板式精餾塔設(shè)計(jì)=

1、化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì) 李衛(wèi)宏李衛(wèi)宏 2011.12第一章第一章 板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：一、塔設(shè)備簡介二、板式精餾塔主體設(shè)備的設(shè)計(jì)三、板式塔的結(jié)構(gòu)和附屬設(shè)備選型配套設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)第一節(jié)第一節(jié) 塔設(shè)備簡介塔設(shè)備簡介 塔設(shè)備是氣液傳質(zhì)設(shè)備塔設(shè)備是氣液傳質(zhì)設(shè)備 分類：板式塔和填料塔分類：板式塔和填料塔 工業(yè)生產(chǎn)對塔設(shè)備的主要要求：工業(yè)生產(chǎn)對塔設(shè)備的主要要求： 生產(chǎn)能力大；傳質(zhì)、傳熱效率高；流體流動(dòng)的摩生產(chǎn)能力大；傳質(zhì)、傳熱效率高；流體流動(dòng)的摩擦阻力?。徊僮鞣€(wěn)定，適應(yīng)性強(qiáng)，操作彈性大；結(jié)構(gòu)擦阻力小；操作穩(wěn)定，適應(yīng)性強(qiáng)

2、，操作彈性大；結(jié)構(gòu)簡單，材料耗用少；制造安裝容易，操作維修方便。簡單，材料耗用少；制造安裝容易，操作維修方便。 應(yīng)綜合考慮以上諸因素。應(yīng)綜合考慮以上諸因素?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)第二節(jié)第二節(jié) 板式精餾塔的工藝設(shè)計(jì)板式精餾塔的工藝設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：一一. 設(shè)計(jì)方案的確定設(shè)計(jì)方案的確定二二. 物料衡算和操作線方程物料衡算和操作線方程三三. 理論板數(shù)的求算方法理論板數(shù)的求算方法四四. 塔和塔板主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)塔和塔板主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)一一.設(shè)計(jì)方案的選定設(shè)計(jì)方案的選定1. 裝置流程的確定裝置流程

3、的確定 包括：熱量的利用，進(jìn)料方式的選擇，冷包括：熱量的利用，進(jìn)料方式的選擇，冷凝器的選擇（全凝器或分凝器）凝器的選擇（全凝器或分凝器）2. 操作壓強(qiáng)的選擇：取決于冷凝溫度操作壓強(qiáng)的選擇：取決于冷凝溫度 包括：常壓、減壓、加壓包括：常壓、減壓、加壓化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì) 3.3.進(jìn)料熱狀況的選擇：用進(jìn)料熱狀況的選擇：用 表示表示 五種進(jìn)料熱狀況五種進(jìn)料熱狀況: 冷液進(jìn)料：冷液進(jìn)料： 飽和液體（泡點(diǎn)）進(jìn)料：飽和液體（泡點(diǎn)）進(jìn)料： 飽和蒸汽（露點(diǎn)）進(jìn)料：飽和蒸汽（露點(diǎn)）進(jìn)料： 氣液混合進(jìn)料：氣液混合進(jìn)料： 過熱氣進(jìn)料：過熱氣進(jìn)料： 原則上采用冷液進(jìn)料，但通常采

4、用泡點(diǎn)進(jìn)料。原則上采用冷液進(jìn)料，但通常采用泡點(diǎn)進(jìn)料。q每摩爾進(jìn)料的氣化潛熱蒸汽所需熱量使每摩爾進(jìn)料變成飽和q0 . 1q0 . 1q01 q0q0q化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)4. 加熱方式的選擇加熱方式的選擇 大多采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器。大多采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器。5. 回流比的選擇回流比的選擇 主要從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)，力求使設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用之和主要從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)，力求使設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用之和最低。一般經(jīng)驗(yàn)值為最低。一般經(jīng)驗(yàn)值為 min0 . 21 . 1RR 化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)1 1、兩組分理想物系的氣液平

5、衡函數(shù)關(guān)系、兩組分理想物系的氣液平衡函數(shù)關(guān)系)1 (000ABBBBAAAxpxppxpp 氣氣液相平衡液相平衡( (vapor-liquid equilibrium) )：溶液與其上方蒸：溶液與其上方蒸氣氣達(dá)到平衡時(shí)達(dá)到平衡時(shí)氣氣液兩相各組分組成的關(guān)系。液兩相各組分組成的關(guān)系。 物系的分類：理想物系和非理想物系。物系的分類：理想物系和非理想物系。 理想溶液的氣液平衡關(guān)系遵循拉烏爾定律（理想溶液的氣液平衡關(guān)系遵循拉烏爾定律（Raoults law)，即即 式中式中 p溶液上方組分的平衡分壓溶液上方組分的平衡分壓 p0同溫度下純組分的飽和蒸氣壓同溫度下純組分的飽和蒸氣壓 x溶液中組分的摩爾分率溶

6、液中組分的摩爾分率 第三節(jié)第三節(jié) 雙組分溶液的氣液平衡雙組分溶液的氣液平衡 化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)根據(jù)道爾頓分壓定律和根據(jù)道爾頓分壓定律和拉烏爾定律拉烏爾定律)1 (00ABAABAxpxpppP 當(dāng)總壓當(dāng)總壓P不高時(shí)，平衡的氣相可視為理想氣體，服從道爾頓不高時(shí)，平衡的氣相可視為理想氣體，服從道爾頓分壓定律，即分壓定律，即 AAPyp式（式（a）和（）和（b）為）為 兩組分理想物系的氣液平衡關(guān)系式兩組分理想物系的氣液平衡關(guān)系式。000BABApppPx（a）AAAxPpy0（b）第三節(jié)第三節(jié) 雙組分溶液的氣液平衡雙組分溶液的氣液平衡化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理

7、課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)BBAABAxpxpvvBBAABBAAxyxyxPyxPyAAAAxxyy11xxy)1(1 當(dāng)總壓不高時(shí)，蒸氣當(dāng)總壓不高時(shí)，蒸氣服從道爾頓分壓定律服從道爾頓分壓定律對于二元溶液對于二元溶液 xB=1-xAyB=1-yA整理后，略去下標(biāo)整理后，略去下標(biāo).氣液平衡方程氣液平衡方程第三節(jié)第三節(jié) 雙組分溶液的氣液平衡雙組分溶液的氣液平衡2 2、相對揮發(fā)度及氣液平衡方程、相對揮發(fā)度及氣液平衡方程化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)3.3.二元物系連續(xù)板式精餾塔的工藝計(jì)算二元物系連續(xù)板式精餾塔的工藝計(jì)算1.物料衡算與操作線方程物料衡算與操作線

8、方程全塔物料衡算全塔物料衡算總物料總物料 F=D+W易揮發(fā)組分易揮發(fā)組分 FxF=DxD+WxW化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)精餾段操作線方程精餾段操作線方程或或 其中其中 L = RD 提留段操作線方程提留段操作線方程或或 其中其中DnxDLDxDLLy 1nDnxRxRRy1111nWmmxWLWxWLLy 1WmmxWqFLWxWqFLqFLy 1qFLL化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)11qxxqqyF化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)q進(jìn)料線方程（ 線方程）q 線方程代表精餾段操作線與提留段操作線交點(diǎn)

9、線方程代表精餾段操作線與提留段操作線交點(diǎn)的軌跡方程。的軌跡方程。4. 4. 理論板數(shù)的求算理論板數(shù)的求算化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì) 求算理論板數(shù)之前，需知原料液組成，選擇進(jìn)料熱狀求算理論板數(shù)之前，需知原料液組成，選擇進(jìn)料熱狀況（即況（即 q 值）和操作回流比等精餾操作條件，利用氣、液相值）和操作回流比等精餾操作條件，利用氣、液相平衡關(guān)系和操作方程求算。平衡關(guān)系和操作方程求算。 常用理論板數(shù)的求算方法有三種方法，現(xiàn)分別予以介紹。常用理論板數(shù)的求算方法有三種方法，現(xiàn)分別予以介紹。（1）逐板計(jì)算法）逐板計(jì)算法 設(shè)塔頂采用全凝器，泡點(diǎn)回流，則設(shè)塔頂采用全凝器，泡點(diǎn)回流

10、，則Dxy 1DnxRxRRy1111n化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)WxWqFLWxWqFLqFLy12wmxx注意：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，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)為故再沸器相當(dāng)于一層理論板，則提餾段理論板數(shù)為 (m-1)層。層。 缺點(diǎn)：計(jì)算雖然準(zhǔn)確，但較繁瑣。缺點(diǎn)：計(jì)算雖然準(zhǔn)確，但較繁瑣。化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)（2 2）直角梯級求解法（）直角梯級求解法（M.T.M.T.圖解法）圖解法）方法和步驟如下：方法和步驟如下：設(shè)采用間接蒸

11、汽加熱，全凝器（設(shè)采用間接蒸汽加熱，全凝器（ ），泡點(diǎn)進(jìn)料。），泡點(diǎn)進(jìn)料。首先在首先在y-x圖上作平衡線和對角線。圖上作平衡線和對角線。作精餾段操作線。作精餾段操作線。作進(jìn)料線（作進(jìn)料線（q線）。與精餾段操作線相交與點(diǎn)線）。與精餾段操作線相交與點(diǎn)d。作提留段操作線。作提留段操作線。圖解理論板層數(shù)?？邕^交點(diǎn)圖解理論板層數(shù)。跨過交點(diǎn)d的梯級為進(jìn)料板。的梯級為進(jìn)料板。如采用再沸器，應(yīng)減去一層塔板數(shù)，如采用分凝器，應(yīng)再減去如采用再沸器，應(yīng)減去一層塔板數(shù)，如采用分凝器，應(yīng)再減去一層塔板數(shù)。一層塔板數(shù)。1yxD化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式

12、精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì) 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 x y a b c d f xF xW xD 8 10 2 4 6 3 7 9 11 5 12 13 理理論論板板數(shù)數(shù)的的圖圖解解 y1x1y2 精餾塔的逐板計(jì)算 yN-1 D, xD y1 y2 L, xD x1 xn yn+1 V L 1 2 n x2 yn V, y1 xN-1 xm+1 L, xN-1 V,yW ym V L xm-1 W, xW m+1 m ym+1 N-1 N xm F, xF N1+1 N1 xN1 （3 3）簡捷法）簡捷法 (Gilliland） 求算求算R

13、min和選定和選定R。 Rmin的求算如下式：的求算如下式： a. 進(jìn)料為飽和液體時(shí)進(jìn)料為飽和液體時(shí), xq = xF ,故故 b. 進(jìn)料為飽和蒸汽時(shí)進(jìn)料為飽和蒸汽時(shí), Yq = YF ,故故對于平衡曲線形狀不正常的情況，可用作圖法求對于平衡曲線形狀不正常的情況，可用作圖法求Rmin.FDmFDmyxaxxaR1111min11111minFDFDmmyxyxaaR化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)平衡曲線形狀不正常情況下平衡曲線形狀不正常情況下Rmin求法求法 計(jì)算計(jì)算Nmin 1lg11lgmin mWW

14、DDaxxxxN化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì) 計(jì)算計(jì)算 值。在吉利蘭圖橫坐標(biāo)上找到相應(yīng)點(diǎn)，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)出不包括再沸器的理論板數(shù)N。 確定進(jìn)料板位置確定進(jìn)料板位置。1minRRR化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)XY591422. 0545827. 0X/002743. 01minRRRX2minNNNY化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)三、塔效率的估算三、塔效率的估算

15、1. 定義：為在指定分離要求與回流比所需理論板數(shù)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)際與實(shí)際塔板數(shù)塔板數(shù)NP的比值。的比值。即：即： 2. 兩個(gè)關(guān)聯(lián)方法兩個(gè)關(guān)聯(lián)方法 Dickamer和和Bradford法法 根據(jù)精餾塔全塔效率關(guān)聯(lián)圖，有根據(jù)精餾塔全塔效率關(guān)聯(lián)圖，有下列公式：下列公式： （適用于液相粘度為（適用于液相粘度為 0.071.4mPas 的烴類物系。）的烴類物系。）PTTNNEmTElg616. 017. 0化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì) Oconnell 法法 將全塔效率關(guān)聯(lián)為相對揮發(fā)度與液相平均粘度乘積的函將全塔效率關(guān)聯(lián)為相對揮發(fā)度與液相

16、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：數(shù)，得到精餾塔全塔效率關(guān)聯(lián)曲線。用下式表示： 適用于適用于 ，且板上液流長度，且板上液流長度1.0的一般工業(yè)的一般工業(yè)板式塔。板式塔。 245. 049. 0LTE5 .71 .0L化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)粘度可用加和法估算：粘度可用加和法估算： LiiLx 第二章第二章 塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 1. 塔高塔高 2. 塔徑塔徑 3. 溢流裝置與液體流型溢流裝置與液體流型 4. 塔板設(shè)計(jì)塔板設(shè)計(jì)1. 塔高塔高TTTHENZ1塔徑塔徑DT/m0.30.5 0.50.

17、80.81.6 1.62.42.44.0 板間距板間距HT/mm 200300 250350 300450 350600 400600 化工原理課程設(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)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)1.1 1.1 計(jì)算公式：計(jì)算公式：選定時(shí)，還要考慮實(shí)際情況。選定時(shí)，還要考慮實(shí)際情況。1.2 1.2 板間距板間距HTHT選取的一般依據(jù)選取的一般依據(jù)2. 2. 塔徑塔徑2.1 2.1 計(jì)算公式：計(jì)算公式：max) 8 . 06 . 0(uu VVLCumax式中 -塔內(nèi)的氣相流量，m/s -空塔氣速，m/s C為負(fù)荷系數(shù)，可由為負(fù)荷系數(shù)，可由Smith關(guān)聯(lián)圖查取。如圖關(guān)聯(lián)圖查取。如圖5

18、-1所示。所示。注意：查得的負(fù)荷系數(shù)為液體表面張力注意：查得的負(fù)荷系數(shù)為液體表面張力20mN/m的值的值C20 ，故，故一般應(yīng)將一般應(yīng)將C值加以修正。值加以修正。uVDs42 . 020)20(CC 式中式中 Vs 氣體體積流量氣體體積流量，m/s u 空塔氣速空塔氣速，m/s化工原理課程設(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)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)化工原理課程設(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)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)2. 2. 塔徑塔徑2.2 2.2 圓整圓整 將計(jì)算所得塔徑向系列標(biāo)準(zhǔn)圓整將計(jì)算所得塔徑向系列標(biāo)準(zhǔn)圓整 400400、500500、700700、800800、1000 1000

19、 46002.3 2.3 變徑塔或通徑塔變徑塔或通徑塔3. 3. 溢流裝置設(shè)計(jì)溢流裝置設(shè)計(jì) 化工原理課程設(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)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)hwhowHdhLhoHTDWcDxWdWstAfAaWsAfL Lw溢流堰溢流堰降液管降液管受液盤受液盤 3.1 3.1 降液管類型與溢流方式降液管類型與溢流方式化工原理課程設(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)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)（a a）圓形降液管）圓形降液管（b b）內(nèi)弓形降液管）內(nèi)弓形降液管（c c）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

20、，提供較大降液面積及兩相分離空間，被普遍用。間，提供較大降液面積及兩相分離空間，被普遍用。（d d）傾斜式弓形降液管）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。大直徑大負(fù)荷塔板。3.1.1 3.1.1 降液管類型降液管類型化工原理課程設(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)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì) U型流型流 小液體負(fù)小液體負(fù)荷，液體流荷，液體流程長，板面程長，板面利用好，板利用好，板效較高，但效較高，但液面落差大。液面落差大。 單流型單流型 液體流程液體流程較長，板面利較長，板面利用好，用好， 塔板塔板結(jié)構(gòu)

21、簡單，直結(jié)構(gòu)簡單，直徑徑2.2米以下米以下的塔。的塔。3.1.2 3.1.2 溢流堰的類型溢流堰的類型 階梯溢流階梯溢流 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適用于大塔徑適用于大塔徑負(fù)荷大的塔。負(fù)荷大的塔。 雙溢流雙溢流 流程短可流程短可減少液面落減少液面落差，但板面差，但板面利用率低且利用率低且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 用于液體負(fù)用于液體負(fù)荷大，直徑荷大，直徑2m以上塔。以上塔。 一般可根據(jù)初估塔徑和液體流量，參考表一般可根據(jù)初估塔徑和液體流量，參考表5-2選塔板的選塔板的液流型式。液流型式?；ぴ碚n程設(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)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)4. 4. 溢流堰裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算溢流堰裝置的設(shè)計(jì)

22、計(jì)算)/(130100/3hmmlLWh化工原理課程設(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)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)4.1.1 堰長堰長 lw 單流型單流型 lw 為（為（0.6 0.8）D 雙溢流雙溢流 lw 為（為（0.5 0.7）D 也可由溢流強(qiáng)度計(jì)算篩板及浮閥塔的也可由溢流強(qiáng)度計(jì)算篩板及浮閥塔的 lw ：其中其中 D 塔徑塔徑 lw 溢流堰長溢流堰長 Lh 液體流量液體流量4.1 4.1 溢流堰溢流堰OWWLhhh化工原理課程設(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)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)式中式中 hL 板上液層高度板上液層高度(一般一般50100mm） how 堰上液層高度堰上液層高度（可按

23、圖（可按圖5-6進(jìn)行計(jì)算，一般低進(jìn)行計(jì)算，一般低于于60mm）4.1.2 4.1.2 堰高堰高 hw堰上液層高度堰上液層高度how 也可按也可按 Francis 公式計(jì)算公式計(jì)算hwhowHdhLhoHTD32100084. 2WOWlLEhh化工原理課程設(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)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)堰上液層高度堰上液層高度 平直堰的平直堰的hOW按下式計(jì)算按下式計(jì)算 l W 堰長，m Lh 塔內(nèi)液體流量，m/h E 液流收縮系數(shù)，一般取1OWWOWhhh10. 005. 0Wh化工原理課程設(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)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì) 常壓常壓 0.04 0.05

24、m 減壓減壓 0.015 0.025m 高壓高壓 0.04 0.08m 一般均不宜超過一般均不宜超過 0.1m求得求得how后，即可按下式指出的范圍確定堰高后，即可按下式指出的范圍確定堰高h(yuǎn)whw 堰高堰高 化工原理課程設(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)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)若若how小于小于6mm6mm，應(yīng)采用齒形堰，應(yīng)采用齒形堰 4.2.1 降液管的寬度降液管的寬度 Wd 與截面積與截面積 Af4.2 4.2 降液管降液管化工原理課程設(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)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì) 若知堰長與塔徑的比值，若知堰長與塔徑的比值，由右圖即可查取降液管的由右圖即可查取降液管的寬度

25、與截面積。寬度與截面積。 降液管的截面積應(yīng)保證溢流液中夾帶降液管的截面積應(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)間一般等于或大于留時(shí)間一般等于或大于3 35s5s。求得降液。求得降液管的截面積之后，應(yīng)按下式驗(yàn)算液體在管的截面積之后，應(yīng)按下式驗(yàn)算液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間。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 A Af f降液管的截面積，m2sTfLHA 化工原理課程設(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)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)4.2.2 4.2.2 降液管底隙高度降液管底隙高度 化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸

26、的設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)hw h0 6 mm h0 應(yīng)低于應(yīng)低于 hw howHdhLhwHTh0 降液管底隙高度降液管底隙高度 h0（1）一般取為：）一般取為：（2）也可按下式計(jì)算）也可按下式計(jì)算 式中式中 液體通過降液管底隙的流速，液體通過降液管底隙的流速，m/s 一般一般 不宜超過不宜超過0.4m/s 不宜小于不宜小于0.020.025m，以免引起堵塞。，以免引起堵塞。mhhW)012. 0006. 0(000ulLhWs0usmu/25.007.00化工原理課程設(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)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)化工原理課程設(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)塔主要工藝尺

27、寸的設(shè)計(jì)4.34.3 受液盤及進(jìn)口堰受液盤及進(jìn)口堰 howHdhLhwHT平受液盤及出口堰平受液盤及出口堰 hwhowHdhLHTD凹形受液盤凹形受液盤 F 但有時(shí)為使液體進(jìn)入塔板時(shí)平穩(wěn)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)口處頭幾排篩孔并防止塔板液流進(jìn)口處頭幾排篩孔因沖擊而漏液，對直徑為因沖擊而漏液，對直徑為800mm800mm以以上的塔板，推薦使用凹形受液盤。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)入塔板的液降液管的液封并均布進(jìn)入塔板的液流，可設(shè)進(jìn)口堰。流，可設(shè)進(jìn)口堰。化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸

28、的設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)4.3 受液盤及進(jìn)口堰受液盤及進(jìn)口堰 F一般情況下多采用平受液盤一般情況下多采用平受液盤F有平受液盤和凹形受液盤之分有平受液盤和凹形受液盤之分 hwhowHdhLhohwHTD（1）塔板布置）塔板布置（2）篩板的篩孔與開孔率）篩板的篩孔與開孔率化工原理課程設(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)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)5. 5. 塔板的設(shè)計(jì)計(jì)算塔板的設(shè)計(jì)計(jì)算hwhowHdhLhohwHTDWcDxWdWstAfAaWsAfL Lw化工原理課程設(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)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)5.1 5.1 塔板布置塔板布置 開孔區(qū)、溢流區(qū)、安定區(qū)開孔區(qū)、溢流區(qū)、

29、安定區(qū) 和和 無效區(qū)無效區(qū) 開孔區(qū)開孔區(qū) 也稱為鼓泡區(qū)。對垂直弓形降液管的單流型塔板也稱為鼓泡區(qū)。對垂直弓形降液管的單流型塔板按下式計(jì)算。按下式計(jì)算。 式中式中 AaAa鼓泡面積，鼓泡面積，m m2 2 RxRxRxAa/sin18021222mWcWdDx),()2/(mWcDR,) 2/(化工原理課程設(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)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì) 溢流區(qū)溢流區(qū) 溢流區(qū)面積溢流區(qū)面積Af和和Af分別為降液管和受液盤所占面分別為降液管和受液盤所占面積。積。 安定區(qū)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

30、管流出液體在塔板上均布并防止液區(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。體夾帶大量泡沫進(jìn)入降液管。 無效區(qū)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。小塔為塔板的邊梁。小塔為3050mm,大塔為大塔為5075mm。為防止液。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。擋板?；ぴ碚n程設(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)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)5.2 篩板的篩孔與開孔率篩板的篩孔與開孔率化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)塔主

31、要工藝尺寸的設(shè)計(jì)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)nt0d 孔徑孔徑 篩板厚度篩板厚度 孔心距孔心距 開孔率開孔率 篩孔數(shù)篩孔數(shù)td0篩孔的正三角形排列篩孔的正三角形排列 篩孔的孔徑篩孔的孔徑d0 篩孔的孔徑篩孔的孔徑d0 的選取與塔的操作性能要求、物質(zhì)性質(zhì)、塔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，可采用物系易起泡沫，可采用d0 為為38mm（常用的（常用的46mm）的小孔）的小孔徑篩板，屬鼓泡型操作；徑篩板，屬鼓泡型操作； 表面張力為負(fù)系統(tǒng)的物系易堵，可采用表面張力為負(fù)系統(tǒng)的物系易堵，

32、可采用d0 為為1025mm的大的大孔徑篩板，其造價(jià)低，不易堵塞，屬噴射型操作。孔徑篩板，其造價(jià)低，不易堵塞，屬噴射型操作。化工原理課程設(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)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì) 篩板厚度篩板厚度 一般碳鋼一般碳鋼 或或 不銹鋼不銹鋼 或或 mm430)8 . 04 . 0(dmm520)7 .05 .0(d化工原理課程設(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)塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì) 孔心距孔心距t t 篩孔在篩板上一般按正三角形排列，孔心距篩孔在篩板上一般按正三角形排列，孔心距 t=(2.55)d0，常取t=(34)d0 t/d t/d0 0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。質(zhì)效率。 開孔率開孔率 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：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。通常開孔率為液量大，板效率低。通