焦油蒸馏馏分塔的计算(Dg1800)讲解

3.2.5馏分塔已知条件：直接蒸汽量从二段蒸发器来的311.9kg/h进入馏分塔的，按焦油量的1.7%计391.5kg/h小计703.4kg/h塔顶压力（绝对压力）1.02kg/cm3塔顶温度105℃冷回流量23990%409596kg/h回流温度30℃轻油馏分汽化热396.9kJ/kg轻油馏分平均比热0~110℃1.89kJ/kg·℃0~30℃1.68kJ/kg·℃蒸发回流所需要的热量：Q=9596396.91051.89301.68=5229340.2kJ/h内回流量：5229340.2396.9396.9Q=13185.4kg/h塔顶汽相负荷：57.613185.4703.4273105122.4105182731.023600sV=1.395m3/s=5023.3m3/h汽相重度：57.613185.4703.45023.3V=2.78kg/m3液相重度：201050008.088.0L0.812=812kg/m3式中0.00008—计算系数；0.88—轻油馏分20℃时的比重。液相负荷：13185.418123600sL=0.00451m3/s空塔气速：VVLoCWmax8122.780.052.78=0.853m/s式中0C—系数，根据不同板间距求得（当板间距是450mm时，求得0C=0.05）。适宜空塔气速按0.7Wmax0.80.8530.597m/sW空计算塔径：D=空WVS785.0=1.3950.7850.597=1.725m=1725mm按设备系列，故选用Dg=1800mm的馏分塔，蒽塔也取Dg=1800mm。3.4.1塔径D=1.8m则塔板面积AT=0.785×D2=0.785×1.82=2.54m2空塔气速smAtVsw/76.03.3.2塔高根据经验顶部空间一般取1.2~1.5m，故取h1=1.5m，底部空间h2=1.5m[22]。有效塔高根据经验进料板间距增至600mm，人孔所在板间距增至500mm取4个人孔，裙座取3m，由于第22、24、26、28、36、38、40、42层有侧线采出故塔板间距增至500mm。所以有效塔高H0=0.45×46+(0.5-0.45)×8+(0.6-0.45)×1+(0.5-0.45)×3=21.6m塔高：H=21.6+1.5+1.5+3=27.6m故塔高取28m。3.4.2圆泡罩塔盘的设计⑴泡罩尺寸的选择泡罩尺寸选取100mm⑵需要泡罩个数m选择圆形泡罩，齿缝为矩形型，根据下式得出泡罩个数：Vm=VVLmhFmV469.1式中Vm—满负荷所取Vm=2.13Vsm—每层塔板上泡罩的个数；F4—每个泡罩的齿缝总面积；h—齿缝的高度。根据经验得出一下数据：F4=500512.03232m2h=0.032m所以：)(69.14LVVmhFVm91个⑶需要的鼓泡面积鼓泡中的中心距满足：t=(1.25~1.5)D；t-D=25~75mm根据本课题取t=1.4D=140mmt-D=40mm符合条件。按正三角形排列，每个泡罩所占的正六角行鼓泡面积ab(mm2)为：ab=0.866t2=0.866214016973.6mm2整个塔盘鼓泡面积Aa(m2)为：Aa=mab610=1.477m23.3.4板面布置⑴选定流行由液相负荷Ls=0.00569m3/s=20.5m3/h估采用单流型[19]。取堰长Lw为塔径的0.66倍，即堰长为：Lw=0.66×1.8=1.19m塔截面积为：AT=2.54m2单型塔板系列选定降液管面积Af与塔截面积AT之比以及弓形降液管宽度Wd与塔径D之比分别为：0721.0TfAA124.0DWd故可以知：Af=0.0721×2.54=0.183m2Wd=0.124×1.8=0.223m降液管内停留时间应保证液体在降液管内的停留时间大于3~5s，才能保证液体所夹带气体的释出。sLHASf47.1400569.045.0183.0故所夹带气体可以释出。降液管尺寸可用。⑵泡罩排列泡罩按正三角形排列，在鼓泡区工排列109个：鼓泡区面积占的百分比为：1.62.54100%63%aTAA(规定在50%~80%之间)降液管面积占的百分比为：4.14%1000721.022TfAA%(规定在10%~20%之间)边缘面积占的百分比为：1-63%-14.4%=22.6%(规定在20%~50%之间)故满足塔盘分配要求。⑶齿缝开度hs根据经验可知：当最低气体负荷时，最小齿缝开度h012mm当正常气体负荷时，hsh32当最大气体负荷时，hs=h=0.032本设计是在正常负荷下操作即hs02133.032hmm⑷堰上液溢流高度how采用平流堰，可用下式计算：How=32100084.2WsLLE式中E—液体收缩系数；一般取1Lw—堰长，m。当9.52.136.95.25.2WSLLh所以：How=3219.15.201100084.20.02⑸堰高hw及降液管底距下层塔板的距离h0根据常压操作压力，初步选定动液封：hds=40mm=0.04m静液封：hss=hds-how=0.04-0.02=0.02m堰高hw可按下式计算：hw=hT+hss+hr+h式中hT—泡罩下缝至塔板的间距，mhr—泡罩帽缘圈高度，mh—齿缝的高度，mhss—静液封，m对于直径是100mm的泡罩，查得经验数据，hT=15mm，hr=3mm。则hw=15+20+3+32=70mm故选定堰高hw=70mm降液管底部液封为20mm，则降液管底与下层塔板的距离应为：h0=0.07-0.02=0.05m⑹液面梯度液面流过板面梯度与液流量（以DLS表示）堰高hw及泡罩底缘塔板的距离hT有关，也可按DLS查得DLS=8.15.2011由于此值较小，可忽略不计。⑺动液封hdshds=how+hss+20.01+0.03=0.04mm3.3.5塔板压降蒸汽通过塔板时可按下式计算压降：hp=hL+hc+hs式中hp—塔板压降，m液柱；hs—齿缝局部阻力，m液柱；hc—泡罩局部阻力（包括升气管回转通道及环形间隙），m液柱；hL—有效液层阻力，m液柱。⑴泡罩局部阻力hchc=4mFVKcSLV=20038.011392.181261.225.00.016m式中CK—阻力系数，直径为100mm的泡罩取0.25[21]4F—每个泡罩的升气管截面积，（升气管直径取70mm，A=0038.042Dmm2）⑵有效液层阻力hLhL=hds式中—冲气系数；hds—动液封，m液柱。冲气系数为气相动能因数Fb=VbW式中bW—按液流面积Ab计算的气速，m/s由Ab=AT-2Af，bW=bVA可得：61.2183.0254.292.1VbsbAVF1.43查得[22]0.6所以有效液层阻力hL=0.60.040.024m液柱所以塔板压降为：hp=hL+hc+hs=0.02133+0.024+0.009=0.05433m液柱全塔压降为：P=470.054332.55351m液柱3.3.6液冷情况按下式求出降液管内的液面高度：Hd=hw+hd+hp++how式中hd：液相流出降液管的阻力，m液柱hd=0.1532200.004510.1530.000881.190.05SwLLhm因液面梯度很小。可以不考虑，则降液管内液面高度：Hd=0.07+0.02+0.00088+0.05433=0.14529m为了防止液泛现象，需满足以下条件：HT+hwdH式中—泡沫层的相对比重，对于一般物系取0.5；HT—塔板板间距，m则有HT2Hd-hw即0.4520.145210.070.22042所以不会发生液泛现象。3.3.7鼓泡层高度hf用下式可以求得：hf=0.04320406.089.12wbhFhf=0.0432×1.496+1.89×0.07-0.0406=0.156m鼓泡层顶部到上层塔板的距离S为：S=HT-hf=0.45-0.156=0.294m3.3.8排空时间T采用排液孔直径d0=10mm排液孔面积Aw，一般可按每平方米塔截面积有1~3平方厘米的开孔面积计算。Aw=2.542.56.35cm2/m2需要的排液孔数：b=206.352.5420.54d取21个全塔积液总排空时间可按下式计算：T=1.5470.071.52.946.35wWnhAh表3-6馏分塔的各项数据项目单位数量项目单位数量塔径Dmm1800堰长Lwm1.19有效塔高H0m21.4堰高hwmm70塔高Hm28塔截面积ATm22.54顶部空间h1m1.5齿缝开度hsmm21.33底部空间h2m1.5降液管底与下层塔板距离h0mm0.05板间距HTmm450动液封hdsmm0.04进料板间距mm600静液封hssmm0.02人孔间距mm500降液管内液层高度Hdmm145.21采出间距mm600塔板压降hpm液柱0.0543塔板形式单流液体在降液管内停留时间s18.26空塔气速W空m/s0.597排液孔直径d0mm10泡罩个数m个113排液孔个数b个21泡罩中心距tmm130排空时间Th2.94泡罩排列正三角形弓形降液管面积m20.183