【正文】 31 2 ??????????????? 28 28 圖 2101 干篩孔的流量系數(shù) ② 氣體通過液層的阻力 1h 計算 氣體通過液層的阻力 1h 常由下式估算 )(h 1 OWWL hhββh ??? 其中β為充氣系數(shù)，可由下圖查得。且 mmd 100 ? 時，流量系數(shù)可由下圖直接查出。39。這里取 27 27 2/ 0?dt ，即 mmt 8? 。這里取 mm3?? 。 ○ 2 篩板厚度 通常使用的碳鋼塔板的板厚 ? 為 3～ 4mm。 本設(shè)計中物系的表面張力為正，可采用 0d 為 4～ 5mm 的小孔徑塔板。 工業(yè)生產(chǎn)中一般用 3~10mm 的孔徑。 ④ 開孔區(qū)面積計算 開孔區(qū)是布置篩孔 的有效傳質(zhì)區(qū)，也稱鼓泡區(qū)，其面積 aA 按式 ???????? ??? rxrxrxA a a r s in1 8 0π2 222 計算，其中 ? ? mWWDx sd )(2 ??????? mWDr c ????? 故 2222 r s i n180 mA a ????????? ????? ? 篩孔計算及其排列 ○ 1 篩孔直徑 篩孔直徑的大小對塔板壓降及塔板效率無顯著影響；但隨著孔徑的增大，操作彈性減?。ㄔ陂_孔率，空塔氣速及液流強(qiáng)度一定的情況下，若孔徑增大，則漏液量和液沫夾帶量都隨之增大，因此，孔徑增大，操作下限上升，操作上限下降，導(dǎo)致操作彈性減少）。小塔一般為 30～ 50mm，大塔可達(dá) 50~75mm。這里取 ?sW 。 26 26 當(dāng) D 時， Ws=80~110mm。其寬度為 Ws。 ② 安定區(qū) 開孔區(qū)與溢流區(qū)之間的不開孔區(qū)稱安定區(qū)，也稱破沫區(qū)。 塔板布置 ① 塔板的分塊 塔板有整塊式與分塊式兩種， 直徑在 800mm 以內(nèi)的小塔采用整塊式塔板，直徑在 900mm 以上的大塔，通常都采用分塊式塔板，以便通過人孔裝拆塔板。 ? 。 ○ 5 受液盤 同精餾段采用凹形受液盤，深度 mmhW 5039。039。39。0 ??? smu ,則 mulLh Wh 39。39。0h 降液管底隙高度應(yīng)低于出口堰高度，才能保證降液管底端有良好的液封，由公式 39。 ?? ????? ＞ 5s 故降液管設(shè)計合理。 39。239。39。 ?DlW,查圖 282 得： 15 39。dW 和截面積 39。 ????????????? 對于平直堰板上液層 高度 Lh 一般在 50～ 100mm，這里取 , mmhL 80? ，故 mhW 0 4 3 39。39。 ?E ? ? mlLEhWhOW 323239。 39。 ????????? WhOW lLEh 3 6 0 00 0 8 8 6 0 0 39。39。OWh 用弗蘭西斯公式計算，即 3239。39。 ? 。對于塔徑 600mm 以上的塔，多采用凹形受液盤。 ⑤ 受液盤 凹形受液盤可在深度 mmhW 5039。 為簡便起見，有時用下式確定 h0，即 h0= 2 此式表明，使降液管底隙高度比堰流液高度低 6mm，以保證降液管底部的液封； 以下計算用 1 式計算， 2 式驗(yàn)算； 設(shè)計中取 smu / ?? ，則 mulLh Wh 0 2 6 0 0 3 6 0 00 0 4 6 0 0 39。00 3600 ulLh Wh? 1 計算。 降液管底隙高度一般不宜小于 20~25mm，否則易于堵塞，或因安裝偏差而使液流不暢，造成液泛。 圖 282弓形降液管的參數(shù) ④ 降液管底隙高度 0h 降液管底隙 高度 h0 即為降液管底緣與塔板的距離。 在工業(yè)塔中堰高 Wh 一般為 ～ ，即假設(shè)的板上液層高度符合要求 . ③ 弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA 由于 ?DlW ，查圖 282得： ?? DWAA dTf，故 mA f ??? mW d ??? 降液管的截面積應(yīng)保證液體在降液管內(nèi)有足夠的停留時間，使溢流液體中夾帶的氣泡能來的及分離，為此液體在降液管內(nèi)的停留時間不應(yīng)小于 3~5s，對于高壓下操作的塔極易起泡沫的系統(tǒng)，停留時間應(yīng)更長些。中間降液管的堰長通常為 左右，塔板上的總堰長為該板上各堰的長度之和。 因此，本設(shè)計也是用單溢流的方式。液體流徑較長，踏板效率較高，塔板結(jié)構(gòu)簡單，加工方便。當(dāng)塔徑小于 2m時，通常采用單溢流，塔徑在 2~4m 時采用雙溢流，塔徑大于 4m 時，一般應(yīng)考慮采用多溢流。 因此，本設(shè)計使用弓形降液管。降液管有圓形與弓形兩類。 查塔徑與合理的塔板間距的關(guān)系 ,可知用假設(shè)的塔板間距符 合計算得到的塔徑所對應(yīng)的塔板間距的取值范圍，即假設(shè)成立。 圓整后 39。 ????? ?? 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為 mD 39。 m a x ???? ○ 3 塔徑 muVD s 39。m a x 2 0 2 2 9 00 7 1 ?????? ???? smCVVL???? 塔徑 mD/ ~ ~ ~ ~ ~ 塔板間距 mmHT / 200~300 300~500 350~400 450~600 600~800 ≥ 800 20 20 ○ 2 設(shè)計汽速 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 smuu /8 4 0 2 39。 ???????????????? LCC ? 139。20 ?C 39。39。 則精餾段的塔徑為 mD ? 。 由上述計算可知液體的表面張力 20C 不為標(biāo)準(zhǔn)值 20mN/m,則應(yīng)按下式進(jìn)行校正，即 ???????????????? LCC ? smCVVL / a x ????? ? ??? ○ 2 設(shè)計汽速 19 19 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 smuu / m a x ???? ○ 3 塔徑 muVD s ????? ?? 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為 mD ? 。 （ 1）精餾段 ○ 1 最大汽速 18 18 VVLC ? ??? ??m a x，式中 C由20 20 ??????? LCC ? 計算，其中的 20C 由下圖查?。? 圖 史密斯關(guān)聯(lián)圖 圖的橫坐標(biāo)為 0 4 0 0 4 2121 ????????????????VLssVL ?? 對于常壓塔一般選取板上液層高度在 ～ ，在此處取 mhL ? 。 339。 ?????? ? smMLLLmLms / 39。 ???? 塔徑的計算與板間距的確定： : （ 1）精餾段 V=(R+1)D=5*40=200kmol/h L=RD=4*40=160kmol/h (2)提餾段 V’ =V+(q1)F=200kmol/h L’ =V’ +W=200+102=302kmol/h 將以上求得的流率轉(zhuǎn)成體積流率 : smVMVVmVms / 6 0 0 6 0 0 3????? ? smLMLLmLms /0 0 4 0 73 6 0 0 6 03 6 0 0 3????? ? smMVVVmVms / 39。則： （ 4）精餾段平均摩爾質(zhì)量 （ 5）提餾段平均摩爾質(zhì)量 平均密度計算： 15 15 (1)平均溫度計算： 精餾段的平均溫度： Tm=(tD+tF)/2=(+)/2=℃ 提餾段的平均溫度： Tm=(tw+tF)/2=(+)/2=℃ （ 1）氣相平均密度計算 由理想氣體狀態(tài)方程計算，精餾段的平均氣相密度即 33 /)(/ / mkgKKkm olkPam km olkgkPaRTMPmvmmvm ????? ???? 提餾段的平均氣相密度即 33, /)(/ / mkgKKkmolkPam kmolkgkPaRTMPmmvmvm ????? ????? （ 2）液相平均密度計算 液相平均密度依下式計算，即 iiLma?? ??1 表 苯和甲苯的液相密度 t/℃ 80 90 100 110 120 3mkg?苯? 814 805 791 778 763 3mkg?甲苯 809 801 791 780 768 ①塔頂液相平均密度 由?Dt℃，查上表 由內(nèi)插法得： 3/ mkg?苯? 3/ mkg?甲苯? 3m / 1)11 mkgxxDDLD ????? ）（（ 甲苯苯 ??? ②進(jìn)料板液相平均密度 由?Ft℃，查上表 由內(nèi)插法得： 3/ mkg?苯? 3/ mkg?甲苯? 進(jìn)料板液相質(zhì)量分率 ???? ?? ）（苯a 3m / 1)a11 mkgaLD ????? ）（（甲苯苯苯苯 ?? 16 16 ③ 塔底液相平均密度 由 ??Wt，查上表 由內(nèi)插法得： 3/ mkg?苯? 3/ mkg?甲苯? 塔底液相質(zhì)量分率 ???? ?? ）（苯a 3m /. 0 0 8 . 0 0 8 50 1)a11 mkgaLD ????? ）（（甲苯苯苯苯 ??? 精餾段液相平均密度為 3m 800815 ????? mkgL? 提餾段液相平均密度為 339。則： （ 2）進(jìn)料的平均摩爾質(zhì)量 已知 ， 。 確定操作條件： 精餾操作最好在常壓下進(jìn)行，因?yàn)楫?dāng)壓力增大時，操作溫度隨之增高，輕重兩組分相對揮發(fā)度（α )減小，分離所需的理論板數(shù)增加。工業(yè)應(yīng)用中以小孔徑篩板為主，大孔徑篩板多用于某些特殊場合（如分離粘度大、易結(jié)焦等物系）。 塔板的選擇： 選擇篩板塔，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是塔板上開有許多均勻的小孔。浮閥塔板的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、造價低，生產(chǎn)能力大，操作彈性大，塔板效率較高。浮閥塔板具有泡罩塔板和篩孔塔板的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。 13 13 泡罩塔板的優(yōu)點(diǎn)是操作彈性較大，塔板不易堵塞；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高，板上液層厚，塔板壓降大，生產(chǎn)能力及板效率較低。升氣管的頂部應(yīng)高于泡罩齒縫 的上沿，以防止液體從中漏下。泡罩在塔板上為正三角形排列。泡罩有 f80、 f100、 f150mm 三種尺寸，可根據(jù)塔徑的大小選擇。應(yīng)用于蒸餾、吸收和除塵等，泡罩塔板是工業(yè)上應(yīng)用最早的塔板，它主要由升氣管及泡罩構(gòu)成。為克服篩板安裝水平要求過高的困難，發(fā)展了環(huán)流篩板；克服篩板在低負(fù)荷下出現(xiàn)漏液現(xiàn)象，設(shè)計了板下帶盤的 篩板；減輕篩板上霧沫夾帶縮短板間距，制造出板上帶擋的的篩板和突孔式篩板和用斜的增泡臺代替進(jìn)口堰，塔板上開設(shè)氣體導(dǎo)向縫的林德篩板。氣體（或蒸氣）由塔底進(jìn)入，經(jīng)篩孔上升穿過液層，鼓泡而出，因而兩相可以充分接觸，并相互作用。 塔板的選擇： 新型塔板對比： 塔板種類 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 泡罩塔板 操作彈性大，對設(shè)計和操作的準(zhǔn)確性要求很低，有升氣管使得即使在氣體負(fù)荷很低時也不會發(fā)生嚴(yán)重漏液 其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，干板壓降大，液泛氣速低，生產(chǎn)能力小 浮閥可根據(jù)氣 體流量 結(jié)構(gòu)仍復(fù)雜，且結(jié)構(gòu) 12 12 浮閥塔板 自行調(diào)節(jié)開度，生產(chǎn)能力有所提高，操作彈性大 上采用了運(yùn)動件，不免留下隱患 舌形塔板 液沫夾帶量較小，板壓降減小，液泛速度提高 舌片的設(shè)計仍提高了生產(chǎn)成本 篩孔塔板 結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉 容易漏液，操作彈性小，難以操作 網(wǎng)孔塔板 易于加工，液沫夾帶量減小，生產(chǎn)能力也有所提高 制造工藝復(fù)雜 垂直篩板 板效率提高，液沫夾帶量小 再高液汽比下不太理想 多降液管塔板 適應(yīng)大液量的要求 液體行程縮短，不易建立濃度差，板效率有所降低 林德篩板 專為真空精餾設(shè)計的高效低壓降塔板 無溢流塔 板 結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，塔板利用率高，生產(chǎn)能力大 操作彈性小，對設(shè)計