化工原理設(shè)計(jì)酒精水連續(xù)精餾塔分離

化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)文艷霞2010.6注意：間接蒸汽加熱時(shí)，再沸器內(nèi)可視為氣液兩相達(dá)平衡，故再沸器相當(dāng)于一層理論板，則提餾段理論板數(shù)為層。缺點(diǎn)：計(jì)算雖然準(zhǔn)確，但較繁瑣?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)（2）直角梯級(jí)求解法（M.T.圖解法）方法和步驟如下：設(shè)采用間接蒸汽加熱，全凝器（點(diǎn)進(jìn)料。①首先在y-x圖上作平衡線和對(duì)角線。②作精餾段操作線。），泡③作進(jìn)料線（q線）。與精餾段操作線相交與點(diǎn)d。④作提留段操作線。⑤圖解理論板層數(shù)?？邕^交點(diǎn)d的梯級(jí)為進(jìn)料板。化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)（3）簡(jiǎn)捷法

(Gilliland）①求算Rmin和選定R。Rmin的求算如下式：a.進(jìn)料為飽和液體時(shí),∵xq

=xF

,故b.進(jìn)料為飽和蒸汽時(shí),∵Yq

=YF

,故對(duì)于平衡曲線形狀不正常的情況，可用作圖法求Rmin.化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)平衡曲線形狀不正常情況下Rmin求法②計(jì)算Nmin化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)③計(jì)算

值。在吉利蘭圖橫坐標(biāo)上找到相應(yīng)點(diǎn)，自此點(diǎn)引鉛垂線與曲線相交，由交點(diǎn)相應(yīng)的縱坐標(biāo)值求算出不包括再沸器的理論板數(shù)N。④確定進(jìn)料板位置。化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)三、塔效率的估算定義：為在指定分離要求與回流比所需理論板數(shù)NT與實(shí)際塔板數(shù)NP的比值。即：兩個(gè)關(guān)聯(lián)方法①Dickamer和Bradford法根據(jù)精餾塔全塔效率關(guān)聯(lián)圖，有下列公式：（適用于液相粘度為0.07~1.4mPa·s的烴類物系。）化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)②O′connell法將全塔效率關(guān)聯(lián)為相對(duì)揮發(fā)度與液相平均粘度乘積的函數(shù)，得到精餾塔全塔效率關(guān)聯(lián)曲線。用下式表示：適用于

，且板上液流長度≤1.0的一般工業(yè)板式塔?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)第二章 塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：塔高塔徑溢流裝置與液體流型塔板設(shè)計(jì)塔徑DT/m0.3~0.50.5~0.80.8~1.61.6~2.42.4~4.0板間距HT/mm200~300250~350300~450350~600400~600化工原理課程設(shè)計(jì)塔高1.1計(jì)算公式：1.2板間距HT選取的一般依據(jù)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)選定時(shí)，還要考慮實(shí)際情況。2.

塔徑2.1

計(jì)算公式：C為負(fù)荷系數(shù)，可由Smith關(guān)聯(lián)圖查取。如圖5-1所示。注意：查得的負(fù)荷系數(shù)為液體表面張力σ＝20mN/m的值

C20

，故一般應(yīng)將C值加以修正。式中Vs

—?dú)怏w體積流量，m3/su

—空塔氣速，m/s化工原理課程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)2.

塔徑2.2

圓整將計(jì)算所得塔徑向系列標(biāo)準(zhǔn)圓整400、500、700、800、1000

·······2.3

變徑塔或通徑塔4600化工原理課程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)

hwhowHdhLhoHTDWcDxWdWstAfAaW"sA"fLw3.

溢流裝置設(shè)計(jì)溢流堰降液管受液盤化工原理課程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)降液管類型與溢流方式降液管類型圓形降液管內(nèi)弓形降液管弓形降液管它由部分壁面和一塊平板圍成的，由于能充分利用內(nèi)空間，提供較大降液面積及兩相分離空間，被普遍用。傾斜式弓形降液管它既增大了分離空間又不過多占用塔板面積，故適用于大直徑大負(fù)荷塔板?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)U型流

小液體負(fù)荷，液體流程長，板面利用好，板

效較高，但

液面落差大。單流型液體流程較長，板面利用好， 塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直徑2.2米以下的塔。3.1.2

溢流堰的類型階梯溢流結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適用于大塔徑負(fù)荷大的塔。雙溢流流程短可減少液面落差，但板面利用率低且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用于液體負(fù)荷大，直徑2m以上塔。一般可根據(jù)初估塔徑和液體流量，參考表5-2選塔板的液流型式?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)常壓

0.04

~

0.05m減壓

0.015

~

0.025m高壓

0.04

~

0.08m一般均不宜超過0.1m求得how后，即可按下式指出的范圍確定堰高h(yuǎn)w堰高化工原理課程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)若how小于6mm，應(yīng)采用齒形堰化工原理課程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)降液管降液管的寬度Wd

與截面積Af若知堰長與塔徑的比值，由右圖即可查取降液管的寬度與截面積。降液管的截面積應(yīng)保證溢流液中夾帶的氣泡得以分離，液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間一般等于或大于3～5s。求得降液管的截面積之后，應(yīng)按下式驗(yàn)算液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間。即式中

—液體在降液管中的停留時(shí)間，s化工原理課程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)■4.2.2

降液管底隙高度化工原理課程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)howhLhwHTHdh0hw

－

h0

≥

6

mmh0

應(yīng)低于hw降液管底隙高度h0一般取為：也可按下式計(jì)算不宜超過式中 —

液體通過降液管底隙的流速，m/s一般

0.4m/s化工原理課程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)■4.3 受液盤及進(jìn)口堰

howHdhLhwHT平受液盤及出口堰h(yuǎn)whowHdhLHTD凹形受液盤·一般情況下多采用平受液盤·

但有時(shí)為使液體進(jìn)入塔板時(shí)平穩(wěn)并防止塔板液流進(jìn)口處頭幾排篩孔因沖擊而漏液，對(duì)直徑為800mm以上的塔板，推薦使用凹形受液盤。當(dāng)大塔采用平形受液盤時(shí)，為保證降液管的液封并均布進(jìn)入塔板的液流，可設(shè)進(jìn)口堰?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)■4.3

受液盤及進(jìn)口堰·有平受液盤和凹形受液盤之分

hwhowHdhLhohwHTD塔板的設(shè)計(jì)計(jì)算塔板布置篩板的篩孔與開孔率化工原理課程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)塔板布置塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)hwhowHdhLhohwHTDWcDxWdWstAfAaW"sA"fLw化工原理課程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)5.1

塔板布置開孔區(qū)、溢流區(qū)、安定區(qū)

和 無效區(qū)①開孔區(qū)也稱為鼓泡區(qū)。對(duì)垂直弓形降液管的單流型塔板按下式計(jì)算。式中

Aa—鼓泡面積，m2化工原理課程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)②溢流區(qū)溢流區(qū)面積Af和Af′分別為降液管和受液盤所占面積。③

安定區(qū)

開孔區(qū)與溢流區(qū)之間的不開孔區(qū)域?yàn)榘捕▍^(qū)（破沫區(qū)），其作用為使自降液管流出液體在塔板上均布并防止液體夾帶大量泡沫進(jìn)入降液管。④

無效區(qū)

在靠近塔壁的塔板部分需留出一圈邊緣區(qū)域供支撐塔板的邊梁。小塔為30~50mm,大塔為50~75mm。為防止液體經(jīng)邊緣區(qū)流過產(chǎn)生短路現(xiàn)象，可在塔板上沿塔壁設(shè)置旁流擋板?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)5.2篩板的篩孔與開孔率化工原理課程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)①孔徑②篩板厚度③孔心距④開孔率⑤篩孔數(shù)td0篩孔的正三角形排列篩孔的孔徑篩孔的孔徑

的選取與塔的操作性能要求、物質(zhì)性質(zhì)、塔板厚度、材質(zhì)及加工費(fèi)用等有關(guān)，一般認(rèn)為，表面張力為正的物系易起泡沫，可采用

為3~8mm（常用的4~6mm）的小孔徑篩板，屬鼓泡型操作；表面張力為負(fù)系統(tǒng)的物系易堵，可采用為10~25mm的大孔徑篩板，其造價(jià)低，不易堵塞，屬噴射型操作?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)篩板厚度一般碳鋼或不銹鋼或化工原理課程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)孔心距t篩孔在篩板上一般按正三角形排列，孔心距t=(2.5~5)d0，常取t=(3~4)d0t/d0過小易形成氣流相互擾動(dòng)，過大則鼓泡不均勻，影響塔板的傳質(zhì)效率。開孔率篩板上篩孔總面積與開孔區(qū)面積之比稱為開孔率。篩孔按正三角形排列的計(jì)算公式：一般開孔率大，塔板壓降低，霧沫夾帶量小，但操作彈性小，漏液量大，板效率低。通常開孔率為5%~15%?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)篩孔數(shù)目化工原理課程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)第三章 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算一、塔板流體力學(xué)驗(yàn)算的目的檢驗(yàn)初設(shè)的塔板計(jì)算是否合理判定塔板能否維持正常操作二、驗(yàn)算內(nèi)容1.

塔板壓力降計(jì)算結(jié)果hp值應(yīng)低于設(shè)計(jì)允許值（設(shè)計(jì)任務(wù)書已給出）hc

－與氣體通過篩板的干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?，m液柱；hc

－與氣體通過板上液層的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?，m液柱；hc

－與克服液體表面張力的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋琺液柱；化工原理課程設(shè)計(jì)塔板流體力學(xué)驗(yàn)算塔板壓力降干板阻力hc

的計(jì)算故上式可簡(jiǎn)化為u0－氣體通過篩孔的速度，m/s

；C0

－流量系數(shù)，由圖5－10查取?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)塔板