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1、年产4500吨填料塔乙醇连续精馅塔班 级：制药工程0901参与人员：贾红茹、田婿、朱璐莹、杨烽、张彦冰、赵璐菁、陈雯雯、马杰伟、吴涛、曹昱指导教师：韦雄雄时 间：2012.5.30 至 2012.6.15由设计条件得：冷却水入口温度20C,出口温度35C设产品出口温度为25C在乙醇水溶液被冷却的平均温度1=51.65 C时，查得:M水=4.1747kJ/ (kg.K)Cp, = 2.82kJ/ (kg.K)Cpi = x 水 Cp 水 + x 乙醇 Cp 乙醇=2.9284kJ / (kgk)在冷却水的平均温度1=27.5C时，查得:CP2 =4.1785kJ/ (kg.K)Q = WCp&
2、= W2Cp2At2 Q=W2CP2At2 = 9.854 xl04kJ/hW, = - Q = 1.572xlO3kg/h CP1At.2.7填料的选择：由于金属鲍尔环具有生产能力达，阻力低，效率高，操作弹性大等特点，故选择此作为填料。选取公称直径为25mm,外径x高x厚（dxHxS） ：25x25x0.6mm的乱堆金属鲍尔环，其比表面积a = 219m2/m3 ,空隙率8=0.934m3/m3 ,堆积密度 p = 427Kg/m32.8塔径的确定：（1）泛点速度的确定：查有机液体的相对密度共线图查有机液体得相对粘度共线图可得到，项目温度C黏 度mPa*s密 度kg/m3液体摩尔质旦 里蒸汽
3、摩尔质量塔顶78.30.4262749. 6640.96819.28加料处84.70.3458883. 8822.04731.84塔底98.750.2878955.5818.1341.37由表得，塔顶液体/?, = 749.66kg/m3加料位置/?2 =883.88kg/m3,塔底密度 p. =955.85kg/m3精馈段:Pl = Jr x p、= 814.01kg / m3-19.28+31.84 y .M= 25.56g/mol2VMWG = 0.3502kg/sg 3600mPV = nRT = = p VRT塔内气体常压操作 假设压强为101.325kPaMP 八/ 3Pg = 0
4、.8787 / mRTj mW. = 0.3237松/sl 3600.也（冬）。.5 = 0 03036% Pl查Eckert （埃克特）通用关联图【4】得：业但妒2 =0 22SPg其中，湿填料因子放为293寿 QKQ水 970.925/jj = 0.386, (p = = 1.3210Pm 735=2.4997 m/s=2.4997 m/s._ l0.22p(;g I 0.22x814.01x9.81 一，Y 8(pp/ V 293 x 1.3210 x 0.8787 x O.38602一般空塔气速为泛点气速的0.5-0.8倍，这里取0.7 二 u = 0.7uf = 1.7498 m/s
5、Vs = % = 0.3985 m3/s Pg塔径D =4V7lX0.5385m = 0.6m 提憎段: 提憎段:pL = J/? x p =919.16kg/m3 篇 31.84 + 41.37 _ _M = 36.6052迪= 49.32x36.605 EKg 36003600MP = 36.605xl01.325 = 1RT 8.314x364.875ImWL= 0.6078/?2l 3600.Wk (性)。5 =0 0442。% PL查Eckert （埃克特）通用关联图团得：型竺妒J 0.18gPGio其中，湿填料因子。为293其中，湿填料因子。为293刈=0.3168, 0 =性=9
6、64.403 =3357Pm 722l0.18pGg I 0.18x919.16x9.81Y 放如叩了 一 V 293 x 1.3357 x 1.2227 x 0.3168”=2.0660 m/s一般空塔气速为泛点气速的0.5-0.8倍，这里取0.7.u = 0.7Uf =1.4462 m/sPg0.50151.2227= 0.4102m3/s塔径D =0.601 Oma 0.6m2.9校核：2.9.1压强校核：精憎段：在设计塔径D=0.7M的条件下，对精僧段进行校核,4V.u =v = 1.4094/72 / s7TD2111 4094L面r56符合设计要求。在实际气速下,u（/）（ppvg
7、pG()9虻L40942x293x1.3210x0.87879.81x814.01O.368020.06927查Eckert （埃克特）通用关联图,AP = 353.16Pa/m即每米填料层的压降为353.16Pa。提憎段：在设计塔径D=0.7M的条件下，对提僧段进行校核, 卜尊地 = 1.4508x0.614508 0.55uf 2.0660在实际气速下,9.81x919.169.81x919.16业虹日严= L4508r293xL3357xL2227 0.368。.2 =0.08876查Eckert （埃克特）通用关联图,AP = 45.13Pa/m即每米填料层的压降为45.13Pa。所以
8、压降符合要求。 载点、泛点校核：载点是填料层中气液两相交互作用是否显著的分界点，填料在载 点前后分别具有不同的流体力学特性。在载点以后，随气速增大，填 料被流体充分润湿，相际接触面增大，传质得以强化，是填料塔的正 常错操作压。泛点：填料塔在液泛区操作极不稳定，压降大，轴向返混严重， 传质效率低下，因此泛点气速是填料塔正常操作的极限气速，填料塔 的正常操作一定要严格控制在泛点气速下。这个尺寸的填料塔的操作载点的经验值一般在0.7m/s左右，泛点的 经验值一般在2.0m/s左右，本次设计气速在载点和泛点之间，符合设 计要求。2.9.2喷淋密度校核：最小喷淋密度Q响，指单位填料塔截面积处理液体量的下
9、限。当液 体喷淋密度低于此值时，填料表面的液膜将破裂成小溪流，相继传质 面积急剧下降，从而传质效率明显下降。因填料为25mmx25mmx0.06mm,塔径与填料尺寸之比大于8依式 =() = 0.08m3/(m2.h)则 U血=(Lw)血=0.08x219=17.5m3/(m2.h)操作条件下的喷淋密度为：U = 0,7591X16 = 7.1 m3 /(m2 -h)-x(0.7)242.10填料层高度理论板当量高度的值与填料塔内的物系性质、气液流动状态、填 料的特性等多种因素有关，一般来源于实测数据或由经验关联式进行 估算。查得，填料尺寸为25mm的鲍尔环的等板高度为420mm。填料层高度一
10、般用理论板数乘以等板高度。即H = Nt x HETPHETP等板高度= 12x0.42 = 5.04m取填料层高度为5.1m3.辅助设备的设计3.1填料塔的附属元件设计3.1.1.填料支承装置：填料支承装置的主要作用是支承床层中填料的重量。填料在塔内 无论是乱堆或整砌都需要放在支承装置上，支承装置要有足够的强度 和刚度。且支承的自由面积应大于填料层的截面积，否则流速增大时, 首先在支承处发生液泛现象。本次设计采用梁式气体喷射式填料支承板。梁形气体喷射式填料 支承板属于多梁式支承板，中国的行业标准HG/T 21512-95在每条拱形梁的侧板和底板上冲有许多孔，上升的气体从侧板孔喷 出，下降的液
11、体从底板孔淋洒，故气液在支承板上为分流道逆流，既 减少胃气流阻力，又使气液分布均匀。本次设计选用的具体尺寸如下:塔径DN波形尺寸bxHxt400800192x250x1923.1.2.液体分布器液体在填料塔内的均匀分布非常重要，它直接影响填料表面的有 效利用率，如果液体分布不均，填料表面不能充分润湿，塔的效率就 会下降，为此，必须在塔顶设置液体分布器，向填料层上面提供良好 的液体初始分布，以保证有足够的分布均匀的喷淋点。本设计采用排管式喷淋器，可提供良好的液体分布。塔径主管直径支管排数排管外缘直径最大体积流量mmmmNmmm3/h7005046609.53.1. 3.液体再分布器:液体再分布器
12、的作用为减少填料层中液体壁流，使液体在填料层 中分布均匀。本设计采用截锥式再分布器。截锥式在分步器的结构最简单，多 用于中、小型填料塔。截锥下口直径D? q(0.70.8)Dt截锥的锥体与塔壁夹角a = 3545截锥的锥体半厚S：对碳钢S=4mm,对不锈钢取S=3mm截锥是再分布器的自由界面率小于0.603.1. 4.除沫器：为了减少液体的夹带损失，确保气体的纯度，保证后续设备的正常操 作，此填料塔选择丝网除沫器。3.1. 5.床层限制板：填料较轻，在流体压力差和冲击作用下，填料层会逐渐膨胀升高，改 变填料的初始堆积状态，导致填料布均匀，影响传质，降低塔效率。限制板凭借自身重量达到限制填料活动
13、的目的，它重量要适当，不能 压碎填料，还要起到限制作用，重量常设计成300N/m当D p2 =883.88Kg/m3在84.7C下F=89.80Kmol/hMf = 22.047Kg/mol故选取管径25 x 2.0mmVf品=竺冬业= 6.22xlOW/s3600x883.88I4X4.99X10-41O/= 17.83mm a 18mm7Vx2校核:卜华= 4x4.99xl0：T962nVs7Td2 (0.018)23.3.2.塔顶蒸汽出口管径:常压气体流速u取1020m/s,此处取15m/sV=49.32kmol/hPvMP_ 40.968x101.325 RT 8.314 x (273.15+78.3)=1.4213kg/mI 4V _4x49.32x40.968V 7iw 15x1.4213x3600= 0.183 Im a 183mm取。219 x 6.0mm(GB/T3087-82)校核：卜华=4x49.32x40.9685.01377rd2 ”xl.4213x3600x0.18323.3.3 .塔顶回流液接管在 78.3C 下，pl 749.66kg/m3一般液体
