【正文】 徑（直徑 10~25mm）篩板可避免堵塞，而且由于氣速的提高，生產(chǎn)能力增大。 （三） 浮閥塔板 浮閥塔于 20世紀 50 年代初期在工業(yè)上開始推廣使用，由于它兼有泡罩塔和篩板塔的優(yōu)點，已成為國內(nèi)最廣泛的塔型，特別是在 石油、化學工業(yè)中使用最普遍，對其性能研究也較充分。浮閥的形式很多，目前國內(nèi)采用的浮閥有五種，但最常用的浮閥形式為 F1 型和 V4 型。閥片本身有四條“腿”，插入閥孔后將各腿底腳扳轉(zhuǎn) 90 度角，用以限制操作時閥片在板上升起的最大高度（ ）；閥片周邊有沖出三塊略向下彎的定距片。閥片與塔板的接觸也可防止停工后閥片與板面黏結(jié)。浮閥開度隨氣體負荷而變。 F1 型浮閥的 結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、節(jié)省材料、性能良好，廣泛用于化工及煉油生產(chǎn)中，現(xiàn)已列入部頒標準（ JB111868）內(nèi)。一般情況下都 采 用重閥 ，在處理量大并且要求壓強很低的系統(tǒng)（如減壓塔）中，才用輕閥。閥片除腿部相應加強外，其余結(jié)構(gòu)尺寸與 F1 型輕閥無異。 T型浮閥如圖所示，拱形 閥片的活動范圍 由固定于塔板上的支架來限制。 為避免閥片生銹，浮閥多采用不銹鋼制造。由于浮閥塔板具有較大的開孔率，故其生產(chǎn)能力比泡罩塔的大 20﹪～ 40﹪，而與篩板塔相近。由于伐片可以自由升降以適應氣量的變化，故維持正常操作所容許的負荷波動范圍比泡罩塔和篩板塔都寬。因上升氣體以水平方向吹入液層，故氣、液接觸時間較長而化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 5 物沫夾帶量較小，板效率較高。因為氣液流過浮閥塔板時所遇到的阻力較小，故氣體的壓強降及板上的液面落差都比泡罩塔的小。因構(gòu)造簡單，易于制造，浮閥塔的造價一般為泡罩塔的 60﹪～ 80﹪，為篩板塔的 120﹪～ 130﹪。 （四） 噴射型塔板 上述塔板不同程度的存在物沫夾帶現(xiàn)象。高效、大通量、低壓降的新型垂直篩板塔近幾年得到快速的推廣應用。一般來說，對難分離物質(zhì)的高度分離，希望得到高的塔板效率；對處理量大又易分離的物質(zhì)，往往追求高的生產(chǎn)能力；而對真空精餾，則要求有低的塔板壓強降。熱量自塔釜輸入，物料在塔內(nèi)經(jīng)多次部分氣化與部分冷凝進行精餾分離，由冷凝器 和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。 塔頂冷凝裝置根據(jù)生產(chǎn)情況決定采用分凝器或全凝器。若后繼裝置使用氣態(tài)物料，則宜用分凝器。在每層板上，回流液體與上升蒸汽互相接觸，進行熱和質(zhì)的傳遞過程。塔頂蒸汽進入冷凝器中被冷凝，并將部分冷凝液用泵送回塔頂作為回流液，其余部分經(jīng)冷凝器冷凝后送出作為塔頂產(chǎn)品，經(jīng)冷凝器冷卻后送入貯槽。塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入貯槽。塔內(nèi)操作壓力的選擇不僅牽涉到分離問題，而且與塔頂和塔底溫度的選取有關(guān)。壓力增加可提 高塔的處理能力，但會增加塔身的壁厚，導致設(shè)備費用增加；壓力增加，組分間的相對揮發(fā)度降低，回流比或塔高增加，導致操作費用或設(shè)備費用增加。本設(shè)計中已制定為塔頂 表壓 為 4kPa。進料狀態(tài)有 5 種，可用進料狀態(tài)參數(shù) q值來表示。 q 值增加，冷凝器負荷降低而再沸器負荷增加 ，由此而導致的操作費用的變化與塔頂出料量 D 和進料量 F的比值 D/F有關(guān)；對于低溫精餾，不論 D/F 值如何，采用較高的 q 值為經(jīng)濟；對于高溫精餾，當 D/F值大時宜采用較小的 q值，當 D/F值小時宜采用 q值較大的氣液混合物。 四、 加熱方式 蒸餾一般采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器，但對塔底產(chǎn)物基本是水，且在低濃度時的相對揮發(fā)度較大的體系，也可采用直接蒸汽加熱。但由于直接蒸汽的加入，對釜內(nèi)溶液起一定稀釋作用，在進料條 件和產(chǎn)品純度、輕組分收率一定的前提下，釜液濃度相應降低，故需在提留段增加塔板以達到生產(chǎn)要求。 五、 回流比的選擇 影響精餾操作費用的主要因素是塔內(nèi)蒸氣量 V。實際回流比總是介于最小回流比和全回流兩種極限之間。 適宜回流比應通過經(jīng)濟核算決定，即操作費用和設(shè)備折舊費之和為 最低時的回流比為適宜回流比。=180。 txy 和 xy 氣液平衡圖的做取： 所查苯和甲苯的數(shù)據(jù)如下表所示： 常溫下苯 — 甲苯氣液平衡數(shù)據(jù) 溫度 C0 85 90 95 100 105 液相中苯的摩爾分率 汽相中苯的摩爾分率 0 0 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 9 所做的 txy 和 xy 氣液平衡圖如坐標紙所示。 精餾段操作線 做取 因為精餾過程涉及傳熱和傳質(zhì)兩種過程，為簡化期間在該課程設(shè)計中假定塔內(nèi)為恒摩爾流動。yq=。 ② q 線方程（ 在本設(shè)計中給定為 q=1） 精餾段操作線和提餾段操作線的交點的軌跡是一條直線，描述該直線的方程稱為 q 線方程或進料方程。 ③ 提餾段操作線 在精餾段操作線和提餾段操作線的交點 d(xd， yd)，即進料點與提餾段內(nèi)的任一截面間進行質(zhì)量和熱量衡算，連接 cd（ c點坐標為 xW,xW）可作出提餾段操作線方程。 ④ 塔板效率和實際塔板數(shù) 塔板效率 在實際塔板上，氣液兩相并未達到平衡，這種氣液兩相間傳質(zhì)的不完善程度用塔板效率來表示，在設(shè)計計算中多采用總板效率求出實際塔板數(shù)。而總板效率與物系物性、塔板結(jié)構(gòu)和操作條件密切相關(guān) 。 從 txy 圖讀出：塔頂液相組成 dx =， Ctd ? 塔底液相組成 ?wx ， ?wt C0 ，所以， Ctm ???。 故 ? ? sm P axx FFm .)1( ??????????? 甲苯苯 ??? 則 % ?????? mTE ? 實際板數(shù) PN ： 精餾段 ： （塊）精 6 ???N 提餾段 ： （塊）提 7 ???N 故實際塔板數(shù) （塊）總 13 ???N 塔的有效高度：精餾段： mHENZ TTT 7 9 ??? ）（精 提餾段： mHENZ TTT ??? ）（提 二、精餾段塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù)計算 （ 1） 平均 操作壓強 mP 本設(shè)計是針對青海地區(qū)的，青海的大氣壓強為 580mmHg,轉(zhuǎn)換為 Pa 為： P =580mmHg= 13600 = 塔頂壓強 kPaPD ??? ，取每層板的壓降為 ，故進料板的壓強為： k P aP F ???? ，故精餾段平均操作壓強為： k P aP m 02 45 ???（精） （ 2）平均 溫度 mt 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 11 根據(jù)操作壓強，由下式計算操作溫度 BBAA xPxPP 00 ?? ，經(jīng)試差得到塔頂CtD ? ，進料板溫度 CtF ? ，則精餾段的平均溫度 ： Ct m ??? ， （ 3） 平均分子量 mM 塔頂： 1yxD? =， 1x = K mo lKgM V Dm /)( ?????? K mo lKgM L Dm /)( ?????? 進料板： ?Fy ， ?Fx ? ? K mo lKgM VFm / ?????? ? ? K mo lKgM L F m / ?????? 則精餾段平均分子量： k m olkgM Vm / ???（精）k m olkgM Lm / ??? （ 4） 平均密度 m? 所查苯和甲苯的不同溫度下的密度如下表： 苯和甲苯不同溫度下的密度： ① 相密度 Lm? 根據(jù)數(shù)據(jù)表再利用由內(nèi) 插法得到 在塔頂溫度 ℃ 下苯和甲苯的密度如下 ： 3/ mKgA ?? ， 3/ mKgB ?? 由任務書所給塔頂各組分的質(zhì)量百分數(shù)： ?Aa ， ???Ba 溫度 (℃ ) 80 90 100 110 120 苯 ,kg/ 3m 甲苯 ,kg/ 3m 814 809 805 801 791 791 778 780 763 768 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 12 由 公式：LBBLAALmaa ??? ??1 帶入數(shù)據(jù)得： ??Lm F?，故 3/ mKgLm F ?? 同理，根據(jù)數(shù)據(jù)表再利用由內(nèi)插法得到在進料溫度下苯和甲苯的密度如 下所示： 3/ mKgA ?? ， 3/ mKgB ?? 由任務書所給 進料 各組分的質(zhì)量百分數(shù)： ?Aa ， ???Ba 由LBBLAALmaa ??? ??1 ，帶入數(shù)據(jù)得： ??Lm F? 故 3/ 97 mKgLm F ?? 故精餾段平均液相密度： 52 97 . ???（精）Lm? 3/mKg ② 氣相密度 ： 精餾段的平均氣相密度為： ? ? 3/ mKgRTMP mVMmv ??? ??? （精）（精）? 液體表面張力 ： 純組分的表面張力 溫度℃ 80 90 100 110 120 苯， mN/m 甲苯， Mn/m 20 （ 5）表面張力 ???nim ixi1 ?? 查得 塔頂溫度 ℃ 下的苯和甲苯的表面張力為 ?頂A? , ?頂B? ， 則塔頂?shù)钠骄砻鎻埩椋?mmNm / . ?????頂? 同理可查得進料溫度 ℃ 下本和甲苯表面張力為： ?進A? , ?進B? ?？蓞⒄障卤硭窘?jīng)驗關(guān)系選取。 （二） 溢流裝置 本設(shè)計 采用單溢流、弓形降液管，平行受液盤及平行溢流堰，不設(shè)進口堰。 d)降液管底隙高度 oh ：取液體通過降液管底隙的流速 smo /39。 ?????? ? 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 16 （三） 塔板布置 取閥動能因子 100?F 則孔速 smFuv/ ??? ? 每層塔板上的浮閥數(shù)： 6 0 9 8 1 9 4 202?????? udVN s? a)取邊緣區(qū)寬度 Wc=,安定區(qū)寬度 mWs ? ，（當 D〈 時， Ws=60～75mm〉 b)鼓泡區(qū)面積為： ?????? ??? ? RxRxRxA a 1222 s in1 8 02 ? mWDR C ????? ? ? ? ? ??????? sd WWDx 21222 48 47 i mA a ??????? ???? ?? c)浮閥排列采用等腰 三角形排列，取孔中心距 mmt 75? 。以等腰三角形叉排后作圖得110?N 。 氣體通過篩板壓強相當?shù)囊褐叨??hhhh lcp ??? 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 17 a)干板壓降相當?shù)囊褐叨?ch ：依 ?? vocu ? ocuu ?0 ，則干板阻力為：