【正文】 900mm 時采用整塊式塔板；當塔徑在800mm以上時，人已能在塔內(nèi)進行拆裝操作，無須將塔板整塊裝入。并且，整塊式塔板在大塔中剛性也不好，結構顯得復雜，故采用分塊式塔板；塔徑在 800～ 900mm 之間，設計時可按便于 制造、安裝的具體情況選定。 小塔的塔板均做成整塊式的，相應地，塔體則分成若干段塔節(jié)，塔節(jié)與塔節(jié)之間用法蘭連接。每個塔節(jié)中安裝若干塊疊置起來的塔板。塔板與塔板之間用一段管子支承，并保持所需要的板間距。圖 53 為整塊式塔板中的定距管式塔板結構。塔節(jié)內(nèi)的板數(shù)與塔徑和板間距有關。如以塔徑 Dg=600～ 700mm 的塔節(jié)為例，對應于不同的板間距， 圖 52 板式塔的塔高 塔節(jié)內(nèi)安裝的塔板數(shù) Nˊ F 塔板與下法蘭端面的距離 h1 以及塔節(jié)高度 L 如表 51 所示。 表 51 塔板的有關尺寸 HT,mm Nˊ L,mm h1,mm 300 6 1800 200 350 5 1750 250 450 4 1800 350 第六節(jié) 精餾裝置的附屬設備 精餾裝置的主要附屬設備包括蒸氣冷凝器、產(chǎn)品冷凝器、塔底再沸器、原料預熱器、直接蒸汽鼓管、物料輸送管及泵等。前四種設備本質(zhì)上屬換熱器，并多采用列管式換熱器，管線和泵屬輸送裝置。下面簡要介紹。 回流冷凝器 按冷凝器與塔的位置，可分為：整體式、自流式和強制循環(huán)式。 21 （ 1）整體式 如圖 61(a)和 (b)所示。將冷凝器與精餾塔作成一體。這種布局 的優(yōu)點是上升蒸汽壓降較小，蒸汽分布均勻，缺點是塔頂結構復雜，不便維修，當需用閥門、流量計來調(diào)節(jié)時，需較大位差，須增大塔頂板與冷凝器間距離，導致塔體過高。 該型式常用于減壓精餾或傳熱面較小場合。 圖 61 冷凝器的型式 （ 2）自流式 如圖 61（ c）所示。將冷凝器裝在塔頂附近的臺架上，靠改變臺架的高度來獲得回流和采出所需的位差。 （ 3）強制循環(huán)式 如圖 61（ D）、（ e）所示。當冷凝器換熱面過大時，裝在塔頂 附近對造價和維修都是不利的，故將冷凝器裝在離塔頂較遠的低處，用泵向塔提供回流液。 需指出的是，在一般情況下，冷凝器采用臥式，因為臥式的冷凝液膜較薄，故對流傳熱系數(shù)較大，且臥式便于安裝和維修。 管殼式換熱器的設計與選型 管殼式換熱器的設計與選型的核心是計算換熱器的傳熱面積，進而確定換熱器的其它尺寸或選擇換熱器的型號。 流體流動阻力（壓強降）的計算 （ 1）管程流動阻力 管程阻力可按一般摩擦阻力公式求得。對于多程換熱器，其阻力 ΣΔ pi等于各程直管阻力、回彎阻力及進、出口阻力之和。一般情況下進、 出口阻力可忽略不計，故管程總阻 22 力的計算式為 12()i t s pp p p F N N?? ? ? ? ? (61) 式中 Δ PΔ P2—— 分別為直管及回彎管中因摩擦阻力引起的壓強降， Pa； Ft—— 結垢校正因數(shù)，對 Φ 25mm ； 對 Φ 19mm 2mm 的管子取 ； NP—— 管程數(shù)； Ns—— 串聯(lián)的殼程數(shù)。 上式中直管壓強降 Δ P1可按第一章中介紹的公式計算；回彎管的壓強降 Δ P2 由下面的經(jīng)驗公式估算 ，即 22 3 2up ????????? (62) （ 2）殼程流動阻力 殼程流動阻力的計算公式很多，在此介紹埃索法計算殼程壓強降 Δ P0的公式，即 0 1 2 Sp p p N?? ? ? ? ?’ ’ S（ ） F (63) 式中 Δ P1’—— 流體橫過管束的壓強降， Pa； Δ P2’—— 流體通過折流板缺口的壓強降， Pa； FS—— 殼程壓強降的結垢校正因數(shù)；液體可取 ，氣體可取 。 239。 010239。 02( 1 ) 22( 3 .5 )2cBBup F f n NuhpND??? ? ?? ? ? (64) 式中 F—— 管子排列方法對壓強降的校正因數(shù)，對正三角形排列 F=，對轉角三角形為，正方形為 ； f0—— 殼程流體的摩擦系數(shù)； Nc —— 橫過管束中心線的管子數(shù)； Nc值可由下式估算： 管子按正三角形排列： ? (65) 管子按正方形排列： ? (66) 式中 n—— 換熱器總管數(shù)。 NB—— 折流擋板數(shù)； h—— 折流擋板間距； u0—— 按殼程流通截面積 A0計算的流速， m/s，而 A0=h(Dncd0)。 (1)計算并初選設備規(guī)格 23 a．確定流體在換熱器中的流動途徑 b．根據(jù)傳熱任務計算熱負荷 Q。 c．確定流體在換熱器兩端的溫度，選擇列管換熱器的 形式；計算定性溫度，并確定在定性溫度下的流體物性。 d．計算平均溫度差，并根據(jù)溫度差校正系數(shù)不應小于 的原則，決定殼程數(shù)。 e．依據(jù)總傳熱系數(shù)的經(jīng)驗值范圍，或按生產(chǎn)實際情況，選擇總傳熱系數(shù) K 值。 f．由總傳熱速率方程 Q = KSΔ tm，初步計算出傳熱面積 S，并確定換熱器的基本尺寸（如D、 L、 n 及管子在管板上的排列等），或按系列標準選擇設備規(guī)格。 （ 2）計算管程、殼程壓強降 根據(jù)初定的設備規(guī)格，計算管程、殼程流體的流速和壓強降。檢查計算結果是否合理或滿足工藝要求。若壓降不符合要求，要調(diào)整流速，在確定管 程數(shù)或折流板間距，或選擇另一規(guī)格的換熱器，重新計算壓強降直至滿足要求為止。 （ 3）核算總傳熱系數(shù) 計算管程、殼程對流傳熱系數(shù)，確定污垢熱阻 Rsi和 Rso，在計算總傳熱系數(shù) K’，比較K 的初設值和計算值，若 K’ /K=～ ，則初選的換熱器合適。否則需另設 K 值，重復以上計算步驟。 再沸器 精餾塔底的再沸器可分為：釜式再沸器、熱虹吸式再沸器及強制循環(huán)再沸器。 （ 1）釜式式再沸器 如圖 62（ a） 和（ b）所示。（ a）是臥式再沸器，殼方為釜液沸騰，管內(nèi)可以加熱蒸汽。塔底液體進入底液池中，再進入再沸 器的管際空間被加熱而部分汽化。蒸汽引到塔底最下一塊塔板的下面，部分液體則通過再沸器內(nèi)的垂直擋板，作為塔底產(chǎn)物被引出。液體的采出口與垂直塔板之間的空間至少停留 8～ 10 分鐘，以分離液體中的氣泡。為減少霧沫夾帶，再沸器上方應有一分離空間，對于小設備，管束上方至少有 300mm 高的分離空間，對于大設備，取再沸器殼徑為管束直徑的 ～ 倍。 （ b）是夾套式再沸器，液面上方必須留有蒸發(fā)空間，一般液面維持在容積的 70%左右。夾套式再沸器，常用于傳熱面較小或間歇精餾中。 （ 2）熱虹吸式再沸器 如圖 62（ c）、（ D）、 （ e）所示。它是依靠釜內(nèi)部分汽化所產(chǎn)生的汽、液混合物其密度小于塔底液體密度，由密度差產(chǎn)生靜壓差使液體自動從塔底流入再沸器，因此該種再沸器又稱自然循環(huán)再沸器。這種型式再沸器汽化率不大于 40%，否則傳熱不良。 （ 3）強制循環(huán)再沸器 如圖 62 中（ f）所示。對于高粘度液體和熱敏性氣體，宜用泵強制循環(huán)式再沸器，因流速大、停留時間短，便于控制和調(diào)節(jié)液體循環(huán)量。 原料預熱器和產(chǎn)品冷卻器的型式不象塔頂冷凝器和塔底再沸器的制約條件那樣多，可按傳熱原理計算。 24 圖 62 再沸器的型式 接管直徑 各接管直徑由流體速度及其流量，按連續(xù)性方程決定，即： 4 SVd u?? （ 67）式中： VS—— 流體體積流量， m3/ s； u—— 流體流速， m/ s； d—— 管子直徑， m。 （ 1）塔頂蒸氣出口管徑 DV 蒸氣出口管中的允許氣速 UV 應不產(chǎn)生過大的壓降， 其值可參照表 61。 表 61 蒸氣出口管中允許氣速參照表 操作壓力（絕壓） 常壓 1400～ 6000Pa ＞ 6000 Pa 蒸汽速度 /m/s 12～ 20 30～ 50 50～ 70 （ 2）回流液管徑 DR 冷凝器安裝在塔頂時，冷凝液靠重力回流，一般流速為 ～ ，速度太大，則冷凝器的高度也相應增加。用泵回流時，速度可取 ～ 。 （ 3）進料管徑 dF 料液由高位槽進塔時，料液流速取 ～ 。由泵輸送時，流速取為 ～ m/s。 25 （ 4）釜液排除管徑 dW 釜液流出的速度一般取 ～ 。 （ 5）飽和水蒸氣管 飽和水蒸氣壓力在 295kPa（表壓）以下時，蒸氣在管中流速取為 20～ 40m/s；表壓在785 kPa 以下時，流速取為 40～ 60m/s；表壓在 2950 kPa 以上時，流速取為 80m/s。 加熱蒸氣鼓泡管 加熱蒸氣鼓泡管（又叫蒸氣噴出器）若精餾塔采用直接蒸氣加熱時，在塔釜中要裝開孔的蒸氣鼓泡管。使加熱蒸氣能均勻分布與釜液中。其結構為一環(huán)式蒸氣管，管子上適當?shù)拈_一些小孔。當小孔直徑小時，汽泡分布的更 均勻。但太小不僅增加阻力損失，而且容易堵塞。其孔直徑一般為 5～ 10mm，孔距為孔徑的 5～ 10 倍。小孔總面積為鼓泡管橫截面積的 ～ 倍，管內(nèi)蒸氣速度為 20～ 25m/s。加熱蒸氣管距釜中液面的高度至少在 以上，以保證蒸氣與溶液有足夠的接觸時間。 離心泵的選擇 離心泵的選擇，一般可按下列的方法與步驟進行： （ 1）確定輸送系統(tǒng)的流量與壓頭 液體的輸送量一般為生產(chǎn)任務所規(guī)定，如果流量在一定范圍內(nèi)波動，選泵時應按最大流量考慮。根據(jù)輸送系統(tǒng)管路的安排，用柏努利方程計算在最大流量下管路所需 的壓頭。 （ 2）選擇泵的類型與型號 首先應根據(jù)輸送液體的性質(zhì)和操作條件確定泵的類型，然后按已確定的流量 Qe 和壓頭 He從泵的樣本或產(chǎn)品目錄中選出合適的型號。顯然，選出的泵所提供的流量和壓頭不見得與管路要求的流量 Qe和壓頭 He完全相符，且考慮到操作條件的變化和備有一定的裕量，所選泵的流量和壓頭可稍大一點，但在該條件下對應泵的效率應比較高，即點（ Qe、 He）坐標位置應靠在泵的高效率范圍所對應的 HQ 曲線下方。另外，泵的型號選出后，應列出該泵的各種性能參數(shù)。 （ 3）核算泵的軸功率 若輸送液體的密度 大于水的密度時，可按 ,102QHN kW???核算泵的軸功率。 26