塔和塔板的主要工艺尺寸的计算
(一)塔径D 参考下表 初选板间距H T =0.40m,取板上液层高度
H L =0.07m 故： ①精馏段：
u=0.7 CAE 有限元 工程仿真 有限元软件 工程分析
H T -h L =0.40-0.07=0.3
L 11
(s V )(ρL ρ) 2=(0.0023)(1394.3) 2=0.0425 查图表 s V 1.043.78C 20=0.078；依公式
C =C σ
) 0.2=0.078(
26.0620(
) 0.2
=0.0733
；
u =max
=0.078
=1.496m /s
，则：
?u =0.7?2.14=1.047m/s 故：D =
==1.265m ； 按标准，塔径圆整为1. ４m,
则空塔气速为u =
4V s πD 2=4?1.04
π?1.32=0.78m /s 塔的横截面积A ππ
T =4D 2=4
1.42=0.636m 2
②提馏段：
(L ‘ ‘ 11
s ρL 20.002771574.8
2V ‘ )(‘ ) =()(5.14) =0.0507；查图
s ρV 0.956C
C =C σ22.09?
0.2
0.2
?20() =0.068? ?20??
=0.0694； u =
max =
1.213m /s ，
u ‘ =0.7?u =0.7?1.213=0.849m /s ； D ‘ ===1.20m ； 为了使得整体的美观及加工工艺的简单易化, 在提馏段与精馏段的塔径相差不大的情况下选择相同的尺寸; 故:D’ 取1. ４m 塔的横截面积:A ‘ T =
π
4D ‘2=
π
4
1.42=1.327m 2
空塔气速为u ‘ =
4V s 4?0.956
==0.720m /s 22
πD π?1.3
板间距取0.4m 合适
(二)溢流装置
采用单溢流、弓形降液管、平形受液盘及平形溢流堰，不设
进流堰。各计算如下： ①精馏段：
1、溢流堰长 l w 为0.7D ，即：l w =0.7?1.4=0.91m ； 2、出口堰高 hw hw =hL -h ow 由l w /D=0.91/1.４=0.7, L h l 2.5w =知：
E 为1.03 依下式得堰上液高度：
2.84?L h ?2.84?8.28?h ow =E ?=?1.03 ?=0.013m 1000?l w ?10000.91??故：h w =h L -h ow =0.07-0.013=0.057m
8.28
=10.48m 查手册2.5
0.91
3、 降液管宽度W d 与降液管面积A f
有l w /D =0.7查手册得W d /D =0.14, A f /A T
π
π
=0.08
故：W d =0.14D=0.14 ?1.3=0.182m
A f =0.08D 2=0.08??1.32=0.1062m 2
44A f H T 0.1062?0.4τ===18.5s (>5s , 符合要求)
L s 0.0023
4、降液管底隙高度h 0
取液体通过降液管底隙的流速u 0=0.1m/s 依式计算降液管底隙高度h 0， 即：h 0=
②提馏段：
1、 2、
L s 0.0023
==0.025m l w u 00.91?0.1
溢流堰长l ‘ w 为0.7D ‘ ，即：l ‘ w =0.7?1.4=0.91m ；
‘ ‘
出口堰高h w h’ w =hL -h ow ；
由 l ‘ w /D=0.91/1.4=0.7，L h l ‘2.5w =
9.98
=12.63m 查手册知 2.5
0.91
E 为1.04依下式得堰上液高度：
CAE 有限元 工程仿真 有限元软件 工程分析
h ‘ ow
2.84?L h ?2.84?9.98?=E ‘ ?=?1.04 ?=0.0146m 1000?l w ?1000?0.91?
h w =0.07-0.0146=0.0554m 。
‘‘
降液管宽度W d 与降液管面积A f
3、
‘’‘’
有‘=0.7查手册得W l w /D ’d /D =0.14, A f /A T =0.08‘故：W d =0.14D=0.14 ?1. ４=0.182m ‘A f =0.08
π
44
A H 0.1062?0.4τ=f T ==18.5s (>5s , 符合要求)降液管底隙高度h ‘ 0
L s 0.0023
取液体通过降液管底隙的流速u 0=0.008m/s
D ‘ 2=0.08?
π
?1.42=0.1062m 2
依式计算降液管底隙高度h ‘ 0 ：即
L ‘ s 0.00142
h 0=’ ==0.0317m
l w u 00.56?0.08
‘
(三)塔板布置
1、取边缘区宽度W c =0.035m ,安定区宽度W s =0.065m ①精馏段：依下式计算开孔区面积
π2-1x ? A α=2?R sin ? 180R
??
D 1.3
其中x =-(W d +W s )=-(0.182+0.065)=0.403m
22D 1.3
R =-W c =-0.035=0.615m
22
故:
π2-10.403? A α=2?0.615sin ? 1800.615
?
2
=0.915m
?
②提馏段：依下式计算开孔区面积
?π’2-1x ‘ ? A α=2 x R sin
‘ ???
π0.223??
=2 0.3652sin -1? 1800.365??
2
=0.304 m
‘
D ‘ 0.8
其中x =-(W ‘ d +W ‘ s )=-(0.112+0.065)=0.223m
22
‘
CAE 有限元 工程仿真 有限元软件 工程分析
D ‘
R =-W c =0.8-0.035=0.365m
22
(四)筛孔数n 与开孔率?
‘
取筛孔的孔径d 0为5mm 正三角形排列，一般碳钢的板厚δ为
4mm, 取t /d 0=3.5 故孔中心距t=3.5 ? 5.0=17.5mm
依下式计算塔板上筛孔数n ,即
?1158?103??1158?103? n = ?A α= ??0.915=3460孔 22
t ???17.5?
依下式计算塔板上开孔区的开孔率?，即：
?=A 0%=0.9072=7.5%(在5~15%范围内) 精馏段每层板上的开孔面积A o 为
A o =??A α=0.075?0.915=0.0686m 2
A α
(t /d 0)
气孔通过筛孔的气速u 0=V s =1.04=15.16m /s
0.6086
提馏段每层板上的开孔面积A ‘ o 为
A o
A ‘ o =??A ‘ α=0.101?0.304=0.0307m 2
V ‘ s 0.627
气孔通过筛孔的气速u 0=’ ==20.42m /s
A o 0.0307
‘
(五)塔有效高度
精馏段Z 精=(12-1)?0.4=4.4m ； 提馏段有效高度Z 提=(6-1)?0.4=2.0m ；
在进料板上方开一人孔，其高为0.8m ，一般每6~8层塔板
设一
人孔(安装、检修用)，需经常清洗时每隔3~4层块塔板处设一人孔。设人孔处的板间距等于或大于600m 。根据此塔人孔设3个。故：精馏塔有效高度
Z =Z 精+Z 提+3?0.8=8.0+2.0+2.4=12.4m
CAE 有限元 工程仿真 有限元软件 工程分析
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