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从以上各点可以看出:浮阀塔在蒸汽负荷、操作弹性、效率和价格等方面都比泡罩塔优越,结合本项目实际情况,初步选择浮阀塔。6.1.4浮阀塔的工艺设计提取Aspenplus各塔板上的物性参数,选取塔板上气液相负荷最大的第7块塔板进行手工计算和校核,然后再用CUP-Tower进行软件计算,通过比较来检查计算的正确性。第41块物性参数如表7-4:表6-4浮阀塔塔板参数气相流量Vkg/h液相流量Lkg/h气相密度kg/液相密度kg/混合液表面张力N/m4446294.844252943.62823.37188191109.516090.01270767气相体积流量sVVs/m84.523718819.2336004446294.8436003V液相体积流量sLLs/1.06476m1109.51609360084252943.6236003L1.塔径的计算由于带有降液管,所以溢流式的塔板的塔截面实际分为了两个部分,即气体流通截面和降液管所占截面。若为塔板截面积,为气体流通截面积,为降液管截面积,则:TtfAAAA'12.气体流通截面积的计算塔板的计算中,通常是以泛点气速作为的上限。一般取的0.6-0.85倍,即:fuu)85.06.0(根据索德尔斯和布朗公式VVLfCuV3mL3mTA'AfA可由史密斯关联图查得气体负荷因子C,气液两相流动参数为90.13883816VLSSVL取板间距mHT5.0,板上液层高度mHL08.0,则液滴沉降高度为mHHLT42.0,查史密斯关联图:液相表面张力mN/02.0时的气体负荷因子smC/105.020,由于所处理的液相表面张力为mN/12707670.0,则需矫正:sm/50.095895110.020.012707670.1050.020.20.2则可求得泛点气速为:smCVLf/0.65373718819.2323.3718819-1109.51609095895115.0u取fuu7.0',即sm/4576.0u',则可求得气体流通截面积为2S55.114576.084.52uVAm3.塔板面积的确定由于smLS/06476.13初步估计3m左右,根据溢流形式的参考表可以暂时选择双溢流形式。根据经验,可取65.0Dlw,查的弓形降液管的参数图,可取07.0TfAA,125.0DWd,则塔板面积为2T9.1203m0.07-1AA则可求得塔径为3.197m0.785ADT考虑分块塔板固定区域取D=3.2m,符合双溢流选择条件。实际塔截面积22T8.0384m0.785DA实际气体流通截面积2T7.4757m0.07)A-(1A实际适宜气流速率smAVS/934.0u则735.0ufu,在0.6-0.85之间,则塔径计算正确。4.溢流装置溢流装置为双溢流。1.弓形降液管尺寸已知07.0TfAA,125.0DWd得弓形降液管面积弓形降液管宽度为降低气泡夹带,液体在降液管内应有足够的停留时间以使气体从液相中分离出,一般要求不应小于3~5s,而对于高压下操作的塔以及易起泡的物系,停留时间应更长些,为此,必须进行校核。则液体在降液管的停留时间为20.070.7893fTAAm0.1250.475dWDm6.1185fTSAHssL由于停留时间s5,故降液管尺寸设合理。2.流堰尺寸溢流堰长采用平直堰,由于,查液体收缩系数计算图可得,E=1.042,则堰上液层高度owh可由下式计算mlLEhwSow069.0100084.232出口堰高mhhhowLw051.0取降液管低隙处液体流速smuoL/25.0,这降液管底隙高度为:mulLhoLwSO1253.05.浮阀数及排列方式1.a.受液区和降液区:一般这两个区域的面积相等,均可按降液管截面积Af计;2.b.边缘区:在塔壁边缘留出一定宽度的环形区域供固定塔板用;3.c.入口安定区和出口安定区,通常宽度相等;4.d.有效传质区:余下的塔板上有浮阀孔的区域。5.于此处考虑,有经验可知:0.652.47WlDm2.52.5278.6429.06()2.47sWLl6.塔径D900mm,采用分块组装式;7.边缘宽度取WC=0.06m;8.安定区宽度取WS=0.08m;9.根据之前计算可知,降液管宽度为Wd=0.475m。浮阀选用F1重型浮阀,其阀孔为39mm。1.浮阀数初取阀孔动能因数11OF,阀孔气速为smFuV/2.27523.37188191100每层塔板上浮阀数目为:6.15324020udVNS可取N=1533个。2.浮阀排列现按所设定的尺寸画出塔板,并在塔板的鼓泡区内依排列方式进行试排,从而确定出实际的阀孔数。已知降液管宽度mWd475.0,分布区宽度'SW取0.08m,脱气区宽度SW取0.08m,边缘区宽度CW取为0.06m。由于选择的是双溢流塔板,其鼓泡区面积计算如下:rxrxrxrxrxrxAa'sin180''sin18012221222其中mWWDxSd345.12,mWWxsd3175.02',mWDrC84.12带入数据得2625.5mAa。浮阀的排列方式采用等腰三角形叉排,使相邻的浮阀容易吹开,鼓泡更均匀。取同一横排的阀孔中心距mt075.0',则相邻两排间的距离为mNtAta0489.0'取mt08.0。按同一横排的阀孔中心距mt075.0',相邻两排间的距离mt080.0的等腰三角形叉排方式得到最终的浮阀数,如图6-1所示。图6-1可排出阀孔数为1376个,重新衡算一下参数:阀孔气速:smNdVuS/88.5785.0200动能因数:96.1100VuF,在适应的范围8~12内。塔板的开孔率为:%94.13)8.3039.0(1376)(220DdN。根据经验,加压塔的开孔率应,∴塔板设计满足要求。14%4.塔板流体力学验算1.塔板压降塔板压降可用下式计算:ldfhhh临界孔速:smuvoc/824.45.10825.11因阀孔气速smu/88.50大于其临界阀孔气速ocu,故干板阻力计算式为:mguhLvd0521.0234.520本设备的液相为苯与C6到C9组成的混合芳烃,取充气因素45.0,为则板上气液层阻力为mhhhowwl054.0069.0051.045.0由于表面张力引起的阻力较小,此处忽略不计。单板压降:mhhhldf1061.0054.00521.0PaghPLf4.777合理。2.溢流液泛校核为防止降液管液泛现象发生,需控制降液管内液层高度WTdhHH,忽略液面落差的影响,不设进口堰,可利用下式计算:式中muhlLhoLwS00778.0153.0153.0220则mHd2339.000958.01008.0086.0034.0取降液管中泡沫层相对密度为5.0,则有:hhhhHfowwd3255.0)051.06.0(5.0wThH显然,wTdhHH,符合溢流液泛要求。3.液体在降液管内的停留时间ssLHASTf512.6133.06.02138.1可见,所夹带气体可以被释放出。4.雾沫夹带量校核依下面两式分别计算泛点率F,即:bFLSVLVSAKCZLVF36.1或FTVLVSKCAVF78.0'由泛点符合因子图:得143.0FC,并查物性系数表取K=1.0,将以上数据代入上式,得:%7.58'F对于大塔,为避免过量雾沫夹带,应控制泛点率不超过80%。上两试计算的泛点率都在80%以下,故可知雾沫夹带能够满足)(1.0/)(1.0气液kgkgeV的要求。5.严重漏液校核前面已计算出559.110F可见不会发生严重漏液。5.塔板负荷性能图1.气体负荷下限线对于F1型重阀,因动能因数50F时,会发生严重漏液,因此取50F计算相应的气相流量smNdVVS/1.8545202.过量雾沫夹带线根据前面雾沫夹带校核可知,对于大塔,取泛点率F=0.8,则:bFLSVLvsAKCZLV36.18.0整理变形,得:SSLV3.532885.31雾沫夹带线为直线,由两点即可确定。3.液相负荷下限线对于平直堰,其堰上液层高度how必须要大于0.006m。取how=0.006m,就可作出液相负荷下限线mlLEhwSow006.0100084.232代入数值,则可求得smLS/00211.034.液相负荷上限线液体的最大流量应保证在降液管中停留时间不低于3-5s,取5s作为液体在降液管中停留时间的下限,则smAHLfTS/142.43735.液泛线由公式hhhhHfowwd求得液泛线方程。已知:mhw034.0mhHHwTd2339.0667.03200145.0100084.2SLlLEhwSowldfhhh220597.1153.0SwSLhlLh联立上式整理可得:667.022868.31.2864832SLLVS。现在将五条曲线和操作线统一在VS-LS直角坐标系下绘制可得到如下图曲线。由图可知操作线介于五条曲线之间,且有一定的操作弹性空间,设计合理。图6-2浮阀塔塔板负荷性能图操作线交气相负荷下限线于点A,气相负荷上限线于点B。由此可见,此塔板操作负荷上下限受液相负荷下限线和气相负荷上限线的控制。分别从图中A,B两点读得气相流量的下限Vmin以及上限Vmin,则操作弹性为1.584.527.15minmaxVV现将浮阀塔精馏段塔板工艺设计结果列于表6-5;表6-5浮阀塔精馏段塔板工艺设计计算结果项目数值及说明备注塔径mD/3.2-塔间距mHT/0.5-23323CHCHCHCHCHCH一定条件
本文标题:甲苯MSDS
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