【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1適宜塔板間距、最大允許氣速及塔徑 （ 1）適宜塔板間距 塔板間距小，則霧沫夾帶量大，塔板間距大則霧沫夾帶量可減少；對(duì)易起泡體系，塔板間距較大，非起泡體系，塔板間距可適當(dāng)減小。 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(jìn)行校核。 （ 2）最大允許氣速 ① Smith 法 a、精餾段 由 _ 1 / 2 1 / 2_1 .9 1 9 3 .2 2 3 .1 0( ) ( ) 0 .0 4 2 0(1 .9 1 1 ) 9 3 .2 2 8 0 4 .4 3VLLV?? ?????，結(jié)合 h m?? ，讀史密斯圖 [9]，可得 0 ? 。 表面張力校正系數(shù) 0 .2 0 .22 0 .3 9( ) ( ) 1 .0 0 3 82 0 2 0m?? ? ? ?，得 0 0 .0 9 1 1 .0 0 3 8 0 .0 9 1 4CC ?? ? ? ?，可得 m a x 08 0 4 .4 3 3 .1 00 .0 9 1 4 1 .4 6 9 /3 .1 0LVVu C C m s???? ?? ? ?。 對(duì) 不 易 起 泡 體 系 ， 可 取 max( )uu?? ， 不 防 取m a x0 .8 0 .8 1 .4 6 9 1 .1 7 5 /u u m s? ? ? ?，可得精餾段的塔徑 1 6 8 7 4 .4 7 / 3 6 0 0 / 3 .1 4 / 1 .4 1/ 4 1 .4 475D V u m?? ? ? ? b、提餾段 由 _ 1 / 2 1 / 2_1 9 8 .7 6 1 .9 1 9 3 .2 2 3 .4 2( ) ( ) 0 .0 9 4 5(1 . 7 8 1 .1 39 1 1 ) 9 3 .2 2VLLV?? ??????，結(jié)合 h m?? ，查史密斯圖得 0 ? ，表面張力校正系數(shù) 0 .2 0 .21 8 .4 8( ) ( ) 0 .9 8 4 32 0 2 0m?? ? ? ?，故0 0 .0 9 4 5 0 .9 8 4 3 0 .0 7 9 7CC ?? ? ? ?，可得 m a x 7 8 1 .1 3 3 .4 20 .0 7 9 7 1 .2 0 2 /3 .4 2LVVu C m s???? ?? ? ? 取 m a /u u m s? ? ? ?，可算得塔徑 2 6 2 2 2 .4 9 / 3 6 0 0 / 3 .1 4 /4 / 4 1 .2 0 2 1 .5 1D V u m?? ? ? ? ② 波津法 a、精餾段 對(duì)浮閥塔，由前蘇聯(lián)學(xué)者波津推薦的公式 m a x0 .0 5 512T LVVs LsVgHuLV???????? 代入數(shù)據(jù)，可得m a x8 0 4 . 4 2 91 7 . 3 7 8 00 . 0 5 5 9 . 8 1 0 . 4 5 3 . 1 0 1 . 7 1 5 /3 . 1 0123 . 14 . 4 2 96 8 7 4 . 4 7 0u m s????? 查化工原理課程設(shè)計(jì)表 24，得系統(tǒng)因數(shù) ? ，取安全系數(shù) ? ，可得適宜的流 通截面上的氣速 m a x 1. 0 0. 82 1. 71 5 1. 40 9 /nau K K u m s? ? ? ? ? ? ?，適宜的空塔氣速0 .9 0 .9 1 .4 0 9 1 .2 6 8 /n msuu? ? ? ?。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(duì)精餾段和提餾段計(jì)算，得到 4 個(gè)不同的塔徑，應(yīng)取其中較大者，進(jìn)行圓整，即 ? ，圓整后為 ，此時(shí)，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(jì) 溢流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)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(duì)塔的性能有重要影響，是決定塔板負(fù)荷能力的一個(gè)重要因素。在設(shè)計(jì)中應(yīng)使降液管面積及溢流周邊具有一定的彈性，否則在改變處理量或調(diào)節(jié)回流比時(shí)，很可能發(fā)生降液管液泛，特別是加壓操作的場(chǎng)合。 （ 1）板上液流型式的選擇 對(duì)有溢流的板式塔，常用的塔板流動(dòng)型式有單流型、雙流型、回流型及其他流型。結(jié)合塔徑及液相負(fù)荷，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行板上液流型式的選擇。塔徑為 1600mm，提餾段液相負(fù)荷為 ，板上液流可選用單流型。 （ 2）溢流堰 溢流堰又稱出口堰或外堰，其作用是維持塔板上有一定的液層厚度并使液體能較均勻地橫過(guò)塔板流動(dòng)，它的主要尺寸是堰高 hw和堰長(zhǎng) lw。 ① 堰 長(zhǎng) wl ： 單 流 式 塔 板 的 堰 長(zhǎng) 一 般 為 塔 徑 的 60%80% ， 可 取0. 7 0. 7 1. 6 1. 12wl D m? ? ? ?； ② 堰高 wh ：常壓和加壓塔，一般取堰高為 40 60wh mm?? ，可選堰高 50wh mm? ； ③ 溢流堰的形式：一般采用平口堰，只有當(dāng)堰上液層高度 owh 很小時(shí)，才改用齒行堰。本塔選用平口堰。 （ 3）降液管面積 dA 及寬度 dW 對(duì)于弓形降液管，由前面選取的 / ? ，查化工原理課程設(shè)計(jì)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 ? 。 （ 4）受液盤 塔板上用于接收降液管流下液體的那部分區(qū)域稱為受液盤，有凹行和平行兩種。對(duì)于直徑較大的塔，特別是有測(cè)線抽出時(shí)，則須選用凹形受液盤，這樣可以保證測(cè)線抽出的連續(xù)、均勻性，還可以造成正液封，且有利于起泡的分離。凹形受液盤的深度一般取為 50mm。此外，停工時(shí)，為排進(jìn)板上的存液，在受液盤上應(yīng)開(kāi)有淚孔。本塔塔徑大于 1400mm，應(yīng)開(kāi)兩個(gè) Φ 10 的淚孔，且都開(kāi)在受液盤的中心線上。 （ 5）降液管底隙高度 bh 為了使液體順利地流到下層塔板，防止沉積物及堵塞，降液管的底隙必須足夠大。 對(duì)于凹形受液盤，一般底隙高度等于盤深，故取 50bh mm? 。 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。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝制造方便、節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)。常用材料為1Cr13Ni9Ti 合金鋼。 F1 浮閥有輕重之分，輕閥采用厚 的薄板充成，質(zhì)量約 25g；重閥用厚 2mm 的薄板沖壓而成，質(zhì)量約 33g。由于輕閥慣性小，振動(dòng)頻率高，滯后時(shí)間長(zhǎng)，故本塔選用重閥。 最小開(kāi)度 閥孔 Φ 39mm 最大開(kāi)度 閥徑 48mm （ 2）浮閥的排列 浮閥的排列方式多采用三角形排列，又分為順排和叉排。由于叉排時(shí)，塔板上氣液兩相的接觸較為理想，鼓泡均勻，因此，本塔選用叉排形式。 由于塔徑較大，塔板需要分塊，塔板寬度要符合一定的規(guī)范，因此，本塔選用等腰三角形排列，其底邊固定為 75mm，三角形的高（排間距）根據(jù)開(kāi)孔率進(jìn)行變更。 （ 3）開(kāi)孔率 浮閥塔板的開(kāi)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(kāi)孔率是浮閥塔板的一項(xiàng)重要參數(shù)：開(kāi)孔率過(guò)大，則容易產(chǎn)生漏液；過(guò)小則壓降過(guò)高，且不利于兩相均勻接觸。 ① 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)直接選取 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在常壓及減壓塔中，開(kāi)孔率一般可取 10%15%；在加壓塔中則取得較小，一般為 6%9%?？扇”舅拈_(kāi)孔率為 14%，則閥孔總面積 220 1 4 % 0 .7 8 5 1 .6 0 .2 8 1 3Am? ? ? ?，塔頂?shù)谝粔K板的氣相密度為 311 1. 32 5 78 .5 3 2. 95 /8. 31 4 ( 84 27 3. 15 )V Kg m? ?????，對(duì)塔頂?shù)谝粔K板做 物 料 衡 算 ， 可 得 1 DV L D??， 故 塔 頂 第 一 塊 板 的 氣 相 流 量 為31 ( ) / (1 5 1 .2 1 9 3 .2 2 ) 7 8 .5 3 / 2 .9 5 6 5 1 6 .6 7 /D m VV L D M m h?? ? ? ? ? ?，進(jìn)而可得閥孔氣速為 0 6 5 1 6 .6 7 / 3 6 0 0 / 0 .2 8 1 3 6 .4 3 /u m s??。 ② 由閥孔動(dòng)能因數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值推算開(kāi)孔率 浮閥塔板正常操作時(shí)，閥孔動(dòng)能因數(shù) 00VFu?? 一般在 817之間，當(dāng)閥孔動(dòng)能因數(shù)在 912之間時(shí)，浮閥剛剛?cè)_(kāi)，工作狀態(tài)最好。假定閥孔動(dòng)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(kāi)孔率0/ 0 .3 1 0 6 / 2 .0 0 9 6 1 5 .5 %TAA? ? ? ?，大于經(jīng)驗(yàn)值的上限，不合適。 另假設(shè)閥孔動(dòng)能因數(shù)為 12，采用與上面相同的步驟，可得適宜閥孔氣速 0 /u m s? ，閥孔總面積 20 ? ，開(kāi)孔率 0 .2 5 9 / 2 .0 0 9 6 1 2 .9 %? ??，處于經(jīng)驗(yàn)范圍內(nèi)。 ③由適宜閥孔氣速求得開(kāi)孔率 適宜的閥孔氣速應(yīng)當(dāng)?shù)?于或大于臨界閥孔氣速。所謂臨界閥孔氣速就是使閥剛剛?cè)_(kāi)時(shí)的 閥孔氣速。對(duì)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(jìn)一步可得開(kāi)孔率為 0 .2 6 0 1 / 2 .0 0 9 6 1 2 .9 %? ??。 由上面的分析，可初步選定塔頂?shù)谝粔K塔板的開(kāi)孔率為 %?? ，此時(shí)，閥孔氣速0 /u m s? 。 塔板布置 （ 1）區(qū)域的劃分初步選定了塔板的結(jié)構(gòu)參數(shù)之后，便可以進(jìn)一步作出塔板的布置圖。塔板的兩側(cè)是降液管區(qū)和受液盤區(qū)，其寬度相等；中央為鼓泡區(qū)，從進(jìn)口堰到離它最近的一排浮閥之間為液體分布區(qū)，其寬度為 1Z ，一般在 80110mm 之間；從出口堰到鼓泡區(qū)之間的區(qū)域?yàn)槠颇瓍^(qū)，其寬度為 2Z ，一般與 1Z 相等；塔壁由于安裝有支撐圈，所以要求塔壁與離它最近的閥孔中心線有一定的距離，為 3Z ，對(duì)分塊式塔板，一般 3 80 ~ 90Z mm? 。如果有幾排浮閥離塔壁過(guò)遠(yuǎn)，以致會(huì)造成液體走短路，則可適當(dāng)設(shè)置擋板。 塔板各區(qū)域的初步排布情況如圖 7。 圖 7 塔板各區(qū)域的分布情況 （ 2）浮閥數(shù)的確定 由浮閥的開(kāi)孔率及閥孔氣速，可得浮閥總數(shù) 0 2 3 2006 8 7 4 .4 7 / 3 6 0 0 1 5 1 .1 13 .1 4( 4 8 1 0 ) 6 .9 944aVNdu? ?? ? ?? ? ? 圓整為 152。 對(duì)浮閥塔板，塔板上的有效面積為 2 2 2 12 [ sin ( )]180a xA x r x r r? ?? ? ? 其中， ( ) 1 6 0 0 / 2 ( 2 2 8 .8 1 0 0 ) 4 7 1 .22dDx W Z m m? ? ? ? ? ? ?； 1 6 0 0 / 2 1 0 0 7 0 02 cDr W m m? ? ? ? ?。 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(zhǎng) 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(jìn)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