【正文】 算及強度校核等。為了衡量塔板的傳質(zhì)性能，研究人員提出了塔板點效率的概念，并對塔板的點效率進行了深入研究。在塔設(shè)備的技術(shù)改造中，國內(nèi)多種性能優(yōu)良的新型板式塔已經(jīng)得到成功的應(yīng)用，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，需要更多、更好的板式塔來進行生產(chǎn)，這就要求板式塔向著低耗損，低成本，高效率和環(huán)保的方向發(fā)展。近年來，國際上涌現(xiàn)出來了一些新型板式塔，如新型垂直篩板塔（NewVST），是世界上第三代（最新一代）板式塔技術(shù)之一，它是噴射型板式塔，與后者相比具有傳質(zhì)效率高、處理能力大、阻力小、操作彈性好等優(yōu)異性能[6]。在酒精工業(yè)，導(dǎo)向篩板使固含率達10％的粘稠成熟醪在塔板上均勻穩(wěn)定流動，解決了長期存在的賭塔和液泛問題，并增產(chǎn)約50％；在鄰、對硝基氯苯精餾過程中，導(dǎo)向篩板解決了要求理論塔板數(shù)多、壓降低的難題。20世紀50年代后，隨著林德塔板、導(dǎo)向塔板的應(yīng)用推廣，篩板塔又重新啟用并日趨廣泛。在酒精工業(yè)，導(dǎo)向篩板使固含率達10％的粘稠成熟醪在塔板上均勻穩(wěn)定流動，解決了長期存在的賭塔和液泛問題，并增產(chǎn)約篩板塔始于1830年，是結(jié)構(gòu)最簡單的一種板型。20世紀50年代后，隨著林德塔板、導(dǎo)向塔板的應(yīng)用推廣，篩板塔又重新啟用并日趨廣泛。篩板塔始于1830年，是結(jié)構(gòu)最簡單的一種板型。篩板塔普遍用作H2SH2O雙溫交換過程的冷、熱塔，應(yīng)用于蒸餾、吸收和除塵等。篩板塔是最早應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備之一，五十年代之后，通過大量的工業(yè)實踐逐步改進了設(shè)計方法和結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)中為了滿足儲存，運輸，加工和使用的需求，時常需要將這些混合物分離為較純凈或幾乎純態(tài)的物質(zhì)。此外，工業(yè)氣體的冷卻與回收，氣體的濕法凈制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等。它可使氣（或汽）液或液液兩相之間進行緊密接觸，達到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。因此，塔設(shè)備的設(shè)計和研究，受到化工、煉油等行業(yè)的極大重視[6]。篩板精餾塔設(shè)計方案1緒論、研究現(xiàn)狀及擬采用的技術(shù)路線、研究現(xiàn)狀在化工或煉油廠中，塔設(shè)備的性能對于整個裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量，質(zhì)量，生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護等各個方面都有重大的影響。據(jù)有關(guān)資料報道，塔設(shè)備的投資費用占整個工藝設(shè)備投資費用的較大比例。塔設(shè)備是化工、石油等工業(yè)中廣泛使用的重要生產(chǎn)設(shè)備。常見的、可在塔設(shè)備中完成的單元操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等[2]?；どa(chǎn)中所處理的原料，中間產(chǎn)物，粗產(chǎn)品幾乎都是由若干組分組成的混合物，而且其中大部分都是均相物質(zhì)。塔設(shè)備的基本功能就是提供氣、液兩相以充分接觸的機會，使傳熱、傳質(zhì)兩種傳遞過程能夠迅速有效的進行；還能使接觸之后的氣、液兩相及時分開，互不夾帶。近年來與浮閥塔一起成為化工生產(chǎn)中主要的傳質(zhì)設(shè)備。篩板精餾塔屬于板式塔，篩板精餾塔具有結(jié)構(gòu)簡單，造價低，板上液面落差小，氣體壓降小，生產(chǎn)能力大，氣體分散均勻，傳質(zhì)效率高的優(yōu)點，是化工生產(chǎn)中常見的單元操作設(shè)備之一。由于其操作彈性小，當氣量過小或過大時，易發(fā)生嚴重漏液或過量液沫夾帶現(xiàn)象；而且易堵塞，不宜處理粘度大、易結(jié)焦的物料，一度時間曾影響到它的應(yīng)用推廣。導(dǎo)向篩板是60年代由美國聯(lián)合碳化物公司林德子公司開發(fā)應(yīng)用的，國內(nèi)有北京化工大學(xué)進行系統(tǒng)研究，他們認為導(dǎo)向篩板從導(dǎo)向噴出的水平氣速均勻穩(wěn)定的推動板上液流前進，大大增加了塔的抗污性和抗堵能力，克服了液面梯度和非活化區(qū)，提高了傳質(zhì)效率和生產(chǎn)能力。由于其操作彈性小，當氣量過小或過大時，易發(fā)生嚴重漏液或過量液沫夾帶現(xiàn)象；而且易堵塞，不宜處理粘度大、易結(jié)焦的物料，一度時間曾影響到它的應(yīng)用推廣。導(dǎo)向篩板是60年代由美國聯(lián)合碳化物公司林德子公司開發(fā)應(yīng)用的，國內(nèi)有北京化工大學(xué)進行系統(tǒng)研究，他們認為導(dǎo)向篩板從導(dǎo)向噴出的水平氣速均勻穩(wěn)定的推動板上液流前進，大大增加了塔的抗污性和抗堵能力，克服了液面梯度和非活化區(qū)，提高了傳質(zhì)效率和生產(chǎn)能力。這種塔板還具有結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，造價低廉的特點，該類塔板經(jīng)過深入研究和大力推廣，目前已廣泛應(yīng)用于石油、化工、輕工、香料的領(lǐng)域。此外，具有優(yōu)良特性的新型篩板還有STONEWEBSTER工程改善開發(fā)的波紋篩板，瑞士KUHNI公司的SLIT篩板，此就不一一闡述了。塔板效率是實際傳質(zhì)過程進行的反映，是衡量塔板性能和塔板設(shè)計的主要依據(jù)，由于其影響因素多而且復(fù)雜,準確預(yù)測有一定的難度，目前解決的辦法是采用經(jīng)驗方法或建立在較簡單的傳質(zhì)模型(例如雙膜理論)基礎(chǔ)上的半經(jīng)驗計算方法。板式塔作為重要的傳質(zhì)設(shè)備之一，在各種分離工藝過程中廣泛應(yīng)用，開發(fā)新型傳質(zhì)效率高、壓降小、通量大的板式塔，塔內(nèi)件始終是板式塔技術(shù)的發(fā)展方向[6]。 擬采用以下設(shè)計步驟：一、篩板精餾塔工藝設(shè)計計算部分；；；；；；；。 全塔的物料衡算 料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品含苯的摩爾分率， kg/kmol進料組分： x = = 頂液組分： x = = 釜殘液組分： x = = 依題給條件：年處理量10萬噸，一年以330天，一天以24小時計，有：= = = = 全塔物料衡算： 易揮發(fā)組分： 聯(lián)立方程組： = （221） =+ （222）解方程組（221）和（222）得： = = 苯甲苯物系屬于理想物系，可以采用圖解法來求得理論塔板數(shù)。繪制圖形如下：圖21 苯甲苯TXY圖（2）確定操作的回流比R在YX圖上，因q=1,查得：故有：考慮到精餾段操作線離平衡線較近，故取實際操作的回流比為最小回流比的2倍：（3）求精餾塔的氣、液相負荷 (+1) = = + 1 = = （4）求理論塔板數(shù)精餾段操作線方程：提餾段操作線方程為過點(,)和(，)兩點的直線。( 1 )塔效率的計算當時，=℃，＝，當時，℃。所以進料液的平均黏度為：塔頂相對揮發(fā)度：塔底相對揮發(fā)度：精餾塔的平均相對揮發(fā)度為：用奧康奈爾關(guān)聯(lián)公式計算全塔效率，對于篩板塔，k=，所以：﹪( 2 )實際塔板數(shù)精餾段：6/﹪=,圓整為13塊；提餾段：6/﹪=，圓整為13塊。所以：精餾段平均溫度為：℃提餾段平均溫度為：℃塔頂： ，（查相平衡圖）加料板：，（查相平衡圖）塔釜： ，（查相平衡圖）精餾段：提餾段：(1)液相平均密度由文獻3查得：當=℃時，；當=℃時，；當℃時，；進料板液相質(zhì)量分率：塔釜液相質(zhì)量分率：塔頂液相平均密度：加板液相平均密度：塔釜液相平均密度：精餾段液相平均密度：提餾段液相平均密度：(2)氣相平均密度精餾段：提餾段：由文獻3查得：當=℃時，；當=℃時，；當℃時，；塔頂：進料板：塔釜：精餾段：提餾段：查文獻2，得：當=℃時，；當=℃時，；當℃時，；塔頂液體平均黏度：加料板液體平均黏度：塔釜液體平均黏度： 精餾段液體平均黏度：提餾段液體平均黏度：(1)精餾段的塔徑精餾段的汽液相體積流量為：初選塔板間距及板上液層高度，則：按Smith法求取允許的空塔氣速：查Smith通用關(guān)聯(lián)圖得： 負荷因子： 所以：，則空塔氣速：精餾段的塔徑： 圓整取，塔截面積，此時的操作氣速，安全系數(shù)為：，塔徑合適。(1)精餾段的塔板溢流裝置：由于塔徑中等，根據(jù)流量，可以采用單溢流型的平頂弓形溢流堰、弓形降液管、凹形受液盤，且不設(shè)進口內(nèi)堰。液體在降液管內(nèi)的停留時間（滿足要求）塔板布置：由于，所以采用分塊式塔板，查文獻2可知塔板分為5塊。（b）開孔區(qū)面積式中：開孔數(shù)和開孔率：取篩孔的孔徑，正三角形排列，篩板采用碳鋼，其厚度，且取。每層塔板的開孔數(shù)（孔）每層塔板的開孔率（應(yīng)在5~15%，故滿足要求）每層塔板的開孔面積氣體通過篩孔的孔速