【正文】 別為純水與純有機物的表面張力 ,mN/m。純有機物的表面張力查有機液體的表面張力共線圖。 xW、 xO分別為水與有機物的液相摩爾分數(shù) VW、 VO分別為水與有機物的液相摩爾體積 ,cm3/mol T—— 溫度 ,K 粘度 液體平均黏度計算公式： lg lg L m i ix??? ? 物性參數(shù)計算結果見表 33 表 33 物性參數(shù) 塔頂 精餾段 進料板 提餾段 塔釜 溫度（C?） 氣相密度 （lg） 液相密度 （l） 表面張力 （mmN） 武漢工程 大學化工原理課程設計說明書 13 黏度 （supa?） 相 對平均分子量 （molg） —— —— 塔效率： 0 . 2 4 5 0 . 4 9 ( )TLE ?? ?? O39。Connel 公式 (適用于非碳氫物系如甲醇 水物系，丙酮 水物系 ) 丙酮 水 ① 精餾段 0 . 2 4 5 0 . 4 9 ( )TLE ?? ?? 式中 ：α —— 精餾段平均溫度下的相對揮發(fā)度；μ L—— 精餾段平均溫度下的液相粘度 , / / BByxyx? ? ? ? μ PsL i ix??? ? ? ? ? ?? ? ? ( ) 7 4TLE ?? ??? ? ? ? ② 提餾段 0 . 2 4 5 0 . 4 9 ( )TLE ?? ?? 式中：α —— 提餾段平均溫度下的相對揮發(fā)度；μ L—— 提餾段平均溫度下的液相粘度 , / / 8 31/ / 2AABByx? ? ? ? ? ? 1 μ PsL i ix? ? ? ? ? ? ?? ? ? ( ) 31 ?? ?? ? ? ? 武漢工程 大學化工原理課程設計說明書 14 全塔效率： 0 .2 4 5 0 .4 9 ( )TLE ?? ?? —— O39。Connel 公式 (適用于非碳氫物系 ) 式中：α —— 塔頂與塔底平均溫度下的相對揮發(fā)度； μ L—— 塔頂與塔底平均溫度下的液相粘度 , 精餾段 0 .2 4 5 0 .4 9 ( )TLE ?? ?? 式中：α —— 精餾段平均溫度下的相對揮發(fā)度；μ L—— 精餾段平均溫度下的液相粘度 , p 9 ( N ) 4RTNE? ? ?精 提餾段 0 .2 4 5 0 .4 9 ( )TLE ?? ?? 式中：α —— 提餾段平均溫度下的相對揮發(fā)度；μ L—— 提餾段平均溫度下的液相粘度 , p 1 31 ( N ) TN E ? ?? ? ?提 全塔所需塔板數(shù)：( ) ( ) 17 8 25p p pN N N? ? ? ? ?精 提 全塔效率： ? ?12 1 ( 1 ) / T pE N N ?? ? ? ? 理論精餾段的有效高度 ? ? ????? TP HNZ 理論提餾段的有效高度 ? ? ????? TP HN 武漢工程 大學化工原理課程設計說明書 15 板間距的初選 板間距 NT 的選定很重要。選取時應考慮塔高、塔徑、物系性質、分離效 率、操作彈性及塔的安裝檢修等因素。 對完成一定生產任務，若采用較大的板間距，能允許較高的空塔氣速，對塔板效率、操作彈性及安裝檢修有利；但板間距增大后，會增加塔身總高度，金屬消耗量，塔基、支座等的負荷，從而導致全塔造價增加。反之，采用較小的板間距，只能允許較小的空塔氣速，塔徑就要增大，但塔高可降低；但是板間距過小，容易產生液泛現(xiàn)象，降低板效率。所以在選取板間距時，要根據(jù)各種不同情況予以考慮。如對易發(fā)泡的物系，板間距應取大一些，以保證塔的分離效果。板間距與塔徑之間的關系，應根據(jù)實際情況，結合經(jīng)濟權衡，反復調整， 已做出最佳選擇。設計時通常根據(jù)塔徑的大小，由表 41 列出的塔板間距的經(jīng)驗數(shù)值選取。 表 34 塔板間距與塔徑的關系 塔 徑 /D， m ～ ～ ～ ～ ～ 板間距 /HT， mm 200～ 300 250～ 350 300～ 450 350～ 600 400～ 600 化工生產中常用板間距為： 200， 250， 300， 350， 400， 450， 500， 600， 700， 800mm。在決定板間距時還應考慮安裝、檢修的需要。例如在塔體人孔處，應留有足夠的工作空間，其值不應 小于 600mm。 塔徑的估算 4 /sD V u?? m a x (0 . 6 ~ 0 . 8 ) uu? 0 . 5m a x ()LGGuC????? = ( )20LCC ? 0 L= f ( , h ) ( )GLT GLWCH W ??? ?? 式中： C—— 操作物系的負荷因子 。 σ L—— 操作物系的液體表面張力， mN/m； HT—— 板間距； hL—— 板上液層高度。 武漢工程 大學化工原理課程設計說明書 16 圖 32史密斯關聯(lián)圖 查史密斯關聯(lián)圖， 橫坐標為：1 / 2 48 2( ) ( ) 3 L ms VmLV ??? ? ? ? 取板間距為mm500?TH ?lh 查圖可得 20 ? 48( ) 1 ( ) 220 20mCC ?? ? ? 11m a x1 9 m / s L m VmVmUC ??? ??? 取安全系數(shù)為 則空塔流速為 max ?? uu 估計塔徑 4 39。39。 ????? UVD s 則取值 截塔面積為： m4TAD??? 武漢工程 大學化工原理課程設計說明書 17 實際塔氣速：m/ ??? TsAVU 查史密斯關聯(lián)圖， 32222 = / s 3600LmSLmLML ?? 32222 = / s 3600VmSVmVMV ?? 橫坐標為：1 / 221( ) L ms VmLV ???? 取板間距為mm450?TH ?lh 查圖可得 20 ( ) 620mCC ??? 11m a x1 3 m / s L m VmVmUC ??? ??? 取安全系數(shù)為 則空塔流速為 max ?? uu 估計塔徑 mUVD s 4 39。39。 ?? 則取值 截塔面積為： 14TAD? 實際塔氣速：m/?TsAVU 綜上所述，由于要設計方便制作圓柱形設備則可知板間距取值 ， D 取值 ，截塔面積取值為 武漢工程 大學化工原理課程設計說明書 18 第四章 塔板工藝尺寸的計算 溢流裝置的設計 為維持塔板上有一定高度的流動液層，必須設置溢流裝置。板式塔的溢流裝置包括溢流堰、降液管和受液盤等幾部分，其結構與尺寸對塔的性能有重要的影響。 降液管的類型：圓形降液管一般用于小直徑塔；對于直徑較大的塔，常用弓形降液管。 溢流方式： U 形流、單溢流、雙溢流及階梯式雙溢流。根據(jù)塔徑大小和液體流量選取合適的溢流方式。 選取單溢流方式。 溢流裝置的設計計算 溢流 裝置的設計包括堰長 lW、堰高 hW、弓形降液管的寬度 Wd、截面積 Af，降液管底隙高度 h0，進口堰的高度 Wh? 與降液管間的水平距離 hl 等。 溢流堰 1)堰長 弓形降液管的弦長。其值據(jù)經(jīng)驗定。 單溢流： (0 .6 ~ )WlD? 雙溢流： (0 .5 ~ )WlD? 若采用單溢流取 8mW ? ? ? ? 2)堰高 降液管端面高出塔板面的距離 hw 堰上液層高度太 小→液體在堰上分布不均勻，影響傳質效果，設計時應使 hOW≥6mm，低于此值應采用齒形堰。 堰上液層高度太大→增大塔板壓降及液沫夾帶量， hOW≥ 60~70mm 時改用雙溢流堰。 L W oWh h h?? 式中： hL—— 板上清液層高度 , m； hOW—— 堰上液層高度 ,m 武漢工程 大學化工原理課程設計說明書 19 對于平直堰： ? ?3 2 / 3 10 ( / ) 10 mO W h Wh E L l??? ? ? ? ? ? 圖 41 E液相流率比圖 5 072 428W L oWh h h? ? ? ? ? 式中： E—— 液流收縮系數(shù)，根據(jù)設計經(jīng)驗可取 1。 hw 的確定： W W O Wh h h? ? ? ? 降液管的寬度 Wd 及截面積 Af f/ ( / ) / ( / ) A d W d f T WW D f l D W A A f l D? ? ? ? TAD? 武漢工程 大學化工原理課程設計說明書 20 圖 42 弓形降液管的確定關系 查圖可知 ?Tf AA ?DWd 2 2 mTAD? ? ? ? ??fA ???dW 方法： 5~3max ?L AH fT ? ?5~ ????L AH fT則設計合理 降液管底隙高度 h0 ： 85/ ( ) s w oh L l u ?? ? ?? 式中： ou? —— 液體通過底隙時的流速， m/s。 根據(jù)經(jīng)驗，一般取 ou? =~。 空隙流速： , m in, m in 10 5ooGFu m s?? ? ? 式中： F0,min—— 漏液點動能因 子， F0,min 的適宜范圍為 8~10。 穩(wěn)定系數(shù) K： ,minouK u?? 則可算得smu ?? K 的適宜范圍為 ~2。 受液盤有平受液盤和凹受形液盤兩種形式。 平受液盤：一般需在塔板上設進口堰，但進口堰既占用板面，又易使沉淀物淤積此處造成阻塞。 凹形受液盤：既可在低液量時形成良好的液封，又有改變液體流向的緩沖作用，并便于液體從側線的抽出。對于φ 600mm 以上的 塔，多采用凹形受液盤。凹形受液盤的深度一般在 50mm以上，有側線采出時宜取深些。凹形受液