1課程設(shè)計任務(wù)書按名單確定自己的確切設(shè)計內(nèi)容工藝設(shè)計說明書課程設(shè)計成果1課程設(shè)計任務(wù)書按名單確定自己的確切設(shè)計內(nèi)容工藝設(shè)計說明書課2設(shè)計是工程師的基本工作。設(shè)計是一項充滿挑戰(zhàn)和創(chuàng)造性的工作。每一個成熟技術(shù)的使用、新技術(shù)的采用、甚至一個參數(shù)的選定，都是一次創(chuàng)造。一個成功的設(shè)計是設(shè)計者知識、智慧和創(chuàng)造的結(jié)晶。化工生產(chǎn)中面臨各種生產(chǎn)任務(wù)設(shè)計就是根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)的要求，綜合各方面知識而設(shè)計的滿足生產(chǎn)要求的工程技術(shù)方案2設(shè)計是工程師的基本工作。化工生產(chǎn)中面臨各種生產(chǎn)任務(wù)設(shè)計就是3一

化工項目建設(shè)的過程可行性研究工程設(shè)計項目施工開車驗收工程設(shè)計初步設(shè)計詳細設(shè)計初步設(shè)計方案設(shè)計設(shè)備設(shè)計3一化工項目建設(shè)的過程可行性研究工程設(shè)計項目施工開車驗收4過程及設(shè)備設(shè)計的性質(zhì)及特點實踐性綜合性工程觀念創(chuàng)造性2、基本原則技術(shù)先進性和可靠性經(jīng)濟性安全性可操作性和可控制性清潔生產(chǎn)4過程及設(shè)備設(shè)計的性質(zhì)及特點5精餾過程工藝設(shè)計基本步驟（1）確定精餾過程工藝流程方案確定了工藝流程、操作參數(shù)分離序列的選擇分離過程模擬計算操作參數(shù)的優(yōu)化過程能量集成5精餾過程工藝設(shè)計基本步驟（1）確定精餾過程工藝流程方案確定6（2）精餾塔工藝設(shè)計填料塔填料類型的選擇塔徑的計算填料高度的計算及分段分布器、收集器等設(shè)計流體力學(xué)的校核板式塔塔板的類型及液流形式的選擇塔徑、塔高的計算溢流裝置的設(shè)計塔盤及其布置流動性能校核確定塔的類型完成塔內(nèi)件的設(shè)計6（2）精餾塔工藝設(shè)計填料塔板式塔確定塔的類型7（3）輔助設(shè)備設(shè)計（4）管路設(shè)計及泵的選擇（5）控制方案的確定（6）匯總設(shè)計結(jié)果－設(shè)計說明書7（3）輔助設(shè)備設(shè)計8板式塔一、板式塔概述重要的氣-液傳質(zhì)設(shè)備汽、液兩相接觸方式：（動畫）

全塔：逆流接觸塔板上：錯流接觸兩相流動的推動力：液體：重力氣體：壓力差（塔壓降）8板式塔汽、液兩相接觸方式：（動畫）兩相流動的推動力：9塔板結(jié)構(gòu)：1、氣體通道形式很多，如篩板、浮閥、泡罩等。對塔板性能影響很大。2、降液管（液體通道）多為弓形3、受液盤：塔板上接受液體的部分9塔板結(jié)構(gòu)：1、氣體通道2、降液管（液體通道）3、受液盤：104、溢流堰使塔板上維持一定高度的液層，保證兩相充分接觸。104、溢流堰11塔板上理想流動情況：液體橫向均勻流過塔板氣體從氣體通道上升，均勻穿過液層氣液接觸方式：鼓泡、蜂窩泡沫、泡沫和噴射接觸狀態(tài)氣液傳質(zhì)，達相平衡，分離后，繼續(xù)流動11塔板上理想流動情況：12鼓泡態(tài)：氣速小、相界面平靜蜂窩泡沫態(tài)：氣泡形成多面體結(jié)構(gòu)，有明顯上界面，湍流較弱泡沫狀態(tài)：液體以膜狀分布在氣泡之間，泡沫劇烈運動，界面波動劇烈噴射態(tài)：氣相為連續(xù)相，液相以液滴浮懸浮，液體多次分散聚集，表面更新快乳化態(tài)：高壓塔內(nèi)，液相流量大，氣泡細小，呈現(xiàn)乳化現(xiàn)象12鼓泡態(tài)：氣速小、相界面平靜13傳質(zhì)的非理想流動情況：

1、反向流動

液沫夾帶、氣泡夾帶即：返混現(xiàn)象

后果：使已分離的兩相又混合，需重新分離，板效率降低，能耗增加。13傳質(zhì)的非理想流動情況：后果：142、不均勻流動

液面落差（水力坡度）：

塔壁作用（阻力）：傳質(zhì)的非理想流動，使

實際塔板效率低于理論塔板引起塔板上氣速不均引起塔板上液速不均，中間>近壁后果：使塔板上氣液接觸不充分，板效率降低。142、不均勻流動傳質(zhì)的非理想流動，使引起塔板上氣速不均引起15原因：

1、過量液沫夾帶液泛氣速過高——液泛氣速

（二）嚴重漏液原因：

1、氣速過小漏液點氣速

2、液層厚度不均2、降液管液泛

降液管阻力過大引起根源：再沸器、冷凝器熱負荷過大或設(shè)計不合理特征：塔板阻力劇增二、板式塔中氣液相異常流動（一）液泛(淹塔)液體充滿塔板之間的空間，致使塔不能進行正常操作。15原因：（二）嚴重漏液2、降液管液泛163常用塔板類型塔板是氣液兩相接觸傳質(zhì)的場所，為提高塔板性能，采用各種形式塔板。塔板性能要求：生產(chǎn)能力大，塔板效率高，塔板阻力小，操作彈性大，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，成本低。163常用塔板類型塔板性能要求：17常用塔板類型1、泡罩塔板組成：

升氣管和泡罩

優(yōu)點：

塔板效率高，操作彈性大對物料適應(yīng)性強，不易堵

缺點：生產(chǎn)能力不大，阻力大結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。17常用塔板類型182、篩孔塔板塔板上開圓孔孔徑：3-8mm大孔徑篩板：12-25mm

優(yōu)點：

結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉182、篩孔塔板193、浮閥塔板

組成：浮閥根據(jù)氣體流量，自動調(diào)節(jié)開度

優(yōu)點：操作彈性大，阻力??；塔板效率高。

缺點：用久后，操作易失常。方形圓形條形193、浮閥塔板方形204、噴射型塔板氣流方向：垂直→小角度傾斜改善液沫夾帶、液面落差

ⅠⅡⅢ20°α=R2550Ⅰ三面切口舌片;Ⅱ拱形舌片;Ⅲ50×50mm定向舌片的尺寸和傾角圖6-55舌形塔板氣液接觸狀態(tài)：噴射狀態(tài)連續(xù)相：氣相，分散相：液相促進兩相傳質(zhì)形式：舌形塔板、浮舌塔板、斜孔塔板、垂直篩板等204、噴射型塔板ⅠⅡⅢ20°α=R2550Ⅰ三面切口舌片;215、多降液管塔板提高允許液體流量215、多降液管塔板226、林德篩板用于減壓塔的低阻力、高效率塔板。

斜臺：抵消液面落差

導(dǎo)向孔：使氣、液流向一致，減小液面落差液流(a)斜臺裝置液流液流(b)導(dǎo)向孔林德篩板226、林德篩板液流(a)斜臺裝置液流液流(b)導(dǎo)向孔林德篩237、無溢流塔板

有溢流塔板：有降液管的塔板

無溢流塔板：無降液管的塔板

形式：無溢流柵板和無溢流篩板

特點：生產(chǎn)能力大，塔板阻力?。坏僮鲝椥孕?，塔板效率低。ac237、無溢流塔板ac24第一節(jié)設(shè)計方案確定一.確定精餾流程（1）流程設(shè)計需要考慮的基本問題

●分離序列的選擇●熱能的合理應(yīng)用能量集成思想

●輔助設(shè)備罐、換熱器、泵●過程的控制和調(diào)節(jié)原料量、回流量、液位等（2）操作條件選擇●操作壓力加壓、常壓、減壓●進料狀態(tài)飽和液體進料24第一節(jié)設(shè)計方案確定一.確定精餾流程25（3）塔底加熱劑及加熱方式

●常用的加熱劑飽和水蒸氣、熱水

●常用的加熱方式間壁式（4）塔頂冷卻劑的選擇

●常用的冷卻劑冷卻水、液氨等

●冷卻水出口溫度的選擇25（3）塔底加熱劑及加熱方式26已知：塔頂、塔底組成、塔頂壓力、回流比為求理論板數(shù)需要知道：塔頂、塔底溫度，塔內(nèi)氣液相負荷，相對揮發(fā)度烴類特點：近似認為理想體系，可按恒莫爾流假設(shè)處理塔頂、塔底溫度——查手冊（按純組分）第二節(jié)精餾過程的模擬計算工程經(jīng)驗每塊塔板壓降100mm液柱逐板計算，得出理論板數(shù)N及適宜進料位置符合恒莫爾流假設(shè)乙烷—乙烯相對揮發(fā)度1.348丙烷—丙烯相對揮發(fā)度1.13326已知：塔頂、塔底組成、塔頂壓力、回流比烴類特點：近似認為27塔板設(shè)計選擇精餾段或者提餾段的某一塊塔板確定相關(guān)參數(shù)：氣相流量液相流量氣相密度液相密度液相表面張力第三節(jié)板式塔的化工設(shè)計計算27塔板設(shè)計選擇精餾段或者提餾段的某一塊塔板第三節(jié)板28一、塔的有效高度Z

已知：實際塔板數(shù)NP

選取塔板間距HT

有效塔高：塔體高度：有效高+頂部+底部+

其它

安裝高度：裙座28一、塔的有效高度Z29塔板間距和塔徑的經(jīng)驗關(guān)系選取塔板間距

HT

：(計算塔徑之后還要跌代）考慮經(jīng)濟性、經(jīng)驗選取

HT

↓，則塔高↓，液沫夾帶量↑，液泛氣速↓

HT↑，則塔內(nèi)氣速↑，塔徑可↓，但塔高↑29塔板間距和塔徑的經(jīng)驗關(guān)系選取塔板間距HT：(計算塔30二、塔徑

原則：防止過量液沫夾帶液泛，先確定液泛氣速

uf

(m/s)

，然后選設(shè)計氣速u，計算塔徑D。

1、液泛氣速：

C：氣體負荷因子

C=f(HT,液體表面張力，兩相接觸狀況）兩相流動參數(shù)FLV：式中，Vs、Ls：氣、液相體積流率m3/s

WL、WV：氣、液相質(zhì)量流率kg/s30二、塔徑C：氣體負荷因子式中，Vs、Ls31橫坐標(biāo)：兩相流動參數(shù)

FLV縱坐標(biāo)：

對于篩板塔(浮閥、泡罩塔)可查圖，C20=(HT

、FLV)

C20：σ=20mN/m時的氣體負荷因子化原（下）237頁費克關(guān)連圖31橫坐標(biāo)：兩相流動參數(shù)FLV對于篩板塔(浮閥、泡罩塔)32選定HT

，計算出FLV

及C，可計算液泛氣速uf2、選取設(shè)計氣速

u

選取泛點率：u

/

uf

一般液體，0.6--0.8

易起泡液體，0.5--0.6

設(shè)計氣速

u=泛點率×uf所需氣體流通截面積32選定HT，計算出FLV及C，可計算液泛氣速uf33選取

Ad/AT33選取Ad/AT34選取

Ad/AT原則

單流型弓形降液管：0.06--0.12

多流型：可適當(dāng)增大

U形流型：可適當(dāng)減小34選取Ad/AT原則35塔截面積AT=氣體流通截面積A+降液管面積Ad

即：A=AT-Ad塔截面積計算塔徑需圓整，系列化標(biāo)準(zhǔn)：

0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,2.0m等選取Ad/AT

，計算塔徑D

35塔截面積AT=氣體流通截面積A+降液管面積A36注意：（1）必須用圓整后的D重新計算確定實際的氣體流通截面積、實際氣速及泛點率（2）校核HT與D的范圍36注意：37初選板間距C20Cufu=泛點率

×ufuA選取Ad/ATATD校核HT與D的范圍圓整確定實際的氣體流通截面積、實際氣速及泛點率符合不符合37初選板間距C20Cufu=泛點率×ufuA選取Ad38三、溢流裝置設(shè)計

1.溢流型式的選擇依據(jù)：塔徑流量

2.降液管和底隙

降液管：弓形、圓形由Ad/AT=0.06~0.12確定底隙hb

：30--40mm

3.溢流堰維持塔板上一定液層使液體均勻橫向流過38三、溢流裝置設(shè)計39液流型式選取參考表39液流型式選取參考表40堰長lW

：影響液層高度

或：單流型：雙流型:堰高hW：直接影響塔板上液層厚度過小，相際傳質(zhì)面積過小過大，塔板阻力大常、加壓塔：50--80mm

減壓塔：25mm查書上圖（化原235頁），求lW溢流強度Lh/lW100~130m3/mh40堰長lW：影響液層高度堰高hW：直接影響塔板上液層41其中，E：液流收縮系數(shù)

一般，取E=1要求：堰上方液頭高度hOW

：書上圖（化原236頁）41堰上方液頭高度hOW：書上圖（化原236頁）42四、塔板及其分布

受液區(qū)和降液區(qū)入口安定區(qū)和出口安定區(qū)邊緣區(qū)：有效傳質(zhì)區(qū)：Aa42四、塔板及其分布43五、篩孔的尺寸和排列

篩孔：有效傳質(zhì)區(qū)內(nèi)，常按正三角形排列篩板開孔率：單流型弓形降液管塔板：雙流型弓形降液管塔板：43五、篩孔的尺寸和排列單流型弓形降液管塔板：44d0:3--8mm12--25mm(大篩孔)

t:(2.5~5)

d0——取整ф:

0.05--0.15（大、小）板厚：碳鋼（3--4mm）、不銹鋼

篩孔氣速：篩孔數(shù)：44d0:3--8mm篩孔氣速：篩孔數(shù)：45選擇孔徑d0，t

篩孔氣速：篩孔數(shù)：選擇開孔率ф:

0.05--0.15（大、小）45選擇孔徑d0，t篩孔氣速：篩孔數(shù)：選擇開孔率46六、閥孔的尺寸及排列（p.212）排列：一般為三角形型式：F1、V-4、十字架型、A型、

V-O型---F1型：d0=39mm

t=75、100、125mm

等腰三角形排列（p.215)46六、閥孔的尺寸及排列（p.212）排列：一般為三角形47常壓、減壓塔：Ф=10%～14%

加壓塔：<10%

n和Ф的初步確定：選取閥孔動能因子F0=8—12

用下式計算u0等參數(shù)注意：

分塊式塔板（0.8-0.9m整）

先要選d排閥，最后確定u0、Ф47常壓、減壓塔：Ф=10%～14%

加壓塔：<10%

n48七、塔板的校核對初步設(shè)計的結(jié)果進行調(diào)整和修正1、液沫夾帶量校核質(zhì)量夾帶率ev：單位量氣體所夾帶的液體量

kg

液體/kg氣體，或kmol液體/kmol氣體夾帶速率e：單位時間夾帶到上層塔板的液體量，

kg

液體/h液沫夾帶分率ψ：每層板夾帶的液體占進入該板的液體的分率。則：

48七、塔板的校核1、液沫夾帶量校核49篩板塔：方法一，查Fair圖(教材241頁)，可求Ψ方法二，用Hunt公式：式中Hf為板上泡沫層高度：Hf=2.5(hW+hoW)要求：ev≤

0.1

kg液體/kg氣體重新選u49篩板塔：式中Hf為板上泡沫層高度：Hf=2.5(50浮閥塔：D<0.9m：F1<0.65~0.75

驗證泛點率F1

一般的大塔：F1<0.8~0.82

負壓塔：F1<0.75~0.77Z——液體橫過塔板流動的行程K—物性系數(shù)，設(shè)計查表5-11，對正常系統(tǒng)K=1CF—泛點負荷因子，查圖（設(shè)計171頁）Ab—板上液流面積，Ab=AT-2Ad單流型:Z=D-2bd雙流型:Z=(D-2bd-bd’)/250浮閥塔：51取以上計算值的大者做判斷超過允許值，應(yīng)調(diào)整塔板間距或塔徑2、塔板阻力的計算和校核塔板阻力：清液柱高度m(液柱)

塔板阻力hf

:

（1）干板阻力h0—氣體通過板上孔的阻力（設(shè)無液體時）

（2）液層阻力hl—氣體通過液層阻力（3）克服液體表面張力阻力hσ—孔口處表面張力51取以上計算值的大者做判斷超過允許值，應(yīng)調(diào)整塔板間距52（1）干板阻力，m(液柱)

篩板：

C0—孔流系數(shù)，查圖P242（教材）浮閥：先聯(lián)立以下二式求臨界閥孔氣速u0,K比較：若u0≥u0,K，用上式（全開）若u0≤u0,K，用下式（未全開）求uok52（1）干板阻力，m(液柱)53若塔板阻力過大，可增加開孔率

或降低堰高（3）克服液體表面張力阻力：一般可不計，m(液柱)

（2）液層阻力，m(液柱)

浮閥：篩板：查圖求β(充氣系數(shù)）（教材242頁）水：0.5油：0.2～0.35碳氫化合物：0.4～0.553若塔板阻力過大，可增加開孔率（3）克服液體表面張力阻力543、降液管液泛校核543、降液管液泛校核553、降液管液泛校核

降液管中清液柱高度(m)①液面落差Δ，一般較小，可不計；當(dāng)不可忽略時，要求：Δ<0.5h0553、降液管液泛校核①液面落差Δ，一般較小，可不計；當(dāng)56②液體通過降液管阻力hd，主要考慮底隙阻力hd，泡沫層高度要求若泡沫高度過大，可減小塔板阻力或增大塔板間距泡沫層相對密度：對不易起泡物系，Φ=0.5-0.6易起泡物系，Φ=0.3-0.456②液體通過降液管阻力hd，泡沫層高度要求若泡沫高度574、液體在降液管中停留時間校核目的：避免嚴重的氣泡夾帶

停留時間要求停留時間過小，可增加降液管面積

或增大塔板間距5、嚴重漏液校核

漏液點氣速u0′

：發(fā)生嚴重漏液時篩孔氣速

穩(wěn)定系數(shù)574、液體在降液管中停留時間校核停留時間要求停留時間過小，58篩板塔：

1）計算嚴重漏液時干板阻力

h0′

2）計算漏液點氣速u0′

如果穩(wěn)定系數(shù)K過小，可減小開孔率或降低堰高浮閥：

取F0’=558篩板塔：2）計算漏液點氣速u0′如果穩(wěn)定系數(shù)K59八、塔板的負荷性能圖——確定塔板的操作彈性59八、塔板的負荷性能圖——確定塔板的操作彈性60（1）過量液沫夾帶線（氣相負荷上限線）規(guī)定：ev=

0.1（

kg

液體/kg氣體）為限制條件篩板塔：Hf

=2.5(hW+hoW)60（1）過量液沫夾帶線（氣相負荷上限線）Hf=2.561浮閥塔，取F1=0.8估計：Ab>0.78AT時用第一式（多見）Ab=AT-2Ad

塔板上液流面積61浮閥塔，取F1=0.8估計：Ab>0.62(2)液相下限線規(guī)定整理出：Lh=3.07lW

——與y軸平行（3）嚴重漏液線（氣相下限線）篩板塔：62(2)液相下限線整理出：Lh=3.07lW——與y軸63浮閥塔：（4）液相上限線——保證液體在降液管中有一定的停留時間63浮閥塔：（4）液相上限線——保證液體在降液管中有一定的停64（5）降液管液泛線兩種塔型在hf一項上有區(qū)別Hd’=HT+hW64（5）降液管液泛線兩種塔型在hf一項上有區(qū)65塔板的操作彈性：或65塔板的操作彈性：或66課程設(shè)計任務(wù)書按名單確定自己的確切設(shè)計內(nèi)容工藝設(shè)計說明書課程設(shè)計成果1課程設(shè)計任務(wù)書按名單確定自己的確切設(shè)計內(nèi)容工藝設(shè)計說明書課67設(shè)計是工程師的基本工作。設(shè)計是一項充滿挑戰(zhàn)和創(chuàng)造性的工作。每一個成熟技術(shù)的使用、新技術(shù)的采用、甚至一個參數(shù)的選定，都是一次創(chuàng)造。一個成功的設(shè)計是設(shè)計者知識、智慧和創(chuàng)造的結(jié)晶?；どa(chǎn)中面臨各種生產(chǎn)任務(wù)設(shè)計就是根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)的要求，綜合各方面知識而設(shè)計的滿足生產(chǎn)要求的工程技術(shù)方案2設(shè)計是工程師的基本工作。化工生產(chǎn)中面臨各種生產(chǎn)任務(wù)設(shè)計就是68一

化工項目建設(shè)的過程可行性研究工程設(shè)計項目施工開車驗收工程設(shè)計初步設(shè)計詳細設(shè)計初步設(shè)計方案設(shè)計設(shè)備設(shè)計3一化工項目建設(shè)的過程可行性研究工程設(shè)計項目施工開車驗收69過程及設(shè)備設(shè)計的性質(zhì)及特點實踐性綜合性工程觀念創(chuàng)造性2、基本原則技術(shù)先進性和可靠性經(jīng)濟性安全性可操作性和可控制性清潔生產(chǎn)4過程及設(shè)備設(shè)計的性質(zhì)及特點70精餾過程工藝設(shè)計基本步驟（1）確定精餾過程工藝流程方案確定了工藝流程、操作參數(shù)分離序列的選擇分離過程模擬計算操作參數(shù)的優(yōu)化過程能量集成5精餾過程工藝設(shè)計基本步驟（1）確定精餾過程工藝流程方案確定71（2）精餾塔工藝設(shè)計填料塔填料類型的選擇塔徑的計算填料高度的計算及分段分布器、收集器等設(shè)計流體力學(xué)的校核板式塔塔板的類型及液流形式的選擇塔徑、塔高的計算溢流裝置的設(shè)計塔盤及其布置流動性能校核確定塔的類型完成塔內(nèi)件的設(shè)計6（2）精餾塔工藝設(shè)計填料塔板式塔確定塔的類型72（3）輔助設(shè)備設(shè)計（4）管路設(shè)計及泵的選擇（5）控制方案的確定（6）匯總設(shè)計結(jié)果－設(shè)計說明書7（3）輔助設(shè)備設(shè)計73板式塔一、板式塔概述重要的氣-液傳質(zhì)設(shè)備汽、液兩相接觸方式：（動畫）

全塔：逆流接觸塔板上：錯流接觸兩相流動的推動力：液體：重力氣體：壓力差（塔壓降）8板式塔汽、液兩相接觸方式：（動畫）兩相流動的推動力：74塔板結(jié)構(gòu)：1、氣體通道形式很多，如篩板、浮閥、泡罩等。對塔板性能影響很大。2、降液管（液體通道）多為弓形3、受液盤：塔板上接受液體的部分9塔板結(jié)構(gòu)：1、氣體通道2、降液管（液體通道）3、受液盤：754、溢流堰使塔板上維持一定高度的液層，保證兩相充分接觸。104、溢流堰76塔板上理想流動情況：液體橫向均勻流過塔板氣體從氣體通道上升，均勻穿過液層氣液接觸方式：鼓泡、蜂窩泡沫、泡沫和噴射接觸狀態(tài)氣液傳質(zhì)，達相平衡，分離后，繼續(xù)流動11塔板上理想流動情況：77鼓泡態(tài)：氣速小、相界面平靜蜂窩泡沫態(tài)：氣泡形成多面體結(jié)構(gòu)，有明顯上界面，湍流較弱泡沫狀態(tài)：液體以膜狀分布在氣泡之間，泡沫劇烈運動，界面波動劇烈噴射態(tài)：氣相為連續(xù)相，液相以液滴浮懸浮，液體多次分散聚集，表面更新快乳化態(tài)：高壓塔內(nèi)，液相流量大，氣泡細小，呈現(xiàn)乳化現(xiàn)象12鼓泡態(tài)：氣速小、相界面平靜78傳質(zhì)的非理想流動情況：

1、反向流動

液沫夾帶、氣泡夾帶即：返混現(xiàn)象

后果：使已分離的兩相又混合，需重新分離，板效率降低，能耗增加。13傳質(zhì)的非理想流動情況：后果：792、不均勻流動

液面落差（水力坡度）：

塔壁作用（阻力）：傳質(zhì)的非理想流動，使

實際塔板效率低于理論塔板引起塔板上氣速不均引起塔板上液速不均，中間>近壁后果：使塔板上氣液接觸不充分，板效率降低。142、不均勻流動傳質(zhì)的非理想流動，使引起塔板上氣速不均引起80原因：

1、過量液沫夾帶液泛氣速過高——液泛氣速

（二）嚴重漏液原因：

1、氣速過小漏液點氣速

2、液層厚度不均2、降液管液泛

降液管阻力過大引起根源：再沸器、冷凝器熱負荷過大或設(shè)計不合理特征：塔板阻力劇增二、板式塔中氣液相異常流動（一）液泛(淹塔)液體充滿塔板之間的空間，致使塔不能進行正常操作。15原因：（二）嚴重漏液2、降液管液泛813常用塔板類型塔板是氣液兩相接觸傳質(zhì)的場所，為提高塔板性能，采用各種形式塔板。塔板性能要求：生產(chǎn)能力大，塔板效率高，塔板阻力小，操作彈性大，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，成本低。163常用塔板類型塔板性能要求：82常用塔板類型1、泡罩塔板組成：

升氣管和泡罩

優(yōu)點：

塔板效率高，操作彈性大對物料適應(yīng)性強，不易堵

缺點：生產(chǎn)能力不大，阻力大結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。17常用塔板類型832、篩孔塔板塔板上開圓孔孔徑：3-8mm大孔徑篩板：12-25mm

優(yōu)點：

結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉182、篩孔塔板843、浮閥塔板

組成：浮閥根據(jù)氣體流量，自動調(diào)節(jié)開度

優(yōu)點：操作彈性大，阻力??；塔板效率高。

缺點：用久后，操作易失常。方形圓形條形193、浮閥塔板方形854、噴射型塔板氣流方向：垂直→小角度傾斜改善液沫夾帶、液面落差

ⅠⅡⅢ20°α=R2550Ⅰ三面切口舌片;Ⅱ拱形舌片;Ⅲ50×50mm定向舌片的尺寸和傾角圖6-55舌形塔板氣液接觸狀態(tài)：噴射狀態(tài)連續(xù)相：氣相，分散相：液相促進兩相傳質(zhì)形式：舌形塔板、浮舌塔板、斜孔塔板、垂直篩板等204、噴射型塔板ⅠⅡⅢ20°α=R2550Ⅰ三面切口舌片;865、多降液管塔板提高允許液體流量215、多降液管塔板876、林德篩板用于減壓塔的低阻力、高效率塔板。

斜臺：抵消液面落差

導(dǎo)向孔：使氣、液流向一致，減小液面落差液流(a)斜臺裝置液流液流(b)導(dǎo)向孔林德篩板226、林德篩板液流(a)斜臺裝置液流液流(b)導(dǎo)向孔林德篩887、無溢流塔板

有溢流塔板：有降液管的塔板

無溢流塔板：無降液管的塔板

形式：無溢流柵板和無溢流篩板

特點：生產(chǎn)能力大，塔板阻力??；但操作彈性小，塔板效率低。ac237、無溢流塔板ac89第一節(jié)設(shè)計方案確定一.確定精餾流程（1）流程設(shè)計需要考慮的基本問題

●分離序列的選擇●熱能的合理應(yīng)用能量集成思想

●輔助設(shè)備罐、換熱器、泵●過程的控制和調(diào)節(jié)原料量、回流量、液位等（2）操作條件選擇●操作壓力加壓、常壓、減壓●進料狀態(tài)飽和液體進料24第一節(jié)設(shè)計方案確定一.確定精餾流程90（3）塔底加熱劑及加熱方式

●常用的加熱劑飽和水蒸氣、熱水

●常用的加熱方式間壁式（4）塔頂冷卻劑的選擇

●常用的冷卻劑冷卻水、液氨等

●冷卻水出口溫度的選擇25（3）塔底加熱劑及加熱方式91已知：塔頂、塔底組成、塔頂壓力、回流比為求理論板數(shù)需要知道：塔頂、塔底溫度，塔內(nèi)氣液相負荷，相對揮發(fā)度烴類特點：近似認為理想體系，可按恒莫爾流假設(shè)處理塔頂、塔底溫度——查手冊（按純組分）第二節(jié)精餾過程的模擬計算工程經(jīng)驗每塊塔板壓降100mm液柱逐板計算，得出理論板數(shù)N及適宜進料位置符合恒莫爾流假設(shè)乙烷—乙烯相對揮發(fā)度1.348丙烷—丙烯相對揮發(fā)度1.13326已知：塔頂、塔底組成、塔頂壓力、回流比烴類特點：近似認為92塔板設(shè)計選擇精餾段或者提餾段的某一塊塔板確定相關(guān)參數(shù)：氣相流量液相流量氣相密度液相密度液相表面張力第三節(jié)板式塔的化工設(shè)計計算27塔板設(shè)計選擇精餾段或者提餾段的某一塊塔板第三節(jié)板93一、塔的有效高度Z

已知：實際塔板數(shù)NP

選取塔板間距HT

有效塔高：塔體高度：有效高+頂部+底部+

其它

安裝高度：裙座28一、塔的有效高度Z94塔板間距和塔徑的經(jīng)驗關(guān)系選取塔板間距

HT

：(計算塔徑之后還要跌代）考慮經(jīng)濟性、經(jīng)驗選取

HT

↓，則塔高↓，液沫夾帶量↑，液泛氣速↓

HT↑，則塔內(nèi)氣速↑，塔徑可↓，但塔高↑29塔板間距和塔徑的經(jīng)驗關(guān)系選取塔板間距HT：(計算塔95二、塔徑

原則：防止過量液沫夾帶液泛，先確定液泛氣速

uf

(m/s)

，然后選設(shè)計氣速u，計算塔徑D。

1、液泛氣速：

C：氣體負荷因子

C=f(HT,液體表面張力，兩相接觸狀況）兩相流動參數(shù)FLV：式中，Vs、Ls：氣、液相體積流率m3/s

WL、WV：氣、液相質(zhì)量流率kg/s30二、塔徑C：氣體負荷因子式中，Vs、Ls96橫坐標(biāo)：兩相流動參數(shù)

FLV縱坐標(biāo)：

對于篩板塔(浮閥、泡罩塔)可查圖，C20=(HT

、FLV)

C20：σ=20mN/m時的氣體負荷因子化原（下）237頁費克關(guān)連圖31橫坐標(biāo)：兩相流動參數(shù)FLV對于篩板塔(浮閥、泡罩塔)97選定HT

，計算出FLV

及C，可計算液泛氣速uf2、選取設(shè)計氣速

u

選取泛點率：u

/

uf

一般液體，0.6--0.8

易起泡液體，0.5--0.6

設(shè)計氣速

u=泛點率×uf所需氣體流通截面積32選定HT，計算出FLV及C，可計算液泛氣速uf98選取

Ad/AT33選取Ad/AT99選取

Ad/AT原則

單流型弓形降液管：0.06--0.12

多流型：可適當(dāng)增大

U形流型：可適當(dāng)減小34選取Ad/AT原則100塔截面積AT=氣體流通截面積A+降液管面積Ad

即：A=AT-Ad塔截面積計算塔徑需圓整，系列化標(biāo)準(zhǔn)：

0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,2.0m等選取Ad/AT

，計算塔徑D

35塔截面積AT=氣體流通截面積A+降液管面積A101注意：（1）必須用圓整后的D重新計算確定實際的氣體流通截面積、實際氣速及泛點率（2）校核HT與D的范圍36注意：102初選板間距C20Cufu=泛點率

×ufuA選取Ad/ATATD校核HT與D的范圍圓整確定實際的氣體流通截面積、實際氣速及泛點率符合不符合37初選板間距C20Cufu=泛點率×ufuA選取Ad103三、溢流裝置設(shè)計

1.溢流型式的選擇依據(jù)：塔徑流量

2.降液管和底隙

降液管：弓形、圓形由Ad/AT=0.06~0.12確定底隙hb

：30--40mm

3.溢流堰維持塔板上一定液層使液體均勻橫向流過38三、溢流裝置設(shè)計104液流型式選取參考表39液流型式選取參考表105堰長lW

：影響液層高度

或：單流型：雙流型:堰高hW：直接影響塔板上液層厚度過小，相際傳質(zhì)面積過小過大，塔板阻力大常、加壓塔：50--80mm

減壓塔：25mm查書上圖（化原235頁），求lW溢流強度Lh/lW100~130m3/mh40堰長lW：影響液層高度堰高hW：直接影響塔板上液層106其中，E：液流收縮系數(shù)

一般，取E=1要求：堰上方液頭高度hOW

：書上圖（化原236頁）41堰上方液頭高度hOW：書上圖（化原236頁）107四、塔板及其分布

受液區(qū)和降液區(qū)入口安定區(qū)和出口安定區(qū)邊緣區(qū)：有效傳質(zhì)區(qū)：Aa42四、塔板及其分布108五、篩孔的尺寸和排列

篩孔：有效傳質(zhì)區(qū)內(nèi)，常按正三角形排列篩板開孔率：單流型弓形降液管塔板：雙流型弓形降液管塔板：43五、篩孔的尺寸和排列單流型弓形降液管塔板：109d0:3--8mm12--25mm(大篩孔)

t:(2.5~5)

d0——取整ф:

0.05--0.15（大、小）板厚：碳鋼（3--4mm）、不銹鋼

篩孔氣速：篩孔數(shù)：44d0:3--8mm篩孔氣速：篩孔數(shù)：110選擇孔徑d0，t

篩孔氣速：篩孔數(shù)：選擇開孔率ф:

0.05--0.15（大、?。?5選擇孔徑d0，t篩孔氣速：篩孔數(shù)：選擇開孔率111六、閥孔的尺寸及排列（p.212）排列：一般為三角形型式：F1、V-4、十字架型、A型、

V-O型---F1型：d0=39mm

t=75、100、125mm

等腰三角形排列（p.215)46六、閥孔的尺寸及排列（p.212）排列：一般為三角形112常壓、減壓塔：Ф=10%～14%

加壓塔：<10%

n和Ф的初步確定：選取閥孔動能因子F0=8—12

用下式計算u0等參數(shù)注意：

分塊式塔板（0.8-0.9m整）

先要選d排閥，最后確定u0、Ф47常壓、減壓塔：Ф=10%～14%

加壓塔：<10%

n113七、塔板的校核對初步設(shè)計的結(jié)果進行調(diào)整和修正1、液沫夾帶量校核質(zhì)量夾帶率ev：單位量氣體所夾帶的液體量

kg

液體/kg氣體，或kmol液體/kmol氣體夾帶速率e：單位時間夾帶到上層塔板的液體量，

kg

液體/h液沫夾帶分率ψ：每層板夾帶的液體占進入該板的液體的分率。則：

48七、塔板的校核1、液沫夾帶量校核114篩板塔：方法一，查Fair圖(教材241頁)，可求Ψ方法二，用Hunt公式：式中Hf為板上泡沫層高度：Hf=2.5(hW+hoW)要求：ev≤

0.1

kg液體/kg氣體重新選u49篩板塔：式中Hf為板上泡沫層高度：Hf=2.5(115浮閥塔：D<0.9m：F1<0.65~0.75

驗證泛點率F1

一般的大塔：F1<0.8~0.82

負壓塔：F1<0.75~0.77Z——液體橫過塔板流動的行程K—物性系數(shù)，設(shè)計查表5-11，對正常系統(tǒng)K=1CF—泛點負荷因子，查圖（設(shè)計171頁）Ab—板上液流面積，Ab=AT-2Ad單流型:Z=D-2bd雙流型:Z=(D-2bd-bd’)/250浮閥塔：116取以上計算值的大者做判斷超過允許值，應(yīng)調(diào)整