【正文】 段的效率 0 .2 4 52 0 .4 9 (2 .3 1 0 .2 5 5 ) 5 5 .8 1 %TE ?? ? ?。 塔內(nèi)進料板處的壓力為 1 1 1 .3 2 5 0 .6 6 6 5 1 3 1 1 9 .9 9p K p a? ? ? ?； 精餾段的平均壓力為 1 (1 1 1 .3 2 5 1 1 9 .9 9 ) / 2 1 1 5 .6 6mp Kp a? ? ?； 提餾段的平均壓力為 2 (12 7. 99 11 9. 99 ) / 2 12 3. 99mp K pa? ? ?。 精餾段氣相體積 31 (1 .9 1 1 ) 7 3 2 0 .3 1 / 3 .1 0 6 8 7 4 .4 7 /V m h? ? ? ?； 提餾段氣相體積 32 (1 .9 1 1 ) 7 3 2 0 .3 1 622/ 3 .4 2 /2 .4 9V m h? ? ? ?； 精餾段液相體積 31 8041. .49 1 7 3 32 0 .3 1 7 71/ 3 /.L m h??? ； 提餾段液相體積 32 (1 7 0 0 0 1 .9 1 7 3 2 0 .3 7 8 1 .1 3 3 9 .1 6 /5)/L m h? ? ? ?。 全塔熱量衡算 （ 1）塔頂 ① 塔頂冷負荷 塔頂回流為過冷回流，不同于全塔回流比，因此，應(yīng)先求出冷回流比。由 Txy 相圖可以讀得，塔頂組成的飽和液相溫度為 ℃ ，查苯、甲苯焓圖，可得全凝器出口焓值，苯 /AH K J K m ol? ，甲苯 25 04 3. 7 /BH K J K m ol? ，出口飽和液 體焓值 0 .9 7 1 3 3 9 2 .9 0 .0 3 2 5 0 4 3 .7 1 3 7 4 2 .4 2 /H KJ Km o l? ? ? ? ?飽 。塔底產(chǎn)品帶出的熱量 61 0 5 .5 5 3 3 2 8 9 .2 7 3 .5 1 1 0 /LWQ W H K J h? ? ? ? ?底 。 （ 6）再沸器 由全塔熱量衡算，得 B L D L W CQ D H W H Q Q F H? ? ? ? ? 進損，代入數(shù)值，解得再沸器的熱負荷 10 /BQ KJ h?? 。 苯和甲苯為非起泡體系，可初步選定塔板間距 ? ，板數(shù)清液層高度為? ，然后結(jié)合塔徑進行校核。可得塔徑 3 6 8 7 4 .4 7 / 3 6 0 0 / 3 .1 4 / 1 .4 2/ 4 1 .3 868D V u m?? ? ? ? b、提餾段 代入數(shù)據(jù)，得最大允許氣速 m a x7 8 1 . 1 3 4 6 1 . 4 6 13 9 . 6 5 7 8 10 . 0 5 5 9 . 8 1 0 . 4 5 3 . 4 2 /3 . 4 2123 . 4 2. 1 3 4 66 2 2 2 . 4 9u m s????? 與精餾段相同，取 ? ， ? ，得適宜的流通截面上的氣速 m a x 1. 0 0. 1. 46 1 1. 19 882 /nau K K u m s? ? ? ? ? ? ? 取 1 .10 8 1 .9 8/0. 07nuu ms? ? ? ?，可得塔徑 4 6 2 2 2 .4 9 / 3 6 0 0 / 3 .1 4 / 1 .4 0/ 4 1 .4 378D V u m?? ? ? ? 綜上，兩種方法分別對精餾段和提餾段計算，得到 4 個不同的塔徑，應(yīng)取其中較大者，進行圓整，即 ? ，圓整后為 ，此時，塔內(nèi)的氣速為 2 268 74 .4 7 / 36 00 / 0. 78 5 / 1. 6 0 9) .4 // 5( muV sD?? ?? 三、塔板設(shè)計 溢流裝置的設(shè)計計算 溢流裝置包括降液管、溢流堰和受液盤等幾部分，其結(jié)構(gòu)和尺寸對塔的性能有重要影響，是決定塔板負荷能力的一個重要因素。塔徑為 1600mm，提餾段液相負荷為 ，板上液流可選用單流型。 （ 3）降液管面積 dA 及寬度 dW 對于弓形降液管，由前面選取的 / ? ，查化工原理課程設(shè)計附錄七弓形函數(shù)表，可得 / ? ， / ? ，可分別求得降液管寬度 ? ，降液管 面積 ? 。此外，停工時，為排進板上的存液，在受液盤上應(yīng)開有淚孔。 浮閥塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 （ 1）浮閥形式的選擇 浮閥的形式很多，可分為圓盤形及條形兩種，其中前者的使用叫廣泛，本塔選用圓盤形浮閥中的 F1 型浮閥。由于輕閥慣性小，振動頻率高，滯后時間長，故本塔選用重閥。 （ 3）開孔率 浮閥塔板的開孔率 Φ 是指閥孔總面積與塔板總面積之比，即： 0 100%T? ??閥 孔 總 面 積 （ A ）塔 板 總 面 積 （ A ） 開孔率是浮閥塔板的一項重要參數(shù)：開孔率過大，則容易產(chǎn)生漏液；過小則壓降過高，且不利于兩相均勻接觸。假定閥孔動能因數(shù)為 0 10F? ，可得適宜閥孔氣速為 00 / 1 0 / 2 .9 5 5 .8 3 /Vu F m s?? ? ?，閥孔總面積20 6 5 1 6 . 6 7 / 3 6 0 0 / 6 . 9 6 0 . 3 1 0 6Am??，開孔率0/ 0 .3 1 0 6 / 2 .0 0 9 6 1 5 .5 %TAA? ? ? ?，大于經(jīng)驗值的上限，不合適。對于 F1重閥，臨界閥孔氣速為 ( ) ( )cVu ?? 同樣以塔頂?shù)谝粔K板為例，可得臨界閥孔氣速為 0 /u m s? ，則閥孔總面積為20 ? ，進一步可得開孔率為 0 .2 6 0 1 / 2 .0 0 9 6 1 2 .9 %? ??。如果有幾排浮閥離塔壁過遠，以致會造成液體走短路，則可適當(dāng)設(shè)置擋板。 代入，得塔板有效面積 2 2 2 1 24 7 1 . 22 [ 4 7 1 . 2 7 0 0 4 7 1 . 2 7 0 0 s in ( ) ] 1 2 1 1 5 2 3 . 0 9 2700aA m m?? ? ? ? ? ? 取等腰三角形的底邊長 75S mm? ，則可得排間距（等腰三角形的高）為 01211523. 092 7 4 .7 91 5 2 7 5aAt m mNS? ? ?? 可進一步求得與液流垂直方向的浮閥排數(shù) ( 2 2 ) 1 6 0 0 ( 2 2 2 8 . 8 2 1 0 0 )1 1 1 3 . 6 07 4 . 7 9dD W Zn t?? ? ? ? ?? ? ? ? ? 由上述數(shù)據(jù)，可在方格紙上繪制塔板布置草圖，從而確定塔板上的實際閥孔總數(shù) 0N 。 ② 開孔率 a、直接選取開孔率的經(jīng)驗值 選取開孔率為 14%?? ，則閥孔總面積為 20 1 4 % 2 .0 1 0 0 .2 8 1TA A m?? ? ? ?，閥孔氣速為 0 2 0/ 7 1 6 5 .0 1 / 3 6 0 0 / 0 .2 8 1 7 .0 7 /u V A m s? ? ?。 ③ 塔板布置 a、區(qū)域的劃分 破沫區(qū)、液體分布區(qū)及邊緣區(qū)的尺寸與塔頂?shù)谝粔K塔板的選取相同。 （ 2）塔底最后一塊板 ①塔底最后一塊板的基本物性計算 塔底最 后一塊板的氣 液相組成均為 ： ? 。 b、由適宜閥孔氣速求得開孔率 塔頂?shù)诙K板的臨界閥孔氣速為 0 .5 4 8 0 .5 4 80 7 2 .8 7 2 .8( ) ( ) ( ) 5 .3 9 /3 .3 6 8c Vu m s?? ? ?，取適宜閥孔氣速為臨界閥孔氣速的 倍，即 001. 2( ) 1. 2 5. 39 6. 47 /cu u m s? ? ? ?，則閥孔總面積為 20 2 0/ 6 3 2 2 .5 8 / 3 6 0 0 / 6 .4 7 0 .2 7 1 6A V u m? ? ?， 開 孔 率 為0 / 0 .2 7 1 6 / 2 .0 0 9 6 1 3 .5 %TAA? ? ? ?。 b、浮閥數(shù)的確定 取開孔率為 %，閥孔氣速為 ，可得浮閥總數(shù) 0 2 3 2006 3 2 2 .5 8 / 3 6 0 0 2 2 4 .9 63 .1 4( 3 9 1 0 ) 6 .5 444aVNdu? ?? ? ?? ? ? 圓整為 224。 塔底最后一塊板的實際板數(shù)為 218， 實際閥孔總面積 20 ? ，實際開孔率為0 .2 6 0 3 / 2 .0 0 9 6 1 3 .0 %? ??，實際閥孔氣速 0 /u m s? ，實際閥孔動能因數(shù)3 0 . 500 6 .7 5 3 .3 7 1 2 .3 8 ( / ) ( / )VF u m s K g m?? ? ? ?。 33gF1 重閥，全開前的干板壓降為： 0 .1 7 5 0 .1 7 50 7 .1 91 9 .9 1 9 .9 0 .0 3 4 68 1 1 .3 3c Luhm?? ? ? ? 液 柱 全開后的干板壓降為 2 20 7 .1 9 2 .9 75 .2 7 5 .2 7 0 .0 5 1 82 2 9 .8 1 8 1 1 .3 3Vc Lu g ??? ? ? ? ?? 液 柱 b、液層壓力降 39。 液流收縮系數(shù)是考慮到塔壁對堰附近的液流所起的收縮作用，可由圖 216液流收縮系數(shù)圖查取，圖中的橫坐標(biāo) 為2 .5 2 .58 1 0 8 1 0 1 7 .2 3 / 3 6 0 0 3 .6 5 1 1( ) (1 .0 2 )w Ll ???，由圖可讀得液流收縮系數(shù)為 ? ，可進一步求得堰上液頭高 231 7 .2 30 .0 0 2 8 4 1 .0 3 5 ( ) 0 .0 1 9 31 .0 2 4 2owhm? ? ? ? 液 柱 又已知出口堰高 ? ，取 ?? ，可得液層壓力降 39。浮閥塔的泛點率可由下面的式子求取： 1 100 +136Vsb s FC L ZF A K C? 1 VT s FCF A K C? 其中， 1F 為泛點率， %； VC 為氣相負荷因數(shù)， VVs LVCV ???? ?； FC 為泛點負荷因數(shù)，可通過查圖 217浮閥塔板泛點負荷因數(shù)圖求得，由 /V Kg m? ? ，可查得 ? ； sK 為系統(tǒng)因數(shù)； Z 為液相流程長，對單流式 2 dZ D W?? ， m； bA 為液流面積，對單流式 2b T dA A A?? 。 從而 0 .0 5 0 .0 1 9 3 0 .0 0 2 2 0 .0 8 7 0 0 .1 5 8 5dHm? ? ? ? ? 液 柱。 （ 6）液體再降液管內(nèi)的停留時間及流速 液體在降液管內(nèi)的停留時間不足，將使液體中所夾帶的氣泡來不及分離而帶至下一層板，使塔板效率下降。 塔底最后一塊板 （ 1）基本物性 由前面的計算結(jié)果知：塔頂?shù)诙K板的氣相密度為 /V Kg m? ? ，液相密度近似與塔頂?shù)谝粔K板密度相同，即 /L Kg m? ? ，液相體積流量為 /sL m h? ，氣相體積流量為 /sV m h? ，液相表面張力為 /mN m? ? ， ? ，查表可得塔底最后一塊板條件下，苯的氣相粘度為 02 .A mPa s? ? ，甲苯的粘度為 93 .B mPa s? ? ，氣相粘度為 0. 03 0. 01 02 0. 97 0. 00 93 0. 00 93 .V m P a s? ? ? ? ? ?。1 ()w owh h h??? 其中， ? 為充氣系數(shù)，一般可取 ； wh 為出口堰高， m； owh 為堰上液頭高， m。 （ 3）霧沫夾帶量 ① 上升氣流的霧沫夾帶量與板間距、液層厚度、氣速、液相物性和塔板結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般工業(yè)上正常操作的霧沫夾帶量長控制在 ? Kg 霧沫 /Kg 氣體，對浮閥塔板常用阿列克山德 羅夫經(jīng)驗式計算霧沫夾帶量： 3 .71 2(0 .0 5 2 1 .7 2 ) ()nTAh ue Hm???? 其中， e 為霧沫夾帶量， Kg 霧沫 /Kg 氣體； ? 為塔的有效鼓泡面積 aA 與塔全截面積 TA 之比，即 /aTAA； ? 系數(shù)，對浮閥塔 ~?? ，當(dāng)氣速接近泛點氣速時取高值，速度較小時取低值； 1h 為板上液層高度， 1=+w owh h h ， mm； 又有 5 0 .2 9 5 0 .4 2 55 .6 3 1 0 ( ) ( )LVLVVm?????? ??? 其中， L? 為液相表面張力， dyne/cm； V? 為氣相粘度， 2./kgs m ； A ， n 為常數(shù)，查表得 ? ， ? ； 代入數(shù)據(jù)，可得 5 0 .2 9 5 0 .4 2 571 6 .9 7 6 7 6 5 .1 3 3 .3 6 85 .6 3 1 0 ( ) ( ) 0 .5 5 1 83 .3 6 8 9 .5 1 1 0m ? ??? ? ??，取 ?? ，1 .3 3 9 8 / 2 .0 0 9 6 0 .6 6 6 7? ??，從而可得 3 . 70 . 9 5 20 . 1 5 9 (0 . 0 5 2 6 5 . 6 6 1 . 7 2 ) 6 . 7 5( ) 0 . 0 3 5 5 /4 5 0 0 . 8 0 . 6 6 6 7 0 . 5 5 1 8e K g K g? ? ??? 霧 沫 氣 體 ② 核算泛點率 所謂泛點，是廣義地指塔內(nèi)液面泛濫（包括過量霧沫夾帶）而導(dǎo)致的塔效率劇降的