精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算(2013)

1、精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、化工原理課程設(shè)計(jì)的目的和要求 通過課程設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)該注重以下幾個能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)： 1. 查閱資料，選用公式和搜集數(shù)據(jù)的能力； 2. 樹立既考慮技術(shù)上的先進(jìn)性與可行性，又考慮經(jīng)濟(jì)上的合 理性，并注意到操作時的勞動條件和環(huán)境保護(hù)的正確設(shè)計(jì)思想， 在這種設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下去分析和解決實(shí)際問題的能力； 3. 迅速準(zhǔn)確的進(jìn)行工程計(jì)算的能力； 4. 用簡潔的文字，清晰的圖表來表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想的能力。 第一節(jié)概述第一節(jié)概述 二、化工原理課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1、課程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、課程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 （1）設(shè)計(jì)方案簡介）設(shè)計(jì)方案簡介 對給定或選定的工藝流程，主要的設(shè)備型式進(jìn)行簡要的論述； （

2、2）主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算）主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 包括工藝參數(shù)的選定、物料衡算、熱量衡算、設(shè)備的工藝尺寸 計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； （3）典型輔助設(shè)備的選型和計(jì)算）典型輔助設(shè)備的選型和計(jì)算 對典型輔助設(shè)備的主要工藝尺寸計(jì)算和設(shè)備型號規(guī)格的選定； （4）工藝流程簡圖）工藝流程簡圖 以單線圖的形式繪制流程圖，標(biāo)出主體設(shè)備和輔助設(shè)備的物料 流向、物流量、能流量和主要化工參數(shù)測量點(diǎn)； （5）主體設(shè)備工藝條件圖（裝配圖）主體設(shè)備工藝條件圖（裝配圖） 圖面上應(yīng)包括設(shè)備的主要工藝尺寸，技術(shù)特性表和接管表； 封面（課程設(shè)計(jì)題目、班級、姓名、指導(dǎo)教師、時間 ）； 目錄； 設(shè)計(jì)任務(wù)書； 工藝流程圖及設(shè)計(jì)方案說明； 設(shè)計(jì)

3、條件及主要物性參數(shù)表； 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算； 設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表； 輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)及選型； 設(shè)計(jì)評述及設(shè)計(jì)者對本設(shè)計(jì)有關(guān)問題的討論； 參考資料。 （2 2） 工藝流程圖及主體設(shè)備裝配圖；工藝流程圖及主體設(shè)備裝配圖； 2、課程設(shè)計(jì)組成、課程設(shè)計(jì)組成 （1）設(shè)計(jì)說明書主要內(nèi)容：）設(shè)計(jì)說明書主要內(nèi)容： 3、注意事項(xiàng)、注意事項(xiàng) 整個設(shè)計(jì)是由論述、計(jì)算和繪圖三部分組成。 論述應(yīng)該條理清晰，觀點(diǎn)明確； 計(jì)算要求方法正確，誤差小于設(shè)計(jì)要求，計(jì)算公式和所用 數(shù)據(jù)必須注明出處； 圖表應(yīng)能簡要表達(dá)計(jì)算的結(jié)果。 三、化工原理課程設(shè)計(jì)的步驟三、化工原理課程設(shè)計(jì)的步驟 本設(shè)計(jì)按以下幾個階段進(jìn)行： 1、根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和工藝要求，確定

4、設(shè)計(jì)方案。根據(jù)給定任務(wù)， 對精餾裝置的流程、操作條件、塔板類型等進(jìn)行論述。 2、蒸餾塔的工藝計(jì)算 確定理論塔板數(shù)（作圖法作圖法）、實(shí)際板數(shù)； 確定塔高和塔徑。 3、塔板設(shè)計(jì)： 設(shè)計(jì)塔板各主要工藝尺寸 溢流裝置、塔板布置、篩孔或浮閥的設(shè)計(jì)及排列（圖）篩孔或浮閥的設(shè)計(jì)及排列（圖）； 進(jìn)行流體力學(xué)校核計(jì)算； 畫出塔的負(fù)荷性能圖負(fù)荷性能圖。 4、管路及附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型，如冷凝器、泵等。 5、抄寫說明書。 6、繪制精餾裝置工藝流程圖和精餾塔裝配圖。 第二節(jié)板式精餾塔的工藝計(jì)算第二節(jié)板式精餾塔的工藝計(jì)算 一、設(shè)計(jì)方案的確定 1、裝置流程的確定： 經(jīng)濟(jì)方面：充分考慮整個系統(tǒng)的熱能利用，降低操作費(fèi)用。 操

5、作的穩(wěn)定性：加熱蒸汽的壓力、進(jìn)料量、回流液等 2、操作壓力的選擇：設(shè)計(jì)壓力一般指塔頂壓力。 蒸餾操作通常可在常壓、加壓和減壓下進(jìn)行。 確定操作壓力時，必須根據(jù)所處理物料的性質(zhì)， 兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性進(jìn)行考慮。 可考慮取常壓操作，塔頂壓力為4kPa（表壓）， 每層塔板壓降p0.7kPa。 3、進(jìn)料狀況的選擇 進(jìn)料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負(fù)荷都有密切 的聯(lián)系。 在實(shí)際的生產(chǎn)中進(jìn)料狀態(tài)有多種，但一般都將料液預(yù)熱到 泡點(diǎn)或接近泡點(diǎn)才送入塔中，這主要是由于此時塔的操作比較 容易控制，不致受季節(jié)氣溫的影響。 此外，在泡點(diǎn)進(jìn)料時，精餾段與提餾段的塔徑相同，為設(shè) 計(jì)和制造上提供了方便。

6、 4、多股進(jìn)料 本次設(shè)計(jì)宜采用單股進(jìn)料。 5、加熱方式的選擇 加熱方式：蒸餾釜的加熱方式通常采用間接蒸汽加熱，設(shè) 置再沸器。若塔底產(chǎn)物近于純水，而且在濃度稀薄時溶液的相對 揮發(fā)度較大(如酒精與水的混合液)，便可采用直接蒸汽加熱。 加熱劑：T180，常用飽和水蒸氣。 再沸器結(jié)構(gòu)： 小塔可在塔底，形式有夾套式、蛇管式、列管式。 大塔一般在塔外，形式為列管式，有立式和臥式兩種。 6、冷卻方式 通常在塔頂設(shè)置蒸氣全部冷凝的全凝器。其為輔助設(shè)備，需 進(jìn)行選型，多采用列管式，水平或垂直放置。 二、工藝計(jì)算 （一）全塔物料衡算 1、計(jì)算原料液、塔頂、塔底濃度 2、平均分子量：（原料液MF、塔頂MD 、塔底M

7、W ） 3、物料衡算求W、D kmol/h 4、塔板數(shù)的計(jì)算 （1）理論板數(shù)的計(jì)算： 作yx圖、txy圖； 求最小回流比Rmin、實(shí)際回流比R； 圖解法求理論板數(shù)N。 （2）全塔效率ET 可查P145頁圖11-21確定 或：av =0.11.0時， （3）實(shí)際塔板數(shù)NP 分別求精餾段和提餾段所需實(shí)際板數(shù) （二）塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù) 1、操作壓強(qiáng) 245. 0 avT )(49. 0 E TP / ENN kPa3 .101 DD 塔頂： 表 pp kPa3 .101 PDW 塔底： 表 pNpp kPa3 .101 PDF （精）進(jìn)料： 表 pNpp 平均壓強(qiáng)：pm(精)=( pD+ pF)

8、/2 pm(提)=( pW+ pF)/2 2、操作溫度 塔頂tD ：可由t-x-y圖查得塔頂tD 、塔底tW 、進(jìn)料處tF 。 平均溫度：tm(精)=( tD+ tF)/2 tm(提)=( tW+ tF)/2 如圖：xF=0.5， xw=0.05時， 泡點(diǎn)進(jìn)料tF=92 （露點(diǎn)進(jìn)料tF=101） 塔底tw=108 提餾段平均溫度： tm=( tW+ tF)/2 (92+108)/2100 t/ x (y) t-x t-y p=101.3kPa 01.0 80 100 90 110 2、平均摩爾質(zhì)量 （1）由塔頂、塔底、進(jìn)料處的濃度計(jì)算平均摩爾質(zhì)量； （2）計(jì)算精餾段平均摩爾質(zhì)量MVm (精)、

9、 MLm (精)； （3）計(jì)算提餾段平均摩爾質(zhì)量MVm (提)、 MLm (提)。 如塔頂：y1 = xD =0.966，按氣液平衡關(guān)系 可查得x1 =0.916 則：MVDm= 0.96678.11+(10.966) 92.13=78.59 kg/kmol MLDm= 0.91678.11+(10.916) 92.13=79.29 kg/kmol 3、平均密度 （1）氣相平均密度 （2）液相平均密度 （3）計(jì)算塔頂、塔底、進(jìn)料處氣、液相平均密度； （4）計(jì)算精餾段、提餾段平均密度。 m Vmm Vm RT Mp i i Lm 1 a 平均密度：Lm (精)=(LD+ LF)/2 Vm (精)

10、=(VD+ VF)/2 Lm (提)=(LW+ LF)/2 Vm (提)=(VW+ VF)/2 4、液體平均表面張力 （1）液相平均表面張力 （2）查塔頂、塔底、進(jìn)料溫度下的液體的表面張力； （3）計(jì)算塔頂、塔底、進(jìn)料處液相平均表面張力； （4）計(jì)算精餾段、提餾段平均表面張力。 5、液體平均粘度 （1）液相平均粘度 （2）查塔頂、塔底、進(jìn)料溫度下的液體的粘度； （3）計(jì)算塔頂、塔底、進(jìn)料處液相平均粘度； （4）計(jì)算精餾段、提餾段平均粘度。 iim x iim x 溫度t 8090100110120 L( (苯苯) ) kg/m3815803.9792.5780.3768.9 L( (甲苯甲苯)

11、 ) kg/m3810800.2790.3780.3770.0 L( (苯苯) ) mN/m21.2720.0618.8517.6616.49 L( (甲苯甲苯) ) mN/m21.6920.5919.9418.4117.31 L( (苯苯) ) mPas0.3080.2790.2550.2330.215 L( (甲苯甲苯) ) mPas0.3110.2860.2840.2540.228 物性參數(shù)表物性參數(shù)表 (三)氣液負(fù)荷的計(jì)算 精餾段：V(R1)D kmol/h m3/s LRD m3/s 提餾段： VV (q1)F L L F Vm Vm s 3600 VM V Lm Lm s 3600

12、 LM L 板式塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算： 包括塔高 塔徑的設(shè)計(jì)計(jì)算 板上液流形式的選擇 溢流裝置的設(shè)計(jì) 塔板布置等 設(shè)計(jì)時，先選取某段塔板（如精餾段、提餾段）條件下的參 數(shù)作為設(shè)計(jì)依據(jù)，以此確定塔的尺寸，應(yīng)盡量保持塔徑相同， 以便于加工制造。 由于塔中兩相流動情況和傳質(zhì)過程的復(fù)雜性，許多參數(shù)和塔 板尺寸需根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來選取，因此設(shè)計(jì)過程中不可避免要進(jìn)行試 差，計(jì)算結(jié)果也需要工程標(biāo)準(zhǔn)化。 第三節(jié)板式塔主要尺寸的計(jì)算第三節(jié)板式塔主要尺寸的計(jì)算 一、精餾塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、精餾塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、塔的有效高度和板間距、塔的有效高度和板間距 已知：已知：實(shí)際塔板數(shù) NP ； 選取塔板間距 HT； ； pT NHZ

13、 選取塔板間距選取塔板間距 HT ： 塔板間距和塔徑的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系塔板間距和塔徑的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系 塔體高度有效高塔體高度有效高頂部空間頂部空間底部空間底部空間塔裙座高度塔裙座高度 有效塔高： 有效塔高： 塔塔徑徑 D，m 0.3-0.50.5-0.80.8-1.61.6-2.02.0-2.42.4 塔塔板板間間距距 HT，m 0.2-0.30.3-0.350.35-0.45 0.45-0.60.5-0.80.6 0.8 V VL Cu max 最大空塔氣速（液泛氣速，課本最大空塔氣速（液泛氣速，課本P.128129） 2、塔徑估算、塔徑估算 確定原則：確定原則： 防止過量液沫夾帶液泛 步驟：步驟： 先確

14、定最大空塔氣速 umax (m/s)； 然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定設(shè)計(jì)氣速 u； 最后計(jì)算塔徑 D。 2 . 0 L 20 20 CC 篩板塔，可查教材Smith圖 求 C20 ； 浮閥塔浮閥塔可查數(shù)據(jù)手冊書確定C20 。 HT=0.6 0.45 0.3 0.15 0.40.30.21.00.70.10.040.030.020.070.01 0.04 0.03 0.02 0.07 0.01 0.1 0.09 0.06 0.05 G L G L V V FP 20 C 篩板塔氣體負(fù)荷因子關(guān)聯(lián)圖 課本P.129 選取設(shè)計(jì)氣速選取設(shè)計(jì)氣速 u 選取泛點(diǎn)率：泛點(diǎn)率： u / umax 一般液體， 0.7 0.8

15、 易起泡液體， 0.5 0.6 u V A s 所需氣體流通截面積所需氣體流通截面積 設(shè)計(jì)氣速設(shè)計(jì)氣速 u = 泛點(diǎn)率泛點(diǎn)率 umax 計(jì)算塔徑計(jì)算塔徑 D dT AAA AT：塔截面 Ad：降液管截面 T d T 1 A A A A AT D Ad lw 2 T 4 DA T d T 1 A A A A T 4A D 說明：說明：計(jì)算得到的塔徑需圓整。計(jì)算得到的塔徑需圓整。 標(biāo)準(zhǔn)直徑為：標(biāo)準(zhǔn)直徑為：0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、 1.8、2.0（m）。 直徑確定后應(yīng)重新計(jì)算實(shí)際氣速及泛點(diǎn)率。 8 . 06 . 0 Dl W 7 . 05 . 0DlW

16、 雙流型: 單流型： lw/D的確定：的確定： Ad/AT也可由也可由lw/D查圖得（教材查圖得（教材P.137） /)/(1sin 21 T d Dl D l D l A A w ww lw/D Ad /AT 和和 Wd /D 的單位取弧度 D lw 1 sin hb 底隙：底隙： hb 堰頭液高：堰頭液高： h0W 堰高：堰高： hW Wc Wd Ws lW r x 3、溢流裝置設(shè)計(jì)、溢流裝置設(shè)計(jì) 溢流型式的選擇溢流型式的選擇 依據(jù)：依據(jù)：塔徑 、流量； 型式型式：單流型單流型、U 形流型、雙流型、階梯流型等。 U型流型單流型雙流型 液流型式選取參考表液流型式選取參考表 降液管形式和底隙降

17、液管形式和底隙 降液管：降液管：弓形弓形、圓形。 降液管截面積降液管截面積：一般Ad/AT = 0.06 0.12 ，由lw /D確定(圖11-16) Ad/AT 過大，氣液兩相接觸傳質(zhì)區(qū)小，生產(chǎn)能力和板效率將較 低； Ad/AT 過小，易產(chǎn)生氣泡夾帶，引起降液管液泛。 底隙底隙 hb ：應(yīng)小于hw ，通常在 30 40 mm。 液體流經(jīng)底隙的流速ub =Ls/ (lwhb)， 一般ub = 0.070.25m/s。 平流堰 溢流輔堰 柵欄堰 三角形齒堰 溢流堰（又稱出口堰）溢流堰（又稱出口堰） 作用作用：維持塔板上一定液層，使液體均勻橫向流過。 型式：型式：平直堰、溢流輔堰、三角形齒堰及柵欄

18、堰。 主要尺寸主要尺寸：堰高h(yuǎn)w和堰長lw 堰高堰高 hW：直接影響塔板上液層厚度 過小，過小，相際傳質(zhì)面積過小； 過大過大，塔板阻力大，效率低。 常、加壓塔： hW =50 80 mm ； 減壓塔： hW = 25 mm 。 hW = hL h0W 板上液層高度（常壓）板上液層高度（常壓）： hL = 50100mm 3/2 h 3 ow 1084.2 W l L Eh E 可由圖11-11查取(P.131) ，若Lh不是過大，可近似取E=1。 mm6 0W h 堰上方液頭高度堰上方液頭高度 hOW可用經(jīng)驗(yàn)式計(jì)算： how過小時，板上液體流動不均，效率降低，可調(diào)整lW/D 。 Lh ：液體流

19、量m3/h 堰長堰長 lW ：對于弓形降液管 8 . 06 . 0 DlW 7 . 05 . 0DlW 雙流型: 單流型： 堰長由計(jì)算得到的塔徑確定 lW/D也可根據(jù)數(shù)據(jù)手冊推薦值按塔徑選取 受液區(qū)和降液區(qū) 一般兩區(qū)面積相等。 邊緣區(qū) 小塔： 大塔： 安定區(qū)： 入口安定區(qū)：因板上液面落差，減少漏液 出口安定區(qū)：避免夾帶氣泡的液體進(jìn)入降液管 4、塔板及其布置、塔板及其布置 mm10050 ss WW mm7050 c W Wc Wd Ws lW r x 塔徑小于0.9m時可用整塊板； 塔徑較大時，常采用分塊式塔板。 mm5030 c W )sin 180 (2 1 2 22 r xr xrxAa

20、 5、篩孔、閥孔的尺寸和排列、篩孔、閥孔的尺寸和排列 （1）篩板塔）篩板塔 單流型弓形降液管塔板單流型弓形降液管塔板： 有效傳質(zhì)區(qū)(開孔區(qū))： c 2 W D r Wc Wd Ws lW r x d0 t )( 2 ds WW D x 篩孔直徑篩孔直徑 d0 : 3 8 mm 常用d0 : 3、3.5、6、8mm 孔中心距孔中心距 t : 常壓: t (34) d0取整。 板厚：板厚：碳鋼（3 4mm）、不銹鋼2 4mm 。 0 0 A V u s 22 0 2 0 0 155.1 785.0 4 t A d A d A n aa 孔氣速：孔氣速： 孔數(shù)：孔數(shù)： d0 t 2 00 4 dnA

21、 開孔率開孔率(常壓): 通常為 0.10 0.14。 有效傳質(zhì)區(qū)內(nèi)，常按正三角形排列。 2 0 a 0 907. 0 t d A A 選定選定do，計(jì)算得到，計(jì)算得到Aa后，可確定孔數(shù)后，可確定孔數(shù)n，并核算開孔率并核算開孔率 ； 畫出塔板排孔圖。畫出塔板排孔圖。 （2 2）浮閥塔浮閥塔 浮閥型式：浮閥型式：F1、V-4、V-6、十字架 浮閥孔徑浮閥孔徑 ：d0 =39 mm 排列方式：排列方式：正三角形和等腰三角形 孔中心距孔中心距 t : 正三角形排列時：75、100、125mm 大塔常采用分塊，不便錯排，可按等腰三角形排列： t =70、75、80、90、100等 液流方向 液流方向

22、順排錯排(常用) 0 2 0 4 ud V n s 閥孔數(shù)：閥孔數(shù)： 128 V00 uF 動能因子：動能因子： 適宜閥孔氣速適宜閥孔氣速u0 : 常壓塔： u0 =37m/s 減壓塔： u0 10m/s 開孔率開孔率(常壓常壓)： %1410 2 0 T 0 D d n A A hf 為板上泡沫層高度： 有效傳質(zhì)區(qū)的氣速： u=Vs/(AT Ad) 二、二、 塔板流動性能的校核塔板流動性能的校核 對初步設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整和修正。 1、 液沫夾帶量校核液沫夾帶量校核 單位質(zhì)量（或摩爾）氣體所夾帶的液體質(zhì)量（或摩爾） ev ： kg 液體 / kg氣體，或 kmol液體 / kmol氣體 要求：

23、要求： ev 0.1 kg 液體液體 / kg氣體。氣體。 2 . 3 fTL 3 107 . 5 hH u ev (1)篩板塔：查關(guān)聯(lián)圖或用Hunt經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算ev )(5 . 25 . 2 Lfoww hhhh 12 fT 適用于 hH u 說明：兩式計(jì)算的F1中的較大值若超過允許值，應(yīng)調(diào)整塔板間塔板間 距距或塔徑。塔徑。 （2）浮閥塔：利用Fair關(guān)聯(lián)圖求泛點(diǎn)率F。 為控制液沫夾帶量過大，應(yīng)使泛點(diǎn)率 直徑小于0.9m的塔：F0.650.75 一般大塔： F0.80.82 (1) 36. 1)/( VLVS 1 F S AKC ZLV F (2) 78. 0 )/( T VLVS 1 F

24、KCA V F 單流型：液體在塔板上流動的行程 Z = D2Wd 塔板上的液流面積 A = AT2Ad 物性系數(shù)(正常系統(tǒng)) K =1.0 泛點(diǎn)負(fù)荷因數(shù) CF 查圖求取 塔板阻力：塔板阻力：塔板阻力 Ht 包括 以下幾部分: 干板阻力 ho氣體通過板上孔的阻力（設(shè)無液體時）； 液層阻力 he 氣體通過液層阻力； 克服液體表面張力阻力 h孔口處表面張力。 2、塔板阻力的計(jì)算和校核、塔板阻力的計(jì)算和校核 L 175. 0 0 o 9 .19 u h 閥未全開 g u h 2 34. 5 2 0 L V o 閥全開 （1）干板阻力）干板阻力ho 浮閥塔浮閥塔 臨界孔速 825. 1/1 V 0c 7

25、3 u L V 2 o o o 2 1 C u g h =1.15 校正系數(shù)校正系數(shù) C0 孔流系數(shù)，孔流系數(shù)， 可查圖可查圖11-10(P131)。 d0/ C0 篩板的孔流系數(shù)篩板的孔流系數(shù) 篩板塔篩板塔 d012mm L V 2 o o o 2 1 C u g h d012mm 孔徑與板厚之比 （2）液層阻力）液層阻力 he 充氣系數(shù)充氣系數(shù) 浮閥塔： 0.5 篩板塔：由Fa查圖11-12求 2/1 aa V uF )( oww hhhe dT a 2AA V u s Fa 說明：說明：若塔板阻力過大，可增加開孔率增加開孔率或 降低堰高。降低堰高。 0 3 104 dg h L （3）克

26、服液體表面張力阻力克服液體表面張力阻力（一般可不計(jì)） 3、降液管液泛校核、降液管液泛校核 為防止降液管液泛，應(yīng)保證降液管內(nèi)液流暢通。液體經(jīng) 降液管下降時，要克服各種阻力，故必須在降液管中維持一 定的高度清液層。 dOWWtd hhhHH 故塔板阻力： hhhH eot 降液管中清液柱高度降液管中清液柱高度 (m) )()( )4( 0476.0 3 2 vLf sLf bH LZHb （1） 液面落差液面落差一般較小，可不計(jì)。一般較小，可不計(jì)。 浮閥塔浮閥塔可忽略?？珊雎?。 篩板塔若篩板塔若D1600mm1600mm時，時，可忽略?？珊雎?。不可忽略時： 一般要求：一般要求： 0.5ho 2 b

27、W d 153. 0 hl L h s （2 2）液體通過降液管阻力液體通過降液管阻力 hd 不設(shè)進(jìn)口堰時：不設(shè)進(jìn)口堰時： 設(shè)進(jìn)口堰時： 2 v s d 1 . 0 A L h Av：液流經(jīng)堰時的最小斷面 d L d d HH H L WTd hHH 泡沫層高度泡沫層高度 要求：要求： 說明：說明：若泡沫高度過大，可減小塔板阻力減小塔板阻力或增大塔板間距。增大塔板間距。 泡沫層相對密度 ：不易起泡物系： =0.60.7 一般物系： =0.5 易起泡物系： =0.30.4 4、 液體在降液管中停留時間校核液體在降液管中停留時間校核 目的：目的：避免嚴(yán)重的氣泡夾帶。 s d L HA T 停留時間

28、：停留時間： 要求：要求： s53 說明：說明：停留時間過小，可增加降液管面積增加降液管面積 或增大塔板間距。增大塔板間距。 （1）計(jì)算嚴(yán)重漏液時干板阻力嚴(yán)重漏液時干板阻力 h0 () hhhh OWW 13.00056.0 0 （2）計(jì)算漏液點(diǎn)氣速漏液點(diǎn)氣速 u0 00min,0 2hgCu V L 說明：說明：如果穩(wěn)定系數(shù)K過小，可減小開孔率減小開孔率或降低堰高。降低堰高。 5、 嚴(yán)重漏液校核嚴(yán)重漏液校核 漏液點(diǎn)氣速 u0,min ：發(fā)生嚴(yán)重漏液時的孔氣速。 穩(wěn)定系數(shù)： min, 0 0 u u K 要求：要求：2 . 25 . 1K 對于浮閥塔，一般取F=5時對應(yīng)的閥孔氣速為漏液點(diǎn)氣速漏

29、液點(diǎn)氣速 u0 過量液沫夾帶線（氣相負(fù)荷上限線）過量液沫夾帶線（氣相負(fù)荷上限線） 篩板塔：篩板塔： 規(guī)定：ev = 0.1（ kg 液體 / kg氣體） 為限制條件。 6、塔板的負(fù)荷性能圖、塔板的負(fù)荷性能圖確定塔板的操作彈性 2 . 3 L 3 107 . 5 1 . 0 fT hH u 可整理出u與L關(guān)系，因u又與V有關(guān)，故可關(guān)聯(lián)出V與L關(guān)系。 L/m3/h1030507090 V/m3/h 3/2 h 3 ow 1084.2 W l L Eh 板上泡沫層高度： 有效傳質(zhì)區(qū)的氣速： u=Vs/(AT Ad) )(5 . 2 foww hhh 浮閥塔：浮閥塔：令泛點(diǎn)率F1=0.8 0.8 36

30、. 1)/( VLVS 1 F S AKC ZLV F 可整理出Vs與Ls關(guān)系，或Vh與Lh關(guān)系。 Vh與Lh關(guān)系為直線方程，有兩點(diǎn)即可確定直線 。 液相下限線液相下限線 006. 01084. 2 3/2 3 W h ow l L Eh 整理出： 液相下限線是一條垂直與L軸的直線。 規(guī)定 Wh lL07. 3 嚴(yán)重漏液線（氣相下限線）嚴(yán)重漏液線（氣相下限線） 0min, 0min, AuVs 浮閥塔：浮閥塔： 不發(fā)生漏液時，動能因子動能因子 F0=5 V00 uF V 0 min0 F u ， 由u0,min可算出此時的最小氣相量Vh ，是一水平直線。 V LL 0min, 0 )13. 0

31、0056. 0( 4 . 4 hh Cu V LL 0min, 0 )05. 00051. 0( 4 . 4 h Cu 當(dāng)：hL30mm，或d03mm 3/2 3 wL 1084. 2 w h l L Ehh L/m3/h1030507090 V/m3/h 一般情況： 篩板塔：篩板塔： 0min, 0min, AuVs 可由上式關(guān)聯(lián)出L與V的關(guān)系。 液相上限線液相上限線保證液體在降液管中有一定的停留時間。 s L HA s Tf 5 降液管液泛線降液管液泛線 w hH H H T d d 可得L=常數(shù)的直線 hhhH e ot dowwtd hhhHH 液泛時，降液管內(nèi)的泡沫液面高等于板間距與

32、堰高之和 dowwo dowwtwT )(1 ( )( hhhhh hhhHhH )( oww hhhe 3/2 3 w 2 w s L 2 0V wT 3600 1084. 2)1 (153. 0 2 34. 5)( w s b l L Eh hl L g u hH L/m3/h1020305080100 V/m3/h g u h 2 34. 5 2 0 L V o 閥全開 如浮閥塔： 2 d 153. 0 bw s hl L h 忽略和h 當(dāng)板間距HT、堰高h(yuǎn)w和泡沫相對密度一定時，可找出LV關(guān)系 0 0 A V u s min, max, h h V V min, max, h h L

33、L 塔板的操作彈性：塔板的操作彈性： 或 Lh Vh Vh,min Vh,max 畫出塔板負(fù)荷性能圖畫出塔板負(fù)荷性能圖 三、塔高計(jì)算 （1）塔頂空間HD：一般取1.21.5m （2）塔底空間HB 使儲液量停留35min，保證塔底料 液不被排完。 塔底液面距最下層塔板間12m。 （3）人孔數(shù)目 D1000mm，為安裝、檢修方便， 每隔68層塔設(shè)一人孔； 人孔直徑一般450600mm；設(shè)人孔 處的板間距600mm。 （4）塔高 裙座封頭人孔進(jìn)料人孔進(jìn)料 HHHHHnHnHnnnH BDpFT ) 1( 四、塔板設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 實(shí)際塔板數(shù)： 進(jìn)料板位置： 塔總高度： 精餾段塔板設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表 提餾段塔

34、板設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表 塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)據(jù)塔板主要流動參數(shù)數(shù)據(jù) 塔徑D1.4m流動形式單流型 塔板間距HT0.6m液體流量Lh 堰長lw0.98m氣體流量Vh 堰高h(yuǎn)w0.05m液泛氣速uf 堰寬Wd0.2mu/uf 入口堰高h(yuǎn)w無空塔氣速u 底隙hb降液管內(nèi)流速 Ad /AT底隙流速ub 塔截面積AT泛點(diǎn)率F1 降液管面積Ad溢流強(qiáng)度uL 有效傳質(zhì)區(qū)Aa堰上液頭高度how 氣相流通面積A塔板阻力hb 開孔面積A0降液管液體停留時間 孔直徑d0降液管內(nèi)清液高度 孔數(shù)n降液管內(nèi)液沫層高度 開孔率A0 /A閥孔氣速 孔心距t閥孔動能因子 邊緣區(qū)寬Wc漏液點(diǎn)氣速 安定區(qū)寬Ws穩(wěn)定系數(shù) 塔板厚S最大氣相流量 排列方式最小氣相流量 一、塔盤一、塔盤 當(dāng)塔徑大于800mm時可采用分塊 塔徑/mm800 1200 1400 1600 1800 2000 220