1、第四章設(shè)備設(shè)計(jì)及選型1.1.1 設(shè)備設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)? 鋼制壓力容器GB150-98? 壓力容器用鋼板GB6654-96? 化工裝置用不銹鋼大口徑焊接鋼管技術(shù)要求HG20537.4-92? 安全閥的設(shè)置和選用HG/T20570.2-95? 設(shè)備進(jìn)、出管口壓力損失計(jì)算HG/T20570.9-95?鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定HG20580-98?鋼制化工容器材料選用規(guī)定HG20581-98?鋼制化工容器強(qiáng)度計(jì)算規(guī)定HG20582-98?鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定HG20583-98?鋼制化工容器制造技術(shù)規(guī)定HG20584-98? 化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定HG/T20643-98? 壓力容器無損檢測(cè)JB4730-2

2、005? 鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定JB4708-2000? 鋼制壓力容器焊接規(guī)程JB/T4709-2000? 鋼制壓力容器產(chǎn)品焊接試板的力學(xué)性能檢驗(yàn)JB4744-2007? 壓力容器用鋼鍛件JB4726-2000? 石油化工塔型設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)范SH 3030-19971.1.2 設(shè)備設(shè)計(jì)及選型塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一，塔可以使氣液相或者液液相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到較為良好的相際傳質(zhì)及傳熱的目的。在塔設(shè)備中常見的單元操作有：吸收、精餾、解吸和萃取等。此外工業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法凈制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕和減濕等效果。4.2.1 塔設(shè)備設(shè)計(jì)原則?

3、具有適宜的流體力學(xué)條件，可使氣液兩相良好接觸；? 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，處理能力大，壓降低；? 強(qiáng)化質(zhì)量傳遞和能量傳遞。1.1.3 塔設(shè)備的設(shè)計(jì)目標(biāo)作為主要用于傳質(zhì)過程的塔設(shè)備，首先必須使氣液兩相能充分接觸，以獲得較高的傳質(zhì)效率。此外， 為滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列各項(xiàng)要求：（ 1）生產(chǎn)能力大。在較大的氣（汽）液流速下，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液、或液泛等破壞正常操作的現(xiàn)象；（ 2）操作穩(wěn)定、彈性大。當(dāng)塔設(shè)備的氣（汽）液負(fù)荷量有較大波動(dòng)時(shí)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作，并且塔設(shè)備應(yīng)保證能長(zhǎng)期穩(wěn)定操作；（ 3）流體流動(dòng)的阻力小，即流體通過塔設(shè)備的壓降小。這將大大節(jié)省生產(chǎn)中的動(dòng)力消耗，

4、以降低正常操作費(fèi)用。對(duì)于減壓蒸餾操作，較大的壓力降還將使系統(tǒng)無法維持必要的真空度；（ 4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材料耗用量小，制造和安裝容易。這可以減少基建過程中的投資費(fèi)用；（ 5）耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。事實(shí)上， 對(duì)于現(xiàn)有的任何一種塔器，都不可能完全滿足上述所有要求，但是我們可以在某些方面做到獨(dú)特之處。以此來達(dá)到較大的生產(chǎn)效率，提高企業(yè)的生產(chǎn)效益。1.1.4 塔設(shè)備類型及選擇為了便于研究和比較，人們從不同角度對(duì)塔設(shè)備進(jìn)行了分類。例如： 按操作壓力的不同可分為加壓塔、常壓塔、 減壓塔； 按單元操作可分為精餾塔、吸收塔、解吸塔、 萃取塔、 反應(yīng)塔和干燥塔；但最常用的分類是按塔的內(nèi)件結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃

5、分，分為板式塔和填料塔。塔型的合理選擇是做好塔設(shè)備設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié)，選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素有：物料性質(zhì)、操作條件、塔設(shè)備性能，以及塔設(shè)備的制造、安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)、維修等。1.1.5 與物性有關(guān)的因素（ 1）易起泡的物系，如處理量不大時(shí)，以選用填料塔為宜。因?yàn)樘盍夏苁古菽屏?，在板式塔中則易引起液泛；（ 2）具有腐蝕性的介質(zhì)，可選用填料塔。如必須用板式塔，宜選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單造價(jià)便宜的篩板塔，穿流式塔盤或舌形塔盤，以便及時(shí)更換；（ 3）具有熱敏性的物料需減壓操作，以防過熱引起分解或聚合，故應(yīng)選用壓力降較小的塔型。如可采用裝填規(guī)整填料或散堆填料等，當(dāng)要求真空度較低時(shí)，也可用篩板塔或浮閥塔；（ 4） 黏性較大的物系，

6、可以選用大尺寸填料。因?yàn)榘迨剿膫髻|(zhì)效率較差；（ 5）含有懸浮物的物料，應(yīng)選擇液流通道較大的塔型，以板式塔為宜?？蛇x用泡罩塔、浮閥塔、 柵板塔、 舌形塔和孔徑較大的篩板塔等，不宜使用填料塔；（ 6）操作過程中有熱效應(yīng)的系統(tǒng)，用板式塔為宜。因塔板上積有液層，可在其中安放換熱管進(jìn)行有效地加熱或冷卻。4.2.5 與操作條件有關(guān)的因素（ 1）若氣相傳質(zhì)阻力大（即氣相控制系統(tǒng)，如低黏度液體的蒸餾，空氣增濕等） ，宜采用填料塔，因填料層中氣相呈湍流，液相為膜狀流。反之，受液相控制的系統(tǒng)，宜采用板式塔，因?yàn)榘迨剿幸合喑释牧?，用氣體在液層中鼓泡；（ 2）大的液體負(fù)荷系統(tǒng)，可選用填料塔，若用板式塔時(shí)宜選用氣液

7、并流的塔型或選用板上液流阻力較小的塔型。此外， 導(dǎo)向篩板塔盤和多降液管篩板塔盤都能承受較大的液體負(fù)荷；（ 3）低的液體負(fù)荷，一般不宜采用填料塔。因?yàn)樘盍纤笠欢康膰娏苊芏?，但網(wǎng)體填料能用于低液體負(fù)荷的場(chǎng)合；（ 4）液氣比波動(dòng)的穩(wěn)定性，板式塔優(yōu)于填料塔，故當(dāng)液氣比波動(dòng)大時(shí)，選用板式塔。4.2.6 其他因素（1）對(duì)于多種情況，塔徑小于800mm時(shí)，不宜采用板式塔，宜用填料塔。對(duì)于大塔徑塔設(shè)備來說，需進(jìn)行加壓或常壓操作時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用板式塔；對(duì)于減壓操作過程，宜采用新型填料；(2) 一般填料塔比板式塔重;(3)大塔以填料塔造價(jià)便宜。因填料價(jià)格約與塔體的容積成正比，板式塔按單位面積計(jì)算的價(jià)格，隨塔徑

8、增大而減小。氣液傳質(zhì)分離用的最多的為塔式設(shè)備。它分為板式塔和填料塔兩大類。板式塔和填料塔均可用作蒸儲(chǔ)、吸收等氣液傳質(zhì)過程，但兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇?，F(xiàn)將板式塔與填料塔的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)作簡(jiǎn)要對(duì)比列于表4-1:各塊理論板壓降約 1KPa散裝填料約0.3KPa規(guī)整填料約0.15KPa每塊塔板的開孔率為5%-10%,又有25-50mm清液 層，故壓降大。壓降小是填料塔 的主要優(yōu)點(diǎn)分離效率(HETP)分離效率比較穩(wěn) 定，大塔效率會(huì)更 高些規(guī)整填料的HETP值比板式 塔小，絲網(wǎng)的效 率更高，新型散 裝填料與板式塔 相當(dāng)填料塔效率受液 體分布影響大， 預(yù)測(cè)比較難，可 靠性不如板式塔處理能力與操作

9、彈性操作彈性大規(guī)整填料處理能 力比板式塔大， 在真空和常壓塔 中為 30%-50%, 新型散裝填料也 可比板式塔高些由于填料塔壓降 低，在高真空塔 時(shí)還可以使相對(duì) 揮發(fā)度有所上升對(duì)高真空操作的適應(yīng)性(熱敏、高沸物料)因壓降大較難適 應(yīng)，尤其在高真空 板中有多的場(chǎng)合壓降小的優(yōu)點(diǎn)使 其特別適用，高 真空下應(yīng)用規(guī)整 填料會(huì)更佳高真空填料塔的 液體分布器往往 要特殊設(shè)計(jì)才能 達(dá)到高的分布質(zhì) 量。且散裝填料 可能會(huì)Qmin表4-1板式塔和填料塔的主要特點(diǎn)比較項(xiàng)目板式塔填料塔備注對(duì)腐蝕性物料的適 應(yīng)性必須用耐腐蝕性材 料制作，往往比較 困難或價(jià)格太高易用陶瓷性耐腐 蝕性材料，較合 適一對(duì)易結(jié)垢、易堵塞 系

10、統(tǒng)的適應(yīng)性比較容易解決，清 理也較容易不適用一易起泡物系較難，塔徑、塔高 均需要較大值比較合適填料塔的液體分 布器需特別留意大直徑塔很適合，造價(jià)低填料費(fèi)用上升很 大，尤其是絲網(wǎng) 規(guī)整填料，而且 汽液分布均勺較 難減壓大直徑填料 塔已有/、少成功 實(shí)例，此時(shí)因局 效、高處理能力 使塔體積減小間歇精儲(chǔ)可以用而合適多進(jìn)料、軸測(cè)線的 方便性比較容易實(shí)現(xiàn)不太合適因沒增加一項(xiàng)， 均要增加一個(gè)再 分布器，結(jié)構(gòu)復(fù) 雜而造價(jià)高，不 太合適較難實(shí)施較難實(shí)現(xiàn)，規(guī)整填料幾乎不可能4.2.7 塔板的選擇塔板的主要特征為氣液兩相在板面上以氣體鼓泡和液體噴射狀態(tài)完成氣液接觸，傳熱和傳質(zhì)有明顯的“級(jí)” 式過程。在實(shí)際操作中，

11、 塔盤的結(jié)構(gòu)在一定程度上仍然影響著操作 的流體力學(xué)狀態(tài)和傳質(zhì)性能的優(yōu)劣。現(xiàn)將幾種主要塔板的性能比較列表如下：表4-2幾種主要塔板的性能比較篩板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、塔板效率圖易堵塞、操作彈性較小分離要求圖、塔 板數(shù)較多浮閥效率局、操作范圍寬浮閥易脫落分離要求局、負(fù) 荷義化大泡罩較成熟、操作穩(wěn)定結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、塔板阻力大、處理能力小特別容易堵塞的物系舌型板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、塔板阻力小操作彈性窄、效率低分離要求較低的閃蒸塔浮動(dòng)噴射板壓降小、處理量大浮板易脫落、效率較低分離要求較低的減壓塔卜表給出了幾種主要塔板性能的量化比較:表4-3幾種主要塔板性能的量化比較塔板類型塔板效率處理能力操作彈性壓降結(jié)構(gòu)成本泡罩1

12、.01.051復(fù)雜1篩板1.21.41.430.5簡(jiǎn)單0.40.5浮閥1.21.31.590.60.70.9舌型板1.11.21.530.8簡(jiǎn)單0.50.6此塔進(jìn)行產(chǎn)品脫甲苯精儲(chǔ)塔的分離過程，要求生產(chǎn)能力大，產(chǎn)量穩(wěn)定，效率高，但對(duì)操作彈性要求不高，負(fù)荷變化不大。綜合考慮塔板的效率、分離效果和 設(shè)備的成本、維修等，我們初步選擇目前使用較為廣泛的篩板塔，下面通過具體的計(jì)算，論證選擇篩板是否能滿足生產(chǎn)要求。4.2.8 脫甲苯精制塔（T0101）設(shè)計(jì)及選型4.2.8.1 精儲(chǔ)塔精儲(chǔ)段的設(shè)計(jì)1 .物性參數(shù)在設(shè)計(jì)中使用Aspen Plus進(jìn)行模擬，計(jì)算得到精儲(chǔ)段為119塊塔板，現(xiàn)將 精儲(chǔ)段各個(gè)理論板上的計(jì)

13、算結(jié)果列于下表：表4-4精微段各理論板上的流量及物性數(shù)據(jù)列表1104.4900.10269003450829.6392.567780.003220.0102108.5760.10217056.30110350828.4352.571250.003170.0103108.7460.10227065.48310506.3827.2802.582070.003120.0094108.8190.10237068.53510515.48826.2792.588020.003090.0095108.8800.10247069.50510518.53825.5002.593030.003070.009610

14、8.9410.10257069.10510519.5824.9412.597130.003070.0097109.0100.10267067.46810519.1824.5592.600510.003040.0098109.0950.10277064.35210517.46824.3042.615870.003000.0089109.2080.10287059.15610514.35824.1312.625990.002980.00810109.3660.10297050.87410509.15824.0092.634990.002970.00811109.5950.1037038.01910

15、500.87823.9182.648780.002960.00812109.9300.10317018.60210488.01823.8452.658410.002950.00813110.4210.10326990.32710468.6822.7812.675830.002950.00814111.1240.10336942.3110440.32821.7222.688980.002950.008(1)氣相平均流量和平均密度33V 33018.3m /h=9.17m / sv 2.617kg/m3(2)液相平均流量和平均密度L 77.349m3/h=0.0215m3/s3l 825.15kg

16、/m(3)液相平均表面張力和粘度0.0086N/m=8.6dyne/cm0.003038P 0.3038cP2 .初算塔徑令HT 0.45m ,假設(shè) hL=0.08m ,則 HT hL 0.37m11=0.042V L/Pl 、2_ 0.0215a25.15/乂 一 ()=()V pV9.172.617查Smith泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖圖4-1 Smith泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖得：C200.081則氣相負(fù)荷因子：C C20 ()0.2=C20 (86)0.2 0.0682020所以允許有效空塔氣速：, c /pl- Pv c 1825.15 2.617 彳,Ug(max)=C J-"=0.068,2 617

17、=1.21m/s選取表觀空塔氣速 U op=0.8U gg) =0.8 1.21=0.97 m/s所以初算塔徑D'=J缶=篇言934m圓整后取D 3.4m3 .塔徑的初步核算霧沫夾帶取 l 0.6D 0.6 3.4=2.04 m, d 3.4m則弓形降液管面積22Af 0.062AT0.0621.7 20.563 m2所以WGVATAf9.1721.70.5631.08m/s則霧沫夾帶e絲057 (上產(chǎn)HT h0.0057 (1.08)3.28.60.45 2.5 0.080.05277kg / kg汽 0.1kg/ kg汽停留時(shí)間H T Af 0.4520.563 23 s 5 sL

18、0.0215根據(jù)以上兩步核算的2果，可認(rèn)為塔徑 D 3.4m是合適的4.塔板布置設(shè)計(jì)(1)塔板結(jié)構(gòu)形式降液管主要有弓形、圓形和傾斜弓形三種現(xiàn)將不同降液管的對(duì)比列于下表：表4-5不同降液管的對(duì)比綜合以上條件，選取弓形降液管。液體在塔板上的流動(dòng)路徑是由降液管的布置方式?jīng)Q定的。常用的布置方式有以下幾種形式：U型流、單流型、雙流型、階梯流型。卜表列出了溢流類型、塔徑、液體負(fù)荷之間的關(guān)系。表4-6液體負(fù)荷與板上流型的關(guān)系10007以下45以下14009以下70以下200011以下90以下90160300011以下110以下110200200300400011以下110以下1102302303505000

19、11以下110以下110250250400600011以下110以下110250250450由于反應(yīng)精儲(chǔ)塔精儲(chǔ)段液體流量為77.34m3/h,而初步計(jì)算塔徑為3.4m,所以選擇單流型。(2)堰及降液管設(shè)計(jì)堰的設(shè)計(jì)因?yàn)槭芤罕P為凹形受液盤，所以沒有內(nèi)堰堰長(zhǎng) l0.6D 0.6 3.4=2.04mL(TT13.0177.34_ _2T(2.04)查流體收縮系數(shù)圖圖4-2流體收縮系數(shù)得 E 1.03222則堰上清液層高度：how 284E(L)3 也 1.032 (7734)3 0.024m 1000 l 10002.58由于0.006m<how 0.06m,所以采用平堰。堰高 hw hL ho

20、w 0.08 0.024 0.056m ,圓整后得 hw 0.06m。所以板上清液層高度hw how 0.06 0.024 0.084m因?yàn)閔_所以hL的假設(shè)合適。(3)液面梯度查弓形寬度與面積表圖4-3弓形寬度與面積得弓形降7Tt管寬Wd 0.34m則平均溢流寬度b l一D2.04 3.4 2.72m22液體流道長(zhǎng)度 乙 D 2Wd 3.4 2 0.34 2.72m塔板上鼓泡層高度hf 2.57 2.5 0.08 0.2m20.215(250b 1000hf)2 (3600L)乙則披面梯度 -(100Cbhf)3 L_2_ _0.215 (250 2.72 1000 0.2)0.3038 (

21、3600 0.0215) 2.723(1000 2.72 0.2) 825.150.00008023 m液面梯度較小，可以忽略(4) .降液管的設(shè)計(jì)降液管的面積 Af 0.062 A 0.062 1.720.563m2降液管管寬Wd 0.34m假設(shè)加比hw少10mm則降液管底部距下一板的間距he hw 0.01 0.05m(5) .孔布置篩孔按正三角形排列，取篩孔直徑de 5mm , -t- 3.5 de則孔中心距t 17.5mm查開孔面積與開孔區(qū)面積圖圖4-4開孔面積與開孔區(qū)面積得開孔率A / A 0.078取外堰前白安定區(qū)Ws 0.08m邊緣區(qū)的寬度Wc0.05m-D3 4則 x(Ws W

22、d) -(0.08 0.16)=1.46m22D ",3.4 ,rWC0.05=1.65m221.46誨=0.885查開孔區(qū)面積圖oL09晶m *0504切 心 I a ft- & 9 仇圖4-5開孔區(qū)面積Aa彳#Aa =7.9m2所以開孔面積 A0 0.078Aa 0.078 7.9=0.616m2查篩孔數(shù)求取圖圖4-6篩孔數(shù)的求取得 n'=5000 個(gè)/m2所以篩孔數(shù) n=n' Aa=5000 7.9=39500 個(gè)5.流體力學(xué)計(jì)算與校核(1).干板壓降取板厚 0.004m則由1.25查干篩孔的流量系數(shù)圖圖4-7干篩孔的流量系數(shù)得 C。 0.8所以 hc

23、0.0512( u0)2 C0L0.0512( -V)2 A0c0l9.17、22.617=0.0512 ()0.616 0.8825.15=0.056 m 液柱(2)塔板壓降氣相動(dòng)能因數(shù) F。U0 - v V、v=217 /2.617=24 17A00.616查有效液層阻力圖圖4-8有效液層阻力得液層有效阻力hl 0.049m所以氣體通過塔板的總壓降hp hl hc 0.049+0.056=0.105 m液柱(3)穩(wěn)定性校核h =4=4-86=0.00085 m 液柱9810 Ld0 9810 825.15 0.005Uom =4.4C0(0.0056+0.13hL-h ) LV=44 08

24、 /(0.0056+0.13 0.08-0.00085) 825.152.617=7.69 m/s貝心=14竺”93Uom7.56即按漏液氣速考慮的負(fù)荷下限為設(shè)計(jì)負(fù)荷值的51.6%4 4).霧沫夾帶量校核hf 2.5hL 2.5 0.08=0.2 m則霧沫夾帶量0 (烏(3.2H T hf/ 0.0057、/1.08、3.2=()()8.60.45 0.2=0.05277kg(液體)/kg(氣體)<0.1所以符合要求。5 5).液泛校核L o0.0215hd 0.153()2 0.153 ()2 0.000425m(服枉)4lWh04 2.04 0.05Hd hL hdhp =0.08+

25、0.000425+0.105=0.185425 m液柱因?yàn)榕菽旱南鄬?duì)密度為=0.5Hd0.1854254升肋以d h 0.06=0.3109 mM 枉 八0.5T所以不可能產(chǎn)生降液管內(nèi)液泛。6 .負(fù)荷性能圖(1)漏液線篩板塔的操作有一個(gè)下限氣速Uom,當(dāng)氣速低于此點(diǎn)時(shí)，液體開始從篩孔中 泄漏，稱為漏液點(diǎn)。取板厚 0.004m4 8.6=0.00085 m液柱所以 d0 1.251.25 0.004=0.005m9810 Ld0 9810 825.15 0.00522因?yàn)?how 竺4 E止)3 竺4 1.035 (上尸 0.00183L2/3m 1000 l 10002.04所以 hL hW

26、 hOW 0.06 0.00183L2/3又 Uom=4.4C0 (0.0056+0.13hL-h ) l23.956+0.07501L3V Uom A聯(lián)立以上方程可得 V 2.16832(2)過量霧沫夾帶線以ev 0.1kg (液體)/kg (氣體)為限，將各數(shù)據(jù)代入式0.0057)WgHt_)3.2 得: hf又Wg0.00578.6Wg0.45 hf)3.2 0.1VAtAf21.7V =0.117V0.563hf2.5。hOw)2.5(0.06 0.00183L2/3)聯(lián)立以上方程可得V212.296 0.188L5(3)液相下限線2因?yàn)槭蠖鳨(r“以how 0.006m作為規(guī)定的液相

27、下限得 Lmin 0.0187m3/s(4)液相上限線因?yàn)锳f HtL5s作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限3 .得 L max 0.0588m / s(5)液泛線為避免降液管液泛，應(yīng)滿足 Hd hw HT ,其中Hd hp hL hd因?yàn)? 0.5, hw 0.06, HT 0.45hp hi hchd 0.153(-)24lwh0將hp、hL、hd的計(jì)算式代入上式，整理得液泛線V = 218.35-2.7681L3-1374.5816_2根據(jù)各線的方程，作出如下篩板塔的負(fù)荷性能圖7 .反應(yīng)精儲(chǔ)塔上部塔精儲(chǔ)段的設(shè)計(jì)結(jié)果表4-7反應(yīng)精微塔上部塔精儲(chǔ)段的設(shè)計(jì)結(jié)果堰型平堰堰長(zhǎng)lw2.04m堰Wj h

28、w0.06m板上清液層局度hL0.056m降液管底與板距離ho0.05m孔徑d0.005m孔間距t0.0175m開孔區(qū)邊緣與塔壁距離 Wc0.05m開孔區(qū)邊緣與堰距離 Ws0.08m孔數(shù)n39500開孔率0.078開孔面積Ao0.616穩(wěn)定系數(shù)K1.93塔板壓降0.105m液柱降液管內(nèi)清液層高度Hd0.185425m 液柱霧沐夾帶 ev0.05277kg（液體）/kg（氣體）4.2.7.2精儲(chǔ)塔提儲(chǔ)段的設(shè)計(jì)1 .物性參數(shù)在設(shè)計(jì)中使用Aspen Plus進(jìn)行模擬，計(jì)算得到精儲(chǔ)段為1533塊塔板，現(xiàn)將精儲(chǔ)段各個(gè)理論板上的計(jì)算結(jié)果列于下表:表4-8精微段各理論板上的流量及物性數(shù)據(jù)列表15113.69

29、20.103410955.59527.37820.7112.710290.002950.0224216114.0680.103510985.810093.9819.6082.840090.002860.0219717114.1870.103610996.910124.2818.5502.854200.002790.0215618114.2850.103711003.510135.4817.4922.857980.002750.0210919114.3880.103811006.210141.9816.7812.860140.002710.0207620114.5190.103911004.41

30、0144.7816.2222.864560.002680.0204121114.7160.10410995.410142.9815.7112.869990.002650.0200122115.0520.104110974.710133.9815.6082.873450.002610.0197423115.6550.104210934.210113.2814.5502.875690.002570.0193824116.7350.104310863.910072.7813.4922.880140.002510.0189425118.5800.104410758.810002.4813.5072.8

31、84580.002490.0186226121.4340.104510632.39897.34813.9922.901250.002450.0182327125.2140.104610519.79770.79817.6032.925660.002360.0179628129.3330.104710452.99658.18825.5002.945120.002310.0175429132.9930.104810433.39591.43827.0262.978950.002270.0170930135.7130.104910439.79571.78832.8493.089960.002240.01

32、65731137.4880.10510452.99578.26838.6603.159230.00220.0162132138.5560.105110463.99591.38842.7983.245940.002180.0159133139.1740.1052861.5329602.46848.4923.251410.002170.01586(1)氣相平均流量和平均密度33V 32461.0m /h=9.06m /sv 2.941kg/m3(2)液相平均流量和平均密度L 107.1m3/h=0.0298m3/s_3i 822.58kg/m(3)液相平均表面張力和粘度0.00251P 0.251

33、cP2 .初算塔徑10.0298(822.58)29.06( 2.941)查Smith泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖圖4-10 Smith泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖得：C200.079則氣相負(fù)荷因子：C C20 ()0.2=C20 (坦96)0.2 0.078 2020所以允許有效空塔氣速：, c I Pl- Pv v /2.58 2.941 彳，U q(max)=C ；=0.078 .=1.31m/sg( ) V Pv22.941選取表觀空塔氣速U op=0.8U gg)=0.8 1.31=1.05m/s令Ht 0.45m ,假設(shè) hL=0.08m ,則 Ht h 0.37m =0.055所以初算塔徑D'= '

34、 0.785Uop9.06 o °C =3.32m0.785 1.05圓整后取D 3.4m3.塔徑的初步核算霧沫夾帶取 l 0.6D 0.6 3.4=2.04 m,D 3.4m則弓形降液管面積Af 0.062At0.0621.7 20.563 m2所以WG -V- AAf9.0621.01m/s則霧沫夾帶1.70.5630.0057 e(WG)3.2Hthf0.005718.96 (1.010.45 2.5 0.070.00893kg / kg汽 0.1kg / kg汽停留時(shí)間0.452 0.56317 s 5s0.0298根據(jù)以上兩步核算的2果，可認(rèn)為塔徑 D 3.4m是合適的。4

35、.塔板布置設(shè)計(jì)(1)塔板結(jié)構(gòu)形式降液管主要有弓形、圓形和傾斜弓形三種?，F(xiàn)將不同降液管的對(duì)比列于下表:表4-9不同降液管的對(duì)比綜合以上條件，選取弓形降液管。液體在塔板上的流動(dòng)路徑是由降液管的布置方式?jīng)Q定的。常用的布置方式有以下幾種形式：U型流、單流型、雙流型、階梯流型。卜表列出了溢流類型、塔徑、液體負(fù)荷之間的關(guān)系。表4-10液體負(fù)荷與板上流型的關(guān)系10007以下45以下14009以下70以下200011以下90以下90160300011以下110以下110200200300400011以下110以下110230230350500011以下110以下110250250400600011以下110以

36、下110250250450由于反應(yīng)精儲(chǔ)塔精儲(chǔ)段液體流量為107.28m3/h ,而初步計(jì)算塔徑為3.4m,所以選擇單流型。(2)堰及降液管設(shè)計(jì)L(TT18.04查流體收縮系數(shù)圖圖4-11流體收縮系數(shù)堰的設(shè)計(jì)因?yàn)槭芤罕P為凹形受液盤，所以沒有內(nèi)堰堰長(zhǎng) l0.6D 0.6 3.4=2.04m107.28_ _2T(2.04)得 E 1.03622則堰上清液層高度：how 284E(L/也1.036 (107”心0.041m1000 l 10002.04由于0.006m<how 0.06m,所以采用平堰。堰高 hwhL how0.08 0.041 0.039m ,圓整后得 hw 0.04m。所以

37、板上清液層高度hL' hw how 0.04 0.041 0.081m因?yàn)槿怂詇L的假設(shè)合適。(3)液面梯度查弓形寬度與面積表圖4-12弓形寬度與面積得弓形降7Tt管寬Wd 0.34m則平均溢流寬度b l一D2.04 3.4 2.72m22液體流道長(zhǎng)度 乙 D 2Wd 3.4 2 0.34 2.72m塔板上鼓泡層高度hf 2.57 2.5 0.08 0.2m2則液面梯度0.215(250b 1000hf)2 (3600L)乙(100Cbhf)3 L_2-_ _0.215 (250 2.72 1000 0.2)0.2513 (3600 0.0298) 2.723(1000 2.72 0

38、.2) 822.580.00009225m液面梯度較小，可以忽略(4) .降液管的設(shè)計(jì)降液管的面積 Af0.062 At 0.062 1.720.563m2降液管管寬Wd 0.34m假設(shè)加比hw少10mm則降液管底部距下一板的間距hohw 0.01 0.029m(5) .孔布置篩孔按正三角形排列，取篩孔直徑d0 5mm , 3.5 d0則孔中心距t 17.5mm查開孔面積與開孔區(qū)面積圖圖4-13 開孔面積與開孔區(qū)面積得開孔率A / Aa 0.078取外堰前白安定區(qū)Ws 0.08m邊緣區(qū)的寬度Wc0.05m-D3 4則 x(Ws Wd) -(0.08 0.16)=1.46m22D ",

39、3.4 ,rWC0.05=1.65m221.46165=0.885查開孔區(qū)面積圖,口1。i>r ”圖4-14開孔區(qū)面積Aa彳#Aa =7.9m2所以開孔面積 A0 0.078Aa 0.078 7.9=0.616m2查篩孔數(shù)求取圖圖4-15篩孔數(shù)的求取得 n'=5000 個(gè)/m2所以篩孔數(shù) n=n' Aa=5000 7.9=39500 個(gè)5.流體力學(xué)計(jì)算與校核(1).干板壓降取板厚 0.004m則由1.25查干篩孔的流量系數(shù)圖圖4-16干篩孔的流量系數(shù)得 C。 0.8所以 hc 0.0512( u0)2 C0 L0.0512( -V)2 A0c0l9.0622.941=0.

40、0512 ( )2 0.616 0.8822.58=0.062 m 液柱(2)塔板壓降氣相動(dòng)能因數(shù) F。U0 v V、v = 396 . 2.941=25 17Ao0.616查有效液層阻力圖=6.99m/s圖4-17有效液層阻力得液層有效阻力hl 0.049m所以氣體通過塔板的總壓降hp hl hc 0.049+0.062=0.111 m液柱(3)穩(wěn)定性校核h = =4-=0.00188m 液柱9810 Ld0 9810 822.58 0.005Uom =4.4C0(0.0056+0.13hL-h ) LV=44 08 /(0.0056+0.13 0.08-0.00188) 822.582.941則公曳二也二？小Uom 6.99即按漏液氣速考慮的負(fù)荷下限為設(shè)計(jì)負(fù)荷值的49.7%(4) .霧沫夾帶量校核hf 2.5hL2.5 0.08=0.2 m則霧沫夾帶量q (烏產(chǎn)H T hf=(迺)(1.01 )3.218.9620.45 0.2=0.0262066kg(液體)/