【正文】 圖 321(c)所示為自流式冷凝器，即將冷凝器置。缺點是塔頂結構復雜，維修不便，且回流比難于精確控制。 ① 整體式及自流式 將冷凝器直接安置于塔頂，冷凝液藉重力回流入塔，此即整體式冷凝器，又稱內回流式，如圖 321(a)、 (b)所示。 （ 2）塔頂回流冷凝器 塔頂回流冷凝器通常采用管殼式換熱器，有臥式、立式、管內或管外冷凝等形式。工業(yè)上常用的再沸器 (蒸餾釜 )有：內置式再沸器、釜式 (罐式 )再沸器、虹吸式再沸器、強制循環(huán)式再沸器等幾種，詳見第 2 章?lián)Q熱器設計部分。以下著重介紹再沸器 (蒸餾釜 )和冷凝器的型式和特點，具體設計計算過程從略。塔徑超過 800 mm 時，對于單溢流型塔板，塔板分塊數如表 33所示，其 常用的分塊方法 如下圖 所示。由于剛度、安裝、檢修等要求，多將塔板分成數塊通過人孔送入塔內。 塔板結構 塔板按結構特點，大致可分為整塊式和分塊式兩類塔板。 (4)塔高 板式塔的塔高如圖所示。人孔直徑一般為 450 mm~600mm，其伸出塔體的筒體長為 200~250 mm，人孔中心距操作平臺約 800~1200mm。其值由如下因素決定： ① 塔底儲液空間依儲存液量停留 3~8 min(易結焦物料可縮短停留時間 )而定； 吉林化工學院化工原理課程設計 30 ② 再沸器的安裝方式及安裝高度； ③ 塔底液面至最下層塔板之間要留有 1~2m 的間距。若需要安裝除沫器時，要根據除沫器的安裝要求確定塔頂間距。 3 2 / 336002 . 8 4 1 0 1 ( 1 0 . 6 4 ) ( ) 1 . 2 2 ?? ? ? ? ? ? ? 故 2 2 2 / 30. 02 21 0. 19 7 86 .7 3 1. 22 9S s sV L L? ? ? 2 2 2 / 38. 91 39 24 55 .6 1S S SV L L? ? ? 在操作范圍內 ,任取幾個值 ,依上式計算結果列于表中 smLS /, 3 sm /,V 3s 由上表數據即可作出液泛線 5 根據以上各線方程 ,可做出篩板塔的負荷性能圖如圖所示 吉林化工學院化工原理課程設計 29 塔板負荷性能圖0 Ls(m/s)Vs(m/s)系列1系列2系列3系列4系列5系列6 在負荷性能圖上 ,作出操作點 , 連接 ,即作出操作線 .由圖可知 ,min /sV m s? ,max /sV m s? 故操作彈性為： ,m ax,m in2 .9 1 3 .8 2 90 .7 6ssVV ?? 板式塔的 結構 塔體結構 (1)塔頂空間 指塔內最上層塔極與塔頂的間距。 0 . 5 0 . 4 0 ( 0 . 5 0 . 6 4 1 ) 0 . 0 6 6 6 0 . 1 9 7b ? ? ? ? ? ? ? 39。 )3600)(1( sw LlEd ????? ?? ， ? ? 及有關的數據代入得 ： 39。 ???? ??? 2039。 sss LdLcbVa ??? 式中 )()( 20039。39。 OWwL hhh ?? 吉林化工學院化工原理課程設計 28 聯(lián)立得 ????? hhhhhH dCOWWT ???????? )1()1( 忽略 ?h ,將 OWh 與 SL , dh 與 SL , Ch 與 SV 的關系帶入上式 ,并整理得 3/239。 ?hhhh lcp ??? 。 液沫夾帶量由式 )(fTaLv hHue ??? ?? 計算 2. 5 2. 5 0. 08 0. 20fLh h m? ? ? ? 吉林化工學院化工原理課程設計 25 故 6 35 . 7 1 0 0 . 6 8 4( ) 0 . 0 1 4 / 0 . 1 /0 . 4 0 0 . 2 02 0 . 8 1 1 0ve k g k g k g k g???? ? ? ??? 液 氣 液 氣 故本設計 液沫夾帶量在允許范圍內 對于篩板 ,漏液點氣速 可由式 ： VLL hhcu ??? /) 0 5 ( 0m in,0 ??? 計算 0 ,m i n 04 . 4 ( 0 . 0 0 5 6 0 . 1 3 ) /L L Vu c h h ? ??? ? ? 4 . 4 0 . 7 7 2 ( 0 . 0 0 5 6 0 . 1 3 0 . 0 8 0 . 0 0 2 1 ) 8 0 8 . 3 6 / 2 . . 7 1 7 6 . 9 0 8 /ms? ? ? ? ? ? ? ? 實際孔速 0 0,min8. 70 /u m s u?? 穩(wěn)定系數為 00 ,min u? ? ? 為防止塔內發(fā)生液泛 ,降液管內液層高度 dH 應服從式 )( WTd HHH ??? 的關系 苯 甲苯物系屬一般物系 ,取 ?? 則 ( ) 0. 5 ( 0. 40 0. 06 66 ) 0. 23 33TWH H m? ? ? ? ? ? 而 dlpd hhhH ??? 39。 W m?? ， WC= （ 3）開孔區(qū)面積計算 2222( s i n )180a rxA x r x a r c r?? ? ? ( ) ( 0 . 1 6 8 0 . 0 6 ) 0 . 4 7 222dsDx W W m? ? ? ? ? ? ? 0 . 0 4 0 . 6 622CDr W m? ? ? ? ? 故 2222222( sin )180 45 722 ( 72 6 72 ) sin 30180 6arxA x r x arcrarc m??? ? ??? ? ? ? ? ? （ 4）篩孔計算及其排列 本設計 選用 mm3?? 碳鋼板，取篩孔直徑 mmd 50 ? 篩孔按正三角形排列， 取空中心 t為 篩孔的正三角形排列 吉林化工學院化工原理課程設計 23 mmdt 15533 0 ???? 篩孔數目 1 . 1 5 5 1 . 1 3 0 t ?? ? ? 個 開孔率 為 %) ()( 22 ???? td o? 氣體通過篩 孔的氣速 0 0 8 . 7 0 /0 . 1 0 1 1 . 1 3 0sVu m sA? ? ?? （ 1）干板阻力 ch 計算 篩板 開孔率 15?? % ， 干板阻力 ch 由式 )()( 200lvc cuh ??? 計算 由 ???d ， 查 干篩孔的流量系數圖得 ?c 干篩孔的流量系數 故 28 . 7 0 2 . 7 1 70 . 0 5 1 ( ) ( ) 0 . 0 2 1 80 . 7 7 2 8 0 8 . 3 6chm? ? ? ? 液 柱 （ 2） 氣體 通過液層的阻力 lh 計算 氣體 通過液層的阻力 lh 可由式 ： Ll hh ?? 計算 0 . 6 8 4 /1 . 5 4 0 . 0 8 9 3saTfVu m sAA? ? ??? 11220 0 . 6 8 4 2 . 7 1 7 1 . 1 3 / ( )aF u v k g s m?? ? ? ? ? 吉林化工學院化工原理課程設計 24 查充氣系數關聯(lián)圖得 ? ? 充氣系數關聯(lián)圖 故 ( ) 0. 64 0. 08 0. 05 12l L w owh h h h m??? ? ? ? ? ? 液 柱 （ 3）液體表面張力的阻力 ?h 計算 04gdhLL??? ? 304 4 2 0 . 8 1 1 0 0 8 . 3 6 9 . 8 1 0 . 0 0 5LLhmgd? ?? ???? ? ??? 液 柱 氣體通過每層塔板的液柱高度 ph 可按下式計算，即 ?hhhh cp ??? 1 0. 02 18 0. 05 12 0. 00 21 0. 07 51p ? ? ? ? 液 柱 氣體通過每層塔板的壓降為 LpP ghP ??? 0. 07 51 9. 81 80 8. 36 59 5. 6 0. 7P p LP h g pa kp a?? ? ? ? ? ? ?（ 設計允許 值） 對于 1600D mm? 的 篩板塔， 液面 落差很 小，可 忽略液 面落差 的影 響。 選用凹形受液盤，深度 mmh w 5039。 （ 4）降液管底隙高度 h0 ,00 3600 ulLhwh? 取 u0’ = m/s 則0 39。 精餾段塔截面積為 2 2 2(1 . 4 ) 1 . 5 444TA D m??? ? ? ? 實際空塔氣速為 0 . 6 4 5 /TSVu m sA?? 算 精餾段有效高度為 ( 1 ) ( 8 1 ) 0. 4 2. 8TZ N H m? ? ? ? ? ?精 精 提餾段有效高度為 吉林化工學院化工原理課程設計 20 ( 1 ) ( 10 1 ) 0. 4 3. 6TZ N H m? ? ? ? ? ?提 提 在進料板上方開一個人孔，其高度為 故精餾塔的有效高度為 0. 8 7. 2Z Z Z m? ? ? ?精 提 塔徑 D= 米可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。提 /Lkmolh提 /Lkgh39。 s (6) 氣相流量 摩爾流量 因為 V 精 =V 提 （ q1） F 所以 V 提 = V 精 +（ q1） F= V 精 = kmol/h 式中 q=1 (泡點進料 ) 質量流量 VV V M? ? ?39。kg/Vh精 kmol/L h精 39。/Fkmolh /Fkgh 吉林化工學院化工原理課程設計 16 數值 70 精餾段的流量及物性參數 （ 1）氣相平均相對分子質量 7 8 . 3 9 8 1 . 8 422V D V FV MMM ????精= kg/kmol (2) 液相平均相對分子質量 7 8 . 3 9 8 . 1 322L D L FL MMM ????精 = kg/kmol （ 3）氣相密度 V D V F 2 . 6 9 8 2 . 7 3 522V ??? ????精 = kg/kmol （ 4） 液相密度 L D L FL + 8 1 4 . 8 8 8 0 2 . 1 922??? ???精= kg/m3 (5) 液相粘度 L 0 . 3 0 8 0 . 2 8 322L D L F??? ????精= mPa s （ 6）進料質量流量 F’= F μ 苯 +(1 xF) s ， μ 甲 苯 = mPa s 吉林化工學院化工原理課程設計 15 表 9 塔釜數據結果表 符號 /LWMkg mol / VWMkg kmol 3/VWkg m? 3/LWkg m? LWmPas?? /Wkmolh 39。/Dkg h 數值 塔釜條件下的流量及物性參數 xw= , xw’= , W= kmol/h (1)液相平均相對分子質量 LW VWMM? = M甲 苯 = kg/kmol (2)氣相密度 tw=℃ VW? = 0 T pTp?? = 9 1 .7 1 9 2 7 3 .1 52 2 .4 2 7 3 .1 5 1 1 0 .5 8? ? = kg/m3 (3)液相密度 tw=℃ 用內插法得 ： 1 ?????? ?甲 苯甲 苯 苯= kg/m3 （ 4）塔釜出料的質量的流量 W’ = W LWM? = = kg/m3 （ 5）液相粘度 tw=℃ ， μ 甲 苯 = mPa s (6) 塔頂出料的質量流量 D’ =D s , μ 甲 苯 = mPa39。39。 39。39。39。2CTT = ? = Tr1=39。 又 IVDILD=xDΔ HV苯 +（ 1xD） Δ HV甲苯 式中 Δ HV苯 ———— 苯的蒸發(fā)潛熱 ； Δ HV甲苯 ———— 甲苯的蒸發(fā)潛熱。如需要冷卻到較低溫度，則采用低溫介質，如冷凍鹽水、氟利昂等。 2. 冷卻劑的選擇 常用的冷卻劑是水和空氣，應因地制宜