合肥學(xué)院課程設(shè)計(jì)model化工課程設(shè)計(jì)

1、合 肥 學(xué) 院hefei university化工原理課程設(shè)計(jì) 題 目： 板式吸收塔的設(shè)計(jì)系 別： 化學(xué)與材料工程系專 業(yè)： 化工工程與工藝學(xué) 號(hào)：model姓 名： model導(dǎo) 師： prof二八年七月板式吸收塔設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一 設(shè)計(jì)題目水吸收二氧化硫板式吸收塔設(shè)計(jì) 二 設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件 1 設(shè)計(jì)任務(wù)混合氣體的處理為3000nm3/h ，其中含硫5%，要求塔頂排放氣體中含硫低于0.02%。采用清水進(jìn)行吸收，吸收劑的用量為最小量的1.1-2.0倍。2 操作條件：操作壓力常壓 ，操作溫度20 3 塔板類型: 篩孔式塔板 4 設(shè)備型式： 塔板 5 廠址：安徽地區(qū)三 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1 設(shè)計(jì)方案的選擇及流

2、程說(shuō)明 2 工藝計(jì)算 3 主要設(shè)備工藝尺寸設(shè)計(jì) （1）塔徑的確定 （2）理論板數(shù)及全塔效率計(jì)算 （3）板間距、總塔高、總壓降及接管尺寸的確定 4 輔助設(shè)備選型與計(jì)算 5 設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 6 工藝流程圖及板式吸收塔工藝條件圖 7 設(shè)計(jì)評(píng)述 目錄第一章 設(shè)計(jì)方案的簡(jiǎn)介.（5）1.1 概述（5）1.1.1 塔設(shè)備的類型 （5）1.1.2 板式塔與填料塔的比較及選型 （5）1.2 板式塔的設(shè)計(jì)（8）1.2.1 設(shè)計(jì)方案裝置流程的確定（8）1.2.2 塔板的類型與選擇（9）第二章 板式塔工藝尺寸計(jì)算（10）2.1 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)（10）2.1.1 液相物性數(shù)據(jù)（10）2.1.2 氣相物性數(shù)據(jù)（10）2.1.

3、3 氣液相平衡數(shù)據(jù)（10）2.2 物料衡算（11）2.3 板式吸收塔的工藝尺寸的計(jì)算（12）2.3.1 塔徑計(jì)算（12）2.3.2 塔截面積 （13）2.3.2 塔截面積（13）2.4 溢流裝置的計(jì)算（14）2.4.1 溢流堰長(zhǎng) （15）2.4.2 出口堰高 （15）2.4.3 降液管的寬度和降液管的面積（16）2.4.4 降液管底隙高度 （16）2.4.5 塔板布置 （16）2.5 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算（16）2.6 塔板負(fù)荷性能圖 （18）2.6.1 漏液線 （18）2.6.2 液沫夾帶線 （19）2.6.3 液相負(fù)荷下限線（20）2.6.4 液相負(fù)荷上限線 （23）2.6.5 液泛線（23

4、）第三章 板式塔的結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備（23）3.1 塔體結(jié)構(gòu)（23）3.2 塔板結(jié)構(gòu)（24）第四章 設(shè)計(jì)結(jié)果總匯（25）4.1 篩板塔設(shè)計(jì)匯總表(25）4.2 設(shè)計(jì)心得（26）附錄1 主要符號(hào)說(shuō)明附錄2 參考文獻(xiàn)附圖一 板式吸收塔系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖附圖二 板式塔的設(shè)計(jì)條件圖 第一章 設(shè)計(jì)方案的簡(jiǎn)介1.1 概述1.1.1 塔設(shè)備的類型 塔設(shè)備是化工，石油化工，生物化工，制藥等生產(chǎn)過(guò)程中廣泛應(yīng)用的氣液傳質(zhì)設(shè)備。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，可分為板式塔和填料塔兩大類。 板式塔內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的塔板，氣體以鼓泡或噴射形式穿過(guò)板上的液層，進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱。在正常操作下，氣相為分散相，液相為連續(xù)相，氣相組成呈階梯變

5、化，屬逐級(jí)接觸逆流操作過(guò)程。1.1.2 板式塔與填料塔的比較及選型1.1.2.1 板式塔與填料塔的比較 工業(yè)上，評(píng)價(jià)塔設(shè)備的性能指標(biāo)主要有以下幾個(gè)方面：生產(chǎn)能力，分離效率，塔壓降，結(jié)構(gòu)、制造及造價(jià)等?，F(xiàn)就板式塔與填料塔的性能比較如下。1、生產(chǎn)能力板式塔與填料塔的液體流動(dòng)和傳質(zhì)機(jī)理不同。板式塔的傳質(zhì)是通過(guò)上升氣體穿過(guò)板上的液層來(lái)實(shí)現(xiàn)，塔板的開(kāi)空率一般占塔截面積的7%10%；而填料塔的傳質(zhì)是通過(guò)上升氣體和靠重力沿填料表面下降的液流接觸實(shí)現(xiàn)。填料塔內(nèi)件的開(kāi)孔率通常在50%以上，而填料層的空隙率則超過(guò)90%，一般液泛點(diǎn)較高，故單位塔截面積上，填料塔的生產(chǎn)能力一般均高于板式塔。2、分離效率 一般情況下，

6、填料塔具有較高的分離效率。工業(yè)上常用填料塔每米理論級(jí)為28級(jí)。而常用的板式塔，每米理論版最多不超過(guò)2級(jí)。研究表明，在減壓，常壓和低壓操作下，填料塔的分離效率明顯低于板式塔，在高壓操作下，板式塔的分離效率略優(yōu)于填料塔。3、壓力降填料塔由于空隙率高，故其壓降遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于板式塔。一般情況下，板式塔的每個(gè)理論級(jí)壓降約在0.41.1kpa，填料塔約為0.010.27kpa，通常，板式塔的壓降高于填料塔5倍左右。壓降低不僅能降低操作費(fèi)用，節(jié)約能耗。4、操作彈性一般來(lái)說(shuō)，填料本身對(duì)氣液負(fù)荷變化的適應(yīng)性很大，故填料塔的操作彈性取決于塔內(nèi)件的設(shè)計(jì)，因而可根據(jù)實(shí)際需要確定填料塔的操作彈性。而板式塔的操作彈性則受到塔板

7、液泛，液沫夾帶及降液管能力的限制，一般操作彈性較小。5、結(jié)構(gòu) ，制造及造價(jià)等一般來(lái)說(shuō)，填料塔的結(jié)構(gòu)較板式塔簡(jiǎn)單，故制造、維修也較為方面，但填料塔的造價(jià)通常高于板式塔。應(yīng)予指出，填料塔的持液量小于板式塔，持液量大，可使塔的操作平穩(wěn)，不易引起產(chǎn)品的迅速變化，故板式塔較填料塔更易于操作。板式塔容易實(shí)現(xiàn)側(cè)線進(jìn)料和出料，而填料塔對(duì)側(cè)線進(jìn)料和出料等復(fù)雜情況不太適合。對(duì)于比表面積較大的高性能填料，填料層容易堵塞，故填料塔不易直接處理由懸浮物或容易聚合的物料。表1 板式塔與填料塔對(duì)比序號(hào)填料塔板式塔壓降小尺寸填料較大；大尺寸填料及規(guī)整填料較小較大空塔氣速小尺寸填料較大；大尺寸填料及規(guī)整填料較小較大塔效率傳統(tǒng)填

8、料低，新型亂堆及規(guī)整填料高較穩(wěn)定，效率較高持液量較小較大液氣比對(duì)液量有一定要求適應(yīng)范圍較大安裝檢修較難較易材質(zhì)金屬及非金屬材料均可常用金屬材料造價(jià)新型填料投資較大大直徑時(shí)較低1.1.2.2 塔設(shè)備的選型工業(yè)上，塔設(shè)備主要用于蒸餾和吸收傳質(zhì)單元操作過(guò)程。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，蒸餾過(guò)程多選用板式塔，而吸收過(guò)程多選用填料塔。近年來(lái)，隨著塔設(shè)備設(shè)計(jì)水平的提高及新型塔構(gòu)件的出現(xiàn)，上述傳統(tǒng)已逐漸打破。在吸收過(guò)程中采用板式塔已有不少應(yīng)用范例。對(duì)于一個(gè)具體的分離過(guò)程，設(shè)計(jì)中選擇何種塔型，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)能力、分離效果、塔壓降、操作彈性等要求，并結(jié)合制造、維修、造價(jià)等因素綜合考慮。例如，多于熱敏性物系的分離，要求塔壓降盡可能

9、低，選用填料塔較為適宜；對(duì)于右側(cè)線進(jìn)料和出料的工藝過(guò)程，選用板式塔較為適宜；對(duì)于有懸浮物或容易聚合物系的分離，為防止堵塞，宜選用板式塔；對(duì)于液體噴淋密度極小的工藝過(guò)程，若采用填料塔，填料層得不到充分潤(rùn)濕，使其分離效率明顯下降，故宜選用板式塔；對(duì)于宜發(fā)泡物系的分離，因填料層具有破碎泡沫的作用，宜選用填料塔。1.2 板式塔的設(shè)計(jì)板式塔的類型很多，但其設(shè)計(jì)原理基本相同。一般來(lái)說(shuō)，板式塔的設(shè)計(jì)步驟大致如下：1 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和工藝要求，確定設(shè)計(jì)方案；2 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和工藝要求，選擇塔板類型；3 確定塔徑、塔高等工藝尺寸；4 進(jìn)行塔板的設(shè)計(jì)，包括溢流裝置的設(shè)計(jì)、塔板的布置、升氣道（泡罩、篩孔或浮閥等）的設(shè)

10、計(jì)及排列；5 進(jìn)行流體力學(xué)驗(yàn)算；6 繪制塔板的復(fù)合性能圖；7 根據(jù)復(fù)合性能圖，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，若設(shè)計(jì)不夠理想，可對(duì)某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，重復(fù)上述設(shè)計(jì)過(guò)程，一直到滿意為止。1.2.1 設(shè)計(jì)方案裝置流程的確定確定流程時(shí)要較全面、合理的兼顧設(shè)備、操作費(fèi)用、操作控制及安全諸因素。(如圖1 裝置流程簡(jiǎn)圖)圖1 裝置流程簡(jiǎn)圖1.2.2 塔板的類型與選擇板式塔是在塔內(nèi)裝很多的塔板，傳熱傳質(zhì)過(guò)程中基本上是在每層塔板上進(jìn)行，塔板的形、板結(jié)構(gòu)或塔板上氣液兩相的表現(xiàn)，來(lái)命名這些塔，諸如泡罩塔、篩板塔、浮閥塔、柵板塔、舌形塔、等等。1.2.2.1 泡罩塔泡罩塔是工業(yè)上使用最早的一種板式塔，其主要元件為升氣管及泡罩。泡罩安

11、裝在升氣管的頂部，分圓形和條形兩種，國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的是圓形泡罩。泡罩尺寸分為80mm、100mm、150mm三種，可根據(jù)塔徑的大小選擇。通常塔徑小于1000mm，選用80mm的泡罩；塔徑大于2000mm，選用150mm的泡罩。其優(yōu)點(diǎn)是：因升氣管高出液層，不易發(fā)生漏液現(xiàn)象，有較好的操作彈性，即當(dāng)氣、液有較大的波動(dòng)時(shí)，仍能維持幾乎恒定的板效率；塔板不易堵塞，適于處理各種物料。缺點(diǎn)是:、：塔板機(jī)構(gòu)復(fù)雜，金屬耗量大，造價(jià)高；板上液層厚，氣體流徑曲折，塔板壓降大，兼因霧沫夾帶現(xiàn)象嚴(yán)重，限制了氣速的提高，致使生產(chǎn)能力及板效率均較低。近年來(lái)泡罩塔已逐漸被篩板塔和浮閥塔所取代，然而因它有操作穩(wěn)定、技術(shù)比較成熟、

12、對(duì)贓物料不敏感等優(yōu)點(diǎn)，故目前仍有采用的。1.2.2.2 篩板塔篩板塔是一種有降液管，板型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的板式塔，孔徑一般為mm，制造方便，處理量較大，清洗，更換，修理較簡(jiǎn)單但操作范圍較小，適應(yīng)于清潔的物料，以免堵塞。其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，氣體壓降小，板上液面落差也較小，生產(chǎn)能力及板效率均較泡罩塔高。主要缺點(diǎn)是：操作彈性小，篩孔小時(shí)容易堵塞。近年來(lái)采用大孔徑（直徑1025mm）篩板可避免堵塞，而且由于氣速的提高，生產(chǎn)能力增大。過(guò)去由于對(duì)篩板的性能研究不充分，認(rèn)為操作不易穩(wěn)定而未普遍應(yīng)用，直到本世紀(jì)50年代初，對(duì)篩板塔的結(jié)構(gòu)、性能作了較充分的研究，認(rèn)識(shí)到只要設(shè)計(jì)合理、操作正確，同樣可獲得較滿意的

13、塔板效率和一定的操作彈性，故近年來(lái)篩板塔的應(yīng)用日趨廣泛。1.2.2.3 浮閥塔浮閥塔板是在泡罩塔板和篩孔塔板的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它吸收了兩種塔板的優(yōu)點(diǎn)。塔盤(pán)上開(kāi)閥孔 , 安置能上下浮動(dòng)的閥件（固定閥）除外 。由于浮閥塔板的氣體流通面積能隨氣體負(fù)荷變動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié) , 因而能在較寬的氣體負(fù)荷下保持穩(wěn)定操作; 同時(shí)氣體以水平方向吹出 , 氣液接觸時(shí)間長(zhǎng) , 霧沫夾帶少, 具有良好的操作彈性和較高塔板效率 , 在工業(yè)中得到了較為廣泛地應(yīng)用。浮法塔板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在塔板上開(kāi)有若干大孔（標(biāo)準(zhǔn)孔徑為39mm），每個(gè)孔上裝有一個(gè)可以上下浮動(dòng)的閥片。浮閥的型式很多，目前國(guó)內(nèi)已采用的浮閥有5種，但最常用的浮閥型式為f

14、1型和v-4型?？傊￠y塔生產(chǎn)能力大，彈性大，分離效率高，霧沫夾帶少，液面梯度較少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。第二章 板式塔工藝尺寸計(jì)算2.1 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)2.1.1 液相物性數(shù)據(jù)對(duì)于低濃度吸收過(guò)程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊(cè)查得，20的h2o物性數(shù)據(jù)： 密度 l=998.2 kg/m3 粘度 l=0.001 pas=3.6 kg/(mh) 表面張力 l=72.6 dyn/cm=940896 kg/hso2在水中的擴(kuò)散系數(shù) dl=5.2910-6 m2/h 2.1.2 氣相物性數(shù)據(jù) 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為mvm=yi mi=0.0264.13+0.9829=30.76 混合氣體的平

15、均密度 vm = pmvmrt = 101.32528.40158.314293 =1.1814 kg/m3 對(duì)于低濃該氣體粘度近似的取空氣粘度，查手冊(cè)地20空氣的粘度為 vm = pmvmrt = 101.32530.768.314293 =1.280 kg/m3 查手冊(cè)地20空氣的粘度為 v =1.8110-5 pas = 0.065 kg/(mh) 查手冊(cè)得二氧化硫在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為dv =0.039 m2/h2.1.3 氣液相平衡數(shù)據(jù) 由手冊(cè)查得，常壓下20時(shí)，so2在水中的 亨利系數(shù)為 e=3550 kpa 相平衡常數(shù) m=e/p=3550/101.3=35 溶解度系數(shù) 2.2 物

16、料衡算1、進(jìn)塔的氣相摩爾比為 y1= y11-y1 = 0.051-0.05 =0.05262、出塔的氣相摩爾比為 y2 = y1(1-a) = 0.0526(1-0.95) = 0.002633、進(jìn)塔惰性氣相流量為 gb= 300022.4 273293 (1-0.05) = 118.5474 kmol/h4、該吸收過(guò)程屬低濃度吸收，平衡關(guān)系為一條直線，最小液氣比可按下式計(jì)算：(lsgb)min=y1-y2y1m-x2對(duì)吸收劑為純水的吸收過(guò)程，進(jìn)塔液組成x2 = 0 因此， (lsgb)min=y1-y2y1m-x2=0.0526-0.002630.052635-0=33.25取操作液氣比為

17、最小液氣比的1.4倍，即： lsgb=1.4(lsgb)min=1.433.25=46.55氣相流量ls=46.55gb=46.55118.5474=5518.38kmol/h根據(jù)lsgb=y1-y2x1-x2得 x1=y1-y2gbls+x2= (0.0526-0.00263)146.55 + 0 = 0.0010732.3 板式吸收塔的工藝尺寸的計(jì)算2.3.1 塔徑計(jì)算采用eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速。氣相的質(zhì)量流量為 wv=gb=30001.1814=3544.2 kg/h液相質(zhì)量流量可近似按純水的質(zhì)量流量計(jì)算，即 wl=lsms=5518.3818.02=99441.2076lv

18、= wll=99441.2076 998.2 = 99.62m3/hvs=3000nm3/h計(jì)算液相負(fù)荷因子c：塔板間距ht的選取與塔高、塔徑、物系性質(zhì)、分離效率、操作彈性伊基塔的安裝、檢修等因素有關(guān)。設(shè)計(jì)時(shí)通常根據(jù)塔徑的大小，由表2列出的塔板間距的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值選取。表2 塔板間距與塔徑的關(guān)系塔 徑d,m0.30.50.50.80.81.61.62.02.02.42.4板間距ht，m0.20.30.30.350.350.450.450.60.50.80.8設(shè)計(jì)中，板上液層高度hl由設(shè)計(jì)者選定。對(duì)常壓塔一般取為0.050.08m；對(duì)減壓塔一般取為0.0250.03m。選取板間距ht =0.45m ，

19、板上清液高度hl= 0.08m ，ht-hl=0.37m lvvs(lv)0.5= 99.623000(998.21.1814)0.5=0.9652由史密斯關(guān)聯(lián)圖查得c20 =0.035已知水在20時(shí)的表面張力l=72.6 dyn/cm=940896 kg/h修正校正表面張力后的c值為c=c20(l20)0.2=0.035(72.620)0.2=0.04529式中 c操作物系的負(fù)荷因子，m/s； l操作物系的液體表面張力，mn/m。最大允許空塔氣速 umax=cl-vv=0.04529998.2-1.18141.1814 =1.4301m/s根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，乘以一定的安全系數(shù)，即u=(0.60.

20、8)umax安全系數(shù)的選取于分離物系的發(fā)泡程度密切相關(guān)。對(duì)不易發(fā)泡的物系，可取較高的安全系數(shù)，對(duì)易發(fā)泡的物系，可取較低的安全系數(shù)。取安全系數(shù)為0.6，則u=0.6umax=0.8580m/s塔徑 dt=vsu4=430003.140.85803600 =1.2373m故取整d=1.4m2.3.2 塔截面積 at= 4d2=1.5386 m22.3.3 空塔氣速 u= vsat=3000/36001.5386=0.5416m/s根據(jù)l/g=46.55可寫(xiě)出此吸收過(guò)程的操作線方程： y= lgx+(y2-lgx2) = 46.55x+0.00263 (x2=0)氣液相平衡線方程：y*=mx 即 y

21、*=35x圖3 圖解法求理論板層數(shù)由圖3可知，理論板數(shù)nt =82.4 溢流裝置的計(jì)算2.4.1 溢流堰長(zhǎng)lw 取堰長(zhǎng) lw=0.71.4=0.98m2.4.2 出口堰高h(yuǎn)w hw=hl-how對(duì)于平直堰，堰上層液高度how可用弗蘭西斯公式計(jì)算： how=2.841000elhlw23 式中 lh塔內(nèi)液體流量，m3/h；e液流收縮系數(shù)。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，取時(shí)所引起的誤差能滿足工程設(shè)計(jì)要求。當(dāng)e=1.04時(shí)，由可how=2.841000elhlw23看出，how僅與lh及l(fā)w有關(guān)。對(duì)于水溶液： e=1.04， lv=46.55可得 how= 2.8410001.04(46.550.98)23=0.0

22、643 m取hl=0.08m，則堰高h(yuǎn)w=hl-how=0.08-0.0643=0.0157m2.4.3 降液管的寬度與降液管的面積由 查弓形降液管的參數(shù)圖可得 wd=0.161.4=0.224m af=0.0974d2=0.1492m2液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間 =afhtlh=0.14920.45360046.55=5.1924s5s故降液管尺寸可用，符合要求。2.4.4 降液管底隙高度h0可以用h0=hw-0.006來(lái)計(jì)算，hw=0.0157 m可得 h0=0.0097 m2.4.5 塔板布置 1、 邊緣區(qū)寬度確定 取 ws=ws=0.05m wc=0.03 2、開(kāi)孔區(qū)面積 aa=2(xr

23、2-x2+ r2180sin-1xr ) 其中x= d2 -(wd+ws)= 1.42 -(0.224+0.05)=0.426m r= d2 wc= 1.42 -0.03=0.67m 故aa=1.059m2 3、篩孔計(jì)算 本設(shè)計(jì)可選用=3mm碳鋼板 取篩孔直徑d0=4mm 篩孔按三角形排列，去孔中心距t=3 d0=12mm 篩孔數(shù)目 n= 1.155a0t2 = 1.1551.0590.0122 8494 開(kāi)孔率=0.907(d0t)2=(0.0040.012)20.907=10.1% 氣體通過(guò)閥孔的氣速為 u0= vsa0 = 3000/36000.1011.059 =7.7911m/s2.

24、5 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算2.5.1 塔板壓降 1、干板阻力hc計(jì)算 d0 =4/3=1.33 查圖5-10 c0=0.785 hc=0.051u0c02vl=0.0517.79110.78521.1814998.2 =0.00595m液柱 2、氣體通過(guò)液層的阻力 h1=hl ua=vsat-af = 3000/360015.38-0.1492 =0.0547m/s f0=uav =0.05471.1814 =0.0595 kg12/(sm12) 查充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖 =0.95 故h1=hl=0.95(hw+how)=0.95(0.0157+0.0643)=0.076 3、液體表面張力的阻力h= 4

25、llgd0 = 472.610-3998.29.810.004 =0.0074m液柱 氣體通過(guò)每層塔板的液柱高度 hp= hc +h1+h=0.00595+0.076+0.0074=0.08935m液柱 氣體通過(guò)每層塔板的壓降 p= hplg = 0.08935 998.2 9.81 = 874.95pa 0.9 kpa2.5.2 液面落差 當(dāng)液體橫向流過(guò)塔板時(shí)，為克服板上的摩擦阻力和板上構(gòu)件的局部阻力，需要一定的液位差，此即液面落差。對(duì)于篩板塔，液面落差很小，且本設(shè)計(jì)的塔徑和流量均不大，故可忽略液面落差的影響。2.5.3 液沫夾帶 根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，塔板上鼓泡層高度為 hf=2.5hl=2.50

26、.08=0.2m由亨特的液沫夾帶關(guān)聯(lián)式 ev = 5.710-6l(uaht-hf)3.2 = 5.410-672.610-3(0.05470.45-0.2)3.2 =5.74910-7 kg液/kg氣0.1 kg液/kg氣故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)。2.5.4 漏液對(duì)篩板塔，漏夜點(diǎn)氣速u0,min為u0,min=4.4c0(0.0056+0.13hl-h)lv =4.40.7850.0056+0.130.08-0.0074998.21.1814 =4.31m/s 實(shí)際u0=7.7911m/s u0,min 穩(wěn)定系數(shù)k= u0u0,min =1.811.5 故本設(shè)計(jì)無(wú)明顯漏液2.5.5

27、 泛液為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高h(yuǎn)d應(yīng)滿足下式:hd(ht + hw) 甲醇水物系屬一般物系，取=0.5 而hd=hp+hl+hd 板上不設(shè)進(jìn)口堰，hd=0.153(u0)2=0.153(0.12)2=0.0022m hd=(0.08935+0.08+0.0022)=0.1716m液柱 故本設(shè)計(jì)不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象2.6 塔板負(fù)荷性能圖2.6.1 漏液線 由u0,min=4.4c0(0.0056+0.13hl-h)lv u0,min= vs,mina0 hl = hw +how how= 2.841000 e(lhlw)23聯(lián)立得： vs,min=4.4c0a00.0056+0.13hw+

28、2.84100013600lslw23-hlv =2.19390.005103+0.1546ls23在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)ls值，依上式計(jì)算vs值，計(jì)算結(jié)果如表5-1ls ，m3/s1.571010-33.142010-34.713010-36.284010-3vs，m3/s0.18600.20130.21330.2234由上表數(shù)據(jù)可做出漏液線12.6.2 液沫夾帶線以ev=0.1kg液/kg氣為限，求vs ls關(guān)系如下由ev= 5.710-6l(uaht-hf)3.2 ua= vsat-af = vs0.2827-0.0260 =3.8956vshw=0.0439 how= 2.841000

29、 1(3600ls0.42)23 =1.19ls2/3hf = 2.5 hl=2.5(hw +how)=2.5(0.0439+1.19ls2/3)=0.10975+2.975ls2/3ev= 5.710-657.865(3.8956vs0.24-2.975ls23)3.2 =0.1整理得 vs =0.536-6.644 ls2/3在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)ls值，依上式計(jì)算vs值，計(jì)算結(jié)果如表5-2ls ，m3/s1.571010-33.142010-34.713010-36.284010-3vs，m3/s0.44620.39350.34920.3098由上表數(shù)據(jù)可做出液沫夾帶線22.6.3 液相

30、負(fù)荷下限線對(duì)于平直堰，取堰上液層高度how=0.006m作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，how= 2.84100013600lslw23 =0.006取e=1.04,則ls,min= 0.00610002.84230.423600=0.000358 m3/s據(jù)此可做出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線32.6.4 液相負(fù)荷上限線以=4s作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限 = afhtls =4s 故ls,max = afht4= 0.02600.354 =0.002275 m3/s據(jù)此可做出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線42.6.5 液泛線令hd= (ht+hw)由hd=hp+hl+hd，hp= hc

31、 +h1+h h1=hl hl = hw +how聯(lián)立得 ht+(-1) hw=(+1) how+ hc +hd+h忽略h，將how與ls，hd與ls，hc與vs的關(guān)系式代入上式，并整理得 a vs2=b-c ls2-d ls2/3式中，a=0.051a0c02vl b=ht+(-1) hwc=0.153/(lwh0)2 d=2.8410-3e(1+)(3600lw)23 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入得：a=0.0510.1010.16210.78520.6317950.80=0.2051b=0.50.35+(0.5-0.6-1)0.0439=0.1267c=0.153/(0.420.0312)2=891d

32、=2.8410-31(1+0.6)(36000.42)23=1.9032故 0.205/ vs2=0.1267-891 ls2-1.9032 ls2/3在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)ls值，依上式計(jì)算vs值，計(jì)算結(jié)果如表5-3ls ，m3/s1.571010-33.142010-34.713010-36.284010-3vs，m3/s0.69400.61300.56760.5103由上表數(shù)據(jù)可做出液泛線5根據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖，如圖5-1所示 在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn)a，連接oa，即作出操作線。由圖可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為漏夜控制。由圖5-1查得 vs,max=

33、 0.61 m3/s vs,min=0.17 m3/s操作彈性為 vs,maxvs,min = 0.61 0.17 = 3.588第三章 板式塔的結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備3.1 塔體結(jié)構(gòu)3.1.1 塔頂空間高度hd由頂部第一塊塔板到筒體與封頭接線的距離（不包括封頭空間）叫塔頂空間高度。通常取hd=1.52.0ht 可取hd=2.0ht=20.45=0.9 m3.1.2 塔底空間高度hb由塔底第一塊塔板到塔底封頭接線的距離稱為塔底空間。塔底液面至最下層塔板之間要（12）m的間距，大塔可以大于此值，因此塔底空間.3.1.3 人孔對(duì)于d1000 mm的板式塔，為安裝、檢修的需要，一般每隔68層塔板設(shè)一人孔。人

34、孔直徑一般為450 mm600 mm，其伸出塔體的筒長(zhǎng)為200250 mm，人孔中心距操作平臺(tái)約8001200 mm。設(shè)人孔的板間距應(yīng)等于或大于600 mm。3.1.4 塔高塔的高度是有效高度，底部，和頂部空間及裙座高度之和。根據(jù)給定的分離任務(wù)，求出理論板層后，就可按照下式計(jì)算塔的有效高度，即： 式中 z-塔高，m -塔內(nèi)所需的理論板數(shù) -總板效率 -塔板間距，m可得 z=80.40.45=9m3.2 塔板結(jié)構(gòu)塔板按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，大致可以分為整塊和分塊式兩類塔板。塔徑小于800 mm時(shí)，一般采用整塊式；塔徑超過(guò)800 mm時(shí)，由于剛度、安裝、檢修等要求，多將塔板分成數(shù)塊通過(guò)人孔送入塔內(nèi)。對(duì)于單溢流

35、型塔板，塔板分塊數(shù)如表5所示：表5 塔板分塊數(shù)塔徑，mm800-12001400-16001800-20002200-2400塔板分塊數(shù)3456第四章 設(shè)計(jì)結(jié)果總匯4.1 篩板塔設(shè)計(jì)匯總表篩板塔設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果序號(hào)項(xiàng)目篩孔板式塔1氣相流量0.83332液相流量0.027673實(shí)際塔板數(shù)84有效段高度z，m95塔徑，m1.46板間距，m0.457溢流形式單溢流8降液管形式弓形9堰長(zhǎng)，m0.9810堰高，m0.015711板上液層高度，m0.0812堰上液層高度，m0.064313降液管底隙高度，m0.009714邊緣區(qū)寬度，m0.0315開(kāi)孔區(qū)面積1.05916篩孔直徑，m0.00417篩孔數(shù)目849418孔中心距，m0.01219開(kāi)孔率，%10.120空塔氣速0.541621篩孔氣速7.791122穩(wěn)定系數(shù)2.4823每層塔板壓降，pa874.9524負(fù)荷上限液沫