塔体工艺尺寸计算
浮阀塔塔板工艺尺寸计算
因 ﹥ ，故 =5.34 =5.34× =0.051m液住
2板上充气液层阻力：本设备分离正戊烷和正己烷的混合液，即液相为碳氢化合物，可可取充气系数 =0.5
塔板工艺尺寸计算
(1)塔径 欲求塔径应先求出空塔气速u，而
u=(安全系数)×
=
式中C可由史密斯关联图查出，其横坐标的数值为
取板间距 =0.45m，取取板上液层高度 =0.05m，则
- =0.5-0.05=0.45m
查得 =0.1
C= =0.1× =0.093
= =0.093 =1.25m/s
取安全系数为0.7，则空塔气速为
按t=75mm， =65mm以等腰三角形叉排方式作图，排得阀数366个。
按N=366重新核算孔速及阀孔动能因数：
= = =6.11m/s
= =6.11× =10.69
阀孔动能因数 变化不大，仍在9～12范围内
塔板开孔率= = ×100%=13.91%
塔板流体力学验算
(1)气相通过浮阀塔板的压强降
=
1干板阻力
=2[x ]
R= - =0.94m
x= -( )=0.65m
=2[0.65 ]=2.23
浮阀排列方式采用等腰三角形叉排。取同一横排的孔心距t=0.075m，估算排间距 ，即
= = =0.076m
考虑到塔的直径较大，必须采用分块式踏板，而各分块板的支承与衔接也要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距不宜采用76mm，而应小于此值，故取 =65mm
④降液管底隙高度 ： = =
取降液管底隙处液体流速 =0.13m/s，则
= =0.055m
(3)塔板布置及浮阀数目与排列取阀孔动能因子 =10
乙醇_水精馏塔设计说明
符号说明：英文字母Aa---- 塔板的开孔区面积，m2A f---- 降液管的截面积, m2A T----塔的截面积 mC----负荷因子无因次C20----表面张力为20mN/m的负荷因子d o----阀孔直径D----塔径e v----液沫夹带量 kg液/kg气E T----总板效率R----回流比R min----最小回流比M----平均摩尔质量 kg/kmolt m----平均温度℃g----重力加速度 9.81m/s2F----阀孔气相动能因子 kg1/2/(s.m1/2)h l----进口堰与降液管间的水平距离 mh c----与干板压降相当的液柱高度 mh f----塔板上鼓层高度 mh L----板上清液层高度 mh1----与板上液层阻力相当的液注高度 m ho----降液管底隙高度 mh ow----堰上液层高度 mh W----溢流堰高度 mh P----与克服表面张力的压降相当的液注高度 mH-----浮阀塔高度 mH B----塔底空间高度 mH d----降液管内清液层高度 mH D----塔顶空间高度 mH F----进料板处塔板间距 m H T·----人孔处塔板间距 mH T----塔板间距 ml W----堰长 mLs----液体体积流量 m3/sN----阀孔数目P----操作压力 KPa△P---压力降 KPa△Pp---气体通过每层筛的压降 KPa N T----理论板层数u----空塔气速 m/sV s----气体体积流量 m3/sW c----边缘无效区宽度 mW d----弓形降液管宽度 mW s ----破沫区宽度 m希腊字母θ----液体在降液管内停留的时间 s υ----粘度 mPa.sρ----密度 kg/m3σ----表面张力N/mφ----开孔率无因次X`----质量分率无因次下标Max---- 最大的Min ---- 最小的L---- 液相的V---- 气相的m----精馏段n-----提馏段D----塔顶F-----进料板W----塔釜一、概述乙醇~水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。
填料塔工艺尺寸的计算
填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料能高度的计算及分段塔径的计算1. 空塔气速的确定——泛点气速法 对于散装填料，其泛点率的经验值u/u f =~贝恩（Bain ）—霍根（Hougen ）关联式 ，即：2213lg V F L L u a gρμερ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦=A-K 1418V L V L w w ρρ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ （3-1） 即：112480.23100 1.18363202.59 1.1836lg[()1]0.0942 1.759.810.917998.24734.4998.2Fu ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭所以：2F u /（100/3）（）=UF=3.974574742m/s其中：f u ——泛点气速，m/s;g ——重力加速度，9.81m/s 2 23t m /m α--填料总比表面积，33m /m ε--填料层空隙率33V 998.2/1.1836kg /m l kg m ρρ==液相密度。
气相密度W L =㎏/h W V =7056.6kg/h A=； K=；取u= F u =2.78220m/s0.7631D === （3-2）圆整塔径后 D=0.8m 1. 泛点速率校核：260003.31740.7850.83600u ==⨯⨯ m/s3.31740.83463.9746F u u ==则Fuu 在允许范围内 2. 根据填料规格校核：D/d=800/50=16根据表3-1符合 3. 液体喷淋密度的校核：(1) 填料塔的液体喷淋密度是指单位时间、单位塔截面上液体的喷淋量。
(2) 最小润湿速率是指在塔的截面上，单位长度的填料周边的最小液体体积流量。
对于直径不超过75mm 的散装填料，可取最小润湿速率()3min 0.08m /m h w L ⋅为。
()32min min 0.081008/w t U L m m h α==⨯=⋅ （3-3）225358.895710.6858min 0.75998.20.7850.8L L w U D ρ===>=⨯⨯⨯⨯ （3-4） 经过以上校验，填料塔直径设计为D=800mm 合理。
精馏塔设计-苯和甲苯..
P苯
P 甲苯
x苯
y苯
80.02 84.0 88.0 92.0 96.0 100.0 104.0 108.0 114.0
760 850 957 1078 1204 1344 1495 1659 1748
300 333 379.5 432 492.5 559 625 704.5 760
1.000 0.823 0.659 0.508 0.376 0.256 0.155 0.058 0
物料衡算
2.原料液、塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
精馏段的平均摩尔质量 Mvm=(78.35+84.34)/2=81.34 kg/kmol MLm=(78.68+87.43)/2=83.06kg/kmol 提馏的平均摩尔质量 Mvm=(91.49+84.34)/2=87.92 kg/kmol MLm=(91.80+87.43)/2=89.62kg/kmol
物料衡算
2.原料液、塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
进料板平均摩尔质量 由XF =0.336代入气液平衡方程得yF=0.556 MvFm= yFMA+(1-yF)MB =0.556×78.11+(1-0.556)×92.14=84.34kg/kmol MLFm= xFMA+(1-xF)MB =0.336×78.11+(1-0.336)×92.14=87.43kg/kmol 塔底平均摩尔质量 由xw=0.024代入气液平衡方程得yw=0.046 MvFm= ywMA+(1-yw)MB =0.046×78.11+(1-0.046)×92.14=91.49kg/kmol MLFm= xwMA+(1-xw)MB =0.024×78.11+(1-0.024)×92.14=91.80kg/kmol
精馏塔主要尺寸的计算
第三章 精精馏塔工艺尺寸的计算3.1精馏段和提馏段相关数据的计算3.1.1操作温度由第二章可知80.07D t C =︒，95.79F t C =︒，108.5W t C =︒精馏段温度：()11()80.0795.7987.94361.0922n D F n t t t C T k =+=+=︒⇒=提馏段温度：()11()95.79108.5102.145375.29522m w F m t t t C T k =+=+=︒⇒=3.1.2平均分子量由第二章可知，塔顶馏出液，进料液及塔底残液的液相分子量分别为=78.35kg /kmol M L ，D ，=86.68kg /kmol M L ，F ，,=91.8kg/kmol L W M精馏段液相平均分子量:,1(78.3586.68)82.522L n M =+=提馏段液相平均分子量:,1(86.6891.8)89.242L m M =+=由第二章可知0.9932,0.0518,0.61D W F y y y === 塔顶馏出液，进料液及塔底残液的气相分子量1ni iii M y M ==∑ （3.1）由式（3.1）得塔顶馏出液的气相分子量,0.993278.11-=V D M =⨯+⨯（10.9932）92.1378.21由式（3.1）得进料液的气相分子量,0.6178.11+-=V F M =⨯⨯（10.61）92.1383.58由式（3.1）得塔底残液的气相分子量,0.051878.11(10.0518)92.1391.4V W M =⨯+-⨯=精馏段气相平均分子量,1(78.2183.58)80.862V n M =+=提馏段气相平均分子量,1(83.5891.4)84.82V m M =+= 3.1.3平均气相密度根据任务书的要求，塔顶表压为4 kPa ，压降为0.7 kPa 则塔顶压力：104,D p kPa =进料压力：1040.716115.2F p kPa =+⨯=塔底压力：1040.725121.5,W p kPa =+⨯=精馏段压力：1(104115.2)109.6,2n p kPa =+=提馏段压力：1(121.5115.2)118.35,2m p kPa =+=pM RT ρ= （3.2）精馏段密度：,,109.680.642.948.314361.09V nn 3V n n p M kg /m RT ρ⨯===⨯提馏段段：, 3.383V m kg /m ρ=3.1.3.1平均液相密度由任务得：98%,35%,2%D F W a a a ===利用表1.3的数据用插值法求得苯和甲苯在塔顶、塔底及进料温度时的密度其中,a D ρ表示苯在塔顶温度下的密度，,b D ρ表示甲苯在塔顶温度下的密度。
精馏塔工艺工艺设计计算
第三章 精馏塔工艺设计计算塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。
根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形势穿过板上的液层，进行传质与传热，在正常操作下，气象为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。
本次设计的萃取剂回收塔为精馏塔，综合考虑生产能力、分离效率、塔压降、操作弹性、结构造价等因素将该精馏塔设计为筛板塔。
3.1 设计依据[6]3.1.1板式塔的塔体工艺尺寸计算公式 （1） 塔的有效高度T TTH E N Z )1(-= （3-1） 式中 Z –––––板式塔的有效高度，m ； N T –––––塔内所需要的理论板层数； E T –––––总板效率； H T –––––塔板间距，m 。
（2） 塔径的计算uV D Sπ4=（3-2） 式中 D –––––塔径，m ；V S –––––气体体积流量，m 3/s u –––––空塔气速，m/su =（0.6~0.8）u max （3-3） VVL Cu ρρρ-=m a x （3-4） 式中 L ρ–––––液相密度，kg/m 3V ρ–––––气相密度，kg/m 3C –––––负荷因子，m/s2.02020⎪⎭⎫⎝⎛=L C C σ （3-5）式中 C –––––操作物系的负荷因子，m/sL σ–––––操作物系的液体表面张力，mN/m 3.1.2板式塔的塔板工艺尺寸计算公式 (1) 溢流装置设计W O W L h h h += (3-6) 式中 L h –––––板上清液层高度，m ； OW h –––––堰上液层高度，m 。
32100084.2⎪⎪⎭⎫⎝⎛=Wh OWl L E h （3-7）式中 h L –––––塔内液体流量，m ； E –––––液流收缩系数，取E=1。
hTf L H A 3600=θ≥3~5 (3-8)006.00-=W h h (3-9) '360000u l L h W h=(3-10)式中 u 0ˊ–––––液体通过底隙时的流速，m/s 。
塔板式精馏塔设计(图文表)
（一）设计方案的确定本设计任务为乙醇-水混合物。
设计条件为塔顶常压操作，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。
酒精精馏与化工精馏过程不同点就在于它不仅是一个将酒精浓缩的过程，而且还担负着把粗酒精中50多种挥发性杂质除去的任务，所以浓缩酒精和除去杂质的过程在酒精工业中称为精馏。
物料中的杂质基本上是在发酵过程中生成的，只是很少数的杂质是在蒸煮和蒸馏过程中生成的。
本次设计的精馏塔用板式塔，内部装有塔板、降液管、各种物料的进出口及附属结构（如全凝器等）。
此外，在塔板上有时还焊有保温材料的支撑圈，为了方便检修，在塔顶还装有可转动的吊柱。
塔板是板式塔的主要构件，本设计所用的塔板为筛板塔板。
筛板塔的突出优点是结构简单造价低，合理的设计和适当的操作能使筛板塔满足要求的操作弹性，而且效率高，并且采用筛板可解决堵塞问题，还能适当控制漏液。
设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送人精馏塔内。
塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
该物系属不易分离物系，最小回流比较小，采用其1.5倍。
设计中采用图解法求理论塔板数，在溢流装置选择方面选择单溢流弓形降液管。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔顶产品经冷却后送至储罐。
（二）精馏塔的物料衡算1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率乙醇的摩尔质量 M 乙醇=46kg/kmol纯水的摩尔质量 M 水 =18kg/kmolx F =18/65.046/35.046/35.0+=0.174x D =18/1.046/9.046/9.0+=0.779x W =46/995.018/005.018/005.0+=0.0022.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F =0.174×46＋18×(1-0.174)= 22.872 kg/kmol M D =0.779×46＋18×(1-0.779)= 39.812 kg/kmol M W =0.002×46＋18×(1-0.002)= 18.056 kg/kmol3.物料衡算 D=30024812.3948000000⨯⨯=167.454 kmol/hF=D+WF ·x F =D ·x D +W ·x W解得 F=756.464 kmol/h W=589.01 kmol/h｛（三）塔板数的确定1.回流比的选择由任务书提供的乙醇-水物系的气液平衡数据绘出x-y 图；由于设计中选用泡点式进料，q=1，故在图中对角线上自点a（x D,x D）作垂线，与Y轴截距oa=x D/(R min+1)=0.415 即最小回流比R min=x D/oa-1=0.877取比例系数为1.5，故操作回流比R为R=1.5×0.877=1.3162.精馏塔的气液相负荷的计算L=RD=1.316×167.454=220.369 kmol/hV=L+D=(R+1)D=2.316×167.454=387.823 kmol/h L ’=L+qF=220.369+756.464=976.833 kmol/h V ’=V+(q-1)F=V=387.823 kmol/h3.操作线方程精馏段操作线方程为 y=1+R R x+11+R x D =1316.1316.1+x+11.3161+×0.779即：y=0.568x+0.336提馏段操作线方程为y=F q D R qF RD )1()1(--++x-F q D R DF )1()1(--+-x W=1.316*167.454+1*756.464(1.316+1)*167.454x-756.464167.454(1.3161)*167.454-+×0.002 即：y=2.519x-0.0034.采用图解法求理论塔板数总理论塔板层数 N T=13进料板位置 N F=第10层5.全塔效率的计算查上图可知，t D=78.43 o C t W=99.53 o Ct平均= t D t W=88.35 o C塔顶P乙醇=101.749 KPa P水=44.607 KPaα顶=2.281塔底P乙醇=222.502 KPa P水=99.754 KPaα底=2.231α平均=α顶α底=2.256平均温度下μA=0.38 mPa·sμB=0.323 mPa·sμL=x AμA+(1-x A)μB=0.079×0.38+(1-0.079)×0.323=0.327 mPa·s 查蒸馏塔全塔效率图，横坐标为α平均μL=0.738可查得E T=52％6.实际板层数求取精馏段实际板层数N精=9/0.52=17.31≈18提馏段实际板层数N提=4/0.52= 7.69≈8（四）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算1.操作压力计算塔顶操作压力P D=101.3 KPa单板压降△P=0.7 kPa进料板压力P F=0.7×18+101.3=113.9 kPa塔底操作压力P W=101.3+0.7×26=119.5 kPa精馏段平均压力P m=(101.3+113.9)/2=107.6 kPa 压力P m=(113.9+119.5)/2=116.7 kPa2.操作温度计算计算全塔效率时已知塔顶温度t D=78.43 o C进料板温度 t F=83.75 o C塔底温度t W=99.53 o C精馏段平均温度t m=(t D+t F)/2=(78.43+83.75)/2=81.09 o C提馏段平均温度t m=(t W+t F)/2=(99.53+83.75)/2=91.64 o C3.平均摩尔质量计算塔顶平均摩尔质量计算由x D=y1=0.779 查上图可得x1=0.741M VDm=0.779×46+(1-0.779)×18=39.812 g/molM LDm=0.741×46+(1-0.741)×18=38.748 g/mol进料板平均摩尔质量计算 t f=83.74 o C由y F=0.518 查上图可得x F=0.183M VFm =0.518×46+(1-0.518)×18=32.504 g/mol M LFm =0.183×46+(1-0.183)×18=23.124 g/mol 精馏平均摩尔质量M Vm =( M VDm + M VFm )/2=36.158 g/molM Lm =( M LDm + M LFm )/2=30.936 g/mol4.平均密度计算气相平均密度计算由理想气体状态方程计算，即ρVm =RT PMv =)15.27309.81(314.8158.366.107+⨯⨯=1.321 kg/m 3 液相平均密度计算液相平均密度依1/ρLm =∑αi /ρi 计算 塔顶液相平均密度计算t D =78.43 o C 时 ρ乙醇=740 kg/m 3 ρ水=972.742 kg/m 3ρLDm =)742.972/1.0740/9.0(1+=758.14 kg/m 3进料板液相平均密度计算t F =83.75 o C 时 ρ乙醇=735 kg/m 3 ρ水=969.363 kg/m 3ρLFm =)363.969/636.0735/364.0(1+=868.554 kg/m 3塔底液相平均密度计算t W =99.53 o C 时 ρ乙醇=720 kg/m 3 ρ水=958.724 kg/m 3ρLWm =)724.958/995.0720/005.0(1 =957.137 kg/m 3精馏段液相平均密度计算ρLm =(ρLFm +ρLDm )/2=(758.14+868.554)/2=813.347 kg/m 3提馏段液相平均密度计算ρLm =(ρLFm +ρLWm ）/2=(957.137+868.554)/2=912.846 kg/m 35.液体平均表面张力计算液体平均表面张力依σLm =∑x i σi 计算 塔顶液相平均表面张力计算t D =78.43时 σ乙醇=62.866 mN/m σ水=17.8 mN/m σLDm =0.779×17.8+0.221×62.886=84.446 mN/m 进料板液相平均表面张力计算t F =83.75时 σ乙醇=61.889 mN/m σ水=17.3 mN/m σLFm =0.183×17.3+0.817×61.889=53.729 mN/m 塔底液相平均表面张力计算t W =99.53时 σ乙醇=58.947 mN/m σ水=15.9 mN/m σLWm =0.005×15.9+0.995×58.947=58.732 mN/m 精馏段液相平均表面张力计算σLm =(84.446+53.729)/2=69.088 mN/m 提馏段液相平均表面张力计算σLm =(58.732+53.729)/2=56.231 mN/m6.液体平均粘度计算液体平均粘度依lgμLm=∑x i lgμi计算塔顶液相平均粘度计算t D=78.43o C时μ乙醇=0.364mPa·s μ水=0.455 mPa·s lgμLDm=0.779lg(0.455)+0.221lg(0.364)=-0.363μLDm =0.436 mPa·s进料液相平均粘度计算t F=83.75 o C时μ乙醇=0.341mPa·s μ水=0.415 mPa·s lgμLFm=0.183lg(0.415)+0.817lg(0.341)=-0.452μLFm=0.353 mPa·s塔底液相平均粘度计算t W=99.53 o C时μ乙醇=0.285mPa·s μ水=0.335 mPa·s lgμLWm=0.002lg(0.335)+0.998lg(0.285)=-0.544μLWm=0.285 mPa·s精馏段液相平均粘度计算μLm=(0.436+0.353)/2=0.395 mPa·s提馏段液相平均粘度计算μLm=(0.285+0.353)/2=0.319 mPa·s（五）精馏塔的塔体工艺尺寸计算1.塔径的计算精馏段的气液相体积流率为V S =ρ3600VM =2.949 m 3/sL S =ρ3600LM =0.0023 m 3/s查史密斯关联图，横坐标为Vh Lh (v l ρρ)21=949.20023.0(321.1347.813) 1/2=0.0196取板间距H T =0.45m ，板上液层高度h L =0.06m ， 则H T -h L =0.39m 查图可得C 20=0.08 由C=C 20(20Lσ)0.2=0.08(69.088/20)0.2=0.103u max =C (ρL -ρV )/ ρV =2.554 m/s 取安全系数为0.7，则空塔气速为 u=0.7u max =1.788 m/s D=4V s /πu=788.1/14.3/949.2*4=1.39 m 按标准塔径元整后 D=1.4 m塔截面积A T =(π/4)×1.42=1.539 ㎡实际空塔气速为 u=2.717/1.539=1.765 m/s2.精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为Z 精=（N 精-1）H T =7.65 m 提馏段有效高度为Z 提=（N 提-1）H T =3.15 m 在进料板上方开一人孔，其高度为 1m 故精馏塔的有效高度为Z=Z 精+Z 提+1=7.65+3.15+1=11.8 m（六）塔板主要工艺尺寸的计算1.溢流装置计算因塔径D=1.4 m ，可选用单溢流弓形降液管 堰长l W =0.7×1.4=0.98 m 2.溢流强度i 的校核i=L h /l W =0.0023×3600/0.98=8.449≤100~130m 3/h ·m 故堰长符合标准 3.溢流堰高度h W平直堰堰上液层高度h ow =100084.2E （L h /l W ）2/3由于L h 不大，通过液流收缩系数计算图可知E 近似可取E=1h ow =100084.2×1×（L h /l W ）2/3=0.0119 mh W =h L -h ow =0.06-0.0119=0.0481 m 4.降液管尺寸计算查弓形降液管参数图，横坐标l W /D=0.7 可查得A f /A T =0.093 W d /D=0.151 故 A f =0.093A T =0.143 ㎡ W d =0.151W d =0.211 ㎡留管时间θ=3600A T H T /L H =27.64 s ＞5 s 符合设计要求 5.降液管底隙高度h oh O =L h /3600l W u 0’=0.0023/0.98×0.08=0.03 m h W -h O =0.0481-0.03=0.0181 m ＞0.006 m6.塔板布置塔板的分块 D=1400 mm ＞800 mm ，故塔板采用分块式。
完整计算
苯摩尔质量 M 78.11 (Kg / Kmol) ，甲苯摩尔质 M 92.13 (Kg / Kmol)
A
B
x
A /MA
(0.41 78.11) (0.41 78.11 0.59 92.13) 0.45
F
A
/
M
A
B
/
M
B
x
A /MA
(0.96 78.11) (0.96 78.11 0.04 92.13) 0.966
VS
V MVm,精 3600Vm,精
214.29 80.85 3600 2.94
1.64（m3
/ s)
L RD 2.205 66.86 147.43 (Kmol / h)
LS
L M Lm,精 3600 Lm ,精
147.43 82.74 3600 803.4
0.0042（m3
/ s)
PM m V ,m
/
RTm
(109.580.85) [8.314 (89.65
273.15)]
2.94
(KgBiblioteka /m3 )提馏气相密度：
V ,m
Pm MV ,m
/
RTm
(120.7 87.40) [8.314 (103.4
273.15)]
3.44
(kg
/ m3)
5.液相表面张力
n
由公式 m xi i 计算，查苯—甲苯的液体表面张力可得如下数据： i 1
得： t 81.5℃ D
t 97.8℃ F
t 109℃ W
精馏段平均温度： (81.5 97.8) 2 89.65（℃）
提馏段平均温度： (109 97.8) 2 103.4（℃）
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塔体工艺尺寸计算
1 精馏段塔径的计算
精馏段的气、液相体积流率计算为
3600Vm
S Vm
VM V ρ=
⨯ （5.1）
3441.828.08
3.326/36003600 1.036
Vm S Vm VM V m s ρ⨯=
==⨯⨯
3600Lm
Lm
LM Ls ρ=
（5.2）
3283.424.73
0.0019/36003600976.4
Lm Lm LM Ls m s ρ⨯=
==⨯
由：
max μ= （5.3）
式中C 由上式计算，其中的20C 査取，图的横坐标为：
1/2
1/2
30.00193600976.40.018/3.3263600 1.036h L h V L m s V ρρ⎛⎫⨯⎛⎫== ⎪ ⎪⨯⎝⎭
⎝⎭
取板截距T H =450m m ，板上液层高度L h =80m m 则，
0.450.080.37T L H h m -=-=
由史密斯查图的， 20C =0.075 /m s
max 2.585/m s μ===
取安全系数为0.6，则空塔气速为
max 0.60.6 2.585 1.55μμ==⨯=
D =
（5.4）
1.653D m =
== 按标准塔径圆整后为：D=1.8m 塔截面积为：
2
4
T A D π=
（5.5） 2221.8 2.54344
T A D m ππ
=
=⨯= 实际空塔气速为：
S
T
V A μ=
（5.6） 3.326 1.3082.543
S T V A μ===/m s
5.1.2 精馏塔的有效高度
(1)T Z N H =- （5.8）
(1)(81)0.45 3.15T Z N H m =-=-⨯=精精
第5.2节 提馏段的计算
5.2.1 提馏段塔径的计算
提馏段的气、液相得体积流率为
''
'3'
441.822.62
3.2.61/360036000.8513Vm S
Vm V M V m s ρ⨯===⨯⨯ '''3'
844.319.30.004688/36003600965.5Lm
s
LM LM L m s ρ⨯===⨯
由'max C μ=式中0.2
'
''2020L C C σ⎛⎫= ⎪⎝⎭其中'20C 可由史密斯关联图査取，图的横坐标为：
1/2
1/2
''
3''0.0046883600965.50.04842/3.26136000.8513h L
h V L m s V ρρ⎛⎫⨯⎛⎫
== ⎪ ⎪
⨯⎝⎭
⎝⎭
取板截距为'L H =450m m ，板上液层高度为'
L h =80m m ，则 ''0.450.080.37L L H h m -=-=
查史密斯图得， '20C =0.0685
所以， 0.2
0.2
'
''2054.830.06850.079532020L C C σ⎛⎫⎛⎫
==⨯= ⎪
⎪
⎝⎭
⎝⎭
'max 2.6769/C m s μ===
取安全系数为0.6 ，则空塔的气速为：
''
max 0.60.6 2.6796 1.6061μμ==⨯=/m s
'
1.6083D m ===
按标准塔径圆整后为 'D =1.8m
塔截面积为 '
'2221.8 2.54344
T A D m ππ
=
=⨯= 实际空塔气速为： ''
' 3.261
1.282/
2.543S T V m s A μ===
5.2.2 提馏段的有效高度
'''(1)(141)0.45 5.85T Z N H m =-=-⨯=提提
在进料板上方开三个人孔，每个人孔高为0.8m ，其高度为2.4m
5.2.3 塔的有效高度
Z=Z
精+'Z
提
+2.4=3.15+5.85+2.4=11.4m
第5.3节封头的选型及其计算
5.3.1 封头的选型
封头按其形状可分为三类：凸形封头、锥形封头、平板形封头。
其中凸形封头包括
半球形风头、球冠形封头、蝶形封头、椭圆形风头。
本设计选用的是椭圆形封头
椭圆形封头因边缘应力小，承压能力强，获得广泛的应用，椭圆形封头有两部分组
成，半椭球和高度为h的直边。
设置由直边部分是椭球壳和圆筒连接边缘与封和圆
筒焊接连接的接头错开，避免了边缘应力与热应力叠加的现象，改善了封头与圆筒
连接处受力状况。
5.3.2 封头的计算
直边高度h的大小按封头的直径的厚度的不同，有25m m、
40m m、50m m三种取边高为h=50m m。
1/22D h = （5.10）
1/4 1.8/40.45h D m === 110.050.450.5H h h m =+=+=
椭圆形封头的应力分布较好，且封头得壁厚与相连接的筒体壁厚大致相等，便于焊接，经济合理。
第5.4节 支座的选型及其计算
5.4.1 支座的选型
容器支座有两种，卧式容器支座和立式容器支座。
立式容器支座有腿式支座、支承式支座、耳式支座、裙式支座 本设计采用裙式支座中的圆形支座
圆形支座制造方便，构造简单，经济实惠，用运广泛。
对于高而细的塔，为了防止风载荷或地震载荷使设备倾覆，需配置数量较多的地脚螺栓。
5.4.2 支座的计算
裙座的高度为：2H 则，
2H =（Z 精+'Z 提+2.4+2⨯0.5）⨯10%=1.24m
第5.2节 精馏塔的总高度
Z=Z 精+'Z 提+2⨯0.8+1H +2H =3.15+5.85+2.4+2⨯0.5+1.24=13.44m。