化工原理課程設(shè)計篩板精餾塔設(shè)計

1、貴州大學(xué)設(shè)計用紙化工原理課程設(shè)計任務(wù)書班級：生工081姓名：丁 尚 080811110183陳國鈺 080811110184設(shè)計題目：乙醇水溶液篩板精餾塔的工藝設(shè)計一.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)1.原料液量：8000kg·h-12.原料液組成：乙醇：22.6% ，水：77.4%3.原料液溫度：254.餾出液組成：乙醇含量大于：93.2%釜液組成： 乙醇含量小于：1.1%(以上濃度均指質(zhì)量分率)5.操作壓力：常壓二.設(shè)計范圍1.精餾系統(tǒng)工藝流程設(shè)計，繪流程圖一張2.篩板精餾塔的工藝計算3.篩板精餾塔塔板結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計，繪制塔板負荷性能圖，塔板結(jié)構(gòu)圖和整體設(shè)備結(jié)構(gòu)圖4.附屬設(shè)備選型計算2011.7.8目錄

2、第一章：概述（2）第二章：精餾工藝流程確定（4）第三章：精餾塔的物料衡算（5）第四章：塔板數(shù)的確定（10）第五章：塔板結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計（19）第六章：塔板流體力學(xué)校核（29）第七章：塔板負荷性能圖（33）第八章：塔的總體結(jié)構(gòu)的確定（39）第九章：餾塔附屬設(shè)備選型計算（46）參考文獻（51）附錄（52）第一章 概述 塔設(shè)備是化工，石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它可使氣液或液液兩相之間進行緊密接觸，達到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。它是實現(xiàn)精餾，吸收，解吸和萃取等化工單元操作的主要設(shè)備。塔設(shè)備在化工過程中有時也用來實現(xiàn)工業(yè)氣體的冷卻與回收，氣體的濕法凈制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕，減

3、濕等。 在板式塔中，塔內(nèi)裝有一定數(shù)量的塔盤，氣體以鼓泡或噴射的形式穿過塔板上的液層使兩相密切接觸，進行傳質(zhì)，兩相的組分濃度沿塔高呈階梯式變化。 在填料塔中，塔內(nèi)裝填一定段數(shù)和一定高度的填料層，液體沿填料表面成膜狀向下流動，作為連續(xù)相的液體自下向上流動，與液體逆流傳質(zhì)。兩相的組分濃度沿塔高呈階梯式變化。 不管是何種塔型，除了首先要能使氣（汽）液兩相充分接觸，獲得較高 的傳熱效率外，還希望能綜合滿足下列要求： (1)生產(chǎn)能力大。在較大的氣（汽）液流速下，仍不致發(fā)生大量的物沫夾帶及液泛等破壞正常操作的現(xiàn)象。 (2)操作穩(wěn)定，操作彈性大。當塔設(shè)備的氣（汽）液負荷量有較大的波動時，仍能在較高的傳質(zhì)速率下

4、進行穩(wěn)定操作。 (3)流體流動阻力小。即流體通過塔設(shè)備的壓力降小，以節(jié)省動力消耗，降低操作費用。對于減壓蒸餾，較大的壓力降還將使系統(tǒng)無法維持必要的真空度。 (4)結(jié)構(gòu)簡單，材料消耗量小，制造和安裝容易。 (5)耐腐蝕，不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。 事實上，任何一種塔型都難以全面滿足要求，而只能在某些方面具有獨特之處。但是，對于高效率、大生產(chǎn)能力、穩(wěn)定可靠的操作和低壓降的追求則推動著塔設(shè)備新結(jié)構(gòu)型式的不斷出現(xiàn)和發(fā)展。 篩板塔是板式塔中較早出現(xiàn)的塔型之一 ，它綜合具有結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便，生產(chǎn)能力大（可比浮閥塔大），塔板效率較高，壓降小等優(yōu)點，不足之處是操作彈性較小。篩孔也易堵塞，使用曾一度

5、受到限制，但是近幾十年來，經(jīng)過大量工業(yè)規(guī)模的研究，逐步掌握了篩板塔的性能，并形成了較完善的設(shè)計方法，還開發(fā)了大孔徑篩板，導(dǎo)向篩板等形式，使篩板塔的不足得到補救，即合理的設(shè)計可以保證較高的操作彈性?，F(xiàn)在，篩板塔已經(jīng)成為生產(chǎn)上最廣泛采用的塔型之一。 二元物系精餾用篩板塔的工藝設(shè)計，主要包括精餾系統(tǒng)工藝流程的確定，物料衡算，塔板數(shù)的計算，塔板結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計，熱量衡算和附屬設(shè)備的選型計算等項目。第二章 精餾工藝流程確定 本設(shè)計任務(wù)為分離乙醇水混合物，對于二元混合物的分離采用連續(xù)精餾過程，設(shè)計中采用飽和液體進料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點，用泵送入精餾塔內(nèi)，塔頂蒸汽采用全凝氣冷凝，冷凝液在泡點下一部分回

6、流至塔內(nèi)，剩余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器后送至儲罐，塔釜采用分離式間接蒸汽漸熱。（附圖1，所需工藝流程）第三章 精餾塔的物料衡算3.1、原料液、餾出液、釜液組成3.1.1、原料液組成已知 水的摩爾質(zhì)量：M水=18.02 kg.mol-1 乙醇摩爾質(zhì)量：M乙=46.07 kg.mol-1 質(zhì)量分率：F=22.6%摩爾分率： 3.1.2、餾出液組成質(zhì)量分率：D=93.2%摩爾分率： 3.1.3、釜液組成質(zhì)量分率：W=1.1%摩爾分率： 3.2、物料衡算3.2.1、質(zhì)量流量全塔物料橫算式： mF=mD+mW mFF=mDD+mww已知mF=8000kg.h-1,代入數(shù)據(jù)得 8000=mD+mW 80000.2

7、26=mD0.932+mw0.011聯(lián)立，解方程得 mD=1868.018 kg·h-1 mw=6131.981 kg·h-1 3.2.2、摩爾流量原料液的平均摩爾質(zhì)量 原料液的摩爾流量 全塔物料衡算式： F=D+W FxF=DxD+Wxw代入數(shù)據(jù) 382.864=D+W 382.8640.1025=D0.8428+W0.0043解方程得 D=44.839 kmol·h-1 W=338.025 kmol·h-13.2.3、體積流量3.2.3.1、進料體積流量 由于采用飽和液體進料，查表化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)書-篩板式精餾塔1附錄6乙醇水混合物的熱焓用內(nèi)插法

8、計算，當F=0.226，（w1=24.99%時，t1=86.1;w2=19.6%時，t2=87.2）; tF=86.1-=86.59 在tF=86.59時，查化工原理上附表5，水的重要物理性質(zhì)內(nèi)插法在tF=86.59時，查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊有機卷2 第559頁 進料時混合物的密度 進料體積流量 3.2.3.2、餾出液體積流量 查表化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)書-篩板式精餾塔附錄6乙醇水混合物的熱焓 當xD=0.8428時，tD由內(nèi)插法計算得當tD=78.35時，查化工原理上，附表5，水的重要物理性質(zhì)，用內(nèi)插法算水的密度當tD=78.35時，查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊有機卷2 第559頁, 用內(nèi)插法 kg

9、·m-3則餾出液密度 餾出液體積流量 3.2.3.3、釜液體積流量 釜液溫度按泡點溫度計，查表化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)書-篩板式精餾塔附錄6乙醇水混合物的熱焓 當xW=0.0043時，內(nèi)插法計算 當tW=98.96,查化工原理上附表5，水的重要物理性質(zhì)，用內(nèi)插法算水的密度 kg·m-3當tW=98.96,查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊有機卷2 第559頁, 用內(nèi)插法 kg·m-3釜液密度 餾出液體積流量 3.3、結(jié)果匯總表 表3.1質(zhì)量分率%摩爾分率%泡點溫度°C混合液密度kg.m-3進料液22.610.2586.59902.6溜出液93.284.2878.3575

10、6.31釜液1.10.4398.96955.60質(zhì)量流量Kg.h-1摩爾流量Kmol.h-1體積流量m3.h-1體積流量m3.s-1進料液8000382.8648.8632.461910-3溜出液1868.01844.8392.470.68610-3釜液6131.982338.0256.4171.78210-3第四章 塔板數(shù)的確定4.1、理論塔板數(shù)的確定4.1.1、最小回流比Rmin 由于水乙醇體系為非理想體系，q線與平衡線的交點同點（xD，yD）的連線已超出平衡線。因此采用過點（xD，yD）做水乙醇氣液平衡線的切線，此直線為最小回流比時的精餾段操作線，見附圖二 由附圖讀取操作線截距，由可以求

11、得 4.1.2、求最小理論塔板數(shù)Nmin 當理論板數(shù)最小時，R達到最大，此時精餾段操作線，提餾段操作線與y=x線三線重合（附圖二），由圖解法可知，最小理論板數(shù)Nmin 4.1.3、選取最適回流比在R=（1.1-2.0）RMIN范圍內(nèi)選取9個點，由化工原理下吉利蘭夫關(guān)聯(lián)式10 現(xiàn)取R3=2.3764進行典型計算X3= Y3=0.75×(1-X30.567)=0.75×（1-0.16240.567）=0.482 由推出 其他結(jié)果數(shù)據(jù)計算結(jié)果見表4.1 表4.1nRminRXYN1.12.01080.06070.59726.1341.22.19360.11450.53122.30

12、31.32.37640.16240.48220.1361.52.7420.24430.41317.6291.62.92480.27950.38616.8171.73.10760.31150.36316.1701.83.29040.34090.34315.6411.93.47320.36780.32515.19923.6560.39260.30914.823 由上圖對N-R做曲線，曲線開始變平緩部分取為最佳回流比選取范圍（附圖三）現(xiàn)取最適回流比R=34.2、操作線方程 由回流比R=且D=44.839kmol·h-1; mD=1868.018kg·h-1;VD=2.47m3&#

13、183;h-1 由于是飽和液體進料，則q=1； 因此 L + F = L V=V=L+D代入數(shù)據(jù)，得L= L+F =134.517+382.864=517.381 V = V= L+D = 134.517+44.839=179.356 又 代入數(shù)據(jù)得 質(zhì)量流量摩爾流量體積流量Kg.h-1Kmol.h-1m3.h-1m3.s-1精餾段下降液體5604.054134.5177.412.05810-3精餾段上升蒸汽7472.072179.356提溜段下降液體13604.054517.38116.2734.5210-3提溜段上升蒸汽7472.072179.3564.2.1、精餾段操作線方程 R=3 =

14、0.8428因此精餾段操作線方程為 4.2.2、提溜段操作線方程 ， ， 因此提溜段操作線方程為4.2.3、q線方程 飽和液體進料， q=1 q線方程 ： 可得 4.2.4、用逐板計算法算理論塔板數(shù)（1） 由于本實驗采用全器凝，故y1=xD=0.8428 x1和y1成像平衡，查化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)書-篩板式精餾塔附錄2，乙醇水溶液氣液平衡數(shù)據(jù)（常壓） 用內(nèi)插法 現(xiàn)用x1 y2 做典型計算 x1=0.8387+ 得由可求得相對揮發(fā)度 1 , （2） y2=0.8331 x2=0.8189 2=1.1035（3） y3=0.8249 x3=0.8075 3=1.1229（4） y4=0.8163

15、x4=0.7954 4=1.1432（5） y5=0.8073 x5=0.7831 5=1.1600（6） y6=0.7980 x6=0.7687 6=1.1889（7） y7=0.7872 x7=0.7520 7=1.2201（8） y8=0.7747 x8=0.7326 8=1.2551（9） y9=0.7602 x9=0.7094 9=1.2983（10） y10=0.7428 x10=0.6829 10=1.3407（11） y11=0.7229 x11=0.6485 11=1.4138（12） y12=0.6971 x12=0.5980 12=1.5469（13） y13=0.659

16、2 x13=0.5169 13=1.8078（14） y14=0.5984 x14=0.3602 14=2.6464（15） y15=0.4809 x15=0.1320 15=6.0906（16） y16=0.3097 x16=0.0445 16=9.6333 x16=0.0445 xF=0.1025 則精餾理論板數(shù)為 將x16=0.0445代入提餾段操作線方程 ： (17) 得y17=2.8883 0.0445-0.008104=0.1204 x17=0.0112 17=12.0875(18) y18=0.02425 x18=0.00187 18=13.1428 由xW=0.0043 內(nèi)插法

17、求得yw=0.04656 因此全塔理論板數(shù)為 塊 17.74=12.0206故提餾段理論板數(shù)=17.74-15.3371=2.4029 塊 各理論板數(shù)組成數(shù)據(jù)及值匯總 表4.3精餾段xy10.82980.84281.099620.81890.83311.103530.80750.82491.122940.79540.81631.143250.78310.80731.160060.76870.79801.188970.7520.78721.220180.73260.77471.255190.70940.76021.2983100.68290.74281.3407110.64850.72291.4

18、138120.5980.69711.5469130.51690.65921.8078140.36020.59842.6464150.1320.48096.0906160.04450.30979.6333提溜段170.01120.12042512.087517.740.00430.0493512.0206 4.3、總版效率的估計4.3.1、平均揮發(fā)度 由于乙醇-水物系為非理想物系，隨x的變化不可忽略，將前面所算出的值，以相近為原則。將前所算出的數(shù)據(jù)分為N組并求平均值第一組： 1=1=1.0997第二組： 2=（1.10351.12291.14321.61.1889）=1.2574第三組： 3=第

19、四組： 4=第五組： 5=13=1.8078第六組： 6=14=2.6464第七組： 7=15=6.0909第八組： 8=16=9.6333第九組： 9=17=12.0875第十組： 10=17.74=12.0206相對平均揮發(fā)度為：= =3.35764.3.2、加料摩爾組成的液體平均摩爾粘度av以塔頂溫度與塔底溫度的平均值作為定性溫度 查化工原理上附錄十，水的粘度 內(nèi)插法得查化工原理上附錄十一，液體粘度共線圖，得t=88.655時以加料摩爾組成為準的液體平均摩爾粘度 4.3.3 總板效率估算E0可用奧康乃爾關(guān)聯(lián)圖的回歸方程此總板效率為查化工原理下表11-3得篩板塔的校正系數(shù)為1.1故總板效率

20、E0=0.5517×1.1=0.60694.3.4 實際板數(shù)的確定 精餾段理論板數(shù)N1=15.3371塊，故實際板數(shù)為 取實際板數(shù)為26塊, 故實際加料板為27層 提餾段理論塔板數(shù)N2=2.4029塊，故實際板數(shù)為 取實際板數(shù)為4塊 因此全塔實際板數(shù)為26+4=30塊，減去塔釜再沸器相當于1塊板實際板數(shù)Ne=30-1=29 （塊）.第五章 塔板結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計 在本設(shè)計中采用精餾段和提溜段塔徑相同，故設(shè)計時的塔頂?shù)谝粔K板為設(shè)計基準。5.1、初選塔板間距HT 板間距對塔的液沫夾帶量和液泛汽速有影響，在一定的氣液負荷及塔徑條件下，適當增加板間距可以減少液沫夾帶量，且不易發(fā)生液泛，從而提高了

21、操作負荷的上下限，但是，板間距與塔徑直接相關(guān)，其值不宜過大。 現(xiàn)取 HT=450mm5.2、塔徑初算 5.2.1、液泛氣速uF 第一板氣液組分 ： 當查=0.9257時，查化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)書-篩板式精餾塔附錄六，乙醇水混合物的熱焓，內(nèi)插法為t=78.39查化工原理上附錄十，水的粘度 內(nèi)插法得當 t=78.39時， B =mN·m-1查化工工藝設(shè)計手冊下冊676頁，一般液體表面張力圖，當t=78.39時， A =17.31 mN·m-1第一塊板上混合物的表面張力： 當G1=0.932時，查化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)書-篩板式精餾塔附錄六，乙醇水混合物的熱焓，內(nèi)插法 當 t=78

22、.39時，查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊有機卷2 第559頁, 用內(nèi)插法， 當 t=78.39時，查化工原理上附錄五，水的重要性質(zhì)，用內(nèi)查法 則 故，液體體積流量為： 氣體體積流量 當FP=0.03295，HT=450mm時，查化工原理下圖11-8，篩板塔氣體負荷因子關(guān)聯(lián)圖氣液負荷參數(shù)C20=0.08723 對于一般液體，實際操作氣速u可取為（0.70.8）uF,本設(shè)計取0.75u=0.75uF=0.752.083=1.562 由于則塔徑 當塔徑大于1000mm時，規(guī)范塔徑的公稱直徑按200mm遞增，因此本設(shè)計圓整后的塔徑D=1200mm 實際操作氣速 5.2.2、塔徑的核算 液泛分率： 查化工原理下

23、，篩板塔液沫夾帶分率的關(guān)聯(lián)圖 ，,FP=0.03295篩板塔液沫夾帶分率關(guān)聯(lián)圖查得液沫分率=0.0342<0.10,設(shè)計合理，塔徑1200mm.5.3、塔板上溢流型式的確定 溢流型塔板，流體流動須要克服板上汽液接觸元件所引起的阻力，形成液面落差，于是氣體較多地從塔板上底液位處通過，影響汽體均勻分布，降低板效率。然而篩板塔形成的液面落差小，這一因素影響不大，根據(jù)篩板式精餾塔的設(shè)計表二板上溢流形式與塔徑塔體負荷關(guān)系中查得塔徑與液體流量以及溢流形式的關(guān)系進行綜合考慮選擇單流型。5.4、塔板布置 設(shè)計降液管形式的弓形降液管，把堰與壁之間的全部截面區(qū)域作為降液面積，弓形降液板，塔板面積利用率高。5

24、.4.1、篩孔孔徑d0 孔徑的大小直接影響塔板操作性能。在開孔率、空塔氣速和液流量相同的條件下增大孔徑，雖可減小板壓降，不易阻塞，但漏液量增大，操件彈性降低。一般在液相負荷滴的小塔中，篩孔孔徑采用d0=46mm。本設(shè)計采用d0=5mm為宜。 5.4.2篩孔中心距t0和開孔率 為使氣液接觸良好和最大限度地利用塔板面積，篩孔一般采用正三角形排列，這時孔徑d0、孔中心距t0和開孔率之間的關(guān)系為： 中心距t0，一般推薦值為=2.55，而以=34最適合。當2.5時，氣流互相干擾，容易出現(xiàn)液面晃動和傾流；過大則鼓泡不均勻。 開孔率是影響篩板性能的重要因素，因他直接關(guān)系到篩孔動能因數(shù)。在相同的空塔氣速下，開

25、孔率大則動能因數(shù)小。如動能因數(shù)過小，塔板氣液接觸將成鼓泡狀態(tài)，漏液量大，塔板效率低，。動能因數(shù)過高，氣液接觸成部分噴射狀態(tài)，液沫夾帶量增加，亦降低塔板效率。泡沫工況操作時，要求按工作區(qū)截面積計算的開孔率為510%；噴霧工況操作時，開孔率可提高到12%以上。本設(shè)計取 ： =3.15 5.4.3、 篩板厚度tp 在塔板結(jié)構(gòu)強度、剛度許可的條件下，應(yīng)盡可能選用較薄的板材制作篩板，這不僅可以降低干板壓降，而且可以改善氣液接觸狀態(tài)。篩孔用沖壓加工制造的篩板，其厚度的選取范圍：對于碳鋼tpdo，對不銹鋼 tp，否則加工困難，則tp=（0.40.8）d0,本設(shè)計采用tp=0.6d0 tp=0.6d0=0.6

26、×5=3.0mm5.4.4、溢流堰長lW 溢流堰具有保持塔板上一定的液層高度和促使液流均勻分布的作用，常用的溢流堰長為 lW=（0.680.76）D 。 由于溢流堰過長則堰上溢流強度低，由于塔板構(gòu)件的安裝誤差，液體越堰時分布不勻；堰長不夠則堰上液流強度高，堰上液頭大，影響塔板操作的穩(wěn)定性，也不利于液流中的氣液分離。本設(shè)計取lw=0.68D lw=0.68D=0.681200=816mm堰上液流強度Li為： 5.4.5、堰板高度hw 堰上液頭為how，對于一般的篩板塔板，應(yīng)使篩板上的清液層高度hL=50100mm,即堰板高度為hW=(50100)-h0W，對平直堰，可用弗蘭西斯公式計算

27、。一般，堰板高度hW在2575之間。 利用化工原理下公式11-9 Fw為弓形校正系數(shù)，可由化工原理下圖11-11，弓形堰的校正系數(shù)當 且查得Fw=1.038則how堰板高度一般為：hW=hL-how， hL為清液層高度，取hL=50100mm，本設(shè)計取hL=60mm，則hW=60-12.65=47.35mm，hW在2575mm范圍內(nèi)，符合設(shè)計要求。 5.4.6、降液管下沿與塔板板間距ta 在確定降液管下沿與塔板版面距ta的大小時，應(yīng)使液體通過此界面的流速Wb<0.4ms-1,從而保證液流通過此界面的壓力降在1325mm液柱。ta可按式計算。Wb一般取0.10.4 ms-1，易起泡的物系取

28、低值；ta一般應(yīng)大于2025mm,但要比hW低612mm以上，以保證液封。本設(shè)計取Wb=0.1 ms-1。 5.4.7、安定區(qū)寬度Ws和邊緣區(qū)寬度Wc 塔板入口安定區(qū)是為防止氣體短路進入降液管及防止因降液管溜出液流的沖擊而漏液；出口安定區(qū)則為使液體在進入降液管前，有一定時間脫除其中所含的氣體。一般，入、出口安定區(qū)的官渡等值設(shè)計，取為50100mm.。本設(shè)計取Ws=85mm。 邊緣區(qū)留出一定的寬度Wc，為固定塔板用，其值大小應(yīng)與塔徑相應(yīng)，一般可取為2550mm。本設(shè)計取為Wc=40mm。5.5、塔板各部分面積和對應(yīng)氣速計算5.5.1降液管截面積Ad 降液管截面積Ad5.5.2塔板工作面積Aa 指

29、板上開孔區(qū)域的面積5.5.3塔有效截面積An 指塔板之上可供氣體通過的面積，又稱凈截面積。其值為塔截面積扣除降液管截面積，即 5.5.4篩孔總面積 按開孔率的定義： 5.5.5對應(yīng)氣速 數(shù)據(jù)匯總表：板間距：HT=0.45m 降液管下沿與塔板間距：ta=25.22mm塔 徑：D=1200mm 安定區(qū)寬度：ws=85mm溢流堰形式：單流型 邊緣區(qū)寬度：wc=40mm塔鐘降液管形式：弓形 降液管截面積：Ad=0.0896m2篩孔孔徑：d0=5mm 塔板工作面積：Aa=0.7378 m2篩孔排列形式：正三角形 塔的有效截面積：An=1.0408 m2孔間距：t0=15.75mm 篩孔總面積：A0=0.

30、0674 m2篩板厚度：tp=3.00mm 開孔率：=0.09140溢流堰長度：lw=816mm 篩孔氣速：u0=21.07m·s-1堰板高度：hw=47.35mm 6. 塔板流體力學(xué)校核6.1、板上溢流強度檢查 平直堰板設(shè)計，可采用弗蘭西斯公式計算堰上液頭高度how。how宜在45mm左右，上限不宜超過60mm，過大需改用雙流型或多流型。 為保持液流均勻，以往曾規(guī)定當平直堰水平偏差超過3mm時，how的下限為6mm,再小則該用齒形堰。但隨塔徑的增加要求堰的水平偏差不超過3mm是困難的，因此又規(guī)定how的下限為13mm，再小就要改用齒形堰。 綜上所述，本設(shè)計的how為12.65mm，

31、采用齒形堰。6.2、氣體通過塔板的壓力降計算Ht 氣體通過塔板的壓力降是塔板的重要流體力學(xué)特性，它是由兩個方面引起的， 一是氣體通過塔板各部件（如孔件）時克服的各種阻力，二是氣體通過泡沫層克服的靜壓力。 氣體通過篩孔的壓力降（干板壓力降）h0 6.3、液面落差校核 篩板塔板面液體流動阻力小，其液面落差通?？珊雎圆挥?，=06.4、漏液點氣速校核 漏液點氣速的高低，對篩板塔的操作彈性影響很大。為保證所設(shè)計篩板具有足夠的操作彈性，通常要求設(shè)計篩孔氣速與漏液點篩孔氣速之比（稱為篩板的穩(wěn)定系數(shù)，以k表示）不小于1.52.0，即漏液點篩孔氣速的計算 因此， 6.5、降液管內(nèi)液面高度Hd和液體停留時間t校核

32、 板式塔的液泛一般是由兩個原因造成的：一是由于氣速過高，塔板壓降增大，使降液管內(nèi)液層增高；二是由于液體流量增加，通過降液管的流體阻力增大，也會使降液管內(nèi)液層增高。當降液管內(nèi)液面高到溢流堰頂時，即為液泛。6.5.1、液體通過降液管的壓頭損失hd 液體自降液管下流，必須克服三項阻力6.5.3、停留時間t Hd也不能太小，才能保證液體在降液管內(nèi)有足夠的停留時間釋放夾帶氣泡，通常規(guī)定按清液計的停留時間t要大于35 秒，即 停留時間t=10.560s>（35）s ,所以符合要求6.6 水力性能校核數(shù)據(jù)匯總 氣體通過篩孔的壓力降：h0=0.06856m 氣體通過泡沫層的壓力降：he=0.03432m

33、 氣體通過塔板壓力降：Ht= h0+ he=0.10288m 液面落差：=0 漏液點篩孔氣速：u0=8.304m·s-1 降液管內(nèi)液面高度：Hd=0.1643m 停留時間：=7.1626s 第七章 塔板負荷性能圖7.1、負荷性能圖的繪制7.1.1、負荷性能圖的繪制7.1.1.1、液體流量下限線 堰上液頭取下限值6mm 7.1.1.2、液體流量上限線 一般液體的停留時間不少于4s7.1.1.3、漏液線 根據(jù)VL(min)VL(max)范圍內(nèi)取10個值，即在0.6723 10-33.680 10-3范圍內(nèi)取10個值 現(xiàn)以VL=0.910-3 m3·s-1為例進行典型計算： 漏液

34、板的干板壓降據(jù)此列出：表 7.1 漏液線12345VL/0.00090.00120.00140.00170.0019VG/0.54510.55050.55390.55870.5618HOW0.007130.008650.009610.010990.01188678910VL/0.00220.00240.00290.00320.004VG/0.56620.56910.57560.57940.5889HOW0.013150.013990.015910.017030.01989由此可繪出漏液線，見附圖四。7.1.1.4、液泛線 根據(jù)VL(min)VL(max)范圍內(nèi)取10個值，即在0.6723 10

35、-33.680 10-3范圍內(nèi)取10個值 現(xiàn)以VL=0.910-3 m3·s-1為例進行典型計算：降液管允許的最大液面高度： ，據(jù)此列出：表7.2液泛線12345VL/0.00090.00120.00140.00170.0019VG/2.21032.19542.18632.17362.1656678910VL/0.00220.00240.00290.00320.004VG/2.15462.14762.13262.12462.10647.1.1.5、霧沫夾帶上限線 現(xiàn)以VL=0.910-3 m3·s-1為例進行典型計算：令可容許的霧沫夾帶最大量為，并將已知量和關(guān)系式代入式 當

36、VL=0.910-3 m3·s-1時，how=0.007126 VG1=2.326-17.5350.007126=2.2010據(jù)此列出：表7.3 過量液沫夾帶線12345VL/0.00090.00120.00140.00170.0019VG/2.20102.17432.15742.13342.1177678910VL/0.00220.00240.00290.00320.004VG/2.09542.08072.04692.02741.9772將上述5條極限負荷線繪制于直角坐標圖上，即為篩板負荷性能圖（附圖四）。 7.2、塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計評述 本設(shè)計的操作條件為，在負荷性能圖中以A表示此操作

37、點，作連線OA分別與極限負荷3，5相交，由兩交點的縱坐標值： 從圖中可知，本設(shè)計的操作條件為氣液比較大的操作條件，此操作線分別與液泛線和過量液沫夾帶線相交，表明操作的上，下限分別起因于液沫及過量液沫夾帶。 由于操作彈性為3.755符合一般操作要求，設(shè)計可行。第八章 塔的總體結(jié)構(gòu)的確定8.1、塔體與裙座結(jié)構(gòu)及封頭的選用（1） 根據(jù)本設(shè)計的產(chǎn)品純度和用途，應(yīng)選用的材料為不銹鋼，其鋼號為0Cr18Ni9。查化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)附表2 鋼管許用應(yīng)力t=114MPa，由公式：粗略估計時可取f=1則由于碳鋼和低合金鋼制容器最小壁厚不小于3mm，再加上本設(shè)計塔高度在20m左右，塔體必須承受一定的載荷，因此。選擇

38、壁厚為12mm。 （2） 裙座由裙座體、基礎(chǔ)環(huán)板、螺栓座及基礎(chǔ)螺栓等結(jié)構(gòu)組成，本設(shè)計中裙座采用筒形，用Q235-A材料，采用對接焊縫，可知裙座體外徑大于塔徑（1200mm），需開設(shè)人孔，在底部開設(shè)排液孔以便隨時排除液體，基礎(chǔ)環(huán)板通常是一塊環(huán)形板，基礎(chǔ)環(huán)板上的螺栓孔開圓缺口，螺栓座由筋板和壓板構(gòu)成，地腳螺栓穿過基礎(chǔ)環(huán)板與壓板，把裙座固定在地基上。 （3） 封頭 查化工設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計附表5，封頭設(shè)計，JB/T 4337-95 得表8.1公稱直徑DN/mm曲面高度h1/mm直邊高度h2/mm內(nèi)表面積Fh（mm2）容積Vh（mm3）1200300401.710.2728.2、塔盤結(jié)構(gòu)（1） 塔板盤 由于

39、塔徑D=1200mm>900mm，所以采用分塊式塔盤（2） 受液盤 受液盤有平直受液盤和凹形受液盤，平直受液盤需要設(shè)置進口堰，即占用板面，又易使沉淀物積與此處造成堵塞，而凹形受液盤即可在低液量時，形成良好的液封，又有改變液體流向的緩沖作用，還便于液體從側(cè)線抽出，對于600以上的塔，多采用凹形受液盤，本設(shè)計采用凹形受液盤。（3） 溢流堰 溢流堰有平直形和齒形兩種。本設(shè)計采用直形溢流堰lw=0.68D=816 mm 堰高hw=0.04735m（4） 降液管 本設(shè)計采用弓形降液管，弓形降液管的寬度：WD=0.1601m，降液管面積：Ad=0.0896m2，降液管下沿與塔板間距：ta=25.22

40、mm （5） 支撐件 塔盤支撐結(jié)構(gòu)為定距管支撐，定距管對塔盤起支撐作用并保證相鄰兩塔盤的板間距，定距管內(nèi)有一拉桿，拉桿穿過各層塔板上的拉桿孔，擰緊拉桿上、下兩螺母，就可以把各層塔盤緊固成一整體。（6） 緊固件 使用螺栓和橢圓墊板，在塔盤板的連接中，為了避免因螺栓腐蝕生銹而拆卸困難，故螺栓材料選擇鉻鋼。（7） 密封件 在塔壁和塔盤之間，用23圈直徑為1020mm的石棉繩為密封填料，其上安放壓圈和壓板，用焊在塔盤圈內(nèi)壁上的螺栓與螺母擰緊。這樣，填料就被壓實達到密封的目的。8.3、除沫裝置 采用HG5-1404-81-9小型絲網(wǎng)除沫器，絲網(wǎng)除沫器具有比表面積大，質(zhì)量輕，空隙率大使用方便等優(yōu)點，尤其是它除沫效率高，壓降小8.4、設(shè)備管口 用于安裝，檢修塔盤的人孔，氣體及液體物料進出的接管，以及安裝化工儀表用的短接管等。8.5、塔附件 包括支撐保溫材料的保溫圈，吊裝塔盤用的吊柱及扶梯平臺等