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1、课程设计梧州学院 数理系 10林产化工班 谭国西 学号1000604026设计题目： 分离苯-甲苯的常压筛板蒸馏塔设计一 计算塔板数根据下表数据作出苯-甲苯的y-x相图。表1 苯-甲苯物系在总压101.325kPa下的t-x(y)图t/80.184889296100104108110.6x10.8160.6510.5040.3730.2560.1520.0570y10.9190.8250.7170.5940.4550.3000.1250xD=0.98 , q=1 , xF=0.25 , yp= 0.916 , xp=0.98 , Rmin=(xD-yD)/(yp-xp)=(0.25-0.445
2、)/(0.916-0.98)=3.047,R=1.8Rmin=5精馏段操作线在y轴上的截距为：XD/(R+1)=0.98/(5+1)=0.163 在y-x图上,依据XD=0.98，XF=0.25，XW=0.01分别作垂直线，与对角线交于D,F,W 3点。按精馏段操作线截距0.163定出点I，连接DI为精馏段操作线。与精馏段操作线交于f点，连接Wf为提留段操作线。由下图 可知总理论塔板数为 14.6，精馏段理论塔板数为 8，提留段理论塔板数为 7全塔效率E0=1.1 E0泡罩=54实际塔板数N实=N理/E。根据理论板数N理和全塔板效率E0可求出实际塔板数N实。N实=N理/ E0=14.6/59.
3、4=24.5825二、 塔板设计1塔板初步设计（1）预计所设计的塔为中型，暂定采用单流型塔板，板距600mm。（2）估计塔径FP=（VL/VG）(L/G)0.5=(mL/mG)(G/L)0.5=25000/30000(2.69/694)0.5=0.052mL,mG分别代表液，气的质量流率。根据上述算出的参数及所设的板距（600mm）由查表得C20=0.11 ,C=C20(6/20)0.2=0.11(21/20)0.2=0.11液泛速度uF=气体体积流速Va=30000/(36002.69)=3.098m3s-1取液泛分率等于0.85，得出塔的有效截面积为An=3.098/(0.851.76)=
4、2.07m2取Ad/A=0.12（有图表可知），则塔的总截面积A=An/(1-0.12)=2.07/(1-0.12)=2.35m2塔径D=1.73m此塔经较小，板上液体流率也会较小，故采用单流型塔板为宜。根据表11-1，Ad/A可取为0.12.故上述计算结果仍可采用。又因为塔径为1.73m时，原来规定的板距600m亦合用，将塔径调整为D=1.9m，得出塔截面积为A=2.84m2（3）参考表11-1中所列的推荐数据，估定规格为降液管总截面积Ad=0.12A=0.122.84=0.34m2塔净截面积An=0.88A=0.882.84=2.50m2塔板工作面积Aa=0.76A=0.762.84=2.
5、16m2孔总面积A0=0.10A=0.102.84=0.28m2孔径d0=5mm,板厚tp=2.5mm,堰高hn=50mm2.水力学性能计算（1）修正气速数值及液泛分率数值：u=VG/An=3.098/2.50=1.24m.s-1液泛分率=u/uF=1.24/1.76=0.70 （2）计算液沫夹带分率根据Fp=0.052及液泛分率0.70，在图11-9（筛板塔液沫夹带分率的关联图）中读取出=0.04（3）塔板压降根据式（11-6）Ht=h0+ht干板压降根据式（11-10）（筛板的孔流系数）中读出C0=0.77u0=VG/AO=3.098/0.28=11.06m.s-1所以h0=1/2g(u0
6、/C0)2(G/L)=1/29.81(11.06/0.77)2(2.69/694)=0.04m气体通过泡沫层的压降根据式（11-8）he=(hw+how)已规定堰高hw=0.05m采用单流型，Ad/A=0.12，这里的Ad为单个降液管的截面积，从图11-16（弓形降液管道截面的尺寸参数比例）中查得Lw/D=0.76,Wd/D=0.11Lw=0.76D=0.761.9=1.44mWd=0.11D=0.111.9=0.21m按单侧设有降液管夹计算hw,液体流率 VL取总量，故得VL=25000/694=36.02m3h-1由图11-11（弓形堰的校正系数）查得Fw=1.04故由式（11-9）堰液头
7、，how=0.0028FW(VL/LW)2/3=0.00281.04(36.0/1.44)2/3=0.025mua =Va/Aa=3.098/2.16=1.43m.s-1ua1/2G=1.432.691/2 =1.92由图11-12（筛板上的充气系统数）查得充气系统数he=(hw +how)=0.60(0.05+0.025)=0.045m清液柱。3.计算结果（1）主要规格板型 单流型塔径 1.9m板距 600mm降液管截面积 0.34m2降液管下缘与塔板距离40mm溢流堰高 50mm 溢流堰长 1.44m孔总面积 0.28m2孔径 5mm板厚 2.5mm(2)水力学性能液泛分率0.70操作气速
8、/漏液点气速1.764m1.5液沫夹带分率0.04降液管内泡沫液面高/板距0.506(3s)堰液头25mm(6mm)负荷性能图漏液线，根据式（11-10），漏液点的干板压降为h o=0.0056+0.13(hw+how)-h 已知：hw=0.05m,h =0.0025m堰液头how与VL有关，由式（11-9）how=0.0028Fw(VL/lW)2/3=0.00281.03(3600VL/1.44)2/3=0.531VL2/3故有：h 0=0.0056+0.13(0.05+0.531VL2/3)-0.0025=0.0096+0.069VL2/3根据干板压降的式11-1得h0=1/2g(u0/u
9、)2G/L=1/2g(VG/A0C0)2(G/L)=1/2g(VG/(0.28*0.77)2(2.69/694)=4.2510-3Va2令ho=ho,得漏液点VG与VL的关系为0.0096+0.069VL2/3=4.2510-3VG即据此列表VL/m s00.0050.010.0150.02VG/m s2.2592.7343.0123.2463.455由此可绘出漏液线，如图1所示的线液体流率下限线，规定how=6mm或0.006m限，在上述中已求得how=0.531VL将达到下限的how值代入0.006=0.531VL解出此式VL=0.00120m3/s据此可绘出流体流率下限线如图1所示的线液
10、体流率上限线以液体在降液管内的停留时间为3秒规定液体流率上限停留时间=HdAd/VL代入得3=(0.16430.34)/VL解得液体的上限流率VL=0.0186m3s-1据此绘出液体流率上限线，如图1所示的线液泛线当降液管内的泡沫液面等于板距与堰高之和，便达到液泛即 Hd=Hd/=HT+hwHt+hw+how+hd=(HT+hw)其中HT=0.6m，hw=0.05m,液面差=0，泡沫相对密度=0.5，how=0.531VL2/3由式11-15 得降液管压头损失Hd=1.39/g(VL/Ada)=42.707VL2塔板压降Ht=h0+he由上述得h0=4.2510-3Va2.he=(hw+how
11、)=0.6(0.05+0.531VL2/3)化简得据此列表VL/m s 00.0050.0100.0150.020VG/m s7.5937.1806.8826.5756.237据此绘出液泛线，如图1所示的线雾沫夹带上限线令可允许的雾沫夹带最大量为0.1kg ，并将已知的量和关系式代入式11-19.ea=0.0057/u/(HT-2.5(hw+how)3.20.1=0.0057/21Va/2.16/(0.6-2.5(0.05+0.392VL2/3)3.2化简后得 Va=5.502-13.414VL2/3据此绘出雾沫夹带上限如图1所示的线据此列表VL/m s000050010000150020Va/m s55025110487946864514本设计的操作条件为VL=0.01m3 s-1,Va=3.098m3 s-1,在图1中以点A表示此操作点，作连接线OA分别与极限负荷线相交。由两点的纵坐标值可知最小的负荷Va.min=1.736m3 s-1 .最大负荷Va=3.098m3 s-1.于是得：操作弹性=3.098/1.736 =1.785。本设计中的系数C0,Fw,，的值是保持不变的。
