第四章塔径泛点气速空塔气速填料高度压降等计算

第四章 填料精馏塔的工艺计算

4.1 低压塔塔径、泛点气速、空塔气速、填料高度及压降计算

由第一章PROII 模拟出的说明书可以得到数据表4.1

塔顶蒸汽量G 2 塔中蒸汽量G 14 塔中蒸汽量G 15 塔底蒸汽量G 27 4368Kg/HR 4383Kg/HR 4445Kg/HR 4886Kg/HR 塔顶液体量L 1 塔中液体量L 13 塔中液体量L 14 塔底液体量L 26 3140Kg/HR 3155Kg/HR 7784Kg/HR 8224Kg/HR 汽相密度ρG2 汽相密度ρG14

汽相密度ρG15

汽相密度ρG27

2.874369Kg/m 3

3.03973Kg/m 3

3.06215Kg/m 3

3.34082Kg/m 3

液相密度ρL1 液想密度ρL13

液相密度ρL14

液相密度ρL26

816.676Kg/m 3 796.028Kg/m 3

793.248Kg/m 3

777.496Kg/m 3

汽相粘度μG2 汽相粘度μG14

汽相粘度μG15

汽相粘度μG27

8.9907E-06Pa ·s 9.1563E-06Pa ·s

9.1528E-06Pa ·s

9.0660E-06Pa ·s

液相粘度μL1

液想粘度μ

L13

液相粘度μ

L14

液相粘度μ

L26

3.1054E-04Pa ·s 2.6658E-04Pa ·s 2.6165E-04Pa ·s 2.2445E-04Pa ·s

根据表4.1求平均值可得下表4.2

表4.2

低压塔

精馏段 提馏段 液体量L Kg/HR 3147.5 8004 液相密度ρ Kg/m 3 806.352 785.372 液相粘度μ Pa ·s 2.8856 E-04 2.4305 E-04 蒸汽量G Kg/HR 4375.5 4665.5 汽相密度ρ Kg/m 3 2.957045

3.201485

4.1.1 塔经的计算

L G G

L FP ρρ=

式中：L ——塔内液相流率，Kg/h ； G ——塔内气相流率，Kg/h ； ρG ——塔内气相密度，Kg/m 3； ρL ——塔内液体密度，Kg/m 3。

由表4-2数据代入公式得： 对于精馏段：

04356.0352

.806957045

.25.43755.3417===

L G G

L FP ρρ 查《现代填料塔应用指南》第四章图4-8:得：250Y 型C max =0.075； 设计值取Cs=0.8C max =0.0.06。

计算塔截面积：

()[]

5

.03600G L G s T C G

A ρρρ-=

()[]5.0957045

.2352.806957045.206.036005

.4375-⨯⨯=

T A =0.4156m 2 塔内径m A D T

T 728.014

.34156

.044=⨯=

=

π

取D T =800mm 对于提馏段：1095.0372

.785201485

.35.46658004===

L G G

L FP ρρ 查<现代填料塔应用指南>第四章图4-8:得：250Y 型C max =0.0648； 设计值取Cs=0.8C max =0.05184。 计算塔截面积：

()[]

5

.03600G L G s T C G

A ρρρ-=

()[]5.0201485.3372.785201485.305184

.036005

.4665-⨯⨯=

T A

=0.4996m 2 塔内径m A D T

T 798.014

.34996

.044=⨯=

=

π

取D T =800mm

所以塔内径为800mm （取精馏段和提馏段内径的大值）。

4.1.2 填料层高度计算

由于填料选用不锈钢金属孔波纹填料250Y ，每米1.5块理论板。 精馏段塔板数（n t ）精=13，精馏段填料层高度Z 精=(13-1)/1.5=8m ；

提馏段塔板数（n t ）提=27-13=14，提馏段填料层高度Z 提=(14-1)/1.5=8.67m=9m ； 填料层总高度Z=8＋9=17m 。

4.1.3 液体负荷及持液量的计算

低压塔塔径D=800mm ，

则22

2

5024.04

8.014.34m D A T =⨯==π

L

T A L

l ρ=

式中： l ——液体负荷，m 3/(m 2 s) L ——液相的质量流量，Kg/h ； ρL ——液体的密度，Kg/m 3; D ——塔的内径，m; A T ——塔的截面积，m 2。 由表4-2数据代入公式得 精馏段的液体负荷：

()()s m m h m m A L l L

T ∙⨯=∙=⨯=

=

-23323/101582.2/7965.7352

.8065024.05

.3147ρ

查现代填料塔技术指南图4-17得 持液量h=2.49×10-2 (m 3/m 3)

提馏段的液体负荷：

()()s m m h m m A L l L

T ∙⨯=∙=⨯=

=

-23323/106348.5/2853.20372

.7855024.08004

ρ

查现代填料塔技术指南图4-17得 持液量h=4.92×10-2 (m 3/m 3)

4.1.4 泛点气速计算

泛点气速计算，根据《现代填料塔应用指南》计算泛点气速公式为：

8

14

12.0375.1lg ⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛⎪

⎭⎫ ⎝⎛-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∙∙∙L G L G Gf G L A a g u ρρμρρε 式中：u Gf ——泛点空塔气速，m/s ；

g ——重力加速度，9.81m/s 2； a/ε2——干填料因子，m -1； μL ——液相粘度，mPa ·s ；

L 、G ——液相、气相的质量流量，Kg/h ；