【正文】 ）、（）計(jì)算，同理可得：提餾段平均表面張力： 汽化熱和熱容的計(jì)算內(nèi)插關(guān)系式： （）內(nèi)插關(guān)系式： （）混合物的汽化熱： （）混合物的熱容： （） 各組分的汽化熱與溫度的關(guān)系 各組分的熱容與溫度的關(guān)系（）、（）計(jì)算加料板平均汽化熱：（）、（）計(jì)算，同理可得：料液平均熱容： J/mol﹒K 物性數(shù)據(jù)總匯TJ/molK塔頂加料板塔釜精餾段提餾段全塔料液第三章 塔板計(jì)算 物料衡算F=D+W （） （）其中，F(xiàn)、D、W分別為進(jìn)料、塔頂、塔釜的摩爾流量，（kmol/h），、分別為進(jìn)料、塔頂、塔釜產(chǎn)品摩爾含量。加料板蒸汽平均摩爾質(zhì)量 （） （）精餾段的平均摩爾質(zhì)量： （）提餾段的平均摩爾質(zhì)量： （）全塔的平均摩爾質(zhì)量： （）塔頂或塔釜的平均摩爾質(zhì)量可用純組分的代替。 各組分得飽和蒸汽壓與溫度得關(guān)系（）計(jì)算精餾段A物質(zhì)的蒸汽壓： （）計(jì)算精餾段B物質(zhì)的蒸汽壓：（）計(jì)算全塔A物質(zhì)的蒸汽壓：（）計(jì)算全塔B物質(zhì)的蒸汽壓： 根據(jù)式（）計(jì)算精餾段相對揮發(fā)度j：根據(jù)式（）計(jì)算全塔相對揮發(fā)度： 液相密度計(jì)算內(nèi)插關(guān)系式： （）液相混合物密度： （）其中， 、分別為A，B組分的質(zhì)量分率， 、分別為A，B純組分的密度。T=()/2 T1=()/2T=()/2 =()/2 （） 汽液相平衡圖：塔頂溫度：加料板溫度：塔釜溫度：精餾段溫度：提餾段溫度：全塔溫度：料液平均溫度： 飽和蒸汽壓的計(jì)算內(nèi)插關(guān)系式： （）其中，上下表示上、下限，P為飽和蒸汽壓，t為溫度。 在這一部分的計(jì)算中，我們要計(jì)算出指定體系的塔頂溫度（td）、塔釜溫度（tww）及加料板處溫度（tf），并計(jì)算精餾段溫度（t1）、提餾段溫度 （t2）、 全塔溫度（t）和料液的平均溫度。根據(jù)式（）計(jì)算，同理可得：塔頂產(chǎn)品摩爾分率：塔釜產(chǎn)品摩爾分率：為求出塔內(nèi)不同位置的物性數(shù)據(jù)，需確定所處的溫度，由于塔內(nèi)由上向下溫度不斷上升，因此物性數(shù)據(jù)也不斷變化，在設(shè)計(jì)中可利用不同塔段的平均溫度以求得近似的物性數(shù)據(jù)。事實(shí)上每種塔盤結(jié)構(gòu)都可以歷經(jīng)從鼓泡到噴射的過渡，問題在于什么是最好的操作狀態(tài)，由設(shè)計(jì)操作參數(shù)所決定的。同時，結(jié)構(gòu)的改變又為解決生產(chǎn)能力與分離效率之間的矛盾創(chuàng)造了有利條件。從塔盤的流體力學(xué)來看，隨著氣速的增大，氣液兩相接觸時的操作狀態(tài)是：鼓泡泡沫噴射，依次過渡。還應(yīng)指出，節(jié)約能源也日益成為板式塔發(fā)展中必須考慮的問題。與此同時，塔設(shè)備的廣泛應(yīng)用，又提出了高壓、真空、大的液體負(fù)荷、高彈性比等許多特殊要求，迫使板式塔以強(qiáng)化設(shè)備的生產(chǎn)能力為中心，向高效率、大通量方向發(fā)展，因而各種新型塔板不斷出現(xiàn)。這些塔型與泡罩塔相比，都有結(jié)構(gòu)簡單、造價便宜、處理能力較大的優(yōu)點(diǎn)。篩板塔則逐漸為人們所接受，技術(shù)上有較大的進(jìn)展。（2） 從第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束至20世紀(jì)50年代末 在煉油工業(yè)繼續(xù)發(fā)展的同時，以三大合成為中心的化學(xué)工業(yè)開始有了較大的發(fā)展。由于當(dāng)時設(shè)計(jì)于操作的水平不高，人們希望板式塔有較大的操作彈性，且操作方便，而這正是泡罩塔的特點(diǎn)?？蓪迨剿陌l(fā)展劃分為三個時期，由于當(dāng)時的主觀要求和客觀條件所決定，各個時期的發(fā)展有所側(cè)重。因填料價格約與塔體的容積成正比，板式塔按單位面積計(jì)算的價格，隨塔徑增大而減小。（2） 一般填料塔比板式塔重。 其他因素（1） 對于多數(shù)情況，塔徑小于800mm時，不宜采用板式塔，宜用填料塔。因?yàn)樘盍纤笠欢康膰娏苊芏?，但網(wǎng)體填料能用于低液體負(fù)荷的場合。此外，導(dǎo)向篩板塔盤和多降液管篩板塔盤都能承受較大的液體負(fù)荷。反之，受液相控制的系統(tǒng)（如水洗二氧化碳），宜采用板式塔，因?yàn)榘迨剿幸合喑释牧鳎脷怏w在液層中鼓泡。因塔盤上積有液層，可在其中安放換熱管，進(jìn)行有效的加熱或冷卻。不宜使用填料。（5） 含有懸浮物的物料，應(yīng)選擇液流通道較大的塔型，以板式塔為宜。（4） 黏性較大的物系，可以選用大尺寸填料。（3） 具有熱敏性的物料須減壓操作，以防過熱引起分解或聚合，故應(yīng)選用壓力降較小的塔型。（2） 具有腐蝕性的介質(zhì)，可選用填料塔。 與物性有關(guān)的因素（1） 易起泡的物系，如處理量不大時，以選用填料塔為宜。 其他類型塔盤 塔型選擇一般原則塔型的合理選擇是做好塔設(shè)備設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié)。篩孔孔徑一般為3～10mm，近來有用到25mm的，常用孔徑為5～8mm。穿流式塔盤上的氣液通道可制成長條形柵縫或圓形篩孔，柵縫或篩孔大小可按物料的污垢程度、所要求的效率等情況而定，孔縫大，則耐污垢性好、加工容易，但效率較低。（6） 塔板效率較低 比一般板式塔約低30％～60％。（4） 污垢不易沉積、孔道不易堵塞 可用塑料、陶瓷、石墨等非金屬耐腐蝕材料制造。 （2） 生產(chǎn)能力大 由于沒有溢流裝置，就節(jié)省了降液管所占的塔截面積（一般約占塔盤總面積的15％～30％），所以蒸氣流量較大。（1） 結(jié)構(gòu)簡單 塔盤上無溢流裝置，結(jié)構(gòu)比一般篩板塔盤還簡單。至20世紀(jì)50年代初，穿流式柵板塔的工業(yè)應(yīng)用獲得成功，因而近年來應(yīng)用日廣。操作時蒸氣通過孔縫上升，進(jìn)入液層，形成泡沫；與蒸氣接觸后的液體，也不斷地通過孔縫流下。穿流式塔盤根據(jù)板上開有柵縫或篩孔，分別稱為穿流式柵板塔或穿流式篩板塔。 穿流式柵板塔穿流式柵板塔屬于無溢流裝置的板式塔，在工業(yè)上也得到廣泛應(yīng)用。與泡罩塔相比，其優(yōu)點(diǎn)是：液面落差小，塔盤上液層薄、持液量小，壓力降?。s為泡罩塔盤的33％～50％），處理能力大，塔盤結(jié)構(gòu)簡單，鋼材可省12％～45％，且安裝維修方便；其缺點(diǎn)是：操作彈性?。▋H2～4），塔板效率低，因而使用受到一定限制。由于氣液兩相呈并流流動，這就大大地減少了霧沫夾帶。 舌形塔及浮動舌形塔舌形塔是噴射型塔，20世紀(jì)60年代開始應(yīng)用。浮閥塔盤操作時的氣液流程和泡罩塔相似；蒸氣自閥孔上升，頂開閥片，穿過環(huán)形縫隙，以水平方向吹入液層，形成泡沫。在常壓塔中每層塔盤的壓力降一般為400～。因此塔板效率較高，一般情況下比泡罩塔高15％左右。它的操作彈性為3～5，比篩板和舌形塔盤大得多。因此浮閥塔盤的生產(chǎn)能力可比圓形泡罩塔盤提高20％～40％。浮閥塔之所以廣泛應(yīng)用，是由于它具有下列特點(diǎn)。塔徑從200mm到6400mm，使用效果均較好。但在處理粘稠度大的物料方面，又不及泡罩塔可靠。浮閥塔是在泡罩塔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它主要的改進(jìn)是取消了升氣管和泡罩，在塔板開孔上設(shè)有浮動的浮閥，浮閥可根據(jù)氣體流量上下浮動，自行調(diào)節(jié)，使氣縫速度穩(wěn)定在某一數(shù)值。 浮閥塔20世紀(jì)50年代起，浮閥塔已大量用于工業(yè)生產(chǎn)，以完成加壓、常壓、減壓下的精餾、吸收、脫吸等傳質(zhì)過程。（5） 合理設(shè)計(jì)的篩板塔可具有適當(dāng)?shù)牟僮鲝椥?。?） 塔板壓力降較低。（1） 結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便。在此過程中進(jìn)行相際的傳熱和傳質(zhì)。依靠溢流堰來保持塔盤上的液層高度。近年來有用大孔徑（10～25mm）篩板的，它具有制造容易、不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)，只是漏液點(diǎn)稍高，操作彈性較小。篩板塔盤上分為篩孔區(qū)、無孔區(qū)、溢流堰及降液管等幾部分。從而一反長期的冷落狀況，獲得了廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)50年代起對篩板塔進(jìn)行了大量工業(yè)規(guī)模的研究，逐步掌握了篩板塔的性能，并形成了較完善的設(shè)計(jì)方法。泡罩是泡罩塔板最主要的部件，品種很多，目前應(yīng)用最多的型式是具有矩形或梯形齒縫，底部有緣圈、結(jié)構(gòu)可拆的圓泡罩。（5） 液泛 部分液體未能通過降液管流下，被攔截在塔板上，泡沫層高度充滿板間距，以致無法操作，這稱為液泛（或淹塔）。這現(xiàn)象多出現(xiàn)于大塔中。即蒸氣的流動過程表現(xiàn)為蒸氣脈動鼓泡。（1） 錐流 當(dāng)液體流量很小或液封高度不夠時，從齒縫出來的蒸氣，能推開液體，掠過液面直接上升，以致氣液接觸不良。泡罩塔盤的主要結(jié)構(gòu)包括泡罩、升氣管、溢流管及降液管。泡罩塔盤的蒸氣壓力降雖然高一些，但在常壓或加壓下操作時，并不是主要問題。然而，泡罩塔經(jīng)過長期的實(shí)踐，積累的經(jīng)驗(yàn)比其他任何塔型都豐富，常用的泡罩已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。④ 不易堵塞，能適應(yīng)多種介質(zhì)。② 無泄漏。但泡罩塔并不因此失去其應(yīng)用價值，因?yàn)樗哂腥缦聝?yōu)點(diǎn)。根據(jù)目前國內(nèi)外實(shí)際使用的情況，主要塔型是浮閥塔、篩板塔及泡罩塔?？傊x材所考慮得因素較多。填料的用材，往往只考慮制造成型方面的性能，所以可用多種材料制成同一型式和外形尺寸的填料，以滿足不同場合需要?？晒┲谱魉O(shè)備內(nèi)件的材料，比之塔體用材，選擇余地更大了。用這類材料制成的塔設(shè)備，塔徑一般都不大，當(dāng)尺寸稍大時，就得在塔外用鋼架結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。特別是在大型的塔設(shè)備中，鋼材更具有無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛地采用。 塔設(shè)備的用材塔設(shè)備與其他化工設(shè)備一樣，置于室外、無框架的自支承式塔體，絕大多數(shù)是采用鋼材制造的。20世紀(jì)60年代以來，我國著手編制了塔設(shè)備零部件標(biāo)準(zhǔn)，1965年起正式頒發(fā)了一批有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件?，F(xiàn)有全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站組織編制的壓力容器強(qiáng)度計(jì)算軟件SW6中可對設(shè)備強(qiáng)度和剛度進(jìn)行計(jì)算。特別是由于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，化工設(shè)計(jì)中計(jì)算工作量極大的逐板計(jì)算法，已能快速而方便地得到滿意結(jié)果。其他如大孔徑篩板、雙孔徑篩板、穿流式可調(diào)開孔率篩板、浮閥－篩板復(fù)合塔盤，以及噴杯塔盤、角鋼塔盤、旋流塔盤、噴旋塔盤、旋葉塔盤等多種塔型和金屬鞍環(huán)填料的流體力學(xué)性能、傳質(zhì)性能和幾何結(jié)構(gòu)等方面的試驗(yàn)工作，也在進(jìn)行，有些已取得了一定的成果或用于生產(chǎn)。近年來，參考國外塔設(shè)備技術(shù)的發(fā)展動向，加強(qiáng)了對篩板塔的科研工作，提出了斜孔塔和浮動噴射塔等新塔型。隨著這些裝置引進(jìn)的新型塔設(shè)備，不僅在操作、使用這些設(shè)備方面提供了大量的第一手資料，還帶動了塔設(shè)備的科研、設(shè)計(jì)工作，加速了這方面的技術(shù)開發(fā)。我國塔設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)歷了一個漫長的過程。隨著塔設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，各工業(yè)國家還陸續(xù)制訂了多種氣液接觸元件（如泡罩、浮閥、填料等）及有關(guān)塔盤制造、安裝、驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和技術(shù)條件等，以保證塔設(shè)備運(yùn)行的質(zhì)量和縮短其制造、安裝周期，進(jìn)而減少設(shè)備的投資費(fèi)用。國外塔設(shè)備的發(fā)展已轉(zhuǎn)向“要求在提高處理能力和簡化結(jié)構(gòu)”的前提下，保持一定的操作彈性和適當(dāng)?shù)膲毫?，并盡量提高塔盤的效率。這反映了基礎(chǔ)理論研究工作的進(jìn)度放慢了，同時也表明了人們通過實(shí)踐接受前輩們的觀點(diǎn)：當(dāng)負(fù)荷達(dá)到最高負(fù)荷的85％時，所有不同結(jié)構(gòu)的塔盤，其效率大致是相同的。從這里可以看出各國塔設(shè)備發(fā)展趨向，作為我們工作的參考。為了加強(qiáng)工業(yè)技術(shù)的競爭能力，長時期以來，各國都相繼建立了技術(shù)專利的管理機(jī)構(gòu)。屬于規(guī)整填料的有：蘇采爾填料（Sulzer packing）、重疊式絲網(wǎng)波紋板填料、重疊式金屬波形板填料、格利希柵格填料（Glitsch grid）、格子填料、拉伸金屬板網(wǎng)填料、塑料蜂窩填料、Z形格子填