课程设计-板式塔设计计算ppt课件

1、化工原理课程设计的目的化工原理课程设计的目的化工原理课程设计是培育学生综合运用化工原理 及先修课程的根本知识进展化工工艺设计的才干，使学生掌握化工设计的根本程序和方法，得到一次化工设计的根本训练，并应着重培育学生以下几方面的才干：查阅技术资料 选用公式和搜集数据的才干。 树立既思索技术上的先进性与可靠性，又思索经济上的合理性，并留意到操作时的劳动条件和环境维护的正确设计思绪，在这种设计思想的指点下去分析和处理工程实践问题的才干 迅速准确地进展工程计算包括电算的才干。 用简约的文字 明晰的图表示表达本人设计结果的才干。设计的实际性设计的实际性 1.经济性：应符合能量充分合理利用和节能原那么，符合

2、经常消费费和设备投资费的综合核算最经济的原那么；符合有用物质高回收率、低损耗率原那么。 2.先进性：应对目前工厂消费过程和设备上存在的问题提出改良方案和改良措施，并尽量采用国内外最新技术成果。 3.可靠性和稳定性：保证运转的平安可靠和操作的稳定易控是现代化消费应优先思索的原那么，不得采用缺乏可靠性的、不成熟的技术和设备，不得采用难以控制或难以保证平安消费的技术和设备。 4.可行性：流程布置和设备构造不应超出普通土建要求和机械加工才干，整个设计方案应思索符合国情和因地制宜的原那么。设计阐明书的编写要求设计阐明书的编写要求目录根听阐明书的内容编写 设计义务书由消费义务给定 方案的阐明与论证流程方案

3、 设计结果概要主要设备的特性数据，设计规定的主要操作参数，各种物料的量及形状，能耗目的以及附属设备的规格型号及数量 设计计算与论述工艺与构造 对设计的评述及有关问题的分析讨论 参考文献 工程图纸的要求工程图纸的要求2#2#图纸的要求图纸的要求主视图设备的主要构造外形及主要零部件间的装配衔接关系主视图设备的主要构造外形及主要零部件间的装配衔接关系 尺寸表示设备的总体大小尺寸表示设备的总体大小 规格规格 装配装配 安装等尺寸安装等尺寸 主要零部件编号及明细栏主要零部件编号及明细栏 管口符号及管口表管口符号及管口表 技术特性表技术特性表 技术要求技术要求 标题栏标题栏 3#3#图纸图纸2 2张的要求

4、张的要求 带控制点的工艺流程图：注明主、副物料的流动道路，设备的带控制点的工艺流程图：注明主、副物料的流动道路，设备的位号及称号主要设备的工艺参数、标题栏位号及称号主要设备的工艺参数、标题栏 塔板构造图：塔板构造图：板式塔的设计内容板式塔的设计内容工艺流程的设计 板式塔的工艺计算 塔的辅助设备设计与选型工艺流程的设计工艺流程的设计板式塔的设计从两方面思索板式塔的设计从两方面思索: : 1.1.经济方面经济方面: :应该充分思索整个系统热能的利用应该充分思索整个系统热能的利用, ,以便降低操以便降低操作费用。作费用。 例如例如: :从塔顶出来的蒸气和从塔底排出的液体带出的热量可用从塔顶出来的蒸气

5、和从塔底排出的液体带出的热量可用于预热原料液或它处。于预热原料液或它处。 2.2.全塔操作的稳定性全塔操作的稳定性: :假设操作不稳定假设操作不稳定, ,就不能保证产质量量就不能保证产质量量的均匀。有时也把冷凝器分割为两部分的均匀。有时也把冷凝器分割为两部分, ,一部分预热原料液一部分预热原料液, ,另一部分用冷却水使蒸气冷凝。这样可以用控制冷却水量来另一部分用冷却水使蒸气冷凝。这样可以用控制冷却水量来控制冷凝器的操作控制冷凝器的操作, ,同时保证进料温度一定。为此同时保证进料温度一定。为此 ，控制再，控制再沸器中加热蒸气压力的恒定是保证操作稳定的条件之一，但沸器中加热蒸气压力的恒定是保证操作

6、稳定的条件之一，但原料液或回流液的流量和温度发生变化时，稳定情况也会遭原料液或回流液的流量和温度发生变化时，稳定情况也会遭到一定的影响到一定的影响为了使进料坚持稳定，普通入塔的原料液由高位槽供应，以免受泵的流量动摇的影响。 为了坚持回流液的稳定，冷凝器常采用冷却水,而不用塔顶蒸气预热原料液.由于塔顶蒸气量如有动摇，将影响回流液量及进料温度。从而影响整个塔的操作稳定性。有时也把冷凝器分割为两部分，一部分预热原料液，另一部分用冷却水使蒸气冷凝。这样可以用控制冷却水量来控制冷凝器的操作,同时保证进料温度一定。 塔釜液体虽然温度很高，但用它来预热原料液,对液-液传热过程其传热系数很小，那么所需传热面积

7、必然很大。精馏方案的选定精馏方案的选定1.操作压力(常压、加压、减压)-设计压力普通指塔顶压力 沸点低,常压下为气态的物料-加压操作； 加压可提高操作的平均温度，有利于塔顶蒸气冷凝热的利用或可运用较廉价的冷却剂,减少冷凝，冷却的费用。在一样的塔径下，适当提高操作压力，还可提高塔的处置才干，但P提高，再沸器的T提高，相对挥发度下降。 热敏性和高沸点的物料-减压操作；P降低，相对挥发度提高，有利于分别。操作的平均温度降低，加热剂温度降低，但可导致D添加，塔顶蒸气冷凝温度降低，必需运用真空设备。相应的操作费用和设备费用添加. 由于塔板压降，从塔顶到塔底压力逐渐添加，温度也相应的添加(物料组成和压力同

8、时作用的结果)。因此沿塔物性和气液负荷也随之变化。 常压和减压塔-如塔板压降不是很大，工艺计算时假定全塔各处压力相等-误差不大。 减压塔-压力分布与塔板的构造方式，气液负荷，气液物性等多种要素有关，很难计算，普通先假设再较核。多次试差。精馏方案的选定精馏方案的选定2.进料形状 原那么讲,要使回流在全塔发扬作用,全部冷量应该加在塔顶,全部热量加在塔底.但实践设计时应该思索设备费和操作费问题及操作平稳等多种要素. 进料-预热到泡点或接近泡点(进料温度不受季节气温变化和前一道工序动摇限制,塔的操作比较容易控制.而且精馏段和提馏段的上升蒸气量相近). 有时为了减小再沸器的热负荷(如再沸器所需加热剂温度

9、较高,或物料容易在再沸器内结焦等)可在料液预热时参与更多的热量,甚至采用饱和蒸气进料. 留意:实践设计还应该思索整个车间的流程安排.精馏方案的选定精馏方案的选定3.多股进料 原料来源不同，浓度差别很大，从分别角度，应该从不同的位置参与。但所处置的物料量不多时(或其中的一种物料不多时)，从设备加工和操作方便思索，也往往多股混合以后作一股物料参与。精馏方案的选定精馏方案的选定4.加热方式 大塔-塔外，方式-夹套式.蛇管式,列管式(立式再沸器,卧式再沸器) 立式热虹吸再沸器的主要特点:传热系数较高,构造紧凑,占地面积小,液体在管内停留时间短,不容易结垢,且容易清洗;但壳程不能清洗,因此用于较脏的加热

10、介质;其本身造价较低,但要求较高的塔体裙座. 卧式热虹吸再沸器的主要特点:可用低裙座,但占地面积大,出塔产品缓冲容积较大,故流动稳定,在加热段停留时间短,不容易结垢,可以运用较脏的加热介质. 立式和卧式强迫循环再沸器的共同特点:顺应于高粘度液体和热敏性物料,由于强迫循环流速高,停留时间短,有利于工艺流体循环流量的控制和调理. 精馏方案的选定精馏方案的选定5.冷却方式 1)冷却剂-通常是水,水温随气候而定.入口普通为15-20,出口 近壁近壁；后果：使塔板上气液接触不充分，板效率降低。后果：使塔板上气液接触不充分，板效率降低。液 泛景象：6.10.2 塔内气、液两相异常流动塔内气、液两相异常流动

11、 1液泛液泛 假设由于某种缘由，使得气、液两相流动不畅，使板上假设由于某种缘由，使得气、液两相流动不畅，使板上液层迅速积累，以致充溢整个空间，破坏塔的正常操作，称此液层迅速积累，以致充溢整个空间，破坏塔的正常操作，称此景象为液泛。景象为液泛。 过量雾沫夹带液泛过量雾沫夹带液泛缘由：缘由： 气相在液层中鼓泡，气泡破裂，将雾沫弹溅至上一层塔板；气相在液层中鼓泡，气泡破裂，将雾沫弹溅至上一层塔板； 气相运动是放射状，将液体分散并可携带一部分液沫流动。气相运动是放射状，将液体分散并可携带一部分液沫流动。 阐明：开场发生液泛时的气速称之为液泛气速阐明：开场发生液泛时的气速称之为液泛气速 。 降液管液泛降

12、液管液泛 当塔内气、液两相流量较大，导致降液管内阻力及塔板阻当塔内气、液两相流量较大，导致降液管内阻力及塔板阻力增大时，均会引起降液管液层升高，当降液管内液层高度难力增大时，均会引起降液管液层升高，当降液管内液层高度难以维持塔板上液相畅通时，降液管内液层迅速上升，以致到达以维持塔板上液相畅通时，降液管内液层迅速上升，以致到达上一层塔板，逐渐充溢塔板空间，即发生液泛。并称之为降液上一层塔板，逐渐充溢塔板空间，即发生液泛。并称之为降液管液泛。管液泛。阐明：两种液泛相互影响和关联，其最终景象一样。阐明：两种液泛相互影响和关联，其最终景象一样。2 严重漏液严重漏液 漏液量增大，导致塔板上难以维持正常操

13、作所需的液面，无法操作。此漏液为严重漏液，称相应的孔流气速为漏液点气速 。 常用塔板的类型常用塔板的类型1泡罩塔泡罩塔优点：塔板操作弹性大，塔效率也比较高，不易堵。优点：塔板操作弹性大，塔效率也比较高，不易堵。缺陷：构造复杂，制造本钱高，塔板阻力大但消费才干不大。缺陷：构造复杂，制造本钱高，塔板阻力大但消费才干不大。 塔板是气液两相接触传质的场所，为提高塔板性能，采用各种方式塔板。 组成：升气管和泡罩组成：升气管和泡罩圆形泡罩条形泡罩泡罩塔2筛板塔板筛板塔板塔板上开圆孔，孔径：3 - 8 mm，大孔径筛板：12 - 25 mm。3浮阀塔板浮阀塔板圆形浮阀条形浮阀浮阀塔盘方形浮阀优点：浮阀根据气

14、体流量，自动调理开度，提高了塔板的操作弹优点：浮阀根据气体流量，自动调理开度，提高了塔板的操作弹性、降低塔板的压降，同时具有较高塔板效率，在消费中得到广性、降低塔板的压降，同时具有较高塔板效率，在消费中得到广泛的运用。泛的运用。缺陷：浮阀易零落或损坏。缺陷：浮阀易零落或损坏。方形浮阀F1型浮阀浮阀塔具有性能稳定、操作弹性大、塔板效率高的优点，但是在处置粘稠度较大的物料方面不及泡罩塔，在构造、消费才干、塔板效率、压力降等方面不及筛板塔。浮阀塔具有以下特点：浮阀塔具有以下特点：1 处置才干大，比同塔径的泡罩塔可增大处置才干大，比同塔径的泡罩塔可增大2040%，接近于筛板塔接近于筛板塔2 操作弹性大

15、，普通约为操作弹性大，普通约为59，比筛板塔的操作弹性，比筛板塔的操作弹性要大得多要大得多3 塔板效率高，比泡罩塔高塔板效率高，比泡罩塔高15%左右，与筛板塔接近左右，与筛板塔接近4 压降小，在常压塔中每块板的压降普通为压降小，在常压塔中每块板的压降普通为400660Pa5 液面落差小液面落差小6 运用周期长。粘度稍大一些的液体也能正常操作运用周期长。粘度稍大一些的液体也能正常操作7 构造简单，安装容易，制造费用为泡罩塔板的构造简单，安装容易，制造费用为泡罩塔板的6080%，为筛板塔的，为筛板塔的120130%精馏塔的设计步骤1 设计方案确定和阐明。根据给定义务，对精馏安装的流程、操作条件、主

16、要设备方式及其材质的选取进展论述。2 精馏塔的工艺计算，确定塔高和塔径。3 塔板设计；计算塔板各主要工艺尺寸，进展流膂力学校核计算。接纳尺寸、泵等，并画出塔的操作性能图。4 管路及附属设备的计算与选型，如再沸器、冷凝器。5 誊写阐明书。6 绘制静流安装工艺流程图和精馏塔的设备图。精馏塔的工艺设计一、分析待分别物系，确定分别方案1、确定系统的气液平衡关系相平衡参数普通以查取工程手册为主。2、分析系统，确定分别方案二、确定工艺参数1、用全塔物料衡算式确定产品流量2、用图解法确定最小回流比Rmin,然后确定适宜回流比R3、图解法确定塔板数及加料板的位置先求出实际塔板数，然后查取工程手册或借助奥康奈尔

17、关联式确定塔板效率，从而确定所需的实践塔板数及加料位置奥康内尔Oconnell关联方法精馏塔：采用相对挥发度 与液相粘度 L 的乘积为参数来表示全塔效率 ET：0.2450.49TLE 与 L 取塔顶与塔底平均温度下的值。对多组分物系，取关键组分的 。液相的平均粘度 L 可按下式计算 Liix4、查取系统的t-x-y关系，确定出塔顶、加料版及塔釜处得操作温度由于精馏设备的尺寸随气、液两相的体积流量变化，而体积流量又是随温度而变化，因此，为确定精馏塔中气、液两相的体积流量，必需先确定操作温度。5、借助精馏段、提馏段和加料板的物料衡算，确定上述位置的气、液相体积流量。三、选择设计板面，确定物性参数

18、在精馏塔中气液两相的流量、组成均随位置变化，为了简化设计过程，通常先选择具有典型意义的塔板，以该板上的流量、组成、温度等物性参数为根据，设计出成套的塔板构造参数，然后推行至全塔。塔顶第一块板，塔底最下一块板和加料版都是比较典型的塔板。塔板的构造参数设计塔板间距 塔径估算 溢流安装 塔板布置 浮阀安装 塔板流膂力学验算 筛板塔化工设计计算筛板塔化工设计计算1塔的有效高度塔的有效高度 Z 知：实践塔板数知：实践塔板数 NP ； 选取塔板间距选取塔板间距 HT； pTNHZ 选取塔板间距选取塔板间距 HT ：塔径塔径D，m0.3-0.50.5-0.80.8-1.61.6-2.02.0-2.42.4塔

19、板间距塔板间距HT，m0.2-0.30.3-0.35 0.35-0.45 0.45-0.6 0.5-0.80.6塔板间距和塔径的阅历关系塔板间距和塔径的阅历关系塔体高度：有效高塔体高度：有效高+顶部顶部+底部底部+ 其它其它 有效塔高：有效塔高：VVLfCu C：气体负荷因子，与：气体负荷因子，与 HT、 液体外表张力和两相接触情液体外表张力和两相接触情况有关。况有关。 液泛气速液泛气速2塔径塔径 确定原那么：确定原那么： 防止过量液沫夹带液泛防止过量液沫夹带液泛 步骤：步骤： 先确定液泛气速先确定液泛气速 uf (m/s)； 然后选设计气速然后选设计气速 u； 最后计算塔径最后计算塔径 D。

20、2 . 02020CCC20液体外表张力为20 mN/m时的气体负荷系数，由史密斯关联图查得史密斯Smith, R. B关系曲线 选取设计气速选取设计气速 u 选取泛点率：选取泛点率： u / uf 普通液体，普通液体， 0.6 0.8 易起泡液体，易起泡液体，0.5 0.6uVAs所需气体流通截面积所需气体流通截面积设计气速设计气速 u = 泛点率泛点率 ufADAf 计算塔径计算塔径 D1TfTAAAA塔截面积：塔截面积：A = AT - AfTAD4塔径塔径阐明：计算塔径需圆整，且重新计算实践气速及泛点率。阐明：计算塔径需圆整，且重新计算实践气速及泛点率。4SVDu或3溢流安装设计溢流安

21、装设计 溢流型式的选择溢流型式的选择 根据：塔径根据：塔径 、流量；、流量； 型式：单流型、型式：单流型、U 形流型、双流型、阶梯流型等。形流型、双流型、阶梯流型等。 降液管方式和底隙降液管方式和底隙 降液管：弓形、圆形。降液管：弓形、圆形。溢流方式确定堰长溢流方式确定堰长 lw 与与D 的比值。的比值。 单流型：单流型：lw/D =0.60.75 降液管截面积：降液管截面积： 由由Af/AT = 0.06 0.12 确定；确定； 底隙底隙 hb ：通常在：通常在 30 40 mm。 溢流堰出口堰 作用：维持塔板上一定液层，使液体均匀横向流过。 型式：平直堰、溢流辅堰、三角形齿堰及栅栏堰。堰长

22、：堰高：(0.6 0.8)wlDwLowhhh232.84 ()howwLhElE液流收缩系数对水溶液E可取1mmhOW6堰长堰长 lW ：影响液层高度。：影响液层高度。堰高堰高 hW：直接影响塔板上液层厚度：直接影响塔板上液层厚度 过小，相际传质面积过小；过小，相际传质面积过小； 过大，塔板阻力大，效率低。过大，塔板阻力大，效率低。 常、加压塔：常、加压塔：40 80 mm ； 减压塔：减压塔：25 mm 左右。左右。 TdWAAfDlDbfDldW75. 06 . 0 DlW7 . 05 . 0 DlW阐明：通常应使溢流强度阐明：通常应使溢流强度Lh /lW 不大于不大于100130 m3

23、/m h。 或： 双流型:单流型：(4) 塔板及其布置塔板及其布置 受液区和降液区受液区和降液区 普通两区面积相等。普通两区面积相等。 入口安定区和出口安定区入口安定区和出口安定区 mmbbss10050mmbc50 边缘区：bcbdbslWrx)sin(21222rxrxrxAa)sin( 2)sin( 211221211222rxrxrxrxrxrxAa5筛孔的尺寸和陈列筛孔的尺寸和陈列 筛孔面积：筛孔面积： 有效传质区内，常按正三角形陈列。有效传质区内，常按正三角形陈列。 筛板开孔率筛板开孔率 ： 单流型弓形降液管塔板：单流型弓形降液管塔板： 有效传质区： 双流型弓形降液管塔板：双流型弓

24、形降液管塔板：20220907. 060sin21421tdtdAAoaobcbdbslWrxd0taA0A00sVuA20200785. 04dAdAna筛孔直径筛孔直径 d0 : 3 8 mm (普通普通)。 12 25 mm (大筛孔大筛孔) 孔中心距孔中心距 t : (2.55) d0 取整。取整。 开孔率开孔率: 通常为通常为 0.08 0.12。 板厚：碳钢板厚：碳钢3 4mm、不锈钢。、不锈钢。 筛孔气速：筛孔气速：筛孔数：筛孔数：d0t(6) 塔板的校核塔板的校核 对初步设计的结果进展调整和修正。对初步设计的结果进展调整和修正。VmVmLVLmeqqeeqe11m LsLvmV

25、svqLeqV 液沫夹带量校核液沫夹带量校核单位质量或摩尔气体所夹带的液体质量或摩尔单位质量或摩尔气体所夹带的液体质量或摩尔 ev ： kg 液体液体 / kg气体，或气体，或 kmol液体液体 / kmol气体气体单位时间夹带到上层塔板的液体质量或摩尔单位时间夹带到上层塔板的液体质量或摩尔 e： kg 液体液体 / h 或或 kmol液体液体 / h 液沫夹带分率液沫夹带分率：夹带的液体流量占横过塔板液体流量的分数。：夹带的液体流量占横过塔板液体流量的分数。 故有：故有： 所以mq质量流量质量流量2 . 33107 . 5fTvHHue阐明：超越允许值，可调整 塔板间距 或 塔径。 ev的计

26、算方法：的计算方法：方法1：利用Fair关联图求，进而求出ev。方法2：用Hunt阅历公式计算ev。)(5 . 2OWWfhhH式中Hf 为板上泡沫层高度：要求：要求： ev 0.1 kg 液体液体 / kg气体。气体。 塔板阻力的计算和校核塔板阻力的计算和校核 塔板阻力：塔板阻力：液柱mgphLff 塔板阻力塔板阻力 hf包括包括 以下几部分以下几部分: a干板阻力干板阻力 h0气体经过板上孔的阻力设无液体时；气体经过板上孔的阻力设无液体时； b液层阻力液层阻力 hl 气体经过液层阻力；气体经过液层阻力； c抑制液体外表张力阻力抑制液体外表张力阻力 h孔口处外表张力。孔口处外表张力。清液柱高

27、度表示：a干板阻力干板阻力h0200,021CuggphLVLofd0/C0塔板孔流系数C0 孔流系数孔流系数LWOWhhhb液层阻力液层阻力 hl查图求充气系数查图求充气系数2/1V32/1aamkgsmuF阐明：假设塔板阻力过大，可阐明：假设塔板阻力过大，可 添加开孔率或添加开孔率或 降低堰高。降低堰高。03104dghLc抑制液体外表张力阻力普通可不计 降液管液泛校核降液管液泛校核故塔板阻力：hhhhLf0为防止降液管发生液泛，应使降液管中的清液层高度wTdhHHdLpdhhhH20.153sdwoLhl hhd降液管为抑制底隙阻力所需求耗费的液位差dlLddHHHWTdhHH泡沫层高度

28、泡沫层高度要求：要求：阐明：假设泡沫高度过大，可阐明：假设泡沫高度过大，可 减小塔板阻力或减小塔板阻力或 增大塔板间距。增大塔板间距。泡沫层相对密度：对不易起泡物系，6 . 05 . 04 . 03 . 0易起泡物系， 液体在降液管中停留时间校核液体在降液管中停留时间校核 目的：防止严重的气泡夹带。目的：防止严重的气泡夹带。 fTSAHL停留时间：停留时间：要求：要求：s53阐明：停留时间过小，可阐明：停留时间过小，可 添加降液管面积添加降液管面积 或或 增大塔板间距。增大塔板间距。a计算严重漏液时干板阻力 h0 hhhhOWW13.00056.00b计算漏液点气速 u0 0002hgCuVL

29、阐明：假设稳定系数阐明：假设稳定系数k过小，可过小，可 减小开孔率减小开孔率 或或 降低堰高。降低堰高。 严重漏液校核严重漏液校核 漏液点气速漏液点气速 u0 ：发生严重漏液时筛孔气速。：发生严重漏液时筛孔气速。 稳定系数：稳定系数：00uuk要求：要求：25 . 1k液体外表张力阻力孔流系数 过量液沫夹带线气相负荷上限线过量液沫夹带线气相负荷上限线 规定：规定：ev = 0.1 kg 液体液体 / kg气体气体 为限制条件。为限制条件。12333.238.81 102.57.1 10 ()hhTWWLVAHhl6塔板的负荷性能图塔板的负荷性能图确定塔板的操作弹性确定塔板的操作弹性 液相下限线

30、液相下限线2/332.84 100.006howWLhEl整理出：规定3.07hWLl 严重漏液线气相下限线严重漏液线气相下限线hhhhOWW13.00056.00代入相关公式，如hOW、u0，整理出。 液相上限线液相上限线保证液体在降液管中有一定的停留时间。保证液体在降液管中有一定的停留时间。sLHAsTd5dThAHV720 降液管液泛线降液管液泛线WTdhHHLvcugh2000)(21WTbWhWhhLVhHhlLlLndV)5 . 1(1018. 11026. 41041. 3283232208,max,minhhVV,max,minhhLL塔板的操作弹性：塔板的操作弹性： 或或二、

31、浮阀塔的工艺设计 板式塔的工艺设计主要包括两大方面：(1) 塔高、塔径以及塔板构造尺寸的计算；(2) 塔板的流膂力学校核以及塔板的负荷性能图确实定。 可根据实验数据或用阅历公式估算塔高主要取决于实践塔板数和板间距。给定义务所需实践塔板数可经过平衡级(实际板)假设求得所需的实际板数 N，然后由全塔效率(总板效率)修正TTNNE1、实践塔板数实践板数和板间距，塔高塔径D，m0.30.50.50.80.81.61.62.02.02.42.4板距HT ，mm200300300350350450450600500800600121TTZNHZZ式中：Z1 最上面一块塔板距塔顶的高度，m； Z2 最下面一

32、块塔板距塔底的高度，m。 HT 对塔的消费才干、操作弹性以及塔板效率均有影响。 HT，允许的操作气速，塔径，但塔高。 HT ，塔高 ，但允许的操作气速 ，塔径。对D0.8m的塔，为了安装及检修需求，需开设人孔。人孔处的板间距普通不应小于 0.6m。 1全塔效率的关联式 塔板效率是气、液两相的传质速率、混合和流动情况、以及板间返混(液沫夹带、气泡夹带和漏液等所致)的综合结果。板效率是设计重要数据。工业安装或实验安装的实测数据是板效率最可靠的来源。全塔效率实测数据的关联式可用于塔板效率的估算。奥康内尔Oconnell关联方法精馏塔：采用相对挥发度 与液相粘度 L 的乘积为参数来表示全塔效率 ET：

33、0.2450.49TLE 与 L 取塔顶与塔底平均温度下的值。对多组分物系，取关键组分的 。液相的平均粘度 L 可按下式计算 Liix2全塔效率的关联式 横坐标 HP/L中：H 塔顶塔底平均温度下溶质的亨利系数，kmol/(m3kPa)；P 操作压强，kPa；L 塔顶塔底平均组成及平均温度下的液相粘度，mPas 。 板式塔吸收塔2、塔径 溢流式塔板的塔截面分为两个部分：气体流通截面和降液管所占截面液体下流截面。1fTfTTAAAAAAA 或4TAD求 A 得与 Af / AT 后，即可求得 AT ，而塔径AT -塔板总截面积，A-气体流道截面积，Af -降液管截面积设适宜气速为 u，当体积流量

34、为 Vs 时， A =Vs / u。求 A 的关键在于确定流通截面积上的适宜气速 u 。塔板的计算中，通常是以夹带液泛发生的气速泛点气速作为上限。普通取1A 的计算0.6 0.85fuu 液泛气速：在重力场中悬浮于气流中的液滴所受的合力为零时的气速。当 uut 时，液滴将被气流带出。232642VfpLVpudgd43pLVLVfVVd guC 索德尔斯和布朗Souders and Brown公式L 、 V 气、液相的密度，kg/m3； 阻力系数； C 气体负荷因子，m/s。C 取决于dp和。因气泡破裂构成的液滴的直径和阻力系数都难以确定，故 C 需由实验确定。实验研讨阐明，C 值与气、液流量

35、及密度、板上液滴沉降高度以及液体的外表张力有关。对直径为 dp 的液滴2史密斯Smith, R. B关系曲线HThL：液滴沉降高度，HT 可根据塔径选取，hL 为板上清液层高度，假设忽略板上液面落差常压塔 hL=50100 mm；减压塔 hL=2530 mm。留意：液相外表张力 = 210-2 N/m假设实践液相外表张力不同，按下式校正0.22020CCu，ALwowhhh0.50.22020LVfVuC3Af / AT 确实定Af /AT：降液管面积与塔截面积之比，与液体溢流方式有关。求取方法：(1)按D和液体流量选取溢流方式，由溢流方式确定堰长 lw 与D 的比值。 单流型：lw/D =0

36、.60.8 双流型：lw/D =0.50.7 易起泡物系 lw/D 可高一些，以保证液体在降液管中的停留时间。(2)由选定的 lw/D 值查图得 Af /AT 。(3)由确定的 A 与 Af /AT 求得塔板面积 AT 和塔径 D ，并进展圆整。rxWsAfDhwAAh0HTAfAaWslwWdWdWc3、塔板构造设计 鼓泡区：取决于所需浮阀数与陈列；溢流区：与所选溢流安装类型有关。上两区均需根据塔板上的流膂力学情况进展专门计算。进口安定区(分布区)：保证进塔板液体的平稳均匀分布，也防止气体窜入降液管。Ws = 50100 mm。出口安定区(脱气区)：防止降液管大量气泡夹带。Ws = 7010

37、0 mm。1塔板布置rxWsAfDhwAAh0HTAfAaWslwWdWdWcD900mm 分块式塔板。边缘区：塔板支撑件塔板衔接。D 2.5 m WC 60 mm。2 2溢流安装溢流安装溢流安装：由降液管、溢流堰和受液盘组成。降液管：连通塔板间液体的通道，也是供溢流中所夹带的气体分别的场所。常见的有弓形、圆形和矩形降液管弓形降液管：有较大容积，能充分利用塔板面积，普通塔径大于800mm的大塔均采用弓形。降液管的布置确定了液体在塔板上的流径以及液体的溢流方式。液体在塔板上的流径越长，气液接触时间就越长，有利于提高塔板效率；但是液面落差也随之加大，不利于气体均匀分布，使板效率降低。溢流方式的选择

38、：根据塔径及流体流量等条件全面思索。D 2.0 m 双溢流式或阶梯流式液体在降液管中的停留时间 为 3、单溢流弓形降液管构造尺寸的计算1降液管的宽度 Wd 和截面积 AffTsA HL计算塔径时已根据溢流方式确定了堰长与塔径的比值 lw/D。由 lw/D 查图可得 Wd /D 和 Af /AT，D 和 AT 已确定，故降液管的宽度 Wd 和截面积 Af 也可求得。为降低气泡夹带， 普通不应小于 35s，对于高压塔以及易起泡沫的物系，停留时间应更长些。假设计算出的 过短，不满足要求，那么应调整相关的参数，重新计算。2出口溢流堰与进口溢流堰出口堰：维持板上液层高度，各种方式的降液管均需设置。出口堰

39、长 lw：弓形降液管的弦长，由液体负荷及溢流方式决议。 单溢流 lw=(0.60.8)D，双溢流 lw=(0.50.7)D。出口堰高 hw：降液管上端高出板面的高度。堰高 hw 决议了板上液层的高度 hL。wLowhhh232.841000sowwLhEl对于平堰：弗朗西斯Francis公式液流收缩系数 E进口堰：保证液体均匀进入塔板，也起液封作用。普通仅在较大塔中设置。进口堰高普通与降液管底隙高度 h0 相等。进口堰与降液管间的程度间隔 w0 h0，以保证液体由降液管流出时不致遭到大的阻力。 2降液管底隙高度及受液盘降液管底隙高度应保证溢流液顺畅并防止沉淀物堵塞(不可太小) ，但也应防止气体

40、进入降液管(不可太大)。对于弓形降液管可按下式计算0swoLLhlu式中：uoL 液体经过降液管底端出口处的流速，m/s。根据阅历普通取 uoL = 0.070.25 m/s。D 800 mm，h0 = 40 mm。最大时可达 150 mm。降液管底隙高度及受液盘受液盘：承接来自降液管的液体。凹形受液盘：用于大塔D800mm。在液体流量低时仍能构成良好的液封，对改动液体流向有缓冲作用，且便于液体的侧线抽出，但不适于易聚合及有悬浮固体的情况。凹形受液盘深度普通在 50mm 以上。 4、浮阀的数目与陈列 阀孔直径：由浮阀的型号决议。浮阀数 N：由气体负荷量 Vs 决议。可由下式计算 2004sVN

41、d u00VFu阀孔气速 u0 可根据由实验结果综合的阀孔动能因子 F0 确定式中：Vs 气体流量，m3/s； u0 阀孔气速，m/s； d0 阀孔直径。对 F1 型浮阀，d0 = 39 mm。根据工业设备数据，对F1重型浮阀约33g，当塔板上的浮阀刚全开时，F0 在 812 之间。设计时可在此范围内选择适宜的 F0 后计算 u0 。浮阀在塔板上常按三角形陈列，可顺排或叉排。液流方向顺排aANtttt叉排等腰三角形叉排可使相邻的浮阀容易吹开，鼓泡更均匀。通常将同一横排的阀孔中心距定为 75 mm，而相邻两排间的间隔可取 65、80、100 mm 等几种规格。假设鼓泡区面积为 Aa，那么一个阀孔的鼓泡面积 Aa / N 约为 t t，故有由 t=75mm 及上式计算的 Aa 值可