【正文】 參考文獻[1]GB1501998《鋼制壓力容器》[2]JB473295《鋼制壓力容器－分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》[3]：化學(xué)工業(yè)出版社，1990[4]：化學(xué)工業(yè)出版社，1990[5]（上冊）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社；1999[6]：中國建筑工業(yè)出版社[7]：機械工業(yè)出版社[8]：浙江大學(xué)出版社，1987[9]：冶金工出版社，1991[10]：化學(xué)工業(yè)出版社，1991[11] Iqbal MT. Modelling and control of a wind fuel cell hybrid energy system. Renewable Energy 2003。液體流速：—3m/s氣體流速：10—30m/s （）其中，d為管徑（m），M為摩爾質(zhì)量，u為流速（m/s），為密度（），、L分別為體積流量、質(zhì)量流量()、摩爾流量()。對于型重閥，當(dāng)閥孔動能因子為5－6時泄漏量接近10％，可作為氣相負(fù)荷下限。塔板的適宜操作區(qū)應(yīng)在此線以下，否則因過多的霧沫夾帶而使板效率嚴(yán)重降低。壓力降： （Pa） （）閥空氣速 （）其中，No為實排的閥孔數(shù)。 矩形板的尺寸圖第一列孔的位置26+x39。 （） （） （）其中＝板間距（m）由塔徑選用，＝－ 塔徑與板間距的關(guān)系板間距選擇為：300、350、450、500、600、800mm 史密斯關(guān)聯(lián)圖，（）計算史密斯圖曲線值B：m根據(jù)式（）計算史密斯圖橫坐標(biāo)值A(chǔ)（精）：根據(jù)式（）計算史密斯圖橫坐標(biāo)值A(chǔ)（提）： 空塔氣速及塔徑極限空塔氣速 （） （）空塔氣速 （）塔徑 （）其中，為極限空塔氣速（m/s），u為空塔氣速（m/s），為體積流量（），應(yīng)將精餾段和提餾段的體積流量分別代入塔徑計算公式，可得兩段的塔徑，D為塔徑，兩段塔徑求出后應(yīng)分別圓整成標(biāo)準(zhǔn)塔徑，、……、根據(jù)式（）計算精餾段負(fù)荷系數(shù)C（精）：根據(jù)式（）計算精餾段極限空塔氣速：m/s根據(jù)式（）計算精餾段空塔氣速（m/s）： m/s根據(jù)式（）計算精餾段塔徑：同理，可根據(jù)式（）、（）、（）、（）分別計算出：提餾段負(fù)荷系數(shù)C（提）：提餾段極限空塔氣速：提餾段空塔氣速：提餾段塔徑： 溢流裝置計算1．在溢流裝置計算時，所用的塔徑是圓整后的塔徑，在實際生產(chǎn)中，使用的精餾塔一般精餾段和提餾段的塔徑相同，因此在兩段塔徑圓整后，取較大一段的塔徑設(shè)計溢流裝置。 2. 逐板法和圖解法各做一遍，取其中理論板數(shù)多的結(jié)果?？筛鶕?jù)塔頂、塔釜、加料板的質(zhì)量分率及各純組分的密度求得三處混合液的密度同時可計算三段的平均溫度 （） 各組分的液相密度與溫度的關(guān)系（）、（）計算塔頂液相密度：（）、（）計算，同理可得：塔釜液相密度：加料板液相密度：料液平均密度： 精餾段平均密度：提餾段平均密度：根據(jù)式（）計算全塔平均密度： 氣體密度的計算混合氣體密度 （）其中，t為各部位的溫度，P為壓力，M為各部位的摩爾質(zhì)量。第二章 物性數(shù)據(jù)處理 確定塔內(nèi)特定部位的平均溫度將進料的質(zhì)量流量和進料、塔頂、塔釜的質(zhì)量分率分別轉(zhuǎn)換為摩爾流量和摩爾分率進料摩爾分率： （）料液平均摩爾質(zhì)量 （）進料摩爾流量： （）根據(jù)式（）計算進料摩爾分率：根據(jù)式（）計算料液平均摩爾質(zhì)量： 根據(jù)式（）計算進料摩爾流量：其中，、分別為A、B組分和料液的摩爾質(zhì)量，X為摩爾分率，a質(zhì)量分率，F(xiàn)為進料摩爾流量（kmol/h），為進料質(zhì)量流量（kg/h）。常用塔型如篩板、浮閥、泡罩塔盤的設(shè)計方法也日趨完善，建立了系列、標(biāo)準(zhǔn)，并采用電子計算技術(shù)，使設(shè)計快速化和最優(yōu)化。篩板塔雖然具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低、處理能力大等優(yōu)點，但因缺乏設(shè)計資料和難于操作管理而較少采用。對于大塔徑，對加壓或常壓操作過程，應(yīng)優(yōu)先選用板式塔；對減壓操作過程，宜采用新型填料。 與操作條件有關(guān)的因素（1） 若氣相傳質(zhì)阻力大（即氣相控制系統(tǒng)，如低黏度液體的蒸餾，空氣增濕等），宜采用填料塔，因填料層中氣相呈湍流，液相為膜狀流。如可采用裝填規(guī)整填料的散堆填料等，當(dāng)要求真空度較低時，也可用篩板塔和浮閥塔。塔盤開孔率一般為15％～25％，亦有大到40％的。（3） 壓力降小 開孔率大，孔縫氣速可比溢流式塔盤為小，其壓力降比泡罩塔小40％～80％，因而可用于真空蒸餾。這種塔盤沒有降液管，氣液兩相同時相向通過柵縫或篩孔。它是在塔盤板上開有與液流同方向的舌形孔，蒸氣經(jīng)舌孔流出時，其沿水平方向的分速度促進了液體的流動，因而在大液量時也不會產(chǎn)生較大的液面落差。（3） 塔板效率高 由于氣液接觸狀態(tài)良好，且蒸氣以水平方向吹入液層，故霧沫夾帶較少。浮閥塔廣泛用于精餾、吸收以及脫吸等傳質(zhì)過程中。（4） 塔板效率較高，但比浮閥塔盤稍低。與泡罩塔操作情況類似，液體從上一層塔盤的降液管流下，橫向流過塔盤，經(jīng)溢流堰進入降液管，流入下一層塔盤。 篩板塔篩板塔也是很早出現(xiàn)的一種板式塔。（2） 脈動 當(dāng)蒸氣流量很小、不能以連續(xù)鼓泡的形式通過液層時，必然是逐漸積累蒸氣，使塔盤下方的氣壓逐漸升高，當(dāng)增加到足夠的數(shù)值后，才能通過齒縫鼓泡逸出；而當(dāng)流過若干氣泡后，氣壓下降，就停止鼓泡；再等到上升至一定壓力后，才能重新鼓泡。泡罩塔的不足之處在于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高、安裝維修麻煩以及氣相壓力降較大。 板式塔的常用塔型及其選用板式塔是分級接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備，種類繁多。為此，有些場合為了滿足腐蝕性介質(zhì)或低溫等特殊要求，采用有色金屬材料（如鈦、鋁、銅、銀等）或非金屬耐腐蝕材料，也有為了減少有色金屬的耗用量而采用滲鋁、鍍銀等措施，或采用鋼殼襯砌、襯涂非金屬材料的。在結(jié)構(gòu)強度設(shè)計中，電子計算機也可以把受載情況異常復(fù)雜的塔設(shè)備強度問題，逐項加以考慮，并做出詳細(xì)的計算。新中國成立以后，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，陸續(xù)建立了一批現(xiàn)代化的石油化工裝置。但是，進入20世紀(jì)70年代后，有關(guān)塔設(shè)備傳質(zhì)理論和塔盤結(jié)構(gòu)方面的論文，已不如以前那么多了。（6） 穿流式旋葉塔盤。5. 屬復(fù)合類型的（1） 泡罩與篩板的復(fù)合。（2） 活動舌形塔盤。（2） 錐心浮閥塔盤（Hycontact valve tray）。（3） 扁平泡罩塔盤。據(jù)有關(guān)資料報道，煉油裝置的年處理能力也達(dá)1000萬噸，年產(chǎn)60～90萬噸的乙烯工廠、60萬噸的甲醇工廠、45萬噸的氯乙烯工廠、34萬噸的低密度聚乙烯工廠、也將相繼興建。這批新型塔盤的出現(xiàn)，不僅為創(chuàng)建綜合性能更好的塔型打開了思路，而且為接著發(fā)生的設(shè)備大型化后選擇塔型指出了方向。（2）波紋篩板塔盤（ripple tray）。工業(yè)規(guī)模的填料塔始于1881年的蒸餾操作中，1904年才用于煉油工業(yè)，當(dāng)時的填料是碎磚瓦、小石塊和管子縮節(jié)等。對于減壓蒸餾操作，較大的壓力降還將使系統(tǒng)無法維持必要的真空度。此外，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列各項要求。 塔設(shè)備的接管是用以連接工藝管路，把塔設(shè)備與相關(guān)設(shè)備連成系統(tǒng)。塔體除滿足工藝條件（如溫度、壓力、塔徑和塔高等）下的強度、剛度外，還應(yīng)考慮風(fēng)力、地震、偏心載荷所引起的強度、剛度問題，以及吊裝、運輸、檢驗、開停工等的影響。 在填料塔中，塔內(nèi)裝填一定段數(shù)和一定高度的填料層，液體沿填料表面呈膜狀向下流動，作為連續(xù)相的氣體自下而上流動，與液體逆流傳質(zhì)。據(jù)有關(guān)資料報道，塔設(shè)備的投資費用占整個工藝設(shè)備投資費用的較大比例；它所耗用的鋼材重量在各類工藝設(shè)備中也屬較多?？稍谒O(shè)備中完成的常見的單元操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等。但是長期以來，最常用的分類是按塔的內(nèi)件結(jié)構(gòu)分為板式塔和填料塔兩大類，還有幾種裝有機械運動構(gòu)件的塔。 塔體是塔設(shè)備的外殼。最常用的塔體支座是裙式支座（簡稱為“裙座”）。為起吊方便，可在塔設(shè)備上焊以吊耳。并且塔設(shè)備應(yīng)保證能長期連續(xù)操作。人們對于高效率、生產(chǎn)能力大、穩(wěn)定操作和低壓力降的追求，推動著塔設(shè)備新結(jié)構(gòu)型式的不斷出現(xiàn)和發(fā)展。1. 泡罩型（1）條形泡罩塔盤。（2）條孔網(wǎng)狀塔盤（kittel tray）。同時，麥克馬洪（Mcmahon）填料、鮑爾環(huán)填料（Pall ring）、 狄克松環(huán)填料（Dixon ring）、坎農(nóng)（Cannon）填料和矩鞍形填料（Intalox saddle）等顆粒型填料也紛紛出現(xiàn)。舉例如下。 （4） VST塔盤（vertical sieve tray）。（7） 方形浮閥塔盤（speichim）。（8） 旋流塔盤。（3） 穿流式雙孔徑篩板塔盤。為了加強工業(yè)技術(shù)的競爭能力，長時期以來，各國都相繼建立了技術(shù)專利的管理機構(gòu)。隨著塔設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，各工業(yè)國家還陸續(xù)制訂了多種氣液接觸元件（如泡罩、浮閥、填料等）及有關(guān)塔盤制造、安裝、驗收的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和技術(shù)條件等，以保證塔設(shè)備運行的質(zhì)量和縮短其制造、安裝周期，進而減少設(shè)備的投資費用。其他如大孔徑篩板、雙孔徑篩板、穿流式可調(diào)開孔率篩板、浮閥－篩板復(fù)合塔盤，以及噴杯塔盤、角鋼塔盤、旋流塔盤、噴旋塔盤、旋葉塔盤等多種塔型和金屬鞍環(huán)填料的流體力學(xué)性能、傳質(zhì)性能和幾何結(jié)構(gòu)等方面的試驗工作，也在進行，有些已取得了一定的成果或用于生產(chǎn)。 塔設(shè)備的用材塔設(shè)備與其他化工設(shè)備一樣，置于室外、無框架的自支承式塔體，絕大多數(shù)是采用鋼材制造的。填料的用材，往往只考慮制造成型方面的性能，所以可用多種材料制成同一型式和外形尺寸的填料，以滿足不同場合需要。② 無泄漏。泡罩塔盤的主要結(jié)構(gòu)包括泡罩、升氣管、溢流管及降液管。（5） 液泛 部分液體未能通過降液管流下，被攔截在塔板上，泡沫層高度充滿板間距，以致無法操作，這稱為液泛（或淹塔）。篩板塔盤上分為篩孔區(qū)、無孔區(qū)、溢流堰及降液管等幾部分。（1） 結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便。浮閥塔是在泡罩塔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它主要的改進是取消了升氣管和泡罩，在塔板開孔上設(shè)有浮動的浮閥，浮閥可根據(jù)氣體流量上下浮動，自行調(diào)節(jié)，使氣縫速度穩(wěn)定在某一數(shù)值。因此浮閥塔盤的生產(chǎn)能力可比圓形泡罩塔盤提高20％～40％。浮閥塔盤操作時的氣液流程和泡罩塔相似；蒸氣自閥孔上升，頂開閥片，穿過環(huán)形縫隙，以水平方向吹入液層，形成泡沫。 穿流式柵板塔穿流式柵板塔屬于無溢流裝置的板式塔，在工業(yè)上也得到廣泛應(yīng)用。（1） 結(jié)構(gòu)簡單 塔盤上無溢流裝置，結(jié)構(gòu)比一般篩板塔盤還簡單。穿流式塔盤上的氣液通道可制成長條形柵縫或圓形篩孔，柵縫或篩孔大小可按物料的污垢程度、所要求的效率等情況而定，孔縫大，則耐污垢性好、加工容易，但效率較低。（2） 具有腐蝕性的介質(zhì)，可選用填料塔。不宜使用填料。因為填料塔要求一定量的噴淋密度，但網(wǎng)體填料能用于低液體負(fù)荷的場合?？蓪迨剿陌l(fā)展劃分為三個時期，由于當(dāng)時的主觀要求和客觀條件所決定，各個時期的發(fā)展有所側(cè)重。