相平衡方程。
精馏段操作线方程。
提馏段操作线方程。
泡点进料。其中,精馏段操作线方程为。
提馏段操作线方程为。
第一块塔板上升的蒸汽组成。
从第一块板下降的液体组成。
由第二块板上升的气相组成。
第二块板下降的液体组成。
由第三块板上升的气相组成。
由第三块板下降的液体组成。
如此反复计算, ,0.4
第七块板上升的气相组成换提馏段操作线计算。
如此反复计算, ,
所需总理论板数为12快,第六块加料,精馏段需5块。
计算全塔效率,气体体积流量,液体体积流量。
由表查得,
由内插法得。
由o’connell图查得全塔效率为。
又, 又,气相流量,液相流量,气相密度,液相密度,物系表面张力。
1. 塔板工艺尺寸计算。
1).塔径欲求塔径应先求出空塔气速u,而。
式中c可由史密斯关联图查出,横标的数值为。
取板间距,取板上液层高度,则图中参数为。
根据以上数值,查得
取安全系数为0.6,则空塔气速为。
塔径 按标准塔径圆整为
塔截面积 实际空塔气速
2)溢流装置选用单溢流弓形降液管,不设进口堰。
各项计算如下:
1 堰长:取堰长,即。
2 出口堰高:
利用公式 采用平直堰,堰上液层高度可依如下公式计算。
近似取e=1,则可由列线图查出值。
因,,由该图查得,则。
3 弓形降液管宽度和面积:通过图求取及,因为。
查得, ,则。
验算液体在降液管中停留时间,即。
>5s故降液管尺寸可用。
4 降液管底隙高度:
取降液管底隙处液体流速,则。
取。3) 塔板布置及浮阀数目与排列。
取阀孔动能因子,求孔速,求每层塔板上的浮阀数,有。
取边缘区宽度,破沫区宽度,计算塔板上的鼓泡区面积,即。
浮阀排列方式采用等腰三角形叉排。取同一横排的孔心距,则估算排间距,即。
考虑到到塔的直径较大,必须采用分块式塔板,而各分块板的支承与衔接也要占去一部分鼓泡区面积,因此排间距不宜采用,而应小于此值,按,以等腰三角形叉排方式作图。
排得阀数152个。
按n=152重新核算孔速及阀孔动能因数。
重新核算阀孔动能因数。
阀孔动能因数变化不大,仍在9-12范围内。
塔板开孔率=
2. 塔板流体力学验算。
1) 气相通过浮阀塔板的压强降,有。
1 干板阻力:
因,故干板阻力为。
液柱。2 板上充气液层阻力:
本设备分离苯和甲苯的混合液,即液相为碳氢化合物,可取充气系数,则。
液柱。3 液体表面张力所造成的阻力:
此阻力很小,忽略不计。
因此,与气体流经一层浮阀塔板的压强降所相当的液柱高度为。
液柱。则,单板压降。
2) 淹塔。
为了防止淹塔现象的发生,要求控制降液管中清液层高度,.其中,1 与气体通过塔板的压强降所相当的液柱高度:前已计算出。
液柱。2 液体通过降液管的压头损失:因不设进口堰,故。
液柱。3 板上液层高度:前已选定板上液层高度为。
则。取,又已选定,。则。
可见,符合防止淹塔的条件。
3) 雾沫夹带。
对于泛点率,有。
泛点率=及泛点率=
板上液体流径长度
板上液流面积
苯和甲苯为正常系统,取物性系数,又查得泛液点负荷系数,则。
泛点率=及。
泛点率=两式计算出的泛点率都在80%以下,故可知雾沫夹带量能够满足的要求。
4) 塔板负荷性能图。
即,泛点率=
按泛点率为80%计算如下:
整理得。由上式知雾沫夹带线为直线,则在操作范围内任取两个值,依式计算出相应的值列于附表1中。据此,可作出雾沫夹带线(1)
附表 12)液泛线。
由上式确定液泛线。忽略式中,带入各关系,有。
因物系一定,塔板结构尺寸一定,则,,,及等均为定值,而与又有如下关系,即。
式中阀孔数与阀孔数亦为定值,因此可将上式简化为和的如下关系式:即。或。
在操作范围内任取若干个值,依上式计算出相应的值列于附表2中。
附表 2据表中数据作出液泛线(2)
(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。
由前知,液体在降液管内停留的时间为。
取作为液体在降液管中停留时间的下限,则。
求出上限液体流量值(常数)。在图上液相负荷上限线为与气体流量无关的竖直线(3)
5) 漏液线。
对于f1型重阀,依计算,则。又知。
则得。据此作出与液体流量无关的水平漏液线(4)
6) 液相负荷下限线。
取堰上液体作为液相负荷下限条件,依的计算式计算出下限值,一次作出液相负荷下限线,该线为与气相流量无关的竖直线(5)
取,则。根据以上各式可分别作出塔板负荷性能图上的(1)、(2)、(3)、(4)及(5)共五条线。
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