浮阀塔的设计示例

浮阀塔设计示例设计条件拟建一浮阀塔用以分离某种液体混合物，决定采用F1型浮阀（重阀），试按下述条件进行浮阀塔的设计计算。气相流量Vs=1.27m3/s；液相流量Ls=0.01m3/s；气相密度PV=3.62kg/m3；液相密度pl=734kg/m3；混合液表面张力。=16.3mN/m,平均操作压强p=1.013X105Pa。设计计算过程（一）塔径欲求出塔径应先计算出适宜空塔速凰适宜空塔速度u一般为最大允许气速u潜0.6〜0.8倍即：u=(0.6〜0.8)uF式中C可由史密斯关联网查得，液气动能参数为:L式中C可由史密斯关联网查得，液气动能参数为:Ls_0.01p34-3.62

二否3.62=0.112取板间距Ht=0.6m,板上液层高度hL=0.083m,图中的参变量HTHT-hL=0.6-0.083=0.517m。根据以上由图可得液相表面张力为20mN/m时的、、0.220；负荷系数C20=0.1。由所给出的工艺条件校正将：02=0.096最大允许气速：

Pl~Py=0.0%Pv734-3.62二］斯而Pl~Py=0.0%Pv734-3.62二］斯而b3.62取安全系数为0.7,则适宜空塔速度为：u=0,7x1.36=0.952微/s由下西翼塔径:D(= =1.304m0.785x0,9521.27按标准塔径尺寸圆整，取D=1.4m;实际塔截面积：斗二70。=?/1.4口=1.54??2实际空塔速度：安全系数：=082^135=0507在0.6~0.8范围间，合适。（二）溢流装置选用单流型降液管，不设进口堰。1）降液管尺寸图查得：取溢流堰长lw=0.7D,即lw/D=0.7,由弓形降液管的结构参图查得：A/AT=0.09,Wd/D=0.15此:弓形降液管所占面积:Af=0.09x1・54=0,139（m2）弓形降液管S*：Wd=0.15x1・4=0.21(m2)验算液体在降液管的停留时间8,由于停留时间8>5$,合适。2）溢流堰尺寸由以上设计数据可求出：溢流堰长lw=0.7x1.4=0.98m采用平直堰，堰上液层匐度可依下式计算，式中E近似取1,即2.3410002.84 (2.3410002.84 (0,01x3600^1000 I0,93 )=QQ33落溢流堰高：hw=hL-how=0.083-0.033=0.05m液体由降液管流入塔板不设进口堰，并取降液管底隙处液体流速u0'=0.228m/s;降液管底”度：浮例数及排列方式：1）浮阀初取阀孔动能因F04_ 0.01T^~0.98x0.2280.045m-F&jJ冲=11/浮例数及排列方式：1）浮阀初取阀孔动能因F04_ 0.01T^~0.98x0.2280.045m-F&jJ冲=11/^3.62—5.78m/石每层塔板上浮阀个L'*>1” .《(个)^rx0.0392X5.732）浮河的排列按所设定的尺寸画出塔板，并在塔板的鼓=11扁孔气速为：泡区内依排列方式进行试排，确定出实际的阀已知Wd=0.21m,选取无效边缘区宽区WC=0.05m.破沫K®SWS=0.075m,由下式计算鼓泡区面积，即：Aa=2 -/+r2sin-1「二32-碑亡=1.4/2-0.05=0.65网“0/2-(唯+%)=1.4/2-(0.075+0,21)=0,415部4=20.41570.652-0.41524=20.41570.652-0.4152+ISO00.652池-1仁I0.65浮阀的排列方式采用等腰三角形叉排。取同一横排的空心距t=75mm,则等展三角形的高度:112 =0.0312^0.0757^0.075X1S4由于塔直径D=1400mm，需采用分块式塔板四块（其中两块弓形板.通道板和矩形板各一块）。考虑到各分块的支承与衔接要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距t1应小于计算值，故取1'=0.065皿•现掖t=75mm.t'=65mm的等腰三角形叉排方式画出浮阀排列图，可排出阀孔戴180个，重新核算以下参数:阀孔气速:为抖'播旷(4x1.27)/八死乂为抖'播旷(4x1.27)/八死乂0.Q为:Ml幽动能因数:出二5.91^2=11,24 动能因数在9〜12之间，合适。

塔板开孔率：廿===180=0.139开孔率在10%〜14%之间，合适(三)塔板流体力学验算1)塔板压降利用下式计算:(1)干板阻力临界孔速：”=Qv73.1 -1,8273.1 =5.19根/占塔板开孔率：廿===180=0.139开孔率在10%〜14%之间，合适(三)塔板流体力学验算1)塔板压降利用下式计算:(1)干板阻力临界孔速：”=Qv73.1 -1,8273.1 =5.19根/占<un3.62 0因阀孔气速％大于其临界阀孔气速％,故干板阻力计算式为:血二5.34^-=5.34x2^2211=0,047^2gP1 2x9,31x734(2)板上充气液层阻力本设备分离烃化液，液相为碳氢化合物，可取充气系数％=0.5。瓦=，瓦=0,5x0.083=0.M2通(3)液体表面张力造成的阻力2x16.2X10-30.0085x734x9.81=0.0005^ffi以:hp=0.047+0.042+0.0005=0.0895m单板压降：Apj.= =0.0895x734x9.81=644单板压降偏高。(一般对于常压精馏墙应在260〜530Pa为宣)。2)降液管液泛校核为了防止降液管液泛现象发生，要求控制降液管内消液层高度H/^Ht+H〉其中叽叫项项(1)气体通过塔板的压强降所相当的液柱高度%前面已求出，%=0.0895m.(2)液体通过降液管的压头损失(不设进口堰)(3)板上液层高度前已选定hL=0.083m所以Hd=0.00895+0.083+0.008=0.181m取降液管中泡沫层相对密度9=。.5,前已选定板间距HT=0.6m,hw=0.05m.则9(HT+Hw)=0.5(0・6+0.05)=0.325m可见，,〈9(Ht+HJ，符合防止降液管液泛要求3)液体在降液管内停留时间应保证液体在降液管内的停留时间大于3〜5§,才能使得液体所夹带气体的释出。^设计可见，所夹带气体可以释出。可见，所夹带气体可以释出。4）雾沫夹带・校核依下面两式分别计算泛点率F，即依下面两式分别计算泛点率F，即板上雌流径长度Fj=0-2%=1.4-2x0.21=0.98^板上液流面积=At-2Af=1.54-2x0.135=1.27^查得泛点负荷1与=0.141.物性系KK=1.0,m±数据代入：因数1查得泛点负荷1与=0.141.物性系KK=1.0,m±数据代入：因数1.27xF= 1.0x0,141xl.27+1一3八口.口1，口筑 及1.27x =0刃3仪F= 3.62口.…^^口出对于大塔，为避免过量雾沫夹带，应控制泛点率不超过80%。上两式计算的泛点率都在80%以下，故可知雾沫夹带量能够满足eVv0.1kg（W）/kg（气）的要求。5）严重漏液校核当阀孔的动能:因数F当阀孔的动能:因数F0低于5时将会发生严重漏液，前面已计出F0=11.24，可见^会发生严重漏液。（四）塔板负荷性能图

1）气体负荷下限线（漏液线）对于F1型重阀，因动能因数F0v5时会发生严重漏液，故取F01）气体负荷下限线（漏液线）对于F1型重阀，因动能因数F0v5时会发生严重漏液，故取F0=5计算相应的气%)旃=-d^N^==-(0,039yxl80xJ_=0,565m3fs4°而八,际2）过量雾沫夹带线根据前面雾沫夹带雌可知，对于大塔，取泛点率F=0.8，那么0.8=— : +1,36I£xO.PS734-3.621.0x0,141xl.27整理得:嗅二2.035-13.93Z,雾沫夹带线为直线，由两点即可确髭当LS=0时，VS=2.035m3/s;当LS=0.01时，/=1.846皿3/5。由这两点便可绘出雾诔夹带线。3）液相负荷下限线对于平直堰，其堰上液层匐度how必对于平直堰，其堰上液层匐度how必须要大于0.006m°Whow=0.006m，可作出液相^荷下限线。风变=2,E4x10-3风变=2,E4x10-35,3600(ZsU=0.006取E=1.g1则可求出（15）min:(EgTOTTI(EgTOTTI0.006齐丝_=o.ootW/s36004）液相负荷上限线液体的♦大流量应保证在降液管中停留时间不低于3~5$,取8=5s作为液体在降液管中停留时间的下限，则:0.135x0.06-0.0162m0.135x0.06-0.0162m3is5）液泛线先求出工与\的关系，就可在操作范围内任意取若干点，从而绘出液泛缘事吗二h-逐一遍*其中：2=L91乂1Q5-^=L91乂1。一$乂一：——r=0.0291

734X1802上二裾f了+3-1-/）及=0,5x0.6+（0.5-l-0.5）x0.05=0.25=73.670.153_ =73.67-0.9Sax0.04524=0十%）矶0.667）焉=。十S5）乂0.667x=1.014将计算出的分、b.c.d将计算出的分、b.c.d代入上式方程并整理可得:Vf=8.6-2706.3Z^-34,S8Zf在操作范围内任意取若干L，由上式可算出相应的工s，结果列于下表。T 1.在操作范围内任意取若干L，由上式可算出相应的工s，结果列于下表。T 1.Ls.n6ilLiUl0J：ii：i50.1：1：100.01ij.OH00152.!??2.742.652.502J22_42s将以上五条线标绘在同一Vs~Ls角坐标系中，画出塔板的操作负荷性能图。将设计点电，工）标绘在图中，如P点所示，由原点O及P作操作线OP•操作线交严・漏液线①于点A，过量雾沫夹带线②于点B。由此可见，此塔板操作负荷上下限受严・漏液线①及过量雾沫夹带线②的控制。分别从图中A.B两点读得气相流量的下限

旷疝11及上限丫皿1可求得该塔的操作弹性。操作弹性图2-42塔板操作负荷性能图图2-42塔板操作负荷性能图设计结果现将以上设计计算结果列于下附表。附表：浮陶塔板工艺设计计算结果表设计结果现将以上设计计算结果列于下附表。附表：浮陶塔板工艺设计计算结果表10

10瓯 目教植质怖明£ 他塔鞋D，m1.4板间距m□,6借板型式单漆充弓悠降簸管分块式招植空搭气速u,0.325宙痴想矢5，m0.53港沆堰鬲himm0.05检E调