筛板精馏塔设计学习教案

1、会计学1筛板精馏塔设计筛板精馏塔设计(shj)第一页，共78页。常压分离环己醇常压分离环己醇苯酚连续操作苯酚连续操作(cozu)筛板精馏塔工艺设计任务书筛板精馏塔工艺设计任务书 基础设计数据：基础设计数据：1. 处理处理(chl)能力：能力：50000 t/a（年工作按（年工作按8000小时计）小时计）2. 进料组成：环己醇进料组成：环己醇30%，苯酚，苯酚70%（mol%，下同），下同）3. 进料状态：泡点进料进料状态：泡点进料4. 产品要求：塔顶馏出液组成：环己醇产品要求：塔顶馏出液组成：环己醇98%，苯酚，苯酚2% 塔釜釜残液组成：环己醇塔釜釜残液组成：环己醇1%，苯酚，苯酚99%5.

2、塔顶压强：塔顶压强：101kPa（绝压）（绝压）6. 公用工程：循环冷却水：进口温度公用工程：循环冷却水：进口温度32，出口温度，出口温度38 导热油：进口温度导热油：进口温度260，出口温度，出口温度250 第1页/共78页第二页，共78页。总体要求：总体要求： 绘制带控制点工艺流程图，完成精馏塔工艺设计以及有关附属设备的绘制带控制点工艺流程图，完成精馏塔工艺设计以及有关附属设备的计算与选型。绘制塔板结构简图，编制设计说明书。计算与选型。绘制塔板结构简图，编制设计说明书。1. 精馏塔工艺设计内容：全塔物料恒算、确定回流比；确定塔径、实际精馏塔工艺设计内容：全塔物料恒算、确定回流比；确定塔径、

3、实际板数及加料板位置。板数及加料板位置。2. 精馏塔塔板工艺设计内容：塔板结构设计、流体力学计算、负荷性能精馏塔塔板工艺设计内容：塔板结构设计、流体力学计算、负荷性能图、工艺尺寸装配图。图、工艺尺寸装配图。3. 换热器设计：确定冷热换热器设计：确定冷热(ln r)流体流动方式，根据换热面积初选换流体流动方式，根据换热面积初选换热器；核算总传热系数；计算实际传热面积；选定换热器型号，计算管程热器；核算总传热系数；计算实际传热面积；选定换热器型号，计算管程、壳程压降。、壳程压降。说明：说明：1. 写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源。写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源。2. 每项设计结束后，

4、列出计算结果明细表。每项设计结束后，列出计算结果明细表。3. 设计说明书要求字迹工整，按规范装订成册。设计说明书要求字迹工整，按规范装订成册。 第2页/共78页第三页，共78页。课程设计的要求课程设计的要求(yoqi)(yoqi)注意事项注意事项: : 写出详细计算步骤写出详细计算步骤, ,并注明选用数据的来源并注明选用数据的来源 每项设计每项设计(shj)(shj)结束后结束后, ,列出计算结果明细列出计算结果明细表表 设计设计(shj)(shj)说明书要求字迹工整说明书要求字迹工整, ,装订成册装订成册上交上交第3页/共78页第四页，共78页。学号学号1-10号号单号单号双号双号处理量处理

5、量环己醇组成环己醇组成(z chn) 苯酚苯酚(bn fn)组成组成 45000 t/a55000 t/a35%65%72%28%学号学号11-21号号单号单号双号双号处理量处理量环己醇组成环己醇组成(z chn) 苯酚组成苯酚组成 55000 t/a45000 t/a32%68%72%28%学号学号22以后以后单号单号双号双号处理量处理量环己醇组成环己醇组成 苯酚组成苯酚组成 50000 t/a45000 t/a26%74%77%23%第4页/共78页第五页，共78页。1.设计设计(shj)任务书任务书2.带控制点工艺流程图与工艺说明带控制点工艺流程图与工艺说明3.精馏塔工艺计算精馏塔工艺计

6、算4.塔板结构设计塔板结构设计(shj)5.换热器选型换热器选型6.精馏塔工艺条件图精馏塔工艺条件图7.塔板结构设计塔板结构设计(shj)结果汇总结果汇总8.符号说明符号说明9.结束语结束语第5页/共78页第六页，共78页。1. 设计任务书设计任务书 按要求填入处理量和进料组成按要求填入处理量和进料组成2. 带控制点工艺流程图与工艺说明带控制点工艺流程图与工艺说明 （1）带控制点工艺流程图）带控制点工艺流程图 （2）操作压力的选择）操作压力的选择(xunz) （3）工艺流程叙述）工艺流程叙述第6页/共78页第七页，共78页。第7页/共78页第八页，共78页。3.1 平均相对平均相对(xingd

7、u)挥发度的计算挥发度的计算 181.90.0000.000 179.10.0250.0994.28176.40.0500.1864.34173.80.0750.2634.40171.30.1000.3334.49t xy i 说明：平均相对说明：平均相对(xingdu)挥发度为挥发度为 5.62 iiiiiyxxy11im391 3.2 绘制绘制t-x-y图及图及x-y图图 在坐标纸上绘图，上大小要求t-x-y图为1010cm， x-y图为 2020cm第8页/共78页第九页，共78页。 项 目 数 值进料流量F，kmol/h塔顶产品流量D，kmol/h塔釜残液流量W，kmol/h进料组成，

8、xF(摩尔分数）塔顶产品组成，xD(摩尔分数）塔釜残液组成，xW(摩尔分数）表1 物料(w lio)衡算表3.3 全塔物料全塔物料(w lio)衡算衡算 料液平均(pngjn)分子量：Mm = 0.3100 + 0.794 = 95.8进料流量：F = 50000103 /800095.8 = 65.24 kmol/hF = D + W D=19.5 kmol/hFxf = DxD + Wxw W=45.74 kmol/h 第9页/共78页第十页，共78页。3.4 实际板数及进料位置实际板数及进料位置(wi zhi)的的确定确定 1. 确定(qudng)最小回流比Rmin 76. 030. 0

9、687. 0687. 098. 0minqqqDxyyxR 2. 确定操作回流(hu li)比R 由Fenske方程计算最小理论板数Nmin )(9 . 31lg11lgmin不包括塔釜mwwDDxxxxN第10页/共78页第十一页，共78页。利用吉利(jl)兰关联图，计算NT R如下：0.86314.70.98811.81.14010.71.2929.91.4449.3RNT1.5209.0绘制NT R关系(gun x)图，找出最佳回流比。 说明(shumng)：R取(1.0、1.2、1.4、1.6、 1.8、2.0)Rmin 6 个点第11页/共78页第十二页，共78页。 图解法求得NT

10、=5.5（不包括(boku)塔釜） 加料板位置nT = 3.0 3. 图解法求理论板数及加料图解法求理论板数及加料(ji lio)板位置板位置 4.4.实际板数及加料板位置实际板数及加料板位置(wi zhi)(wi zhi)的确定的确定 全塔效率由全塔效率由OconnellOconnell关联式计算：关联式计算： ExTm LLfiLi049049532 0304402450245. 第12页/共78页第十三页，共78页。回流比回流比理论板数理论板数板效率板效率实际板数实际板数理论加料位置理论加料位置实际加料位置实际加料位置表表2 2 塔板计算结果塔板计算结果第13页/共78页第十四页，共78

11、页。 包括包括(boku)(boku)板间距的初估，塔径的计算，板间距的初估，塔径的计算，塔板溢流塔板溢流形式的确定，板上清液高度、堰长、堰高的初形式的确定，板上清液高度、堰长、堰高的初估与计算，降液管的选型及系列参数的计算，估与计算，降液管的选型及系列参数的计算，塔板布置和筛孔塔板布置和筛孔/ /阀孔的布置等，最后是水力阀孔的布置等，最后是水力学校核和负荷性能图。学校核和负荷性能图。4. 塔板结构设计塔板结构设计(shj)第14页/共78页第十五页，共78页。第15页/共78页第十六页，共78页。4.1 常用常用(chn yn)塔板的类型塔板的类型（1）泡罩塔）泡罩塔优点：塔板操作弹性大，塔

12、效率也比较优点：塔板操作弹性大，塔效率也比较(bjio)(bjio)高，不易堵。高，不易堵。缺点：结构复杂，制造成本高，塔板阻力大但生产能力不大。缺点：结构复杂，制造成本高，塔板阻力大但生产能力不大。 塔板是气液两相接触传质的场所，为提高(t go)塔板性能，采用各种形式塔板。 组成：组成：升气管和泡罩第16页/共78页第十七页，共78页。圆形泡罩条形(tio xn)泡罩泡罩塔第17页/共78页第十八页，共78页。（2）筛板塔板）筛板塔板优点：结构简单优点：结构简单(jindn)、造价低、塔板阻力小。、造价低、塔板阻力小。 目前，广泛应用的一种塔型。目前，广泛应用的一种塔型。塔板上开圆孔，孔径

13、(kngjng)d0：3 - 8 mm; 大孔径(kngjng)筛板d0 ：12 - 25 mm。lwWD第18页/共78页第十九页，共78页。（3）浮阀塔板）浮阀塔板圆形浮阀条形(tio xn)浮阀浮阀塔盘方形浮阀第19页/共78页第二十页，共78页。优点：浮阀根据气体流量，自动调节开度，提高了塔板的操作弹性、降优点：浮阀根据气体流量，自动调节开度，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，在生产中得到广泛低塔板的压降，同时具有较高塔板效率，在生产中得到广泛(gungfn)的应用。的应用。缺点：浮阀易脱落或损坏。缺点：浮阀易脱落或损坏。方形浮阀F1型浮阀第20页/共78页第

14、二十一页，共78页。（4）喷射型塔板）喷射型塔板 气流方向：垂直气流方向：垂直 小角度小角度(jiod)倾斜，倾斜， 改善液沫夹带、液面落差改善液沫夹带、液面落差 。 气液接触状态：喷射状态气液接触状态：喷射状态连续连续(linx)相：气相；分散相：液相相：气相；分散相：液相 促进两相传质。促进两相传质。形式形式(xngsh)：舌形塔板、浮舌塔板、斜孔塔板、垂直筛板等。：舌形塔板、浮舌塔板、斜孔塔板、垂直筛板等。缺点缺点：气泡夹带现象比较严重。20=R2550三面切口舌片; 拱形舌片;5050mm定向舌片的尺寸和倾角舌形塔板：第21页/共78页第二十二页，共78页。溢流堰降液管安定区塔板连接区

15、受液区液体分布区导向孔1015208111520液流方向3035.74.7(a)斜孔结构之一(b)塔板布置斜孔塔板（5）斜孔塔板）斜孔塔板第22页/共78页第二十三页，共78页。AA降液管进口堰压延金属板A-A 剖视图网孔塔板（6）网孔塔板）网孔塔板第23页/共78页第二十四页，共78页。垂直筛板液相塔板泡罩气相（6）垂直）垂直(chuzh)筛板筛板第24页/共78页第二十五页，共78页。（7）多降液管（）多降液管（MD）塔板）塔板 优点：提高允许液体优点：提高允许液体(yt)流量流量第25页/共78页第二十六页，共78页。（8）林德筛板（导向筛板）林德筛板（导向筛板） 应用：用于减压塔的低阻

16、力、高效率塔板。应用：用于减压塔的低阻力、高效率塔板。 斜台：抵消斜台：抵消(dxio)液面落差的影响。液面落差的影响。 导向孔：使气、液流向一致，减小液面落差。导向孔：使气、液流向一致，减小液面落差。液流(a)斜台装置液流液流(b)导向孔 林德筛板第26页/共78页第二十七页，共78页。（9）无溢流塔板）无溢流塔板 有溢流塔板：有降液管的塔板；有溢流塔板：有降液管的塔板； 无溢流塔板：无降液管的塔板；无溢流塔板：无降液管的塔板； 形式：无溢流栅板和无溢流筛板；形式：无溢流栅板和无溢流筛板； 特点：生产能力大，结构简单，塔板阻力特点：生产能力大，结构简单，塔板阻力(zl)小；小； 但操作弹性小

17、，塔板效率低。但操作弹性小，塔板效率低。冲制栅板由金属条组成的栅板无溢流筛板第27页/共78页第二十八页，共78页。设计参数如下（以塔顶第一块塔板数据为设计依据设计参数如下（以塔顶第一块塔板数据为设计依据(yj)）：）： 液相密度液相密度 L = 950 kg / m3 汽相密度汽相密度 V = PM/ RT = 2.92 kg / m3 液相表面张力液相表面张力 = 32 dyn /cm 汽相流量汽相流量VS = (R+1) DM /3600 V=0.408 m3/s 液相流量液相流量LS = RDM / 3600 L =0.000684 m3/s 第28页/共78页第二十九页，共78页。4

18、.2 初估塔径初估塔径 取板间距(jin j)HT = 350 mm，板上液层厚度hL= 0.07 m，则HT -hL= 0.28m。03.092.2950408.0000684.05 .05 .0VLSSVL塔板间距塔板间距(jin j)(jin j)和塔径的经验关系和塔径的经验关系塔塔径径D，m0.3-0.50.5-0.80.8-1.61.6-2.02.0-2.42.4塔塔板板间间距距HT，m0.2-0.30.3-0.350.35-0.450.45-0.60.5-0.80.6说明：工业说明：工业(gngy)塔中，板间距范围塔中，板间距范围200900 mm两相流动参数FLV=则液泛气速：s

19、mCuVVLf/19.1205 .02 .020第29页/共78页第三十页，共78页。对于(duy)筛板塔、浮阀、泡罩塔，可查图 ，C20=(HT 、FLV) C20 ：=20 dyn/cm 时的气体负荷时的气体负荷(fh)因子因子0.2HT=0.60.450.30.150.40.30.21.00.70.10.040.030.020.070.010.040.030.020.070.010.10.090.060.05vlVVVLLVssqqFVLVf20uC塔板泛点关联(gunlin)图第30页/共78页第三十一页，共78页。取操作气速u =（0.6-0.8）uf=0.75uf =0.893 m

20、/s则气体流通(litng)面积 An= VS / u =0.457 m2 选取(xunq)单溢流塔盘，取lw / D =0.7，查图得A f /AT = 0.088 则塔截面积：AAAAmTnfT10 5012. 塔径 D = ，圆整为0.8m 4079AmT/.说明：计算得到(d do)的塔径需圆整，系列化标准： 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200m 等第31页/共78页第三十二页，共78页。由此重新由此重新(chngxn)计算：计算： A T =0.785D2 =0.5024 m2 A f = 0.0

21、88AT =0.0442 m2 A n= AT - Af =0.4582 m2 u = VS /An =0.89 m/s实际泛点百分率：实际泛点百分率： u /u f =0.75 注意：注意： 1）必须用圆整后的）必须用圆整后的D重新计算确定实际的气体流通截重新计算确定实际的气体流通截 面积面积(min j)、实际气速及泛点率。、实际气速及泛点率。 2）校核）校核HT与与D的范围。的范围。第32页/共78页第三十三页，共78页。溢流溢流(y li)装置（装置（1020cm）4.3 塔板结构设计塔板结构设计(shj) 4.3.1 溢流装置溢流装置 溢流型式的选择溢流型式的选择 依据：依据：塔径

22、、流量； 型式型式：单流型、U 形流型、双流型、阶梯流型等。第33页/共78页第三十四页，共78页。 降液管形式和底隙降液管形式和底隙 降液管：弓形、圆形。降液管：弓形、圆形。 降液管截面积：由降液管截面积：由Af /AT 确定；确定； 底隙高度底隙高度(god) h0：通常在：通常在 40 60 mm。第34页/共78页第三十五页，共78页。 溢流堰（出口堰） 作用：维持(wich)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。0第35页/共78页第三十六页，共78页。采用弓形(n xn)降液管，平堰及平型受液盘，l w =0.7D=0.56 m堰上液层高

23、度 堰高 h w =h L - h o w =0.06238 m液管底隙高度 h o =h w -0.006=0.05638 m hELlmowhw2 8410000 0076223.要求要求(yoqi)：mmhOW6本设计本设计(shj)采用采用:第36页/共78页第三十七页，共78页。一 般 取 安 定 区 宽 度(kund) WS =（50-100）mm一 般 取 边 缘 区 宽 度(kund) WC =（30-50）mm 4.3.2 塔盘布置塔盘布置(bzh)WCWDWSlWrx塔盘布置图（1020cm） 1. 受液区和降液区受液区和降液区 一般两区面积一般两区面积(min j)相等。

24、相等。 2. 入口安定区和出口入口安定区和出口 安定区。安定区。 第37页/共78页第三十八页，共78页。取筛孔直径(zhjng)d o =（38）mm，孔径比取 t/d0 = 3.0-3.5由l w /D = 0.7，查图得 Wd /D=0.15则 Wd = 0.15D=0.12 m x = D/2 - (Wd + Ws )= 0.21 m r = D/2 - Wc =0.36 m 鼓泡区面积(min j)：Ax rxr Sinxrma 2180028422212. 开孔率 = A0 /A a = 0.907 /(t/d0)2 = 0.074 筛孔面积(min j) A 0 = Aa = 0

25、.021 m2 筛孔气速 u 0 =VS / A 0 =19.43 m/s 筛孔数目 n = 4 A 0 / d02 =1672个 以Aa为面积(min j)计算的气速 ua=VS/Aa3. 筛板塔有效传质区布置筛板塔有效传质区布置 d0t正三角排列第38页/共78页第三十九页，共78页。4.4 塔板流体力学塔板流体力学(li t l xu)校核校核 4.4.1 塔板阻力塔板阻力(zl)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 hd 气体通过板上孔的阻力（无液体时）；气体通过板上孔的阻力（无液体时）； （b）液层阻力）液层阻力 hl

26、气体通过液层阻力；气体通过液层阻力； （c）克服）克服(kf)液体表面张力阻力液体表面张力阻力 h孔口处表面张力。孔口处表面张力。可用清液柱高度表示：（a）干板阻力）干板阻力hd200,21CuggphLVLdfd第39页/共78页第四十页，共78页。d0/C0塔板孔流系数查得 孔流系数(xsh)C0=0.75，则：取板厚 = 3 mm，液柱mCuggphLVLdfd11. 021200,第40页/共78页第四十一页，共78页。OWWlhhh（b）液层阻力）液层阻力(zl) hl查图得充气(chn q)系数=0.58VuFaa液柱mhhhOWWl0406. 0于是于是(ysh)：第41页/共7

27、8页第四十二页，共78页。说明：（说明：（1）若塔板阻力过大，可增加开孔率或）若塔板阻力过大，可增加开孔率或 降低降低 堰高。堰高。 （2）对于常压和加压塔，塔板阻力一般没有）对于常压和加压塔，塔板阻力一般没有 什么什么(shn me)特别要求。特别要求。 （3）对于减压塔，塔板阻力有一定的要求。）对于减压塔，塔板阻力有一定的要求。03104dghL（c）克服液体(yt)表面张力阻力（一般可不计） 故塔板阻力(zl)：液柱mhhhhldf15. 0第42页/共78页第四十三页，共78页。 4.4.2 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

28、）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。指标为气体。指标为ev 0.1。 液沫夹带分率液沫夹带分率(fn l)：夹带的液体流量占横过塔板液体流量的：夹带的液体流量占横过塔板液体流量的分数。故有：分数。故有： VSLSVVLe1方法1：利用Fair关联图，由和实际(shj)泛点百分率0.75，查得=0.08，进而求出ev=0.0470.1。ev的计算方法的计算方法：03.0/VLSSLVVLF(1) 筛板塔液沫夹带筛板塔液沫夹带(jidi)量校核量校核第43页/共78页第四十四页，共78页。2 . 36107 . 5

29、fTvHHue方法2：用亨特（Hunt）经验公式(gngsh)计算ev：说明：超过说明：超过(chogu)允许值，可调整塔板间距或塔径。允许值，可调整塔板间距或塔径。 )(5 . 2OWWfhhH式中Hf 为板上泡沫(pom)层高度：要求要求： ev 0.1 kg 液体液体 / kg气体气体第44页/共78页第四十五页，共78页。4.4.3 降液管溢流降液管溢流(y li)液泛校核液泛校核(1) 筛板塔降液管溢流筛板塔降液管溢流(y li)液泛校核液泛校核dLOWWdhgpphhH12ffOWWhhhh降液管中清液柱高度降液管中清液柱高度(god) (m)：（a）液面落差）液面落差(luch)

30、一般较小，可不计。当不可忽略一般较小，可不计。当不可忽略时：时：)()()4(0476.032vLfsLfbHLZHb一般要求：一般要求：0.5h0第45页/共78页第四十六页，共78页。mhlLguhWsdf000072. 0153. 02202主要(zhyo)为底隙阻力，而进口堰阻力一般为0（当无进口堰时）：（b b）液体）液体(yt)(yt)通过降液管阻力通过降液管阻力 hf hf ddHHWTdhHH降液管中泡沫(pom)层高度：要求：要求：说明：若泡沫高度过大，可减小塔板阻力或增大塔板间距。说明：若泡沫高度过大，可减小塔板阻力或增大塔板间距。对不易起泡物系：8 . 05 . 04 .

31、 03 . 0易起泡物系：而 H d / = 0.34 (HT +hw) = 0.41 第46页/共78页第四十七页，共78页。4.4.4 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 目的目的(md)：避免严重的气泡夹带降低板效率。：避免严重的气泡夹带降低板效率。 )53(2.14SdfLHA停留时间：停留时间：要求要求(yoqi)：s )53( 说明：停留时间过小，可增加降液管面积说明：停留时间过小，可增加降液管面积(min j)或增大塔板间距。或增大塔板间距。第47页/共78页第四十八页，共78页。（a）计算(j sun)严重漏液时干板阻力 hdOWWdhhh13.00056.0

32、（b）计算(j sun)漏液点气速 uow dVLowhgCu20说明：如果说明：如果(rgu)稳定系数稳定系数k过小，可减小开孔率或降低堰高。过小，可减小开孔率或降低堰高。（5）严重漏液校核）严重漏液校核 漏液点气速漏液点气速 uow：发生严重漏液时筛孔气速。 稳定系数：稳定系数：owouuk/要求：要求：25 . 1k（c）计算稳定系数 0 . 3/owouuk第48页/共78页第四十九页，共78页。4.5 塔板负荷塔板负荷(fh)性能图性能图 在确定了塔板的工艺尺寸，又按前述各款进行了在确定了塔板的工艺尺寸，又按前述各款进行了流体力学验算之后，便可确认所设计的塔板能在任流体力学验算之后，

33、便可确认所设计的塔板能在任务规定的气液负荷下正常操作。此时，有必要务规定的气液负荷下正常操作。此时，有必要(byo)(byo)进一步揭示该塔板的操作性能，即求出进一步揭示该塔板的操作性能，即求出维持该塔板正常操作所允许的气、液负荷波动范围维持该塔板正常操作所允许的气、液负荷波动范围。这个范围通常以塔板负荷性能图的形式表示。这个范围通常以塔板负荷性能图的形式表示。第49页/共78页第五十页，共78页。操作操作(cozu)弹性弹性=Vmax / Vmin第50页/共78页第五十一页，共78页。（1）漏液）漏液(lu y)线线 (第一点：L h = L S （ 0.000684）3600 = 2.4

34、6 m3/h V h = A0 u ow3600 = 491.4 m3/h第二点：取L h = 10 m3/h，同样可以计算(j sun)得到： u ow = 7.5 m/s， 则V h = A0 u ow3600 = 567 m3/h 在图中作平行(pngxng)与横坐标的直线即可。第51页/共78页第五十二页，共78页。漏液量增大，导致(dozh)塔板上难以维持正常操作所需的液面，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。第52页/共78页第五十三页，共78页。（2）过量）过量(guling)液沫夹带线（气相负液沫夹带线（气相负荷上限线）荷上限线）( 规定(gudng)：e

35、v = 0.1（ kg 液体 / kg气体）为限制条件。2 . 36107 . 5fTvHHue)(3600fThAAVu)(5 .2wowfhhH32100084. 2whowlLEhowLwhhh把u、Hf、how和hw的计算公式代入ev计算公式，得到(d do)Vh和Lh的关系式，作图。第53页/共78页第五十四页，共78页。原因：原因： 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； 气相运动气相运动(yndng)(yndng)是喷射状，将液体分散并可携带一部分液沫是喷射状，将液体分散并可携带一部分液沫流动。流动。第54页/共7

36、8页第五十五页，共78页。（3）液相负荷）液相负荷(fh)下限线下限线(对于平直堰，一般对于平直堰，一般(ybn)取堰上液取堰上液层高度层高度0.006OWhm 作为液相负荷下限作为液相负荷下限(xixin)条件，低于此限条件，低于此限便不能保证板上液流均匀分布，降低气液接便不能保证板上液流均匀分布，降低气液接触效果。触效果。 依此式可求得液相负荷下限，据此作出液依此式可求得液相负荷下限，据此作出液相负荷下限线相负荷下限线(3)。塔板的适宜操作区应在竖直。塔板的适宜操作区应在竖直线线(3)的右方。的右方。 hmlELwh/72. 111. 2323min,第55页/共78页第五十六页，共78页

37、。（4）液相负荷）液相负荷(fh)上限线上限线( 此线反映对于液体在降液管内停留时间的起码要求此线反映对于液体在降液管内停留时间的起码要求。对于尺寸已经确定。对于尺寸已经确定(qudng)的降液管，若液体流量的降液管，若液体流量超过某一限度，使液体在降液管中的停留时间过短，超过某一限度，使液体在降液管中的停留时间过短，则其中气泡来不及放出就进入下层塔板，造成气相返则其中气泡来不及放出就进入下层塔板，造成气相返混，降低塔板效率。混，降低塔板效率。 依此式可求得液相负荷依此式可求得液相负荷(fh)上限，据此作出上限，据此作出液液相负荷相负荷(fh)上限线上限线(4)。塔板的适宜操作区应在竖。塔板的

38、适宜操作区应在竖直直线线(4)的左方。的左方。 LAHmhhfT,max/ ./30 3600 18563第56页/共78页第五十七页，共78页。（5）液泛线）液泛线( 液泛线表示降液管内泡沫层高度超过液泛线表示降液管内泡沫层高度超过(chogu)最大允许最大允许值时，破坏塔的正常操作。值时，破坏塔的正常操作。 由以下(yxi)公式得到Vh和Lh的关系式：203600153.0hlLhWhf20021CughLVdOWWlhhh)(WTdhHH)3600/(0AVuholdfOWWdhhhhhH第57页/共78页第五十八页，共78页。液泛现象(xinxing)第58页/共78页第五十九页，共7

39、8页。5. 换热器选型换热器选型5.1 换热器的初步换热器的初步(chb)选型选型（1）塔顶冷凝器）塔顶冷凝器 热负荷热负荷QC = (R+1)D(IVD - ILD)= (R+1)DMDrD = 4.63105 kcal/h。 取冷却水的进口取冷却水的进口(jn ku)温度为温度为32，出口温度为，出口温度为38，则换，则换热平均温热平均温 差差tm =87.3，取换热系数，取换热系数K = 350 w/m2，则所需换热面，则所需换热面积：积： S = 4.631051034.18 / (360035087.3) = 17.7 m2 选择型号：标准系列选择型号：标准系列JB1145-73 F

40、g18（双程）（双程）第59页/共78页第六十页，共78页。（2）塔底再沸器）塔底再沸器 热负荷热负荷QB = (R+1)DMBrB = 2.08106 kJ/h。 取导热油进口温度为取导热油进口温度为260，出口温度为，出口温度为250， 则换热平均温差则换热平均温差tm =57.5，取换热系数，取换热系数K = 500 w /m2；则所需换热面积：；则所需换热面积：S = 2.08106103 / (360050057.5) = 20.0 m2 选择型号：标准选择型号：标准(biozhn)系列系列JB1145-73 Fg20（单程）（单程）第60页/共78页第六十一页，共78页。5.2 塔

41、顶冷凝器设计塔顶冷凝器设计(shj)设计步骤：设计步骤：（1）根据工艺要求，确定换热器类型；）根据工艺要求，确定换热器类型；（2）根据物料情况，确定流体流径（管程、壳程的安排）；）根据物料情况，确定流体流径（管程、壳程的安排）；（3）确定定性温度下冷热流体的物性数据；）确定定性温度下冷热流体的物性数据；（4）计算热负荷、冷却水量以及传热）计算热负荷、冷却水量以及传热(chun r)温差；温差；（5）根据经验，初步估计）根据经验，初步估计K值；值；高温高温(gown)流体流体低温流体低温流体K值推荐值推荐/kcal/m2.h. 有机蒸汽有机蒸汽水水350-650高沸点碳氢化合物蒸汽高沸点碳氢化合

42、物蒸汽水水450-850有机蒸汽与水蒸汽混合物有机蒸汽与水蒸汽混合物水水400-750油汽蒸汽油汽蒸汽水水350-450水蒸汽水蒸汽水水1500-2500甲醇蒸汽甲醇蒸汽水水450-550第61页/共78页第六十二页，共78页。（6）由传热方程）由传热方程 Q=KAtm 计算计算(j sun)换热面积。考虑换热面积。考虑10%-15%的裕度，确定面积；的裕度，确定面积；（7）根据换热器类型和面积，选定换热器型号）根据换热器类型和面积，选定换热器型号, 列出该换热器的参数；列出该换热器的参数；换热器参数表换热器参数表外壳外壳(wi k)直径直径D/mm公称公称(gngchng)压力压力P/Mpa

43、公称面积公称面积A/m2管程数管程数Np管子排列方式管子排列方式管子尺寸管子尺寸/mm管长管长l/m管数管数NT/根根管心距管心距t/mm5001.6572正方形正方形25252.52.53 324832第62页/共78页第六十三页，共78页。（8）计算）计算(j sun)管程给热管程给热系数系数ai利用利用(lyng)以下公式计算：以下公式计算：3 .08 .0PrRe023.0iid其中其中(qzhng)管程流动面积：管程流动面积：PTiiNNdA24管程流体流速：管程流体流速：iimiiAqu雷诺准数雷诺准数：iiiiiudRe（9）计算总传热系数）计算总传热系数K1)1(oiiRRK第

44、63页/共78页第六十四页，共78页。（10）计算）计算(j sun)传热面积传热面积温度温度(wnd)校正系校正系数：数：),(PRf1221ttTTR2111ttPTt根据根据R和和P查温度校正查温度校正(jiozhng)系数系数实际传热温差为实际传热温差为mmtt计算传热面积为计算传热面积为mtKQA计实际传热面积为实际传热面积为ldNAoT实若若0 . 1/计实AA则所选换热器合适，否则重新选择则所选换热器合适，否则重新选择第64页/共78页第六十五页，共78页。（11）计算）计算(j sun)管程压力降管程压力降223iiptiuNfdlP）（管（12）计算）计算(j sun)壳程压

45、力降壳程压力降ft 为管程结垢校正系数为管程结垢校正系数(xsh),对三角形排列的取对三角形排列的取1.5 对正方形排列的取对正方形排列的取1.42021(3.5)2oSoBPFffuDTCBB壳N（N）+N0.50.511.11.19(307)BTCTTCTlNBNNNNPgB0折流板数目正三角形排列正方形排列校正系数F,正三角形F取0.5,正三角形F取0.3f 查图 见华东理工大学为折流板间距,取0.2m第65页/共78页第六十六页，共78页。换热器设计换热器设计(shj)计算结果计算结果汇总汇总第66页/共78页第六十七页，共78页。塔顶冷凝器设计塔顶冷凝器设计(shj)计算结果汇总计算

46、结果汇总表表项目项目(xingm)数值数值(shz)备注备注换热器类型换热器类型固定管板式固定管板式换热器面积换热器面积57m2管程流体管程流体冷却水冷却水壳程流体壳程流体塔顶汽相塔顶汽相外壳直径外壳直径500mm管程流速管程流速2.5m/s壳程流速壳程流速12.5m/s管程数管程数双程双程管子长度管子长度3.0m管子尺寸管子尺寸25252.52.5正方形排列正方形排列管程压降管程压降壳程压降壳程压降3.7kpa5.3kpa折流板型式折流板型式弓形折流板弓形折流板折流板间距折流板间距200mm第67页/共78页第六十八页，共78页。v塔顶空间塔顶空间(kngjin)HD 塔顶空间HD的作用是供安装塔板和开人孔的需要(xyo)，也使气体中的液滴自由沉降，一般取11.5m。v塔底空间塔底空间(kngjin)HB 塔底空间HB具有中间贮槽的作用，塔釜料液最好能在塔底有1015分钟的储量，以保证塔釜料液不致迅速排完，一般取2.02.5m。6.1 塔体总高塔体总高6. 精馏塔工艺条件图精馏塔工艺条件图第68页/共78页第六十九页，共78页。v人孔人孔 一般每隔一般每隔68层塔板设一人孔（供安装、检修层塔板设一人孔（供安装、检修用），人孔处板间距用），人孔处板间距(jin j)650mm，人孔直径一般为，人孔直径一般为450550mm,其伸出塔体的筒体长为