課程設(shè)計(jì)---乙醇水_板式精餾塔

1、<p><b>　　引言</b></p><p>　　精餾原理及其在化工生產(chǎn)上的應(yīng)用</p><p>　　實(shí)際生產(chǎn)中，在精餾柱及精餾塔中精餾時(shí)，上述部分氣化和部分冷凝是同時(shí)進(jìn)行的。對(duì)理想液態(tài)混合物精餾時(shí)，最后得到的餾液(氣相冷卻而成)是沸點(diǎn)低的B物質(zhì)，而殘液是沸點(diǎn)高的A物質(zhì)，精餾是多次簡(jiǎn)單蒸餾的組合。精餾塔底部是加熱區(qū)，溫度最高；塔頂溫度最低。精餾結(jié)果，塔頂

2、冷凝收集的是純低沸點(diǎn)組分，純高沸點(diǎn)組分則留在塔底。</p><p>　　精餾塔對(duì)塔設(shè)備的要求</p><p>　　精餾設(shè)備所用的設(shè)備及其相互聯(lián)系，總稱為精餾裝置，其核心為精餾塔。常用的精餾塔有板式塔和填料塔兩類，通稱塔設(shè)備，和其他傳質(zhì)過程一樣，精餾塔對(duì)塔設(shè)備的要求大致如下： </p><p>　　生產(chǎn)能力大：即單位塔截面大的氣液相流率，不會(huì)產(chǎn)生液泛等不正常流動(dòng)。 &

3、lt;/p><p>　　效率高：氣液兩相在塔內(nèi)保持充分的密切接觸，具有較高的塔板效率或傳質(zhì)效率。</p><p>　　流體阻力?。毫黧w通過塔設(shè)備時(shí)阻力降小，可以節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用，在減壓操作是時(shí)，易于達(dá)到所要求的真空度。</p><p>　　有一定的操作彈性：當(dāng)氣液相流率有一定波動(dòng)時(shí)，兩相均能維持正常的流動(dòng)，而且不會(huì)使效率發(fā)生較大的變化。</p><p&g

4、t;　　結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，安裝檢修方便。</p><p>　　能滿足某些工藝的特性：腐蝕性，熱敏性，起泡性等。</p><p>　　常用板式塔類型及本設(shè)計(jì)的選型</p><p>　　常用板式塔類型有很多，如：篩板塔、泡罩塔、舌型塔、浮閥塔等。</p><p>　　由于浮閥塔有如下優(yōu)點(diǎn)： </p><p>　　①生產(chǎn)能力

5、大，由于塔板上浮閥安排比較緊湊，其開孔面積大于泡罩塔板，生產(chǎn)能力比泡罩塔板大 20%～40%，與篩板塔接近。</p><p>　?、诓僮鲝椥源螅捎陂y片可以自由升降以適應(yīng)氣量的變化，因此維持正常操作而允許的負(fù)荷波動(dòng)范圍比篩板塔，泡罩塔都大。 </p><p>　?、鬯逍矢?，由于上升氣體從水平方向吹入液層，故氣液接觸時(shí)間較長(zhǎng)，而霧沫夾帶量小，塔板效率高。 </p><

6、p>　?、軞怏w壓降及液面落差小，因氣液流過浮閥塔板時(shí)阻力較小，使氣體壓降及液面落差比泡罩塔小。 </p><p>　?、菟脑靸r(jià)較低，浮閥塔的造價(jià)是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的 50%～80%，但是比篩板塔高 20%～30。 </p><p>　　而且近幾十年來，人們對(duì)浮閥塔的研究越來越深入，生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)越來越豐富，積累的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)比較完整，因此設(shè)計(jì)浮閥塔比較合適。</p><

7、;p><b>　　設(shè)計(jì)條件與任務(wù)</b></p><p>　　在一常壓操作的連續(xù)板式精餾塔(自選塔板類型)內(nèi)分離乙醇-水混合物,直接蒸汽加熱。生產(chǎn)能力和產(chǎn)品的質(zhì)量要求見下表。</p><p>　　操作條件：①塔頂壓力：4kPa(表壓)；② 進(jìn)料熱狀態(tài)：自選；③ 回流比：自選；④ 單板壓降 ≤0.7kPa。</p><p>　　工作日：每年

8、300天，每天24小時(shí)。</p><p><b>　　廠址：武漢地區(qū)。</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案的確定</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　確定設(shè)計(jì)方案總的原則是在可能的條件下，盡量采用科學(xué)技術(shù)上的最新成就，使生產(chǎn)達(dá)到技

9、術(shù)上最先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上最合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低消耗的原則。為此，必須具體考慮如下幾點(diǎn)：</p><p>　　(1) 滿足工藝和操作的要求</p><p>　　所設(shè)計(jì)出來的流程和設(shè)備，首先必須保證產(chǎn)品達(dá)到任務(wù)書上規(guī)定的要求，而且質(zhì)量要穩(wěn)定，這就要求各流體流量和壓頭穩(wěn)定，入塔料液的溫度和狀態(tài)穩(wěn)定。其次，設(shè)計(jì)方案需要有一定的操作彈性，各處流量應(yīng)能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，必要時(shí)傳熱量也可進(jìn)

10、行調(diào)整。因此，在適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b調(diào)節(jié)閥門，在管路中安裝備用支線。計(jì)算傳熱面積和選取操作指標(biāo)時(shí)，也應(yīng)考慮到生產(chǎn)上的可能波動(dòng)。再次，要考慮必需裝置的儀表位置，以便能通過這些儀表來觀測(cè)生產(chǎn)過程是否正常，從而幫助找出不正常的原因。</p><p>　　(2) 滿足經(jīng)濟(jì)上的要求</p><p>　　要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備及基建費(fèi)用。比如在精餾過程中適當(dāng)?shù)乩盟?、塔底的廢熱，就能節(jié)約很多生蒸

11、汽和冷卻水，也能減少電能消耗。又如冷卻水出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量，另方面也影響到所需傳熱面積的大小，即對(duì)操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)都有影響。同樣，回流比的大小對(duì)操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)也有很大影響。</p><p>　　因此在設(shè)計(jì)時(shí)，是否合理利用熱能，采用哪種加熱方式，以及回流比和其他操作參數(shù)是否選得合適等，均要作全面考慮，力求總費(fèi)用盡可能低一些。而且，應(yīng)結(jié)合具體條件，選擇最佳方案。</p><p&g

12、t;　　(3)滿足安全生產(chǎn)的要求</p><p>　　酒精屬易燃物料，如果其蒸氣在車間擴(kuò)散，一碰到火花就可能發(fā)生爆炸。分離酒精的版式塔是在常壓下操作的，塔內(nèi)壓力過大或塔驟冷而產(chǎn)生真空，都會(huì)使塔受到破壞，因而需要安全裝置。</p><p>　　以上三項(xiàng)原則在生產(chǎn)中都是同樣重要的。但在化工原理課程設(shè)計(jì)中，對(duì)第一個(gè)原則應(yīng)作較多的考慮，對(duì)第二個(gè)原則只作定性的考慮，而對(duì)第三個(gè)原則只要求作一般的考慮。

13、</p><p><b>　　加熱方式</b></p><p>　　精餾塔通常設(shè)置再沸器，采用間接蒸汽加熱，以提供足夠的熱量。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的冷卻方式為全凝器冷卻。 </p><p><b>　　選擇適宜回流比</b></p><p>　　適宜的回流比應(yīng)該通

14、過經(jīng)濟(jì)核算來確定，即操作費(fèi)用和設(shè)備折舊費(fèi)用之和為最低時(shí)的回流比為最適宜的回流比。確定回流比的方法為：先求出最小回流比Rmin，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取操作回流比為最小回流比的1.2～2.0倍，考慮到原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)任務(wù)，本方案取1.6，即：R＝ 1.6Rmin；采用釜液產(chǎn)品去預(yù)熱原料，可以充分利用釜液產(chǎn)品的余熱，節(jié)約能源。</p><p><b>　　回流方式：泡點(diǎn)回流</b></p><

15、;p>　　泡點(diǎn)回流易于控制,設(shè)計(jì)和控制時(shí)比較方便,而且可以節(jié)約能源。</p><p><b>　　流程圖</b></p><p><b>　　精餾塔的工藝設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　精餾塔全塔物料衡算</b></p><p>　　F：進(jìn)料量（kmol/s）

16、 ：原料組成（摩爾分?jǐn)?shù)，下同）</p><p>　　D：塔頂產(chǎn)品流量（kmol/s） ：塔頂組成</p><p>　　W：塔底殘液流量（kmol/s） ：塔底組成</p><p>　　間接蒸汽加熱，所以：</p><p><b>　　實(shí)際回流比</b></p><

17、;p>　　由數(shù)據(jù)手冊(cè)查得乙醇-水物系的汽-液平衡數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　表4-1乙醇—水系統(tǒng)的氣液平衡數(shù)據(jù)</p><p><b>　　由數(shù)據(jù)可作出下圖：</b></p><p>　　圖4.1 乙醇-水的t-x-y汽液平衡相圖</p><p>　　圖4.2 乙醇-水的相平衡曲線</p>

18、<p>　　其中：a(xD,xD);</p><p>　　g（xg,xg）點(diǎn)為a點(diǎn)過平衡線的切線；</p><p>　　因此：我們可以通過公式:</p><p>　　求出： </p><p>　　操作回流比取最小回流比的1.6倍，</p><p>　　所以： &

19、lt;/p><p><b>　　理論塔板數(shù)的確定</b></p><p>　　通過圖解法可作下圖：</p><p>　　圖4.3 乙醇—水的y-x圖及圖解理論塔板</p><p>　　其中：a(xD,xD),c(xW,xW),e(xF,xF);</p><p>　　b為精餾段操作線在Y軸上的截距，&

20、lt;/p><p>　　ab為精餾段操作線；</p><p>　　d點(diǎn)坐標(biāo)為（24.26,42.01）；</p><p>　　cd為提餾段操作線。</p><p>　　由圖可知：精餾段塔板數(shù);提餾段塔板數(shù)；</p><p>　　總理論塔板數(shù)，加料板為第14塊板。</p><p><b>　

21、　實(shí)際塔板數(shù)的確定</b></p><p>　　效率與塔板結(jié)構(gòu)、操作條件、物質(zhì)的物理性質(zhì)及流體力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，它反應(yīng)了實(shí)際塔板上傳質(zhì)過程進(jìn)行的程度。板效率可用奧康奈爾公式計(jì)算：</p><p>　　注：——塔頂與塔底平均溫度下的相對(duì)揮發(fā)度</p><p>　　——塔頂與塔底平均溫度下的液相粘度</p><p><b>　　

22、精餾段</b></p><p><b>　　由圖4.2可得</b></p><p><b>　　精餾段平均溫度： </b></p><p>　　在圖4.2中查得，該溫度下乙醇的液相組成為，汽相組成為；</p><p>　　在數(shù)據(jù)手冊(cè)中查的該溫度下乙醇的黏度，水的黏度；</p>

23、<p>　　丙酮和水的相對(duì)揮發(fā)度：</p><p><b>　　液相黏度：</b></p><p><b>　　得：</b></p><p><b>　　塔板效率：</b></p><p><b>　　實(shí)際塔板數(shù)：</b></p&

24、gt;<p>　　為了安全起見，精餾段實(shí)際塔板數(shù)為26塊。</p><p><b>　　提餾段</b></p><p><b>　　由圖4.2可得</b></p><p><b>　　提餾段平均溫度： </b></p><p>　　在圖4.2中查得，該溫度下乙醇的

25、液相組成為，汽相組成為；</p><p>　　在數(shù)據(jù)手冊(cè)中查的該溫度下乙醇的黏度，水的黏度；</p><p>　　丙酮和水的相對(duì)揮發(fā)度：</p><p><b>　　液相黏度：</b></p><p><b>　　得：</b></p><p><b>　　塔板效率

26、：</b></p><p><b>　　實(shí)際塔板數(shù)：</b></p><p>　　為了安全起見，提餾段實(shí)際塔板數(shù)為6塊。</p><p>　　故可知，實(shí)際塔板數(shù)：</p><p>　　其中，第27塊板為加料板。</p><p><b>　　全塔效率：</b>

27、;</p><p>　　精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)計(jì)算</p><p><b>　　操作壓力計(jì)算</b></p><p><b>　　塔頂操作壓力：</b></p><p><b>　　每層塔板壓降：</b></p><p><b>　　進(jìn)

28、料板的壓力：</b></p><p><b>　　塔底的壓力：</b></p><p><b>　　精餾段平均壓力：</b></p><p><b>　　提餾段平均壓力：</b></p><p><b>　　操作溫度計(jì)算</b></p&g

29、t;<p>　　塔頂溫度：；進(jìn)料板的溫度：；塔底的溫度：。</p><p>　　(1)精餾段平均溫度：</p><p>　　(2)提餾段平均溫度：</p><p><b>　　平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</b></p><p><b>　　塔頂平均摩爾質(zhì)量：</b></p><

30、;p>　　進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量：</p><p><b>　　塔底平均摩爾質(zhì)量：</b></p><p><b>　　可得出：</b></p><p>　?。?）精餾段平均摩爾質(zhì)量：</p><p>　　(2) 提餾段平均摩爾質(zhì)量：</p><p><b>　　

31、平均密度計(jì)算</b></p><p><b>　　氣相平均密度計(jì)算：</b></p><p>　　由理想氣體狀態(tài)方程，即，</p><p><b>　　液相平均密度計(jì)算：</b></p><p>　　注：為該物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)</p><p>　　塔頂平均密度計(jì)算：由

32、，查手冊(cè)得</p><p>　　進(jìn)料板平均密度計(jì)算：由，查手冊(cè)得</p><p>　　塔底平均密度計(jì)算：由，查手冊(cè)得</p><p>　　(1)精餾段平均密度：</p><p>　　(2)提餾段平均密度：</p><p>　　液體平均表面張力計(jì)算</p><p>　　對(duì)于二元有機(jī)物-水溶液表面張

33、力可用下試計(jì)算：</p><p><b>　　求</b></p><p>　　式中：下標(biāo)w表示水，o表示有機(jī)物；</p><p>　?。?）精餾段平均表面張力：由，查表得：</p><p>　　（2）提餾段平均表面張力：由，查表得：</p><p><b>　　液體平均黏度計(jì)算</

34、b></p><p>　　液體平均黏度計(jì)算公式：</p><p>　　塔頂平均黏度計(jì)算：由，查手冊(cè)得,</p><p><b>　　得：</b></p><p>　　進(jìn)料板平均黏度計(jì)算：由，查手冊(cè)得,</p><p><b>　　得：</b></p>

35、<p>　　塔底平均黏度計(jì)算：由，查手冊(cè)得,</p><p><b>　　得：</b></p><p>　?。?）精餾段液體平均黏度</p><p>　?。?）提餾段液體平均黏度</p><p>　　精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算</p><p><b>　　氣液相流率計(jì)算<

36、/b></p><p><b>　　（1）精餾段</b></p><p><b>　?。?）提餾段</b></p><p><b>　　塔徑計(jì)算</b></p><p><b>　　（1）精餾段</b></p><p>　　查

37、史密斯關(guān)聯(lián)圖（圖4.4），橫坐標(biāo)為：</p><p>　　圖4.4 史密斯關(guān)聯(lián)圖</p><p><b>　　取板間距</b></p><p><b>　　查圖得：</b></p><p>　　取安全系數(shù)為0.7，則空塔氣速為：</p><p><b>　　按標(biāo)準(zhǔn)塔

38、徑圓整后為</b></p><p><b>　　截塔面積為：</b></p><p><b>　　實(shí)際空塔氣速：</b></p><p><b>　?。?）提餾段</b></p><p>　　查史密斯關(guān)聯(lián)圖，橫坐標(biāo)為：</p><p><

39、;b>　　取板間距</b></p><p><b>　　查圖得：</b></p><p>　　取安全系數(shù)為0.7，則空塔氣速為：</p><p><b>　　按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為</b></p><p><b>　　截塔面積為：</b></p>&

40、lt;p><b>　　實(shí)際空塔氣速：</b></p><p><b>　　精餾塔有效高度計(jì)算</b></p><p>　?。?）精餾段有效高度</p><p>　　（2）提餾段有效高度</p><p>　　在進(jìn)料板上方開一個(gè)人孔，其高度為0.5m，故精餾塔有效高度：</p>&l

41、t;p><b>　　塔板工藝尺寸的計(jì)算</b></p><p>　　精餾段塔板工藝尺寸的計(jì)算</p><p><b>　　溢流裝置計(jì)算</b></p><p>　　因塔徑D=0.8m,可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。各項(xiàng)計(jì)算如下：</p><p><b>　　堰長(zhǎng)</b

42、></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　溢流堰高度</b></p><p><b>　　由,堰上液層高度：</b></p><p><b>　　其中，</b></p><p><b>

43、　　。</b></p><p>　　所以選取平直堰，則取板上流層高度。</p><p>　　對(duì)一般的塔，板上流層高度可在50~100mm范圍內(nèi)選取，這樣，在求出后可按下式給出的范圍確定：（式中單位為mm）。</p><p><b>　　故</b></p><p><b>　　弓形降液管寬度</

44、b></p><p>　　圖5.1 弓形降液管參數(shù)圖</p><p>　　由查弓形降液管參數(shù)圖得</p><p><b>　　故</b></p><p>　　驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即：</p><p>　　所以降液管設(shè)計(jì)合理。</p><p><b>

45、;　　降液管底隙高度</b></p><p>　　液體流經(jīng)底隙的流速一般不大于降液管內(nèi)的線速度，一般可取0.07~0.25m/s,則取=m</p><p>　　所以降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理，選用凹形受液盤（對(duì)于直徑在800mm以上的大盤，一般多采用凹形受液盤）。又因?yàn)榘夹问芤罕P深度一般在50mm以上， 有側(cè)線出料時(shí)宜取深些，故在這里取深度h=80mm。</p>&l

46、t;p>　　設(shè)置入口堰既要多占用一定的塔板面積，還易使沉淀物在此淤積而造成堵塞，因此不設(shè)入口堰。</p><p><b>　　塔板設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　塔板分塊</b></p><p>　　塔板有整塊式和分塊式兩種，直徑在800mm一下的小塔多采用整塊式塔板，直徑在900mm以上的多采用分塊式塔板

47、。</p><p>　　D=800mm，塔徑采用整塊式或分塊式皆可，在此我們選取整塊式。</p><p><b>　　邊緣區(qū)寬度確定</b></p><p>　?、侔捕▍^(qū)的寬度是指入口堰或出口堰與離它最近一排孔的中心線之間的距離，其值可按下述經(jīng)驗(yàn)范圍選?。?lt;/p><p>　　當(dāng)塔徑D>1.5m，時(shí)，；</p

48、><p>　　當(dāng)D<1.5m，時(shí)，。</p><p>　　直徑小于1m的小塔，安定區(qū)可依具體情況適當(dāng)縮小。</p><p><b>　　所以取</b></p><p>　?、谶吘墔^(qū)的寬度要根據(jù)塔板支撐的需要而定，小塔約為30~50mm，大塔約為50~75mm，這里取</p><p><b&

49、gt;　　浮閥數(shù)目與開孔率</b></p><p>　　浮閥的形式有很多種，在這里使用F1型重閥，直徑均為39mm。對(duì)F1型浮閥，當(dāng)板上所有浮閥剛剛?cè)_時(shí)，的大小在9~12之間。在設(shè)計(jì)時(shí)，</p><p>　　對(duì)于常壓操作的浮閥塔板，，所以其閥孔臨界動(dòng)能因數(shù)等于閥孔動(dòng)能因數(shù)</p><p><b>　　閥孔的排列</b></p

50、><p><b>　　鼓泡區(qū)面積計(jì)算：</b></p><p>　　在確定了弓形寬度，安定區(qū)的寬度和邊緣區(qū)的寬度之后，應(yīng)按下式計(jì)算鼓泡區(qū)面積：</p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　　計(jì)算：</b></p><p>　　在塔板

51、鼓泡區(qū)間，閥孔的排列有正三角形和等腰三角形兩種方式。按照閥孔中心聯(lián)線與液流方向的關(guān)系，正三角形排列又分為順排和叉排兩種方式。對(duì)于整塊式塔板，多采用正三角形叉排，其孔心距有75mm、100mm、125mm、150mm等幾種。</p><p>　　閥孔按照等邊三角形排列時(shí)</p><p><b>　　式中</b></p><p><b>

52、　　計(jì)算：</b></p><p>　　取整得t=0.07m.</p><p>　　根據(jù)已確定的孔徑作圖，</p><p>　　圖5.2 邊緣區(qū)擋板設(shè)置圖</p><p>　　在鼓泡區(qū)內(nèi)實(shí)際布置得出的確定的閥孔總數(shù)N=63，由式</p><p><b>　　則</b></p&g

53、t;<p>　　因此作圖得到的閥孔數(shù)能滿足要求。</p><p>　　提餾段塔板工藝尺寸的計(jì)算</p><p><b>　　溢流裝置計(jì)算</b></p><p>　　因塔徑D=0.8m,可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。各項(xiàng)計(jì)算如下：</p><p><b>　　溢流堰高度</b>

54、;</p><p><b>　　由,堰上液層高度：</b></p><p>　　所以選取平直堰，則取板上流層高度。</p><p>　　對(duì)一般的塔，板上流層高度可在50~100mm范圍內(nèi)選取，這樣，在求出后可按下式給出的范圍確定：（式中單位為mm）。</p><p><b>　　故</b></

55、p><p><b>　　弓形降液管寬度</b></p><p>　　由查弓形降液管參數(shù)圖得</p><p><b>　　故</b></p><p>　　驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即：</p><p>　　所以降液管設(shè)計(jì)合理。</p><p><b

56、>　　降液管底隙高度</b></p><p>　　液體流經(jīng)底隙的流速一般不大于降液管內(nèi)的線速度，一般可取0.07~0.25m/s,則取=m</p><p>　　所以降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理，選用凹形受液盤（對(duì)于直徑在800mm以上的大盤，一般多采用凹形受液盤）。又因?yàn)榘夹问芤罕P深度一般在50mm以上， 有側(cè)線出料時(shí)宜取深些，故在這里取深度h=80mm。</p>

57、<p>　　設(shè)置入口堰既要多占用一定的塔板面積，還易使沉淀物在此淤積而造成堵塞，因此不設(shè)入口堰。</p><p><b>　　塔板設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　塔板分塊</b></p><p>　　塔板有整塊式和分塊式兩種，直徑在800mm一下的小塔多采用整塊式塔板，直徑在900mm以上的多采用分塊

58、式塔板。</p><p>　　D=800mm，塔徑采用整塊式或分塊式皆可，在此我們選取整塊式。</p><p><b>　　邊緣區(qū)寬度確定</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b

59、>　　浮閥數(shù)目與開孔率</b></p><p>　　浮閥的形式有很多種，在這里使用F1型重閥，直徑均為39mm。對(duì)F1型浮閥，當(dāng)板上所有浮閥剛剛?cè)_時(shí)，的大小在9~12之間。在設(shè)計(jì)時(shí)，</p><p><b>　　閥孔的排列</b></p><p><b>　　鼓泡區(qū)面積計(jì)算：</b></p>

60、<p>　　在確定了弓形寬度，安定區(qū)的寬度和邊緣區(qū)的寬度之后，應(yīng)按下式計(jì)算鼓泡區(qū)面積：</p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　　計(jì)算：</b></p><p><b>　　計(jì)算：</b></p><p>　　取整得t=0.09m.&

61、lt;/p><p>　　根據(jù)已確定的孔徑作圖，</p><p>　　圖5.3 邊緣區(qū)擋板設(shè)置圖</p><p>　　在鼓泡區(qū)內(nèi)實(shí)際布置得出的確定的閥孔總數(shù)N=63，由式</p><p><b>　　則</b></p><p>　　因此作圖得到的閥孔數(shù)能滿足要求。</p><p&g

62、t;　　塔板的流體力學(xué)性能的驗(yàn)算</p><p><b>　　精餾段</b></p><p><b>　　塔板壓降核算</b></p><p>　　氣體通過浮閥塔頂?shù)撵o壓頭降</p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　

63、　（1）干板靜壓頭降</b></p><p>　　浮閥塔板在浮閥全開前與全開后，靜壓頭降有不同的大小，對(duì)F1型重閥可按下式計(jì)算：</p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　計(jì)算臨界閥孔，可將兩式聯(lián)立計(jì)算，即：</p><p><b>　　將代入，解之得</b><

64、;/p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　(2)板上液層阻力</b></p><p>　　氣體通過板上液層所引起的靜壓頭降稱為板上靜壓頭降，它受堰高、氣速、液流強(qiáng)度、氣泡狀況等各種因素影響，一般用下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即</p><p><b>　　式中</b&

65、gt;</p><p><b>　　計(jì)算：</b></p><p><b>　　此處取0.5，</b></p><p>　?。?）液體表面張力所造成的靜壓頭降一般很小，計(jì)算時(shí)可忽略。</p><p><b>　　所以</b></p><p><b

66、>　　液泛</b></p><p>　　降液管內(nèi)的液面隨氣、液流量的增大而升高，嚴(yán)重時(shí)可將泡沫層升舉到降液管的頂部甚至液面超過上一層塔板的堰頂，產(chǎn)生液體倒流，使板上液體無法順利流下而造成液泛，破壞了全塔的正常操作。液泛是氣、液兩相做逆向流動(dòng)時(shí)的操作極限，在操作時(shí)應(yīng)避免。為此，降液管內(nèi)的液面應(yīng)維持一定的高度，以避免液泛，保證液體能由上層塔板穩(wěn)定的流入下層塔板。</p><p&g

67、t;　　降液管內(nèi)液面高度可用下式計(jì)算，即</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　對(duì)浮閥塔，一般塔板上液面落差很小，可忽略；</p><p>　　主要是由降液管底隙處的局部阻力造成，可按下式經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：</p><p>　　塔板上不設(shè)入口堰時(shí)，</p><p><b&

68、gt;　　塔板上設(shè)入口堰時(shí)，</b></p><p><b>　　式中</b></p><p><b>　　計(jì)算：</b></p><p>　　此處算出的應(yīng)是降液管內(nèi)當(dāng)量清液層高度，是清液層高度與液面上泡沫層阻力相當(dāng)?shù)囊簩痈叨戎?。所以降液管?nèi)流體和泡沫的實(shí)際高度應(yīng)大于值。為了防止液泛，這一總高度不能超過上層塔

69、板的出口堰，為此，應(yīng)使</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　為考慮降液管內(nèi)液體充氣及操作安全兩種因素而設(shè)置的校正系數(shù)。對(duì)易起泡的物系，取為0.3~0.4；對(duì)不易起泡的物系取為0.6~0.7;對(duì)一般物系取為0.5。</p><p><b>　　在此，，，</b></p><p&g

70、t;　　故本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)。</p><p><b>　　霧沫夾帶</b></p><p>　　霧沫夾帶是指下層塔板上產(chǎn)生的霧滴被上升氣流帶到上層塔板的現(xiàn)象。霧沫夾帶會(huì)導(dǎo)致塔板效率下降。一般霧沫夾帶量</p><p>　　泛點(diǎn)率（常用操作時(shí)的空塔氣速與發(fā)生液泛時(shí)的空塔氣速的比值，作為估計(jì)霧沫夾帶量的指標(biāo)）按下式計(jì)算：</p&

71、gt;<p><b>　　;</b></p><p><b>　　;</b></p><p>　　，其中D為塔徑，為弓形降液管寬度；</p><p>　??；對(duì)單溢流塔板， ，其中為塔截面積，為弓形降液管截面積；</p><p><b>　?。?lt;/b></p&

72、gt;<p><b>　　。</b></p><p>　　圖5.4 泛點(diǎn)負(fù)荷因數(shù)</p><p><b>　　查圖5.4可得;</b></p><p><b>　　查表可知 =1;</b></p><p><b>　　故本設(shè)計(jì)合理。</b>&

73、lt;/p><p><b>　　漏液</b></p><p>　　當(dāng)氣體通過篩孔的流速較小，氣體的動(dòng)能不足以阻止液體向下流動(dòng)時(shí)，便會(huì)發(fā)生漏液現(xiàn)象。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)漏液量小于塔內(nèi)液流量的10%時(shí)對(duì)塔板效率影響不大。</p><p>　　對(duì)F1型重型浮閥塔板，當(dāng)閥孔動(dòng)能因數(shù)F0為5~6時(shí)，漏液量接近10%。</p><p>　　此時(shí)

74、，F(xiàn)0=10>5，所以不會(huì)發(fā)生液泛。</p><p><b>　　提餾段</b></p><p><b>　　塔板壓降核算</b></p><p><b>　?。?）干板靜壓頭降</b></p><p><b>　　所以</b></p>

75、<p><b>　　(2)板上液層阻力</b></p><p>　?。?）液體表面張力所造成的靜壓頭降一般很小，計(jì)算時(shí)可忽略。</p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　液泛</b></p><p><b>　　計(jì)算：<

76、;/b></p><p><b>　　在此，，，</b></p><p>　　故本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)。</p><p><b>　　霧沫夾帶</b></p><p><b>　　故本設(shè)計(jì)合理。</b></p><p><b>　

77、　漏液</b></p><p>　　此時(shí)，F(xiàn)0=11>5，所以不會(huì)發(fā)生液泛。</p><p><b>　　塔板的負(fù)荷性能圖</b></p><p><b>　　精餾段</b></p><p>　　漏液線（氣相負(fù)荷下限線）</p><p><b>　

78、　液相負(fù)荷下限：</b></p><p><b>　　過量霧沫夾帶線</b></p><p><b>　　液相負(fù)荷上限</b></p><p><b>　　液泛線</b></p><p>　　可得出精餾段塔板負(fù)荷性能圖如下：</p><p>

79、　　圖5.5 精餾段塔板負(fù)荷性能圖</p><p><b>　　由圖得到</b></p><p><b>　　操作彈性為：</b></p><p><b>　　故設(shè)計(jì)合理。</b></p><p><b>　　提餾段</b></p><

80、p>　　漏液線（氣相負(fù)荷下限線）</p><p><b>　　液相負(fù)荷下限：</b></p><p><b>　　過量霧沫夾帶線</b></p><p><b>　　液相負(fù)荷上限</b></p><p><b>　　液泛線</b></p>

81、<p>　　可得出精餾段塔板負(fù)荷性能圖如下：</p><p>　　圖5.6 提餾段塔板負(fù)荷性能圖</p><p><b>　　由圖得到</b></p><p><b>　　操作彈性</b></p><p><b>　　故設(shè)計(jì)合理。</b></p>&