产5.5万吨甲醇水溶液精馏装置工艺设计 毕业论文.doc

专科毕业论文（设计）题目： 年产5.5万吨甲醇水溶液精馏装置工艺设计 学生姓名 学 号 指导教师 院 系 专 业 应用化工技术 年 级 2012 诚信声明本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或在网上发表的论文。特此声明。论文作者签名： 日 期： 年 月 日毕业设计(论文)任务书设计题目：年产 5.5 万吨甲醇水精馏装置工艺设计函授站：陕西函授站 学生姓名：张恩智指导老师：刘明丽1 设计的主要任务及目标：设计筛板式精馏塔，通过该装置的设计，使学生在熟练掌握专业知识的基础上能够将理论应用到实际的生产中去，从而培养学生理论联系实际以及独立设计、创新的能力。撰写设计计算书 一份；主体设备装配图1张，工艺流程图1套原料为甲醇水混合物，其中：甲醇含量为50%（质量分率，下同）塔顶产品中甲醇含量不低于94%塔釜残液中甲醇含量不高于0.01%进料温度为泡点，年开工时间330天2 设计的基本要求和内容：（1） 完成塔设备主体部分的燃料衡算与主要设备设计计算；（2） 画出塔设备的装配图；（3） 画出带控制点的工艺流程图；3 主要参考文献：1 谭天恩.化工原理(第二版)下册M.北京：化学工业出版社，1998：1321562 匡国柱.化工单元过程及设备课程及设计（第二版）M.北京：化学工业出版社.2007：1932363 编委会.化工工艺手册M.北京：化工工业出版社.1994：2032644 进度安排：序号设计（论文）各阶段名称起止日期1下达任务书及设计要求4月22日4月23号2撰写开题报告4月23日4月25号3查找资料明确设计目的及基要求4月26日5月2号4设计计算5月3日5月14号5绘制设备图5月15日5月20号6编写论文5月21日6月15号7后期修改6月15日6月17号 目录一 综 述61.1 精馏61.1.1 精馏的含义61.1.2 精馏的原理61.2 相和相平衡71.3 精馏的分类71.3.1 精馏的分类方式71.3.2 间歇精馏71.3.3 连续精馏81.3.4 减压精馏及其应用81.3.5 加压精馏及其应用81.3.6 常压精馏81.3.7 恒沸精馏91.3.8 萃取精馏91.4 常用精馏塔的结构形式91.4.1 板式塔101.4.3 怎样合理地选择精馏塔的操作条件121.4甲醇的性质及用途12二 甲醇精馏塔的工艺计算132.1 原始数据132.2 物料衡算关键组分132.2.1摩尔分率计算132.2.2 平均摩尔质量132.2.3 物料衡算132.3 塔板的计算142.3.1 水，甲醇属理想物系，可采用图解法求理论塔板层数。142.3.2 最小回流比及操作回流比142.3.3 求操作线方程142.3.4 全塔效率估算142.3.5 用逐板计算法求理论塔板层数和实际塔板数152.4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据162.4.1 操作温度的计算162.4.2 操作压力的计算162.4.3 平均摩尔质量计算162.4.4 平均密度计算172.4.5 液相平均表面张力182.4.6 液相平均黏度计算182.5 精馏段塔体工艺计算192.5.1 精馏段塔经计算192.5.2 溢流装置计算202.5.3 塔板布置212.6 精馏段流体力学验算212.6.1塔板压降212.6.2 液沫夹带、漏液、液泛的验证222.7 提馏段塔体工艺计算232.7.1提馏段塔径计算232.7.2 溢流装置计算242.7.3 塔板布置252.8 提馏段流体力学验算262.8.1 塔板压降262.8.2 液沫夹带、漏液、液泛的验证27三 塔板符合性能图283.1 精馏段283.1.1 漏液线283.1.2液沫夹带线283.1.3 液相负荷下限线293.1.4 液相负荷上限线293.1.5液泛线293.2 提馏段303.2.1 漏液线313.2.2 液沫夹带线313.2.3 液相负荷下限线323.2.4 液相负荷上限线323.2.5 液泛线32四 辅助设备344.1 塔高344.2 设计结果汇总表34结 论36参考文献37符号说明38致谢40摘要甲醇是重要的化工基础原料，广泛应用于有机合成、染料、医药、农药、涂料、交通和国防等工业中。除合成氨之外，甲醇是唯一由煤经气化和天然气经重整大规模合成的化学品，是一碳化工的基础产品和有机化工原料。甲醇又是固体煤或气体天然气转化成的液体清洁燃料，便于储存和运输，是重要的能源载体。这种既可用于生产高附加值化工产品，又可用作车用替代燃料的特点，使甲醇成为近年来煤化工和天然气化工发展的主要产物，同时也使甲醇化学和甲醇化工的发展成为化学工业与能源工业的一个重要领域。关键词：水 、 甲醇 、 精馏塔 一 综 述1.1 精馏1.1.1 精馏的含义 一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。把液体混合物进行多次部分气化，同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分离成为所要求组分的操作过程称为精馏。1.1.2 精馏的原理 为什么把液体混合物进行多次部分气化同时又多次部分冷凝，就能分离为纯或比较纯的组分呢？由于液体混合物中所含组分的沸点不同，当其在一定温度下部分气化时，因低沸点物易于气化，故它在气相中的浓度较液相高，而液相中高沸点物的浓度较气相高。这就改变了汽液两相的组成。当对部分气化所得的蒸汽进行部分冷凝时，因高沸点物易于冷凝，使冷凝液中高沸点物的浓度较气相高，而未冷凝气中低沸点物的浓度比冷凝液中要高。这样多次地进行部分气化和部分冷凝，将最终在液相中留下基本上是高沸点，在气相中留下基本是低沸点组分。由此可见，部分气化和部分冷凝，都使汽液相的组成发生了变化，多次部分气化和多次部分冷凝同时进行，就可以将混合物分离为纯的或比较纯的组分。塔内所发生的传质、传热过程如下：（1）汽液两相进行热的交换利用部分气化所得气体混合物中的热来加热部分冷凝所得的液体混合物；（2）气、液两相在热交换过程中同时进行质的交换。温度较低的液体混合物被温度较高的气体混合物加热而部分汽化。此时，因挥发能力的差异，低沸点组分比高沸点组分挥发的多，结果表现为低沸点组分从液相转入气相，气相中易挥发组分增浓；同理，温度较高的气体混合物，因加热了温度较低的液体混合物，而使自己部分冷凝，同样因为挥发能力的差异，使高沸点组分从气相转入液相，液相中难挥发组分增浓。精馏塔是由若干塔板组成的，塔的最上部称为塔顶，塔的最下部称为塔釜。一块塔板只进行一次部分气化和部分冷凝，塔板数越多，部分气化和部分冷凝的次数就越多，分离效果就越好。通过整个精馏过程，最终由塔顶得到的易挥发组分（塔顶馏出物）。塔釜得到的基本上是难挥发组分。1.2 相和相平衡相就是指在系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分，不同相之间，往往有一个相界面，把不同的相分别开。如，水和冰混合在一起，水为液相，冰为固相；空气为多种气体的混合物，只具有一相；糖溶解在水里形成糖水，形成均匀一相，若糖有不溶解的，就形成为两相。 在一定的温度和压力下，如果物料系统中存在两个和两个以上的相，物料在各相的相对量以及物料中各组分在各相中的浓度不随时间变化，我们称系统处于平衡状态。平衡时，物质还是在不停的运动，但是，各相的量和各组分在各相的浓度不随时间变化，当条件改变时，将建立起新的相平衡，因此相平衡是运动的、相对的，而不是静止的、绝对的。1.3 精馏的分类1.3.1 精馏的分类方式 精馏可以从三个角度去分类。 第一、按精馏操作的方式的不同，间歇精馏和连续精馏。 第二、按精馏操作的条件（如压力）不同，可分为加压精馏、常压精馏、减压精馏等。 第三、按精馏分离原理的不同，可分为一般精馏和特殊精馏。特殊精馏又包括恒沸精馏、萃取精馏、水蒸汽蒸馏及分子蒸馏等。1.3.2 间歇精馏 间歇精馏就是将处理的物料一次加入精馏塔釜内，然后加热进行精馏，直到塔顶和塔釜产品不符合要求为止。排出残余的物料后，再装入一批物料进行精馏。其精馏塔没有提馏段和精馏段之分。操作时，釜液经间接加热至沸腾，釜中产生的蒸气上升到精馏塔内，在此进行热的交换和质的交换。塔内上升的蒸气从塔顶引致分凝器；分凝器所得冷凝液的一部分再引致塔顶部的塔板，作为回流；而未冷凝的蒸气及另一部分冷凝液则进入冷凝冷却器，在其中使蒸气全部冷凝，并使馏出液冷却至一定温度进入贮槽，若需要获得不同沸点范围的馏出液时，则应装置若干个贮槽，按沸点范围的不同分别收集。1.3.3 连续精馏连续精馏指的是精馏操作连续进行、连续采出。连续精馏的塔一般一般是由精馏段和提馏段组成，此两段是以进料板为分界，进料板以上的部分为进料段，进料板以下的部分为提馏段（包括进料板）。但是少数的连续精馏塔，他们或者只有精馏段而无提馏段，或者只有提馏段而无精馏段。 操作时，原料液经换热器换热到指定的温度，从提馏段的最上一层塔板（即进料板）加入塔内。如果液体进料，则物料在该板与精馏段的回流液汇合，然后逐层下流至塔釜。在逐层下降的同时就从液体中不断蒸出了易挥发（低沸点）组分，从而使下流至塔釜的液态含有较多的难挥发组分（高沸点）。把塔釜液的一部分连续引至贮槽；另一部分送至塔底部的蒸发釜（再沸器）加热气化。蒸发釜中产生的蒸气自塔底逐层上升，使蒸气中易挥发组分逐渐增浓，然后进入塔顶分凝器。一部分蒸气在分凝器中冷凝，所得的液体送回塔顶作为回流；其余部分蒸气或者作为气相产品直接引出，或者进入冷凝冷却器，将未冷凝的蒸气全部冷凝，冷凝液流至产品贮槽。这种把原料液不断地加入塔内，又从塔顶和塔釜连续不断地采出的过程，就称为连续精馏。1.3.4 减压精馏及其应用在减压（低于一个大气压）下进行分离混合物的精馏叫做减压精馏。减压下，纯物质的沸点较正常压力下要低。减压精馏，就是借助降低系统压力，使混合液的泡点下降，在较低压力下沸腾，以达到降低精馏操作的温度。不言而喻，减压精馏适用于高沸点物质的混合物，以及在高温下精馏会引起物质的聚合或分解变质的混合物。1.3.5 加压精馏及其应用 指塔顶压力高于大气压力下操作的精馏过程叫加压精馏。 加压精馏常用于被分离混合物沸点较低情况下，如在常温常压下混合物为气态的物料。如从烃类裂解气中分离出甲烷、氢的精馏。1.3.6 常压精馏 在大气压（常压）下操作的精馏过程叫常压精如果被分离的混合物在常压下有较大的相对挥发度，并且塔顶物料可以用水来冷凝冷却，塔釜物料可以用水蒸汽来加热，这时应采用常压精馏。例如乙醇和甲醇的提纯。1.3.7 恒沸精馏 在被分离的物系中加入共沸剂（或称共沸组分），该共沸剂必须能和物系中一个或几个组分形成具有最低沸点的恒沸物，以致于使需要分离的几种物质间的沸点差（或相对挥发度）增大。在精馏时，共沸组分能以恒沸物的形式从精馏塔顶蒸出，工业上把这种操作称为恒沸精馏。 恒沸精馏的过程中，所加入的共沸组分必须从塔顶蒸出，而后冷凝分离，循环使用。因而恒沸精馏消耗的能量较多。1.3.8 萃取精馏 在被分离的混合物中加入萃取剂，萃取剂的存在能使被分离混合物的组分间的相对挥发度增大。精馏时，其在各板上基本保持恒定的浓度，而且从精馏塔的塔釜排除，这样的操作称为萃取精馏。 萃取剂的选择原则： （1）萃取剂的选择性要大。被分离组分在萃取剂中相对挥发度的大小称为萃取剂的选择性。被分离组分在萃取剂中相对挥发度增大的多，分离就容易，也就是选择的萃取剂选择性大。选择性是选择萃取剂最主要的依据。因为选择性的大小也就是决定了被分离组分中轻重关键组分分离的难易程度。因此塔板数的多少、回流比的大小也与它有密切的关系。（2）萃取剂对被分离组分的溶解度要大，这样塔板上的液体才能形成均相，不会分层。（3）萃取剂的沸点应比被分离组分的沸点高的多，否则萃取剂易从塔顶挥发损失掉。 （4）热稳定性、化学稳定性要好，无毒性，不腐蚀设备。（5）回收容易价格易得。1.4 常用精馏塔的结构形式 对精馏过程来说，精馏设备是使过程得以进行的重要条件。性能良好的精馏设备，为精馏过程的进行创造了良好的条件。它直接影响到生产装置的产品质量、生产能力、产品的收率、消耗定额、三废处理以及环境保护等方面。 常用的精馏塔型式有填料塔和板式塔，填料塔有拉西环填料塔、鲍尔环填料塔、鞍型填料塔、波纹填料塔、丝网填料塔、丝网波纹填料塔等。丝网波纹填料塔因其在保持高传质效率的前提下，降低了造价，也越来越受到青睐。对于甲醇来说予塔采用这种塔型的为数不少。 无论采用哪种塔都必须以下共同的要求：（1）具有适宜的流体力学条件，达到汽液两相的良好接触。（2）结构简单，制造成本低，安装检修方便。在使用过程中耐吹冲，局部的损坏影响范围小。（3）要求有较高的分离效率和较大的处理量，同时要求在宽广的汽液负荷范围内塔板效率高而且稳定。（4）蒸气通过塔的阻力小，压降小。（5）塔的操作稳定可靠，反应灵敏，调节方便。1.4.1 板式塔 板式塔是一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，由圆筒形塔体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成。广泛应用于精馏和吸收,有些类型（如筛板塔）也用于萃取，还可作为反应器用于气液相反应过程。操作时（以气液系统为例），液体在重力作用下,自上而下依次流过各层塔板,至塔底排出；气体在压力差推动下，自下而上依次穿过各层塔板，至塔顶排出。每块塔板上保持着一定深度的液层，气体通过塔板分散到液层中去，进行相际接触传质。工业上最早出现的板式塔是筛板塔和泡罩塔。筛板塔出现于1830年，很长一段时间内被认为难以操作而未得到重视。泡罩塔结构复杂，但容易操作，自1854年应用于工业生产以后，很快得到板式塔，直到20世纪50年代初，它始终处于主导地位。第二次世界大战后，炼油和化学工业发展迅速，泡罩塔结构复杂、造价高的缺点日益突出，而结构简单的筛板塔重新受到重视。通过大量的实验研究和工业实践，逐步掌握了筛板塔的操作规律和正确设计方法，还开发了大孔径筛板，解决了筛孔容易堵塞的问题。因此，50年代起，筛板塔迅速发展成为工业上广泛应用的塔型。与此同时，还出现了浮阀塔，它操作容易，结构也比较简单，同样得到了广泛应用。而泡罩塔的应用则日益减少，除特殊场合外，已不再新建。60年代以后,石油化工的生产规模不断扩大,大型塔的直径已超过 10m。为满足设备大型化及有关分离操作所提出的各种要求，新型塔板不断出现，已有数十种。（一）板式塔的操作特性各种塔板只有在一定的气液流量范围内操作，才能保证气液两相有效接触，从而得到较好的传质效果。可用塔板负荷性能图（图1）来表示塔板正常操作时气液流量的范围，图中的几条边线所表示的气液流量限度为：漏液线。气体流量低于此限时，液体经开孔大量泄漏。过量雾沫夹带线。气体流量高于此限时，雾沫夹带量超过允许值，会使板效率显著下降。液流下限线。若液体流量过小，则溢流堰上的液层高度不足，会影响液流的均匀分布，致使板效率降低。液流上限线。液体流量太大时，液体在降液管内停留时间过短,液相夹带的气泡来不及分离,会造成气相返混，板效率降低。液泛线。气液流量超过此线时，引起降液管液泛，使塔的正常操作受到破坏。如果塔板的正常操作范围大，对气液负荷变化的适应性好，就称这些塔板的操作弹性大。浮阀塔和泡罩塔的操作弹性较大，筛板塔稍差。这三种塔型在正常范围内操作的板效率大致相同。（二）板式塔的工业要求工业生产对塔板的要求主要是： 通过能力要大，即单位塔截面能处理的气液流量大。塔板效率要高。 塔板压力降要低。 操作弹性要大。 结构简单，易于制造。在这些要求中，对于要求产品纯度高的分离操作，首先应考虑高效率；对于处理量大的一般性分离（如原油蒸馏等），主要是考虑通过能力大。1.4.3 怎样合理地选择精馏塔的操作条件精馏塔的操作条件主要是指温度、压力。一般地说，主要根据物料的性质，原料的组成，对产品纯度的要求，设备材料的来源，工厂生产的规模等具体情况，选择合理的操作条件。例如对于各组分间相对挥发度相差较大的混合物采用一般精馏；对于相对挥发度接近，甚至相等的混合物，采用萃取精馏或恒沸精馏；对沸点高的混合物，采用减压精馏或水蒸气蒸馏；对于沸点低的混合物，采用加压精馏，以适当提高冷凝温度等。1.4甲醇的性质及用途甲醇是一种透明、无色、易燃、有毒的液体，略带酒精味。甲醇又名：木醇，木酒精；其理化性质为：无色、透明、高度挥发、易燃液体。熔点-97.8。沸点64.5。闪点12.22。自燃点463.89。蒸气密度1.11。蒸气压13.33KPa(100mmHg 21.2)。能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶。遇热、明火或氧化剂易着火。甲醇的主要用途：基本有机原料之一。主要广泛应用于精细化工，塑料，医药，林产品加工等领域的基本有机化工原料，可开发出100多种高附加值化工产品，尤其深加工后作为一种新型清洁燃料和加入汽油掺烧，其发展前景越来越广阔。目前甲醇主要下游产品为甲醛、醋酸、甲醇汽油、二甲醚等乙醇分子是由乙基和羟基两部分组成，可以看成是乙烷分子中的一个氢原子被羟基取代的产物，也可以看成是水分子中的一个氢原子被乙基取代的产物。乙醇分子中的碳氧键和氢氧键比较容易断裂。二 甲醇精馏塔的工艺计算92.1 原始数据表2-1， 原始数据物料名称进料组成（质量分数%）塔顶组成（质量分数%）塔釜组成（质量分数%）甲醇50%94%0.01%水50%6%99.9%操作压力 ：年生产能力：5.5万吨甲醇年开工 ：7920小时进料方式 ：泡点进料2.2 物料衡算关键组分10按双组份确定关键组分；挥发度高的乙醇作为轻关键组分在塔顶采出；挥发度低的水作为重关键组分在塔釜采出。计算每小时塔底产量，每年的操作时间为7920计算。每小时塔全产为2.2.1摩尔分率计算甲醇的摩尔质量：水的摩尔质量：2.2.2 平均摩尔质量2.2.3 物料衡算 (1)塔顶产品处理量总物料衡算(2)(3)联立(1)、(2)、(3)式解得： 2.3 塔板的计算2.3.1 水，甲醇属理想物系，可采用图解法求理论塔板层数。（1）.由手册查得水-甲醇物系的气液平衡数据，绘出x-y图，见图5-19.（2）.采用作图法求最小回流比，在图5-19中对角线上，自点e（0.2424,0.2424）作垂线ef即为进料线（q）线该线与平衡线的交点坐标为： 2.3.2 最小回流比及操作回流比 最小回流比为 取操作回流比为 2.3.3 求操作线方程精馏塔的汽、液相负荷 精馏段操作线方程 （2-3）1. 提馏段操作线方程 （2-4）2.3.4 全塔效率估算用奥康奈尔（）对全塔效率进行估算; 由相平衡方程式可得 （2-5）根据甲醇、水体系的相平衡数据可以查得： （塔顶第一块板） （加料版） 因此可以求得：全塔的相对平均挥发度：全塔的平均温度：在温度下查得相应黏度及用公式计算所得黏度如下表表2-3， 溶液黏度与温度t（）x（）（）液（）76.60.36000.34501.25630.994660.89810.37320.26230.998698.80.000059300.28380.19790.9987全塔液体的平均粘度：全塔效率 （2-6）2.3.5 用逐板计算法求理论塔板层数和实际塔板数采用逐板计算法求理论塔板层数总理论塔板数 （包括再沸器）。从塔顶向下进料板 提馏段实际塔板数 由以上计算知全塔效率 则：实际塔板数：精馏段实际塔板层数：提馏段实际塔板层数：实际进料位置从塔顶向下第11块进料。2.4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据112.4.1 操作温度的计算根据甲醇、水taxi的相平衡数据可以查得：塔顶温度进料温度塔釜温度精馏段平均温度：提馏段平均温度：2.4.2 操作压力的计算塔顶压力：， 假设取每层塔板压降：塔底压强： 进料板压强：精馏段平均压强： 提馏段平均压强：2.4.3 平均摩尔质量计算由1.3.4全塔效率计算中可得：塔顶相对挥发度：塔釜相对挥发度：j 塔顶平均摩尔质量计算由 (2-7)解得进料液平均摩尔质量计算 塔釜平均摩尔质量计算由 （2-8） 解得：精馏段平均摩尔质量提馏段平均摩尔质量2.4.4 平均密度计算汽相平均密度计算由参考资料28页式（1-3）可得： （2-9）精馏段汽相平均密度： 提馏段汽相平均密度 ： 液相平均密度计算由设计参考资料可查得温度物质表2-4， 甲醇、混合物密度6676.698.8甲醇94500.01水0.80620.91560.7917由式子 （2-10）精馏段液相平均密度提馏段液相平均密度2.4.5 液相平均表面张力由设计参考资料可查得温度物质表2-5，甲醇、水表面张力6676.698.8甲醇17.917.114.8水65.463.5458.01液相平均表面张力依下式计算 （2-11） 塔顶液相平均表面张力：进料板液相平均表面张力：塔釜液相平力: 精馏段液相平均表面张力：提馏段液相平均表面张力: 2.4.6 液相平均黏度计算由设计参考资料可查得温度物质表2-6, 甲醇、水相对黏度6676.698.8甲醇0.26230.23630.198水0.6540.6350.580液相平均黏度依照下式计算 (2-12)塔顶液相平均黏度：解得： 塔釜液相平均黏度：解得： 进料板液相平均黏度：解得： 精馏段液相平均黏度：提馏段液相平均黏度：2.5 精馏段塔体工艺计算132.5.1 精馏段塔经计算精馏段汽、液相体积流率 (2-13) (2-14)查设计资料取板间距为450mm (2-15)式中：精馏段符合： 最大空塔汽速： (2-16)实际气速： 取： 则：塔经D的计算： (2-17)D塔径，m气体体积流量，空塔气速，根据塔经系列尺寸圆整为D=1.8塔截面积： 实际空塔气速：2.5.2 溢流装置计算1314因塔经需选用单溢流弓形降液，采用平直堰。（） 堰长度：由化工设计手册表查得（） 溢流堰高：采用平直堰 (2-18)查设计资料，可依参考资料用弗兰西斯公式计算： (2-19)液体体积流量液体收缩系数其中液流收缩系数E=1可取板上清液层高度则：(3)弓形降液管宽度与降液管的面积由 (2-20)查设计参考资料图得 (2-21) (2-22) （4）验算液体在降液管中停留时间 (2-23)故降液管设计合理。（5）降液管底隙高度由设计参考资料得式 (2-24)取液体通过降液管底隙的流速（液体通过底隙时的流速一般取）取进口堰高=出口堰高2.5.3 塔板布置13（1）取 （2）开孔区面积计算对单溢流塔板设计参考资料 (2-25)故，计算(4)筛孔计算及排序所处理的物系无腐蚀性，可选用=3mm碳钢板，取筛孔直。筛孔按正三角排列，取中心距：筛孔数目为：开孔率为：气体通过筛孔的气速为：2.6 精馏段流体力学验算142.6.1塔板压降(1)干板阻力的计算由式 (2-26)进行计算由，查图得故：液柱（2）液体通过耶层阻力计算气体通过液层的阻力由 (2-27)计算查得，所以液柱（3）液体表面张力的阻力的计算液柱（4）气体通过每层塔板的液柱高度可用下式计算液柱（5）气体通过每层塔板的单板压降2.6.2 液沫夹带、漏液、液泛的验证（1）精馏段雾沫夹带量的验算。由参考资料得： (2-28)雾沫夹带量，kg液体/kg气体液相表面张力，。液层上部的有效塔截面气体器速度，。塔板间距，。踏板上 鼓泡层高度，。代表液沫夹带量，一般规定kg液体/kg。代表塔板上的鼓泡层高度，m；设计经验。所以本设计液沫夹带量在允许范围内。（2）漏液对于筛板塔，漏液点空速： (2-29) 实际空塔气速：筛板是稳定性系数：所以在本设计中没有明显漏液。（3）液泛为防止降液管液泛的发生，应使降液管中清液层高度取安全系数。则：而，板上不设进口堰：可由下式计算：则：故在本设计中不会发生液泛现象。(4)气泡夹带本设计气泡夹带在充许范围内2.7 提馏段塔体工艺计算2.7.1提馏段塔径计算提馏段汽、液相体积流率计算： (2-30) (2-31) 取塔板间距为450mm 提馏段符合公式： (2-32)提馏段符合： 最大空塔气速： (2-33) 实际空塔气速：取： 则：以式计算： (2-34)按标准塔径圆整：塔截面积以式计算： 实际空塔气速以式计算：2.7.2 溢流装置计算塔径圆整需要选用单溢流弓形降液管，采用平直堰。（） 由参考资料查得（） 溢流堰高度依式： 计算依参考资料查得弗兰西斯公式计算 (2-35)液体体积流量液体收缩系数E近似取1。取板上清液层高度则：（） 弓形降液管宽度与降液管的面积由参考资料查得弓形降液管管宽，降液管面积（） 验算液体在降液管中的停留时间 (2-36)故降液管设计合理。（5）降液管底隙高度由设计参考资料得式 (2-37)取液体通过降液管底隙的流速（液体通过底隙时的流速一般取）特殊情况则应取2.7.3 塔板布置（1）取 （2）开孔区面积计算对单溢流塔板设计参考资料 (2-38)故，可计算(4)筛孔计算所处理的物系无腐蚀性，可选用=3mm碳钢板，取筛孔直。筛孔按正三角排列，取中心距筛孔数目为： 个开孔率为： 气体通过筛孔的气速为：2.8 提馏段流体力学验算202.8.1 塔板压降(1)干板阻力依式(2-26)计算由式 (2-39)进行计算由，查图得故液柱（2）液体通过耶层阻力计算气体通过液层的阻力由式子(2-27)，计算由充气系数与关联图查得板上液层充气系数查得所以液柱：（3）液体表面张力的阻力的计算（液柱）（4）气体通过每层塔板的液柱高度可用下式计算液柱（5）气体通过每层塔板的单板压降2.8.2 液沫夹带、漏液、液泛的验证（1）精馏段液沫夹带量的验算，以式（2-28）计算代表液沫夹带量，kg液体/kg气体；一般规定kg液体/kg代表塔板上的鼓泡层高度，m；设计经验。 (2-40)所以本设计液沫夹带量在允许范围内。（2）漏液对于筛板塔，漏液点空速 (2-42) 实际空塔气速：筛板是稳定性系数： 所以在本设计中没有明显漏液。（3）液泛为防止降液管液泛的发生，应使降液管中清液层高度取安全系数。则：而，板上不设进口堰，可由下式计算：则：故在本设计中不会发生液泛现象。(4)气泡夹带 本设计气泡夹带在充许范围内三 塔板符合性能图193.1 精馏段3.1.1 漏液线以式： （3-1） 取E=1整理得：在操作范围内任意取及个值，依据上式计算出相应的值列于表表3-1，0.0050.00950.01850.02750.8351.0021.0981.174由上表可以做出漏液线13.1.2液沫夹带线以为线求 （3-2）液沫夹带量，塔板上鼓泡层高度，式中： 整理得：在操作范围内任意取几个值，以上式算出相应的值列于下表表3-2，0.00050.00950.01850.02752.6082.0171.6321.307依表中数据在图中作出液沫夹带线23.1.3 液相负荷下限线取平直堰、堰上液层高度作为液相负荷下限条件，取、m则 （3-3）得: 据此可做出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线3。3.1.4 液相负荷上限线取液体在降液管 中停留时间为4秒，由下式： (3-3) (3-4)据此可做出与气体流量无关的垂直液相负荷上限线4。3.1.5液泛线令：由：，联立得：近似取E=1， 忽略将与，与，与的关系式代入上式，并整理得：