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第三章 精餾塔設(shè)計(jì)
3．1設(shè)計(jì)條件
工藝條件：飽和液體進(jìn)料，進(jìn)料乙烯含量(摩爾百分?jǐn)?shù))
塔頂乙烯含量，釜液乙烯含量，總板效率為0.6。
操作條件：塔頂操作壓力2.6MPa(絕)。
安裝地點(diǎn)：大連。
塔板設(shè)計(jì)位置：塔頂
塔板形式：篩板
處理量：180kmol/h
回流比系數(shù)：1.7
3.2操作方程
D=117.55kmol/h W=62.45kmol/h
相對(duì)揮發(fā)度由P-T-K圖求得為1.464
x=0.65, y=α*x/(1+(α-1)x)=0.731
R=1.7Rmin=5.436
精餾段操作方程：
提餾段操作方程：
3.3塔板數(shù)計(jì)算
編程運(yùn)算得Nt=37,第18塊板為進(jìn)料板
運(yùn)算結(jié)果為x[1]=0.985428,y[1]=0.990000
x[2]=0.979837,y[2]=0.986139
x[3]=0.973029,y[3]=0.981419
x[4]=0.964778,y[4]=0.975670
x[5]=0.954836,y[5]=0.968703
x[6]=0.942941,y[6]=0.960308
x[7]=0.928828,y[7]=0.950263
x[8]=0.912249,y[8]=0.938346
x[9]=0.892999,y[9]=0.924346
x[10]=0.870950,y[10]=0.908092
x[11]=0.846083,y[11]=0.889473
x[12]=0.818523,y[12]=0.868475
x[13]=0.788565,y[13]=0.845204
x[14]=0.756677,y[14]=0.819907
x[15]=0.723484,y[15]=0.792980
x[16]=0.689729,y[16]=0.764953
x[17]=0.656204,y[17]=0.736450
x[18]=0.623680,y[18]=0.708141
x[19]=0.585894,y[19]=0.674408
x[20]=0.541425,y[20]=0.633498
x[21]=0.490905,y[21]=0.585354
x[22]=0.435760,y[22]=0.530658
x[23]=0.378131,y[23]=0.470954
x[24]=0.320584,y[24]=0.408561
x[25]=0.265670,y[25]=0.346258
x[26]=0.215493,y[26]=0.286804
x[27]=0.171428,y[27]=0.232479
x[28]=0.134061,y[28]=0.184772
x[29]=0.103302,y[29]=0.144316
x[30]=0.078595,y[30]=0.111014
x[31]=0.059137,y[31]=0.084265
x[32]=0.044051,y[32]=0.063199
x[33]=0.032495,y[33]=0.046866
x[34]=0.023724,y[34]=0.034354
x[35]=0.017115,y[35]=0.024859
x[36]=0.012160,y[36]=0.017703
x[37]=0.008461,y[37]=0.012339
nf=0,nt=0
程序：
#include
#include
#define N 200
main()
{int i=0,nt,nf;
FILE *fp;
double x[N],y[N],e,f,R,Rm,L,V;
double a=1.464,d=0.99,w=0.01,z=0.65,q=1,D=117.55,F=180;
fp=fopen("text.txt","w");
e=0.65;
f=a*e/(1+(a-1)*e);
Rm=(d-f)/(f-e);
R=Rm*1.7;
x[0]=d;
y[0]=d;
y[1]=d;
while(x[i]>z)
{i++;
x[i]=y[i]/(a-(a-1)*y[i]);
y[i+1]=R*x[i]/(R+1)+d/(R+1);
printf("x[%d]=%lf,y[%d]=%lf\n",i,x[i],i,y[i]);
fprintf(fp,"x[%d]=%lf,y[%d]=%lf\n",i,x[i],i,y[i]);
}
printf("the %dth tray is the input tray\n",i);
L=D*R;
V=D*(R+1);
while(x[i]>w)
{i++;
y[i]=(L+F)/V*(x[i-1]-w)+w;
x[i]=y[i]/(a-(a-1)*y[i]);
printf("x[%d]=%lf,y[%d]=%lf\n",i,x[i],i,y[i]);
fprintf(fp,"x[%d]=%lf,y[%d]=%lf\n",i,x[i],i,y[i]);
}
printf("the total population of the trays is %d\n",i);
fprintf(fp,"nf=%d,nt=%d\n",nf,nt);
fclose(fp);
3.4 精餾塔工藝設(shè)計(jì)
1、物性數(shù)據(jù)：
操作溫度： 塔頂：-6.0， 塔底9.8
塔頂按純乙烯處理：t=-6.0,P=2.6Mpa(絕)
物性：摩爾質(zhì)量：M=28.052kg/kmol
，，
2、流量
精餾段氣液相流量：
提餾段氣液相流量：
3、塔徑塔高計(jì)算
選取塔板間距Ht=0.45m，
查圖得：=0.0061
C=
液泛氣速
取泛點(diǎn)率0.8，
所需氣體流通截面積
選取Ad/At=0.08，
塔徑D= =1.583m
圓整取D=1.6m
根據(jù)塔徑、流量，塔板間距合適，液流形式為單流型。
實(shí)際塔板尺寸如下：
1.850
實(shí)際氣速：
實(shí)際泛點(diǎn)率：=0.7833
實(shí)際塔板數(shù) 精餾31，提餾29
塔有效高度
釜液流出量4.836
設(shè)釜液停留時(shí)間20min
則釜液高度m
進(jìn)料板兩板間距0.9m
設(shè)6人孔，=0.8m
裙座取5m
塔頂及釜液上方氣液分離高度取1.5m
總塔高Z= + +(0.8-0.45)*6+1.5×2+5=37.9m
3.5溢流裝置設(shè)計(jì)
采用單流型弓形降液管
D=1.6m =2.011 查得，堰長=1.088m
取塔板厚4mm，堰高50mm，底隙30mm
3.6 塔板布置及其他結(jié)構(gòu)尺寸選取
取進(jìn)出口安定區(qū)寬度=0.07m，邊緣寬度=0.05m，查圖得=0.14，降液管寬度=0.224m
)=0.653m
=0.75m
=1.670
取篩孔直徑，篩孔中心距t=3=120mm
篩孔總截面積
篩孔氣速
篩孔個(gè)數(shù)個(gè)
3.7塔板校核
1、液沫夾帶量校核
，泛點(diǎn)率0.7833，查得
0.0533
小于0.1,液沫夾帶量符合校核要求
2、塔板阻力計(jì)算
干板阻力d/=4/4=1,可查得=0.82
故=0.055m
塔板清液層阻力，
由m/s
氣體動(dòng)能因子
查圖得，
故=0.0667m
表面張力阻力
塔板阻力
3降液管液泛校核
，取，=1.18××=0.0256
，不會(huì)產(chǎn)生降液管液泛
4 液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間
，符合校核要求
5嚴(yán)重漏液校核
0.531
k=1.887>1.5，不發(fā)生嚴(yán)重漏液
3.8塔板性能負(fù)荷圖
1 過量液沫夾帶線
設(shè)ev = 0.1（ kg 液體 / kg氣體）
得：
=8087.54-233.50qVLh2/3
由上述關(guān)系可作得線①
2 液相下限線
整理出：qVLh=3.3402
由上述關(guān)系可作得線②
3 嚴(yán)重漏液線
將下式分別代入
得：qVVh =a(b+cqVLh2/3)1/2
其中：a= =2456.24
b=0.0056+0.13hw-hσ=0.01201
c= =0.000349
得：qVVh =2456.24(0.01201+0.000349qVLh2/3)1/2
由上述關(guān)系可作得線③
4 液相上限線
令 =5s
得： =52.115
由上述關(guān)系可作得線④
5 降液管液泛線
Hd’=HT+hW=
將
以及how與qVLh , hd 與qVLh ，hf 與qVVh , qVLh 的關(guān)系全部代入前式整理得：
式中：a’= =1.6568×
b’= =0.211
c’= =1.1076×10
d’= =0.004779
上述關(guān)系可作得降液管液泛線⑤
上五條線聯(lián)合構(gòu)成負(fù)荷性能圖
操作點(diǎn)為：qVLh =51.52m/s
qVVh =687.26 m/s
負(fù)荷性能圖：
設(shè)計(jì)點(diǎn)位于四條線包圍的區(qū)間內(nèi)
操作彈性：qVVhmax / qVVhmin=2.337