260万吨年原油常减压蒸馏装置常压塔工艺设计论文.doc(5)

汽液负荷汇总见表3-16：表3-16 汽液负荷汇总表塔板层数151016202434液相负荷182.34977210.47785298.1892310.47719366.18756441.15053401.4633汽相负荷7047.986262169.52497493.48.54.81.65.13根据表3-22可作出全塔的汽、液分布图，如图3-5图3-5 全塔汽、液负荷分布图第四章：常压蒸馏尺寸计算4.1 塔的直径的计算4.1.1塔径的初算以塔内最大负荷来计算塔径第24层塔板的汽相负荷最大液相V=441.m3/h汽相 V=.6501式中： g─重力加速度, 9.81m/sWmax─允许的最大气体速度, m/s;ρV─气相密度, kg/m3;ρL─液相密度, kg/m3; Ht─塔板间距, m;VL─液体体积流率, m3/s;Vv─气体体积流率, m3/s;塔板间距Ht按塔径选定。表4-1 浮阀塔板间距Ht与塔径D的关系塔板直径D, mm板间距Ht，mm1200~1400450500600—1600～30004505006008003200~4200——600800 Ht = 0.7m 将以上数据带入式(4-1）,则求得Wmax=4.6415m/s4.1.2计算适宜的气速Wa因为塔的直径大于0.9m，Ht大于0.5，所以K取0.82；Ks系统因数依《塔的工艺计算》的130页可得，取0.98。

所以Wa=K·Ks·Wmax＝0.82×0.98×4.6415＝3.7299式中 Wa─塔板上气相空间截面上的适宜气速, m/s;K─安全系数, 塔径>0.9m、Ht>0.5m时的常压和加压操作的塔, K=0.82; 对于直径<0.9m或Ht≤0.5m, 以及真空操作的塔, K=0.55~0.65m(Ht大时K取大值)。Ks─系统因数, 可取0.95~1.0。4.1.3 计算气相空间截面积Fa—计算的塔的空间截面积, m2; 4.1.4 降液管内流体流速, Vd当Ht≤0.75m时按以上两式计算后，选用较小值。所以，4.1.5计算降液管面积按以上两式计算取较大值。所以，4.1.6塔横截面积Ft的计算式中 Ft──计算的塔横截面积, m2;4.1.7采用的塔径D及空塔气速W根据计算的塔径, 按国内标准浮阀塔板系列进行圆整, 得出采用的塔径D=3.8mF=0.785D2＝0.785×3.82＝1W=Vv/F＝35.0185/11.3354=3.09 m式中 F──采用的塔横截面积, m2;D──采用的塔直径, m;W──采用的空塔气速, m/s。塔径圆整后其降液管面积按下式计算式中 Fd──采用的降液管面积, m2。

4.2塔高的计算H=Hd+(n-2)Ht+Hb+Hf式中 H──塔高(截线到切线), m; Hd──塔顶空间高(不包括头盖), m; Hb──塔底空间高(不包括头盖), m; Ht──塔板间距, m; Hf──进料段高, m; n──实际塔板数, 块。Hd一般取1.2～1.5, Hf与Hb按液体停留时间3～5分钟计。裙座高度与型式,可以查阅有关手册。 根据资料选取： ;; ; ;所以，塔高为： 4.3 塔板布置, 浮阀、溢流堰及降液管的计算, 参照《塔的工艺计算》P131~1374.3.1浮阀型式：①型式：十字架型浮阀30克②排列：采用十字架型浮阀（文丘里口）4.3.2 临界阀孔流速4.3.3 开孔率Φ＝W/Wh100%,所以：Φ＝W/Wh100%＝3.09/17.31100%=17.85%4.4 浮阀数Fh=F×Φ＝11.3354×17.85%＝2.N=Fh/0.785(dh)2Fh――阀孔总面积，m2N――浮阀总数，个dh――阀孔直径，m由《塔的工艺计算》P133的数据 且采用十字架型浮阀（文丘里口）可以得所以：N＝2.023/(0.785×0.0392)＝16944.5溢流堰及降液管的决定4.5.1降液管降液管有圆形及弓形等几种型式，圆形降液管面积小，溢流效果不好，塔截面利用系数低。

所以一般推荐使用弓形降液管。4.5.2溢流堰溢流堰长度：（双溢流）；出口堰长度：堰上液层高度，查《塔的工艺计算》P136图5-5。得出 塔板上液层高度：4.5.3进口受液盘进口受液盘有平板机凹槽两种。采用凹槽受液盘时，塔板进口处浮阀的开启情况较好，有利于鼓泡，增加了板效率及弹性。同时，将凹槽受液盘和斜的或阶梯式降液管结合在一起使用，能在任一操作情况下形成正渡封。所以采用凹槽受液盘较平板受液盘好。但凹槽受液盘制作较复杂，浮阀塔盘系列（JB1206-73）中，塔径从800～4200毫米的塔板均为凹槽受液盘。因此本设计采用凹槽进口受液盘。4.5.4进口堰为了在塔顶是回流分配均匀，或在高气相流率和低液相流率f需保持降液管的正常液封时，可设进口堰。采用凹槽受液盘的塔板可不设进口堰。因本设计采用凹槽进口受液盘，所以不设进口堰。4.5.5 降液管停留时间弓形降液管宽度与溢流堰长可通过查《塔的工艺计算》图5-8计算。液体在降液管中的停留时间为：4.5.6降液管内流体流速, Vd4.5.7降液管底缘距塔板的高度决定的因素是既要防止沉淀物堆积或堵塞降液管，使液体顺利流入下层塔板；同时又要防止上升气体有降液管通过形成短路而破坏塔板的正常操作。

—校正系数 0.6~0.7，不易发泡物系 3．雾沫夹带 通常用泛点率—操作空塔气速与液泛空塔气速之比来估算雾沫夹带的大小。800mm 分块式，d≥900mm 塔板面积分区： 鼓泡区，有效传质区 溢流区，降液管（及受液盘）所占区域 破沫区（安定区），进口防漏液，出口防汽泡夹带 60~75mm，d 1.5m 80~110mm，d 1.5m 无效区（边缘区），支承塔板 30~50mm, 小塔 50~75mm, 大塔 5．浮阀的数目与排列 浮阀塔的操作性能可采用由气体通过阀孔时速度与密度组成的“动能因子”来衡量，其定义式为 式中 f0—气体通过阀孔时的动能因数。 负荷性能图：各种极限条件下vs-ls关系曲线组成的图 1． 雾沫夹带线（气相负荷上限线） 2．液泛线 3．液相负荷上限线 （降液管超负荷线，气泡夹带线） 4．漏液线（气相负荷下限线） 5．液相负荷下限线 操作弹性-——两极限的气量之比 3-1-3 浮阀塔设计 一、。

： 2 降液管底隙高度 既要液体阻力小，又要气体不短路 一般 式中 —液体通过降液管底隙时的流速，m/s。800mm 分块式，d≥900mm 塔板面积分区： 鼓泡区，有效传质区 溢流区，降液管（及受液盘）所占区域 破沫区（安定区），进口防漏液，出口防汽泡夹带 60~75mm，d 1.5m 80~110mm，d 1.5m 无效区（边缘区），支承塔板 30~50mm, 小塔 50~75mm, 大塔 5．浮阀的数目与排列 浮阀塔的操作性能可采用由气体通过阀孔时速度与密度组成的“动能因子”来衡量，其定义式为 式中 f0—气体通过阀孔时的动能因数。因气液混合物从帽罩内喷出的流向是水平方向或斜向下，而非普通塔板或填料塔的向上或斜向上方向，液滴的垂直向上的速度分量很小，这就能保证气流中的雾沫夹带很少，可以在板间距不很大的情况下，操作气速很高，加之此塔板气液接触后分离充分，液体中基本不夹带气泡，降液管内不会形成泡沫层，可减少降液管所占面积，提高有效开孔区面积，从而比浮阀、泡罩、筛板有更高的开孔率，更加增加了此塔的处理能力。

这个压力降为气相通过该板的压力降丶塔板上液层高度产生的压力降以及液体流经降液管所产生的压力降之和。可按下式计算。式中 △PL──液相流过一层塔板所需克服的压力降, m液柱;hL──塔板上液层高度, m液柱;△Pdk──不设进口堰时液相通过降液管的压力降, m液柱;△Pdk=0.153(Wb)2△Pt──气体通过一块塔板的总压力降, m液柱;Wb──降液管底缘出口处流速, m/s。为了防止淹塔，必须满足下式要求:式中系数一般取0.5，发泡严重的介质应取小值。符号要求。5.5 降液管超负荷当液体在降液管内流速太快时, 则从上层塔板携带到降液管内的气体将来不及在降液管中与液体分离而随液体进入下层塔板, 降低了分离效率。液体在降液管的最大流速由下面两式计算,选两式计算结果中的较小值。其中 取0.98则当时，式中 Vd──降液管内液体流速,m/s。选两式计算结果中的较小值，所以5.6适宜操作区和操作线5.6.1雾沫夹带量线一般把e=10%作为雾沫夹带上限，则转换得：设一个液体负荷，即可算出一个和它相对应的空塔线速，就可以在适宜操作区的坐标上得出一点，适当算出几点，就可以画出雾沫夹带线。设液体负荷则由《塔的工艺计算》图5-5得到一系列数据： 表5.6.1 雾沫夹带线数据V1,m3/hhow,mHl,mmW3.69,(m/s)3.69W,m/s1000.02979167.68674.00722000.04494126.40023.71183000.052102111.72873.58974000.06811890.67843.39236000.09114171.35353.17898000.1116060.67213.042210000.1419049.07302.8723根据表5.6.1的数据，可作出雾沫夹带线1，见图5-6。

5.6.2 淹塔界线按下面两式做出△P=△Pt+hl+△Pdk△PL≤0.5*(Ht+hw)使0.5*(Ht+hw)=△Pt+hl+△Pd =△Pd+△Pvl+hw+how+0.153*Wb*Wb=4.07*(Wh*Wh/2g)*(ρv/ρl)+0.4*hw+2.35×0.001*(3600Vl/l)2/3+hw+how+0.153*Wb*Wb又因Vv=Wh*Fhhb=Vl/(l*Wb)即Wh=Vv/Fh Wb=Vl/(l*hb)所以：0.5*(Ht+hw)=4.07*(Vv*Vv/Fh/Fh/2g)*()+0.4*hw+2.35*0.001*(3600Vl/l)2/3+hw+how+0.153*Vl*Vl/(l*hb*l*hb)整理得：Vv*Vv=(0.5*(Ht+hw)-(0.4*hw+2.35*0.001*(3600Vl/l)2/3+hw+how+0.153*Vl*Vl/(l*hb*l*hb)))*Fh*Fh*2g*ρl/(4.07*ρv)根据表5.6.2的数据，可作出淹塔界线2，见图5-6表5.6.2 淹塔界线数据Vl, m3/h1002003004006008001000Vv*Vv, m3/h8213.7417619.8427115.0456657.6685823.995052.6414316.164Vv, m3/h90.6296987.291784.3507381.5945376.3150771.0819365.69752W, m/s7.7.7.7.6.6.5.5.6.3降液管超负荷界线降液管允许的最大流速为Vb=0.1666m/s。

VL＝Vb×Fd＝0.1666×1.12＝0.1866m3/s＝表5.6.3 降液管超负荷界线数据W, m/s00.511.522.53Vl, m3/h673.7272673.7272673.7272673.7272673.7272673.7272673.7272根据表5.6.3的数据可作出降液管超负荷界线3，见图5-6。5.6.4. 泄漏线下线为F=5，即=0.2013*7.257=1.4608表5.6.4 泄漏线数据W, m/s1.295151.295151.295151.295151.295151.295151.29515Vl, m3/h1002003004006008001000由表5.6.4的数据可作出泄漏线3，见图5-1。5.6.5. 液相负荷下限线其中 所以 表5.6.5 液相负荷下限线数据Vlmin, m3/h549.5995549.5995549.5995549.5995549.5995549.5995549.5995W, m/s00.511.522.53根据表5-5的数据可作出液相负荷下限线5，见图5-1。5.6.6. 操作线设计点A为计算的第24层塔板的点，即，，=0.1225这时：，连接坐标原点O(0,0)及设计点A，为将OA线延长，自己增设一个点（1000，4.12），可得出操作线6,见图5-6。