吉林化工学院化工原理课程设计
提馏段 VS2?V?MVm2169.31?87.53??1.29m3?s?1
3600??Vm23600?3.196 LS2?L?MLm2124.52?89.30??0.00393m3?s?1
3600??Lm23600?786.20（1）精馏段塔径计算，由
umax?L??V??C? （由式C?C20(L)0.2） ?V20C20由课程手册108页图5-1查图的横坐标为 FL,V?LhV(?L?)12?0.00357?(802.08)12?0.0447 hV1.3412.84选板间距HT?0.45m，取板上液层高度 hL=0.06m ， 故HT?hL?0.45?0.06?0.39m
以FL,V为横坐标查图5-1得到C20?0.084
C?C?L0.220(20)?0.084?(20.2820)0.2?0.0842 u802.08?2.84max?0.0842?2.84?1.4125m?s-1
取安全系数为0.7，则空塔速度为
u?0.70umax?0.70?1.4125?0.989m?s-1 塔径 D?4Vs4??u?1.3413.1416?0.989?1.314m 按标准塔径圆整为 D?1.4m
（2）提馏段塔径计算
式中C由C?C?L20(20)0.2计算 其中的C20查图，图的横坐标为
FL?LhV(?L2,V2)12?0.00393?(786.20)12?0.0478 h?V1.293.196取板间距HT?0.45m 板上液层高度hL?0.06m 则 HT?hL?0.45?0.06?0.39m 查图5-1得到C20?0.084
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C?C20(?L18.790.2)0.2?0.07?()?0.0691 2020umax?0.0691?786.20?3.196?1.082m?s-1
3.196取安全系数为0.7，则空塔速度为
u?0.70umax?0.70?1.082?0.757m?s-1 塔径D?4Vs4?1.082??1.35m ?u3.1416?0.757 按标准塔径圆整为 D?1.4m
根据上述精馏段和提馏段塔径的计算，可知全塔塔径为 D?1.4m
?? 塔截面积为AT?D2??1.42?1.539m2
44以下的计算将以精馏段为例进行计算：
Vs,1 实际空塔气速为 u??0.871m?s-1
AT1.4.2精馏塔有效高度的计算 精馏段有效高度为
Z精?（N精?1）?HT?（13?1）?0.45?5.4m 提馏段有效高度为
Z提?（N提?1）?HT?（12?1）?0.45?4.95m 在进料板上方开一人孔，其高度为0.8m。 故精馏塔的有效高度为
Z?Z精?Z提?0.8?5.4?4.95?0.8?11.15m 1.5 塔板主要工艺尺寸的计算 1.5.1溢流装置计算
因塔径D=1.4可采用单溢流、弓形降液管、凹形受液盘及平直堰，不设进口堰。 各项计算如下： （1）溢流堰长lw
取堰长lw为0.66D，即lw?0.66?1.4?0.924m （2）溢流堰堰高hw
hw?hL?how
查1－10[1]图得，取E=1.0，则
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hOW?2.84?10?3?E(Lh233600?0.0035723)?2.84?10?3?1?()?0.0164mzh lW0.924取板上清液层高度 hL?60mm 故 hW?hL?hOW?0.06?0.016?0.044m （3）降液管的宽度Wd和降液管的面积Af
由
AflwW?0.66，查图得d?0.124,?0.0722 DDAt故 Wd?0.124D?0.124?1.4?0.1736m
Af?0.0722AT?0.0722?1.539?0.1111m 计算液体在降液管中停留时间
?1?3600AfHTLh1?AfHTLS1?3600?0.1111?0.45?13.99s?5s
0.00357?3600故降液管设计合理。
（4）降液管底隙高度h0
取液体通过降液管底隙的流速u'0为0.11m/s依式1－56计算降液管底隙高度h0，即：
h01?LS10.00357?3600??0.0351m ?0.924?0.11?3600lW?u0hW1?h01?0.044?0.0351?0.0089m?0.006m 故降液管底隙高度设计合理
'选用凹形受液盘，深度hW?50mm
1.6浮阀数目、浮阀排列及塔板布置
（1）塔板的分块
本设计塔径为D?1.4m，因800mm?D，故塔板采用分块式。由文献（一）查表5-3得，塔板分为4块。 （2）边缘区宽度确定
取 Ws?Ws??0.065m Wc?0.035。m （3）开孔区面积计算
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Aa?2?(xr2?x2? 其中：
xr2?sin?1)180r
?D1.4??Wd?WS???(0.1736?0.065)?0.4614m22
D1.4r??WC??0.035?0.665m22x?223.14?0.66520.4614?sin?1()]?1.12m2 故 Aa?2?[0.46140.665?0.4614?1800.665（4）浮阀数计算及其排列
预先选取阀孔动能因子F??10,由F0=u0?v可求阀孔气速u?， 即u0?F0?v?10?5.93m/s 2.84每层塔板上浮阀个数为
N?Vs??1.34144浮阀的排列，考虑到各分块的支承与衔接要占去一部分鼓泡区面积，阀孔排列采用等腰三角形叉排方式。现按t?75mm、t'?65mm的等腰三角形叉排方式排列，则设计条件下的阀孔气速为
Vs'1.341u0???5.911m/s
?2190?0.785?(0.039)2Nd04阀孔动能因数为 F0?u0?'?5.911?3.196?10.57
vd0u02??190
(0.039)2?5.93所以阀孔动能因子变化不大，仍在9~12的合理范围内，故此阀孔实排数适用。
d0.0392??A0/AT?N(0)2?190?()?0.147
D1.4此开孔率在5%~15%范围内，符合要求。所以这样开孔是合理的。 1.7塔板流体力学验算
1.7.1计算气相通过浮阀塔板的静压头降hf 每层塔板静压头降可按式hP?hc?hl?h?计算。
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(1)计算干板静压头降hc 由式Uc?1.82573.1?v73.1可计算临界阀孔气速Uoc，即
Uoc?1.825?v?1.82573.1?5.93m/s 2.84U0c?v算干板静压头降，即 ?2?g?LU0?U0c，可用hc?5.34?(5.93)22.84hc?5.34???0.034m
2?9.8802.08(2)计算塔板上含气液层静压头降hf
由于所分离的苯和甲苯混合液为碳氢化合物，可取充气系数?0?0.5，已知板上液层高度
hL?0.06,所以依式hl??0hL
hl?0.5?0.06?0.03m
(3)计算液体表面张力所造成的静压头降h?
由于采用浮阀塔板，克服鼓泡时液体表面张力的阻力很小，所以可忽略不计。这样，气流经一层，浮阀塔板的静压头降hf为
hf?hc?hl?h??0.034?0.03?0.064m
换算成单板压降?Pf?hf?Lg?0.064?802.08?9.8?503.06Pa?0.7Kpa(设计允许值) 1.7.2降液管中清夜层高度Hd 式Hd?hf?hw?hd??h?how
(1)计算气相通过一层塔板的静压头降hf 前已计算hf?0.064m
(2)计算溢流堰（外堰）高度hw 前已计算hw?0.044m
(3)液体通过降液管的静压头降hd
?Ls因不设进口堰，所以可用式hd?0.153??Lh?w0??? ?2式中Ls?0.00357m,Lw?0.924m,h0?0.0351m
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