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1、1.1 稳定塔（T101）设计1.1.1 流体力学数据由Aspen plus模拟的T101塔的各塔板上的物性参数可知，选取塔板上气液相负荷最大的第28块塔板进行手工计算和校核；第28块板的流体力学数据如下：表4-3-1-1 稳定塔（T101）第10块塔板流体力学数据液相流量 m3/s飞相流里m3/s液相密度kg/ m3气相密度kg/ m3液相黏度mPa?s液相表面张力mN/m0.1130.326593.99518.3060.1479.2281.1.2 塔体工艺尺寸设计塔径：1根据流量公式可算塔径，即D =u max1/2其中的C由C = C201/ 2计算，C20可由史密斯关联图查得,图的横坐
2、标为Lh LVh山0. 1130. 326593.995 1=1. 97、18.306 图1-1-2-1史密斯关联图取板间距HT=0.8m,取板上7层高度hL=0.1m,则Ht - hL = 0. 8 - 0. 1 = 0. 7m查图得C20=0.081,则= 0. 0810.27. 267、=0. 066561.758 - 19.462Umax = 0. 0660. 348m/ s19. 462取安全系数0.7,则空塔气速U = 0. 7umax = 0.7 0. 348=0. 2436m/ s4 1.965所以D3. 21m3. 14 0. 2436按标准塔径圆整后D = 3. 4m塔截面
3、积为:222AT = D2 = 0. 785 3. 42 = 9. 0746m2 4实际空塔气速为1.965u = = 0.217m/ s9.07461.1.3 塔板工艺尺寸设计(1)溢流装置计算本设计采用双溢流弓形降液管，不设进口堰；堰长l w取堰长 1W = 0. 66D = 0. 66 3. 4 = 2. 244m溢流堰高度hw选用平直堰，堰上液层高度how由下式计算，即hOW =2/ 3*注1 10002/ 30. 174 工 3600、2. 244=0. 121m = 121mm由前面已知板上清液层高度儿=100mm,故:hw 二 d - how = 0. 07 - 0. 019 =
4、 0. 051 = 51mm 弓形降液管宽度w和截面积a由应=0.66,查图得 A = 0. 072,四=0. 124DATD所以 A = 0.072 0.785 = 0.0 5 6次W = 0.124 1. 0 - 0. 124m - 124mm根据=3600AHT验算降液管停留时间,即3600Af HTLhLh=8. 23s a 5s ,符合要求3600 0. 0567 0.450. 0031 3600降液管底隙高度h0降液管底隙高度是指降液管下端与塔板间的距离，降液管高度应小于出口堰高度, 才能保证降液管底端有良好的液封，一般按下式计算：h0 -Lh360GwUo 取Uo= 0. 15m
5、 / sLh0. 0031 3600则hOh = = 0. 031m = 31mm36001WUO3600 0. 66 0. 15hW - hO = 0. 051 - 0. 031 = 0. 020m . 0. 006m故降液管底隙高度设计合理(2)塔板布置塔板的分块因为D800mm,采用分块式塔板，查下表得，塔板分为3块表4-3-3-1单溢流型塔板分块数塔径/mm8001200140016001800200022002400塔板分块3456边缘区宽度确定取破沫区宽度：WS =WS = 0.065m,取边缘区宽度：W 0 0. 035m开孔区面积计算对于单溢流塔板，开孔区面积按下式计算，即Aa
6、 = 2 x r2 - x2 r2 arcsin i x180r其中：x 二 D 一 VV Vd = 10 - 0. 065 0. 124 i - 0. 311m 22r = - WC = - 0. 035 = 0. 465m22代入数据，得八一 :22 兀29 311日2Aa = 2 m 0. 311V0. 4652 - 0. 3112 + 乂 0. 4652 arcsin = 0. 532m2118010.465)阀孔计算及其排列取阀孔动能因子F。=10,用下式求孔速F 10u03. 97m/ s：V. 6. 344所以，塔板上浮阀数为N = 0.283 = 60二，20, 7850. 0
7、3923.97d0 u04浮阀排列方式采用等腰三角形叉排，取同一横排的孔心距t = 75mm= 0.075m,则可按下式估算排间距t即Aa 0. 532 t =0. 12m = 120mmNt 600. 075考虑到塔的直径比较大，必须采用分块式塔板，而分块式板的支撑与衔接也要占去部分鼓泡区面积，因此排间距不宜采用 120mm,因小于此值，取t = 100mm按t = 75mm, L = 100mm,等腰叉排重新排得阀数为64个。660图4-3-3-1 塔盘阀孔排列按N=64重算孔速及阀孔动能因数：0. 284u0 二= 3. 71m/ s0.7850. 039264F0 = 3.716. 3
8、44 = 9. 34阀孔动能因数F。变化不大，仍在912范围内，设计合理塔板开孔率=u = 0竺 100%= 10% u03.711.1.4流体力学检验(1)塔板压降干板阻力he先求 u0C = 1.825：73_! = 1.噂 73. 1 = 3. 82m/ s:V, 6. 344因为Uo Uoc，按下式计算heu 0.1753 710.175he = 19. 9 = 19. 9 父=0. 043m液柱：l588. 540板上充液层阻力hihl = OhLSO是反映板上液层充气程度的因数，称为充气因数，因为液相为环丁碉，所以取充气因数；o -0.4所以h| =；。7= 0.4 0.07 =
9、0. 028m液柱液体表面张力所造成阻力h仃浮阀塔的h仃一般都很小，忽略不计所以，与气体流经一层浮阀塔板的压力降所相当的液柱高度为hP = he +hl +h = 0.02 8+ 0.0 4 3= 0.0 7 m液柱则单板压降 P = hP ：Lg = 0. 071 588. 540 9. 81 = 410Pa(2)液泛为了防止液泛现象的发生，要求控制降液管中清液层高度Hd 我Ht +hw)Hd可用下式计算，即Hd = hp +，+ % 与气体通过塔板的压力降所相当的液柱高度 hp,由前面计算所得，hP = 0. 071m液柱 液体通过降液管的压头损失hd,因为不设进口堰，所以按下式计算，即2
10、2,I Le0 0, 0031、，hd =0.153 /一 =0.153 m = 0. 0035m液柱QwhoJ0.66M0.031J人板上液层高度均：由前面选定板上清液层高度hL = 0. 07m则： Hd = 0.0710.070. 0035 = 0. 145m取1 = 0. 5 ,又已选定 HT = 0.45m, hW = 0. 051m所以，HthW = 0.50.45 0.051 = 0.250mHd ： Ht - hw ,符合防止液泛的要求(3)雾沫夹带分别按以下两式计算泛点率:泛点率=100%泛点率=100%ZL = D - 冽 =1. 0 - 2 0. 124 = 0. 752
11、m2Ab = A - 2A - 0. 785 - 2 0. 0567 = 0.6716mM K =1.0,由泛点负荷系数图查的Cf =0.126 ,将上述数据代入得0. 284泛点率=6. 3441. 360. 00310. 752588. 540 一 6. 344 100% ; 38. 8%1.00.1260.67160. 284泛点率=6. 34458& 540 二 6 344100% =38.4%0.781.00.1260.785根据以上两条式子算出泛点率都在 80%以下，故雾沫夹带量能够满足要求1.1.5塔板负荷性能图(1)雾沫夹带线Vs 泛点率=?1.36LSZL：L - ；VV 1
12、00%KGA按泛点率80%计算如下:Vs6. 344,+1. 36LS0. 752 588. 540 - 6. 344S=0. 81.00. 1260. 6716整理得 V = 0. 65 - 9. 87Ls可知，雾沫夹带线为直线，在操作范围内任取两个Ls值，按照上式计算出相应的Vs值列于下表中；据此，可作出雾沫夹带线Ls/(m3/s)0.0020.010Vs/(m3/s)0.630260.60065表 4-3-5-1(2)液泛线联立之前式子，可得以“_2，1一弋g+口 534造+0.15标),2 84 _+(1 + % ) hw + E10002/33600Ls 、.lw )将式中各值代入，
13、整理得222 / 37s = 0. 36 - 727. 46LS - 2. 452LS在操作范围内任取若干个Ls值，按上式计算出相应的 Vs值列于下表中表 4-3-5-1Ls/(m3/s)0.0010.0030.0040.005Vs/(m3/s)0.57850.54100.53530.5197根据表中数据做出液泛线(3)液相负荷上限线液体的最大流量应保证在降液管中停留时间不低于35s,根据下式知液体降液管内停留时间为 T-5s以8 =5s作为液体在降液管中停留时间的下限，则LS max =AHt0. 05670. 455二 0. 0 0 5rm3 / s(4)漏液线对于F1型重型阀，依5 一FO = uO J & = 5计算，则uo =.,而-V二 2二 25vs - - do NuO - - do N 44:V
