（2020年整理）稳定塔计算.doc

学 海 无 涯1.1 稳定塔（T101）设计1.1.1 流体力学数据由Aspen plus模拟的T101塔的各塔板上的物性参数可知，选取塔板上气液相负荷最大的第28块塔板进行手工计算和校核；第28块板的流体力学数据如下：表4-3-1-1 稳定塔（T101）第10块塔板流体力学数据液相流量m3/s气相流量m3/s液相密度kg/ m3气相密度kg/ m3液相黏度mPa•s液相表面张力mN/m0.1130.326593.99518.3060.1479.2281.1.2 塔体工艺尺寸设计塔径：根据流量公式可算塔径，即，其中的C由计算，C20可由史密斯关联图查得，图的横坐标为 图1-1-2-1 史密斯关联图取板间距HT=0.8m，取板上液层高度hL=0.1m，则查图得C20=0.081，则，取安全系数0.7，则空塔气速所以，按标准塔径圆整后塔截面积为：实际空塔气速为1.1.3 塔板工艺尺寸设计（1）溢流装置计算本设计采用双溢流弓形降液管，不设进口堰；① 堰长lw取堰长② 溢流堰高度由 计算选用平直堰，堰上液层高度how由下式计算，即 由前面已知板上清液层高度 ，故：② 弓形降液管宽度和截面积由，查图得 ，所以 根据验算降液管停留时间，即，符合要求④ 降液管底隙高度h0降液管底隙高度是指降液管下端与塔板间的距离，降液管高度应小于出口堰高度，才能保证降液管底端有良好的液封，一般按下式计算： ，取则 故降液管底隙高度设计合理（2）塔板布置① 塔板的分块因为D≥800mm，采用分块式塔板，查下表得，塔板分为3块表4-3-3-1 单溢流型塔板分块数塔径/mm800～12001400～16001800～XXXX2200～2400塔板分块3456② 边缘区宽度确定取破沫区宽度： ，取边缘区宽度： ③ 开孔区面积计算对于单溢流塔板，开孔区面积按下式计算，即其中：代入数据，得④ 阀孔计算及其排列取阀孔动能因子，用下式求孔速所以，塔板上浮阀数为浮阀排列方式采用等腰三角形叉排，取同一横排的孔心距，则可按下式估算排间距，即考虑到塔的直径比较大，必须采用分块式塔板，而分块式板的支撑与衔接也要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距不宜采用120mm，因小于此值，取按，，等腰叉排重新排得阀数为64个。

图4-3-3-1 塔盘阀孔排列按N=64重算孔速及阀孔动能因数：阀孔动能因数变化不大，仍在9～12范围内，设计合理塔板开孔率1.1.4 流体力学检验（1）塔板压降① 干板阻力先求 因为，按下式计算液柱② 板上充液层阻力是反映板上液层充气程度的因数，称为充气因数，因为液相为环丁砜，所以取充气因数所以 液柱③ 液体表面张力所造成阻力浮阀塔的一般都很小，忽略不计所以，与气体流经一层浮阀塔板的压力降所相当的液柱高度为 液柱则单板压降（2）液泛为了防止液泛现象的发生，要求控制降液管中清液层高度可用下式计算，即① 与气体通过塔板的压力降所相当的液柱高度，由前面计算所得，液柱② 液体通过降液管的压头损失，因为不设进口堰，所以按下式计算，即液柱③ 板上液层高度：由前面选定板上清液层高度则： 取，又已选定，所以， ，符合防止液泛的要求（3）雾沫夹带分别按以下两式计算泛点率：泛点率泛点率取，由泛点负荷系数图查的 ，将上述数据代入得泛点率泛点率根据以上两条式子算出泛点率都在80%以下，故雾沫夹带量能够满足要求1.1.5 塔板负荷性能图（1）雾沫夹带线泛点率按泛点率80%计算如下：整理得 可知，雾沫夹带线为直线，在操作范围内任取两个Ls值，按照上式计算出相应的Vs值列于下表中；据此，可作出雾沫夹带线表4-3-5-1Ls/(m3/s)0.0020.010Vs/(m3/s)0.630260.60065（2）液泛线联立之前式子，可得将式中各值代入，整理得在操作范围内任取若干个Ls值，按上式计算出相应的Vs值列于下表中表 4-3-5-1Ls/(m3/s)0.0010.0030.0040.005Vs/(m3/s)0.57850.54100.53530.5197根据表中数据做出液泛线（3）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，根据下式知液体降液管内停留时间为以作为液体在降液管中停留时间的下限，则 （4）漏液线对于F1型重型阀，依计算，则，而以作为规定气体最小负荷的标准，则（5）液相负荷下限线取堰上液层高度作为液相负荷下限条件，根据下式计算Ls的下限值 负荷性能图如下：图4-3-5-1 非芳烃蒸馏塔（T104）负荷性能图由图可得，气相负荷上限（VS）max=0.51m3/s，气相负荷下限（VS）min=0.15m3/s所以，操作弹性1.1.6 设计计算结果非芳烃蒸馏塔（T104）设计计算结果见下表：表4-3-6-1 非芳烃蒸馏塔（T104）设计计算结果项目符号单位备注气相流量VSm3/s0.284液相流量LSm3/s0.0031实际塔板数N块17板间距HTm0.45塔径Dm1.0塔板液流形式--单溢流型溢流装置溢流管型式--弓形堰长lWm0.66堰高hWm0.051溢流堰宽度Wdm0.124降液管底隙高度h0m0.031边缘区宽度Wcm0.035安定区宽度Wsm0.08板上清液层高度hLm0.07孔径d0mm39孔中心距Tmm75孔数N孔64开孔面积A0m20.532开孔率ϕ%10.0阀孔气速u0m/s3.71稳定系数K-1塔板压降hPkPa0.41液体在降液管内停留时间S8.23气相最大负荷（Vs）maxm3/s气相最小负荷（Vs）minm3/s操作弹性3.41.1.7 塔附件设计（1）接管① 进料管管径计算如下：，取，则查标准系列取② 塔顶蒸汽出料管管径计算如下：取出口气速，查系列标准取③ 回流管管径计算如下：取，则查系列标准取④ 塔釜出料管管径计算如下：取，则查系列标准取⑤ 塔釜进气管取气速，则查系列标准取（2）筒体和封头① 筒体设计压力设计温度选用钢材Q345R，由此可得筒体厚度根据及钢板厚度规格，取② 封头设计压力设计温度由此可得筒体厚度根据及钢板厚度规格，取由公称直径，查得封头总深度，内表面积，容积（3）裙座塔底采用裙座支撑，裙座的结构性能好，连接处产生局部阻力小，是塔设备的主要支座形式，为了制作方便，一般采用圆筒形。

由于裙座内径，取裙座壁厚基础环内径基础环外径圆整：，取裙座高度6m1.1.8 塔体总高度① 人孔板间距为了维修和检修方便，按照6～8块塔板设置一个人孔，一共设置4个人孔，塔顶，塔釜，进料板各一个，第6层塔板上再设一个；人孔直径取，因为设有人孔，所以有人孔的板间距取② 精馏塔有效高度③ 塔顶空间高度取④ 塔底空间高度为了塔底液体不至于完全排完，塔底液体流量必须有3～8min的时间，取釜液停留时间为8分钟，则⑤ 封头高度由前面封头选取可知，⑥ 裙座高度取裙座高度所以塔体总高度1.1.9 塔体重量塔体重量采用《重量计算辅助软件》进行计算，其操作界面如下图：图4-3-9-1 重量计算软件操作界面将塔径D1000mm，塔高H16250mm，操作压力0.24Mpa输入后计算可得，塔总质量为6671kg图4-3-9-1 重量计算结果。