1、化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)書北京石油化工學(xué)院材料與化工學(xué)院化工系2006.4.170精品 料推薦目錄第一部分篩板塔設(shè)計一、化工原理 程 的目的與要求1二、化工原理 程 的內(nèi)容1三、安排與要求 2四、 步 21、 收集基 數(shù)據(jù) . 22、 工 流程的 33、 做全塔的物料平衡 34、 確定操作條件 35、 確定回流比 . 56、 理 板數(shù)與 板數(shù). 77、 確定冷凝器與再沸器的 荷. 88、 初估冷凝器與再沸器的 面 . 89、 塔徑 算及板 距確定. 810、堰及降液管的 . 1311、塔板布置及 板塔的主要 構(gòu)參數(shù)1512、 板塔的水力學(xué) 算 1713、塔 構(gòu) . 2214、塔高 28參考文獻 .

2、 29 任 . 30第一部分篩板塔設(shè)計一、化工原理課程設(shè)計的目的與要求通過理論課的學(xué)習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了不少理論知識和生產(chǎn)實際知識，對于一個未來的工程技術(shù)人員來說，如何運用所學(xué)知識去分析和解決實際問題是至關(guān)重要的，本課程設(shè)計的目的也是如此?；ぴ碚n程設(shè)計是化工專業(yè)的學(xué)生在校期間第一次進行的設(shè)計，要求每個同學(xué)獨立完成一個實際裝置（本次設(shè)計為精餾裝置）的設(shè)計。設(shè)計中應(yīng)對精餾原理、操作、流程及設(shè)備的結(jié)構(gòu)、制造、安裝、檢修進行全面考慮，最終以簡潔的文字、表格及圖紙正確地把設(shè)計表達出來。本次設(shè)計是在教師指導(dǎo)下，由學(xué)生獨立進行的設(shè)計。因此，對學(xué)生的獨立工作能力和實際工作能力是一次很好的鍛煉機會，

3、是培養(yǎng)化工技術(shù)人員的一個重要環(huán)節(jié)。通過設(shè)計，學(xué)生應(yīng)培養(yǎng)和掌握：1、正確的設(shè)計思想和認(rèn)真負(fù)責(zé)的設(shè)計態(tài)度。設(shè)計應(yīng)結(jié)合實際進行，力求經(jīng)濟、實用、可靠和先進。設(shè)計應(yīng)對生產(chǎn)負(fù)責(zé)。設(shè)計中的每一數(shù)據(jù)，每一筆一劃都要準(zhǔn)確可靠，負(fù)責(zé)到底。2、獨立的工作能力及靈活運用所學(xué)知識分析問題和解決問題的能力。設(shè)計由學(xué)生獨立完成，教師只起指導(dǎo)作用，學(xué)生在設(shè)計中碰到的問題和教師進行討論。教師只做提示和啟發(fā)，由學(xué)生自己去解決問題，指導(dǎo)教師原則上不負(fù)責(zé)檢查計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，學(xué)生應(yīng)自己負(fù)責(zé)計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，可靠性。學(xué)生在設(shè)計中可以相互討論，但不能照抄，為了更好地了解和檢查學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力，設(shè)計的最后階段安排有答辯。

4、若答辯不通過，設(shè)計不能通過。3、精餾裝置設(shè)計的一般辦法和步驟。4、正確運用各種參考資料，合理選用各種經(jīng)驗公式和數(shù)據(jù)。由于所用資料不同，各種經(jīng)驗公式和數(shù)據(jù)可能會有一些差別。設(shè)計者應(yīng)盡可能了解這些公式、數(shù)據(jù)的來歷、實用范圍，并能正確地運用。設(shè)計前，學(xué)生應(yīng)該詳細(xì)閱讀設(shè)計指導(dǎo)書、任務(wù)書，明確設(shè)計目的、任務(wù)及內(nèi)容。設(shè)計中安排好自己的工作，提高工作效率。二、化工原理課程設(shè)計（精餾裝置）的內(nèi)容1、選擇流程，畫流程圖。2、做物料衡算，列出物料衡算表。3、確定操作條件（壓力、溫度）。4、選擇合適回流比，計算理論板數(shù)。15、做熱量衡算，列出熱量衡算表。6、選擇換熱器，計算冷卻介質(zhì)及加熱介質(zhì)用量。7、完成塔板設(shè)計。

5、8、編寫設(shè)計計算說明書。設(shè)計結(jié)束時，學(xué)生應(yīng)交的作業(yè)有：工藝流程圖一張，塔板結(jié)構(gòu)圖一張，設(shè)計說明書一份。計算機輔助計算結(jié)果（包括簡單計算和嚴(yán)格計算兩種計算結(jié)果）。三、安排與要求設(shè)計進行兩周，大致可分為以下幾個階段：1、準(zhǔn)備（一天）教師介紹有關(guān)課程設(shè)計的情況，下達設(shè)計任務(wù)書。學(xué)生應(yīng)詳細(xì)閱讀設(shè)計任務(wù)書，明確設(shè)計目的、設(shè)計任務(wù)、設(shè)計內(nèi)容及設(shè)計步驟。安排好今后兩周的工作。2、設(shè)計計算階段（四五天）按設(shè)計任務(wù)及內(nèi)容進行設(shè)計計算，有時甚至需要對幾個不同的方案進行設(shè)計計算，并對設(shè)計結(jié)果進行分析比較，從中選擇較好的方案。計算結(jié)束后編寫出設(shè)計計算說明書。設(shè)計計算說明書應(yīng)包含：目錄、設(shè)計任務(wù)書、流程圖、設(shè)計計算、計

6、算結(jié)果及所引用的資料目錄等。設(shè)計計算說明書除了有數(shù)字計算之外還應(yīng)有分析，只有數(shù)字計算，而無論述分析，這樣的設(shè)計是不完整的，也是不能通過的。計算部分應(yīng)列出計算式，代入數(shù)值，得出結(jié)果。計算結(jié)果應(yīng)有單位。說明書一律用 a4 紙寫，文字部分要簡練，書寫要清楚。說明書要標(biāo)上頁碼，加上封面，裝訂成冊。3、計算機輔助計算（二三天）。4、答辯（一天）答辯安排在最后一天進行。答辯前學(xué)生應(yīng)將設(shè)計計算說明書裝訂成冊，連同計算機輔助計算一起交給教師。答辯時學(xué)生先簡要匯報一下自己的設(shè)計工作，然后回答教師提出的問題。四、設(shè)計步驟精餾裝置設(shè)計的內(nèi)容與步驟大致如下：1、收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)計所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括：2進料流量及組成。分

7、離要求。原料的熱力學(xué)狀態(tài)。冷卻介質(zhì)及其溫度、加熱介質(zhì)及溫度。物性數(shù)據(jù)（如密度、表面張力等）。上述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中、兩項由設(shè)計任務(wù)給出。、兩項若任務(wù)中未曾給出，則應(yīng)根據(jù)具體情況確定。物性數(shù)據(jù)可從有關(guān)資料中查取。2、工藝流程的選擇精餾裝置一般包括塔頂冷凝器，塔釜再沸器，原料預(yù)熱器及流體輸送泵等。流程選擇應(yīng)結(jié)合實際進行，考慮經(jīng)濟性、穩(wěn)定性。如進料是否需要預(yù)熱、冷凝器的型式及布置、及再沸器的型號等。當(dāng)塔頂需汽相出料時，采用分凝器，除此之外，一般均采用全凝器。對于小塔，通常將冷凝器放于塔頂，采用重力回流。對于大塔，冷凝器可放至適當(dāng)位置，用泵進行強制回流。再沸器的型式有立式與臥式、熱虹吸式與強制循環(huán)式之外。當(dāng)傳

8、熱量較小時，選用立式熱式再沸器較為有利。傳熱量較大時， 采用臥式熱虹吸式再沸器。當(dāng)塔釜物料粘度很大，或易受熱分解時，宜采用泵強制循環(huán)型再沸器。幾種再沸器型式如圖1 所示。精餾裝置中，塔頂蒸汽的潛熱和塔釜殘液的顯熱可以被用于預(yù)熱進料。塔頂蒸汽潛熱大，而溫度較低，塔釜殘液溫度高，而顯熱的熱量少。在考慮這些熱量的利用時要注意經(jīng)濟上的合理性及操作上的穩(wěn)定性。3、做全塔的物料平衡對于雙組分的連續(xù)精餾塔，由總物料平衡及分物料平衡有dwfdxdwxwfxf（ 1）根據(jù)進料流量f 及組成 xf ，分離要求，解方程組（1）即可求得餾出液流率d 及殘液流率 w。4、確定操作條件（壓力、溫度）3精餾操作最好在常壓下

9、進行，不能在常壓下進行時，可根據(jù)下述因素考慮加壓或減壓操作。（ 1）、對熱敏性物質(zhì)，為降低操作溫度，可考慮減壓操作。（ 2）、若常壓下塔釜殘液的泡點超過或接近 200時，可考慮減壓操作。因為加熱蒸汽溫度一般低于 200。（ 1）立式熱虹吸型（ 2）泵強制循環(huán)型加熱介質(zhì)產(chǎn)品（ a）(b)（ 3）臥式再沸器圖 1 幾種再沸器型式（ 3）、最方便最經(jīng)濟的冷卻介質(zhì)為水。若常壓下塔頂蒸汽全凝時的溫度低于冷卻介質(zhì)的溫度時可考慮加壓操作。還應(yīng)該指出壓力增大時，操作溫度隨之升高，輕、重組分相對揮發(fā)度減少，分離所需加熱介質(zhì)4的理論板數(shù)增加。在確定操作壓力時，除了上面所述諸因素之外，尚需考慮設(shè)備的結(jié)構(gòu)、材料等。通

10、常按下述步驟確定操作壓力。（ 1）、選擇冷卻介質(zhì)，確定冷卻介質(zhì)溫度。最為方便、來源最廣的冷卻介質(zhì)為水。設(shè)計時應(yīng)了解本地區(qū)水的資源情況及水溫。（ 2）確定冷卻器及回流罐系統(tǒng)壓力p冷 。塔頂蒸汽全部冷凝時的溫度一般比冷卻介質(zhì)溫度高10 20。冷卻器和回流罐系統(tǒng)壓力即為該溫度下的蒸汽壓（平衡壓力），可由泡點方程式得。ck i xdi1（ 2）i1式中 k i 平衡指數(shù)。烴類 k i可由資料 （1）（2）查得。（ 3）、確定塔頂和塔釜壓力。塔頂壓力 p 等于冷凝器壓力 p加上蒸汽從塔頂至冷凝器的流動阻力p頂，即頂冷冷凝器p頂p冷p頂冷凝器（3）塔釜壓力 p底 等于塔頂壓力加上全塔板阻力p 塔。全塔阻力

11、p 塔等于塔板阻力乘實際板數(shù)，即p底p頂p塔p頂n p板（ 4）式中：p板 塔板阻力，通常為3 5（mm汞柱）在確定了操作壓力之后，塔頂溫度可由式（5）確定，塔釜溫度由式（6）確定。cytxdt1（ 5）t 1ktktc（ 6）i 1k i xwi15、確定回流比對于平衡線向下彎曲的物系，最小回流比的計算式為：5xdyq（ 7）r mxqyq式中： x q , y qq 線與平衡線交點座標(biāo)。當(dāng)進料為飽和液體時，最小回流比也可用式（8）計算，進料為飽和蒸汽時，按式（9）計算。1xd1xd（ 8）r mxf1xf11xd1xd1（9）r mxf1xf1汽液混合進料時，最小回流比的計算式為：r m

12、q (rm ) q 1 (1 q )( rm ) q 0（ 10）式中：( rm )q 1 泡點進料時的rm ，按式（ 8）計算。( rm )q 0 露點進料時的rm ，按式（ 9）計算。由上式可知，最小回流比和進料液化分率q 有關(guān)。當(dāng)泡點進料時，q=1。露點進料時，q=0。若進料壓力高于塔的操作壓力，且原料溫度較高時，進入塔內(nèi)后可因壓力降低而產(chǎn)生絕熱汽化。絕熱汽化溫度t 及液化分率可由絕熱汽化方程組（11）計算。cxfi1i 1 k i(1 k i )q（ 11）qhhfhh式中： h、 h汽相、液相焓。h f 原料液焓。方程（ 11）可由試差法解得，方法如下：a、 根據(jù)進料溫度及組成，求得

13、h f ；b、 假設(shè)汽化溫度，查得k i ；c、 由方程（ 11）的第一式求得q 及汽、液相組成；6d、 由假設(shè)溫度及求得的汽、液相組成計算汽、液相焓h 及 h；e、 將 h、 h、 h f 代入方程（ 11）的第二式，若等式成立，則計算正確；若等號不成立，則重設(shè)溫度，重復(fù)（b）至（ e）過程。適宜回流比通常為最小回流比的1.2 2 倍，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)理論板和回流比的關(guān)系圖（圖 2）確定。nrmr適宜r圖 2 理論板和回流比關(guān)系圖圖 2 是在假設(shè)若干個不同的回流比下，分別用簡捷法求出相應(yīng)的理論板數(shù)，然后，由計算結(jié)果作圖而得到的。顯然適宜回流比應(yīng)在圖中曲線斜率變化最大處。6、理論板數(shù)與實際板數(shù)對于

14、雙組份精餾塔，求解理論板數(shù)可用圖解法或簡捷法。若理論板數(shù)較多，且溶液接近理論溶液時，可作簡捷法計算。簡捷法求理論板數(shù)時，有吉利蘭 （ gilliland ）法和埃爾巴馬道克斯（ erbar maddox ）法。據(jù)稱埃爾巴法比吉利蘭法精度要高，但埃爾巴法只能用于泡點進料，且指明回流比為最適宜回流比，而一般回流比大多高于這個數(shù)值。圖解法和簡捷法的具體操作法可參考參閱教材，此處不再討論。實際板數(shù)等于理論板數(shù)除以總板效率，即n 實n 理（12）e t式中： n 實 實際板數(shù)n 理 不包括分凝器、再沸器在內(nèi)的理論板數(shù)。7e t 總板效率（全塔效率）影響總板效率的因素較多，目前尚無準(zhǔn)確的關(guān)聯(lián)式可用于計算，

15、只能根據(jù)經(jīng)驗估計。對于雙組份精餾塔，多在0.5 0.7 左右 6 。7、確定冷凝器和再沸器的熱負(fù)荷qc 、 qr對于全凝器，由冷凝器熱平衡可得：q c(r1)d ( h 1h d )式中：r回流比d餾出液流率。h 1、 hd 塔頂蒸汽、餾出液焓。對全塔做熱平衡有q rdh dwhwqcfh f式中： h w 塔釜殘液焓。（其它符號同前）（ 13）（ 14）8、初估冷凝器和再沸器的傳熱面積傳熱面積 a 可由傳熱方程計算，即aq（ 15）t mk式中： q熱負(fù)荷。k 傳熱系數(shù)。t m 冷熱流體平均溫度差。對于低沸點烴類，冷凝介質(zhì)為水時，傳熱系數(shù)為390 980（千卡 / m2 時）。加熱介質(zhì)為水蒸

16、汽時，再沸器的傳熱系數(shù)為390 880（千卡 / m2 時）。9、塔徑的計算及板間距的確定在精餾塔的設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)對精餾段和提餾段分別進行設(shè)計。通常精餾段根8據(jù)塔頂?shù)谝粔K板的條件進行設(shè)計，提餾段根據(jù)塔底條件進行設(shè)計。精餾段汽、液相負(fù)荷分別按式（16）、（ 17）計算。v (r 1) d(16)lrd(17)式中： d餾出液流率（ kmol/h ）。r回流比。提餾段的汽相流率可由再沸器熱負(fù)荷計算，即v qr / rw（18）式中： rw 殘液的摩爾潛熱。提餾段的液相流率有l(wèi) v w（ 19）式中： w 殘液流率。以上求得的流率為摩爾流率，在塔徑的計算中應(yīng)換算成體積流率。在板式塔的設(shè)計中，最大汽速（

17、泛點汽速）可采用下式計算7。u maxclv（20）v式中：l、v 分別為液相、汽相密度。c經(jīng)驗系數(shù)。由圖3 查取。在查取經(jīng)驗系數(shù)時，先確定板間距h t 和清液層的高度h l 。當(dāng)塔徑大于 1米 時，板間距 h t 通常可取 0.4 米 、 0.45 米 、 0.6 米 。在具體確定時考慮以下因素：（ 1）、大塔應(yīng)取較大的板間距。（ 2）、液量較大時，應(yīng)取較大的板間距。（ 3）、物料易起泡時，應(yīng)取較大板間距。（ 4）、塔板數(shù)多時，板間距應(yīng)取較小值。9清液層高度hl 通常為 40 90 毫米。對于加壓塔和常壓塔，可取大值。對減壓塔，為減小塔板阻力，一般取小值。板間距大時，hl 取大值； h t

18、小時， h l 取小值。圖 3經(jīng)驗系數(shù) c 圖圖中： v 、 l 分別為汽相、液相流率（m3/ h ）。v 、 l 分別為汽相、液相密度（kg / m3 ）。c20 表面張力為 20（達因 /厘米）時的系數(shù)c。h t 、 hl 分別為板間距、板上清液層高度（m）。當(dāng)表面張力為其它值時的系數(shù)c 按下式校正：0.2cc2020（ 21）在求得泛點后，設(shè)計氣速可取泛點氣速的（0.6 0.8）倍，即u (0 .6 0.8)u max（ 22）10對于設(shè)計氣速，大塔、加壓塔可取大值；小塔、減壓塔取小值。在求得了設(shè)計氣速u 之后，塔徑d 即可按下式估算。d v x（ 23）0.785u 式中： v x 汽

19、相流率（m3 / s）。u 設(shè)計速度（m / s ）。d 塔徑計算值（m ）塔徑按計算值d 進行圓整， 1 米以上的塔，按0.2 米的間隔圓整。塔的截面積at 及空塔氣速u 分別按式（ 24）和（ 25）計算。2at0.785 d式中： d園整后的直徑（米） 。uvx / at上述計算塔徑的方法（史密斯泛點關(guān)聯(lián)法）對于石油類液量較大的塔常偏于保守。此時可按有效截面法計算。有效截面法計算塔徑的步驟如下8：（ 1）、有效截面上的最大允許速度u m ax0.055gh tlvm/su max?2 llv1vv式中： l 、 v 分別為液體、氣體流率 ( m3 / h )。l、 v 分別為液體、氣體密

20、度（kg / m 3 ）（ 24）（ 25）（ 26）h t 板間距（ m）。g 重力加速度。（ 2）、有效截面上的設(shè)計氣速u a按下式計算。u akk g u m axm/s（ 27）式中： k 安全系數(shù)， k=0.6 0.8，對于大塔、加壓塔或板間距較大時，取大值。對11于小塔或減壓時，取小值。k g 系統(tǒng)因素，由物系泡程度決定。表 1系統(tǒng)因素 k g 表系統(tǒng)名稱系統(tǒng)因素 k g正常下起泡物系下1輕度起泡物系（如氟利昂）0.9中度起泡（如油吸收塔、 胺及乙二醇再生塔）0.84重度起泡（如胺和乙二醇吸收塔）0.73嚴(yán)重起泡（如甲乙酮裝置）0.60形成穩(wěn)定泡沫系統(tǒng)（如堿再生塔）0.30（ 3）

21、、有效截面積 aa在求得有效截面上的氣速u a 之后，即可按下式計算有效面積aaaav x / u a m2 （ 28）式中： v x 氣體流率3/ s )。( m（ 4）、降液管面積 a f液體在降液管流速 u r按以下兩式計算，取小值。u f 0 .17 kk x（29）和u f0.00798kk x h t ( lv )（30）式中符號同前。在求得了液體在降液管的流速u f 之后，降液管面積a f即可由式（ 31）求得。afl s / u f（ 31）式中： lx 液體流率 ( m3 / s )。12（ 5）、塔徑 d塔截面積為有效面積和降液管面積之和，由此即可求得塔徑的計算值d 。即a

22、aaf（32）d0.785由計算值 d 園整，即可求得塔徑d。10、堰及降液管的設(shè)計液體在塔板上的流動型式單溢流、雙溢流和多溢流。當(dāng)塔徑小于2 米時，通常采用單溢流，塔徑在2 米 4 米時采用雙溢流，塔徑大于4 米時，一般應(yīng)考慮采用多溢流9 。幾種溢流型式如圖4 所示。由圖可知，邊上降液管呈弓形，中間降液管為矩形（或梯形）。對于單溢流，溢流堰長度通常為（0.60.8）d，對雙溢流（或溢流）兩側(cè)的降管，堰長取塔徑d 的 0.50.7 倍。中間降液管的堰長通常為0.9d 左右，塔板上的總堰長為該板上各堰的長度之和。a. 單溢流b. 四溢流c. 雙溢流圖 4 幾種常見的溢流型式堰上液流強度在20 4

23、0m 3/h.m 左右時，操作情況最好。一般來說，最大堰上液流量不宜超過100 130m 3/h.m 。實際生產(chǎn)中，也有少數(shù)塔，其堰上液流量超過200m 3/h.m 。13對于弓形降液管，堰長一經(jīng)確定之后，降液管寬和面積可按圖5 計算。雙溢流或多溢流的中間降液管。寬度一般可取200 300mm 。降液管面積可按矩形計算。在降液管的設(shè)計中，應(yīng)注意液體在降液管的停留時間不得少于3 5s。液體在降液管的停留時間按下式計算。af ? h t（ 33）ls式中各符號同前。出口堰是為保證塔板上有一定的液層。出口堰的高度hw 為板上清液層高度l 減去堰h(yuǎn)上液層高度how ,即hw hl how（ 34）堰上

24、液層高度由下計算：2l3how 2. 84e10 3（ 35）lw式中： l- 液體流率（m3 / s）。e-液流收縮系數(shù)，通常可取e1。降液管底端與塔板之間的距離hs 若過大，則不易形成液封;若過小，液體在降液管出口阻力過大，易液泛。hs 通?？砂聪率酱_定。hsl s（36）lw us式中： l s 液體流率（m3 / s ）u s 液體在降液管出口流速，通?？扇?.1 0.3（ m/s）左右。hs 一般不宜小于20 25（ mm） ,以免因堵塞而造成液泛。14圖中： i w- 堰長 ;d- 塔徑 ;w d- 弓形寬 ;a f-弓形面積 ;a t-塔截面積。圖 5弓形的寬度與面積11、塔板布

25、置及篩板塔的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)11-1 篩板布置塔板上在靠近塔壁的部分，應(yīng)留出一圈邊緣區(qū)，供塔板安裝之用，通常邊緣區(qū)寬度w c 為 50 70mm。塔板上液體的入口和出口需設(shè)安定區(qū)。以避免大量含有氣泡的液體進入降液管而造成液泛。一般，安定區(qū)的寬度w s 可取 50 100 mm 。邊緣區(qū)和安定區(qū)中的塔板不能開孔。11-2 篩孔直徑 d 0篩孔直徑的大小對塔板壓降及塔板效率無顯著影響;但隨著孔徑的增大， 操作彈性減?。ㄔ陂_孔率、空塔氣速及液流強度一定的情況下，若孔徑增大，則漏液量和霧沫夾帶量都隨之增大，因此，孔徑增大，操作下限上升，操作上限降低，導(dǎo)致操作彈性減少）。此外，孔徑大，不易堵塞;且孔徑大，制

26、造費用低。15一般碳鋼的篩板厚度為3 4 mm，合金鋼塔板的厚度為2 2.5 mm。篩孔孔徑與塔板厚度的關(guān)系，主要應(yīng)考慮加工的可能性。當(dāng)用沖孔加工時，對于碳鋼塔板，孔徑不應(yīng)小于板厚 ;對于不銹鋼塔板，孔板不應(yīng)小于（1.5 2）倍的板厚。篩孔直徑應(yīng)根據(jù)上述因數(shù)進行選擇。工業(yè)生產(chǎn)中一般用3 10 mm 的孔徑。推薦用 45 mm 的孔徑。11-3開孔率、孔中心距和板厚開孔率和孔中心距對篩板的影響遠(yuǎn)比篩孔孔徑的影響大。通常采用2.5 5 倍直徑的中心距。該值過小，易使氣流互相干擾，過大則易鼓泡不均，兩者都將影響塔板的效率。設(shè)計時應(yīng)按所需的開孔面積來確定中心距，盡可能在3 4 倍的孔徑范圍內(nèi)。篩孔面積

27、和開孔區(qū)面積之比稱為開孔率，在同樣的空塔氣速下，開孔率大，霧沫夾帶小，但易漏液，操作彈性小;開孔率小，霧沫夾帶大，且塔板阻力大，易液泛。因此，開孔率對塔板的設(shè)計十分重要。通常，開孔率在5 15之間。在確定開孔率時，往往需同時聯(lián)系孔徑和孔心距，進行多次試算。篩板一般按正三角形排列。此時，若選定孔徑和孔心距，則篩孔面積a 0 和開孔區(qū)面積 a a 之比可按下式計算。ao0 .907（ 37）2aatd0式中： a0 篩孔面積，m2 ；aa 開孔區(qū)面積，m2 ；t 孔中心距， mm；d0 篩孔孔徑，mm。開孔區(qū)面積aa ，對于單溢流型塔板可用下式計算：2221 x（38）aa 2 x rxr sin

28、r式中： xdws ), m ；(wd216rdwc , m ；2sin1 x 為以弧度為單位的反三角函數(shù) ;rwd 降液管寬，m ；ws 安定區(qū)寬，m ；wc 邊緣區(qū)寬，m 。（ wd 、 ws 、 wc 的設(shè)計見后）；對于雙流型塔板，開孔區(qū)面積按下式計算：aa2 x r 2x2r 2 sin 1 x 2 x r 2x2r 2 sin 1 x1 r11rwdws式中： x12篩孔數(shù)按下式計算：n1158 103at 2a式中： n篩孔數(shù) ;aa 開孔區(qū)面積，m2;t孔中心距， mm。12、篩板塔的水力學(xué)計算12-1 塔板阻力氣相通過塔板的阻力為干板阻力與液層阻力之和。即hphchl式中： h

29、p氣體通過每一層塔板的阻力，m 液柱；hc干板阻力，m 液柱 ;h1塔板上的液層阻力，m 液柱。篩孔塔板的干板可用下式計算。（ 39）（ 40）（ 41）172u 0v（42）hc 0 .051c0l式中： u0 篩孔氣速， m/s。c0 流量系數(shù)，可由圖 6 查得 ;v 、 l 分別為氣相和液相的密度，kg/m 3。246810d 0 /hl ? m液柱圖 6干板孔的流量系數(shù)圖 7 液層的有效阻力液層阻力與通過篩孔的氣體動能因子(v)有關(guān)，可由圖7 查取。fc u s12-2 漏液點當(dāng)孔速低于漏液點氣速時，大量液體從篩孔泄漏，這將嚴(yán)重影響塔板效率。因此，漏液點氣速為下限氣速。篩孔的漏液點氣速

30、按下式計算：uom 4.4cs(0.0056 0.13hlhw ) l（ 43）v式中： u om 漏夜點篩孔氣速，m/s；h 4表面張力壓頭， m 液柱 ;9810l d 0液體表面張力，dyn / em 。18當(dāng)板上清液層高h(yuǎn) l 小于 30mm, 或篩孔孔徑d s 小于 3 mm 時，用下式計算：(0.00510.05hl ) l（ 44）uom 4.4csv12-3 霧沫夾帶霧沫夾帶量的計算有兩類，一類直接用板上參數(shù)表，如下式：0.00573 .2ug（ 45）evh t h f式中： ev 霧沫夾帶量，kg / kg 氣 ；ug 液層上部氣速，m/ s ；u gvsata0該法只能用

31、于常壓塔，若用加壓塔，計算值偏小。另一種方法用泛點百分率來關(guān)聯(lián)。如fair 法，方法如下：用下式求得泛點氣速u f ：lv（ 46）uf 0.305cssvcss 由圖 8 查得，當(dāng) a0 / aa 0.1 時， css 應(yīng)乘以以下校正系數(shù)ca0 / a3 a c0.101.000.080.900.060.80當(dāng)液體表面張力不等于0.220dyn/cm 時， css 應(yīng)乘以 ( / 20 )當(dāng)操作氣體 u 和泛點之比作為液泛分率，由圖9 查得霧沫夾帶分率，再由下式求得霧沫夾帶量：19evl （47）(1)v 式中： l 、v -分別為液相和氣相流量，kg/h 。12-4 液泛的校核降液管內(nèi)液面

32、的高度按下式計算。h d hwhow hdhr（48）式中： h d 降液管液面的高，m;hd 液體在降液管出口阻力，按式（49）計算；2l km 液柱 （ 49）hd 0.153l w h0為了避免液泛，降液管中液面高不得超過（0.4 0.6）倍的（ h thw ），即hd （ 0.4 0.6 （） h thw ）（ 50）數(shù)分帶夾沫霧圖 8 css 系數(shù)圖 9 霧沫夾帶分?jǐn)?shù)12-5 液體在降液管的停留時間為使降液管中液體的氣泡能夠脫除，液體在降液管的停留時間不得少于3 5 秒，即20a f ? h t 3 5（51）l h12-6 負(fù)荷性能圖對于一個結(jié)構(gòu)已定的塔板，將有一個適宜操作區(qū)。它綜

33、合地反映了塔板的操作性能，把不同的氣、液流率下塔板上出現(xiàn)的各種流體力學(xué)的界限綜合地表達出來。上述反映氣、液負(fù)荷和塔板性能的關(guān)系圖稱為負(fù)荷性能圖。負(fù)荷性能圖的作法如下：（ 1）、按式（ 43）作漏液線；（ 2）、按式（ 44）或（ 45）取泛點率為（ 6582）時作霧液夾帶線 ;（ 3）、按式（ 48），取 hd=（ 0.40.6）（ ht+h w）時作液泛線 ;（ 4）、按式（ 51）作最大液量線 ;(5) 、 按式（ 52）作量小液量線。2l3（ 52）2 .84 e6l w式中： l 液體流率， m3/h;lw 堰長， m;e液流收縮系數(shù)，通?？扇?。一個設(shè)計合理的塔，負(fù)塔性能圖如圖10

34、所示。圖中陰影部分為適宜操作區(qū)。以氣、液相流率作圖所得的操作點b 應(yīng)在適宜操作區(qū)中。圖中操作上限為a 。設(shè)計說明書的書寫方式可參閱參考文獻。圖 10 負(fù)荷性能圖2113、塔盤結(jié)構(gòu)直徑大于0.8m 的塔，通常采用分塊式塔板，以便于從入孔進入塔內(nèi)。塔盤結(jié)構(gòu)可參閱資料。 9（ 1）、塔板型式理想的塔板應(yīng)在滿足工藝操作的條件下，要求結(jié)構(gòu)簡單、有足夠的剛性、便于加工、安裝和檢修。根據(jù)上述要求，推薦自身梁式塔板和槽式塔板（見圖11）。槽式塔板的模具制造較自身梁式簡便，但自身梁式塔板更便于上、下均可拆連接。一般設(shè)計可用自身梁式塔板，在制造設(shè)備條件所限下宜用槽式塔板。自身梁式塔板的結(jié)構(gòu)尺寸見圖11。其厚度s對

35、于碳鋼可取 2 4mm，不銹鋼為 2 3 mm。壓彎半徑 r= （1 1.5） s， r1=s。塔板寬度應(yīng)能從 450 mm 入孔進出。塔板梁高 h 表 2。表 2自身梁式塔板梁高（mm ）塔板長度小于 10001000 14001400 18001800 以上a 型梁高 h16080b 型梁高 h28090（ a）、 a 型22（ b）、 b 型圖 11 自身梁式塔板（ 2）、塔板固定件受液盤有平形受液盤和凹形受液盤。凹形受液盤在低液量時仍能造成液封，且有改變液體流向的綬沖作用和便于液體的側(cè)線采出。塔徑大于800 毫米時常采用凹形受液盤。若物料易聚合或含有懸浮固體時，凹形受液盤易造成死角而堵塞，應(yīng)采用平形受液盤。用平形受液盤時，為使上一層流入的液體在板上均勻分布，常設(shè)進口堰。用凹形受液盤時