ/d o =3/5=0.6,φ=A o /(A T -2A f )=0.1058 m 2

由图10-45查出，并用试插法计算得Co=0.75,由式10-4可求出干板压降(以液柱表示)

2

(1/2)(/)(/)0.034

d v L o o

h g U C m ρρ== 由式10-34可求出堰上液高：

3

/23)

/(1084.2h

w h ow

l l E ⨯=（式中的修正系数E 可由图10-48求出）

=2.84×103

×1.02×(2.79/0.7)2/3

=0.00728m

按面积（A T -2A f ）计算的气体速度

0.985 1.523/

(2)

0.7852

0.0691

a T f

Vs u m s A A =

==--⨯ 相应气体的动能因子0.50.5

1.523 1.163 1.639a v Fa u ρ=⨯=⨯=

由图10-46查得液层充气系数β=0.59,由式10-31求出液层阻力（以液柱表示）

()0.59(0.040.00728)0L w o w

h h h m β=+=⨯+=

板压降：h f =h d +h L =0.034+0.0279=0.0619m

2、液沫夹带量的校核