化工原理设计酒精水连续精馏塔分离

化工原理课程设计化工原理课程设计文艳霞2010.6注意：间接蒸汽加热时，再沸器内可视为气液两相达平衡，故再沸器相当于一层理论板，则提馏段理论板数为层。缺点：计算虽然准确，但较繁琐。化工原理课程设计板式精馏塔设计（2）直角梯级求解法（M.T.图解法）方法和步骤如下：设采用间接蒸汽加热，全凝器（点进料。①首先在y-x图上作平衡线和对角线。②作精馏段操作线。），泡③作进料线（q线）。与精馏段操作线相交与点d。④作提留段操作线。⑤图解理论板层数。跨过交点d的梯级为进料板。化工原理课程设计板式精馏塔设计化工原理课程设计板式精馏塔设计（3）简捷法

(Gilliland）①求算Rmin和选定R。Rmin的求算如下式：a.进料为饱和液体时,∵xq

=xF

,故b.进料为饱和蒸汽时,∵Yq

=YF

,故对于平衡曲线形状不正常的情况，可用作图法求Rmin.化工原理课程设计板式精馏塔设计化工原理课程设计板式精馏塔设计平衡曲线形状不正常情况下Rmin求法②计算Nmin化工原理课程设计板式精馏塔设计③计算

值。在吉利兰图横坐标上找到相应点，自此点引铅垂线与曲线相交，由交点相应的纵坐标值求算出不包括再沸器的理论板数N。④确定进料板位置。化工原理课程设计板式精馏塔设计三、塔效率的估算定义：为在指定分离要求与回流比所需理论板数NT与实际塔板数NP的比值。即：两个关联方法①Dickamer和Bradford法根据精馏塔全塔效率关联图，有下列公式：（适用于液相粘度为0.07~1.4mPa·s的烃类物系。）化工原理课程设计板式精馏塔设计②O′connell法将全塔效率关联为相对挥发度与液相平均粘度乘积的函数，得到精馏塔全塔效率关联曲线。用下式表示：适用于

，且板上液流长度≤1.0的一般工业板式塔。化工原理课程设计板式精馏塔设计第二章 塔主要工艺尺寸的设计主要内容：塔高塔径溢流装置与液体流型塔板设计塔径DT/m0.3~0.50.5~0.80.8~1.61.6~2.42.4~4.0板间距HT/mm200~300250~350300~450350~600400~600化工原理课程设计塔高1.1计算公式：1.2板间距HT选取的一般依据塔主要工艺尺寸的设计选定时，还要考虑实际情况。2.

塔径2.1

计算公式：C为负荷系数，可由Smith关联图查取。如图5-1所示。注意：查得的负荷系数为液体表面张力σ＝20mN/m的值

C20

，故一般应将C值加以修正。式中Vs

—气体体积流量，m³/su

—空塔气速，m/s化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计2.

塔径2.2

圆整将计算所得塔径向系列标准圆整400、500、700、800、1000

·······2.3

变径塔或通径塔4600化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计

hwhowHdhLhoHTDWcDxWdWstAfAaW"sA"fLw3.

溢流装置设计溢流堰降液管受液盘化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计降液管类型与溢流方式降液管类型圆形降液管内弓形降液管弓形降液管它由部分壁面和一块平板围成的，由于能充分利用内空间，提供较大降液面积及两相分离空间，被普遍用。倾斜式弓形降液管它既增大了分离空间又不过多占用塔板面积，故适用于大直径大负荷塔板。化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计U型流

小液体负荷，液体流程长，板面利用好，板

效较高，但

液面落差大。单流型液体流程较长，板面利用好， 塔板结构简单，直径2.2米以下的塔。3.1.2

溢流堰的类型阶梯溢流结构复杂，适用于大塔径负荷大的塔。双溢流流程短可减少液面落差，但板面利用率低且结构复杂，用于液体负荷大，直径2m以上塔。一般可根据初估塔径和液体流量，参考表5-2选塔板的液流型式。化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计常压

0.04

~

0.05m减压

0.015

~

0.025m高压

0.04

~

0.08m一般均不宜超过0.1m求得how后，即可按下式指出的范围确定堰高hw堰高化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计若how小于6mm，应采用齿形堰化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计降液管降液管的宽度Wd

与截面积Af若知堰长与塔径的比值，由右图即可查取降液管的宽度与截面积。降液管的截面积应保证溢流液中夹带的气泡得以分离，液体在降液管内的停留时间一般等于或大于3～5s。求得降液管的截面积之后，应按下式验算液体在降液管内的停留时间。即式中

—液体在降液管中的停留时间，s化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计■4.2.2

降液管底隙高度化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计howhLhwHTHdh0hw

－

h0

≥

6

mmh0

应低于hw降液管底隙高度h0一般取为：也可按下式计算不宜超过式中 —

液体通过降液管底隙的流速，m/s一般

0.4m/s化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计■4.3 受液盘及进口堰

howHdhLhwHT平受液盘及出口堰hwhowHdhLHTD凹形受液盘·一般情况下多采用平受液盘·

但有时为使液体进入塔板时平稳并防止塔板液流进口处头几排筛孔因冲击而漏液，对直径为800mm以上的塔板，推荐使用凹形受液盘。当大塔采用平形受液盘时，为保证降液管的液封并均布进入塔板的液流，可设进口堰。化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计■4.3

受液盘及进口堰·有平受液盘和凹形受液盘之分

hwhowHdhLhohwHTD塔板的设计计算塔板布置筛板的筛孔与开孔率化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计化工原理课程设计塔板布置塔主要工艺尺寸的设计hwhowHdhLhohwHTDWcDxWdWstAfAaW"sA"fLw化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计5.1

塔板布置开孔区、溢流区、安定区

和 无效区①开孔区也称为鼓泡区。对垂直弓形降液管的单流型塔板按下式计算。式中

Aa—鼓泡面积，m2化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计②溢流区溢流区面积Af和Af′分别为降液管和受液盘所占面积。③

安定区

开孔区与溢流区之间的不开孔区域为安定区（破沫区），其作用为使自降液管流出液体在塔板上均布并防止液体夹带大量泡沫进入降液管。④

无效区

在靠近塔壁的塔板部分需留出一圈边缘区域供支撑塔板的边梁。小塔为30~50mm,大塔为50~75mm。为防止液体经边缘区流过产生短路现象，可在塔板上沿塔壁设置旁流挡板。化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计5.2筛板的筛孔与开孔率化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计①孔径②筛板厚度③孔心距④开孔率⑤筛孔数td0筛孔的正三角形排列筛孔的孔径筛孔的孔径

的选取与塔的操作性能要求、物质性质、塔板厚度、材质及加工费用等有关，一般认为，表面张力为正的物系易起泡沫，可采用

为3~8mm（常用的4~6mm）的小孔径筛板，属鼓泡型操作；表面张力为负系统的物系易堵，可采用为10~25mm的大孔径筛板，其造价低，不易堵塞，属喷射型操作。化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计筛板厚度一般碳钢或不锈钢或化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计孔心距t筛孔在筛板上一般按正三角形排列，孔心距t=(2.5~5)d0，常取t=(3~4)d0t/d0过小易形成气流相互扰动，过大则鼓泡不均匀，影响塔板的传质效率。开孔率筛板上筛孔总面积与开孔区面积之比称为开孔率。筛孔按正三角形排列的计算公式：一般开孔率大，塔板压降低，雾沫夹带量小，但操作弹性小，漏液量大，板效率低。通常开孔率为5%~15%。化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计筛孔数目化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计化工原理课程设计塔主要工艺尺寸的设计第三章 塔板流体力学验算一、塔板流体力学验算的目的检验初设的塔板计算是否合理判定塔板能否维持正常操作二、验算内容1.

塔板压力降计算结果hp值应低于设计允许值（设计任务书已给出）hc

－与气体通过筛板的干板压降相当的液柱高度，m液柱；hc

－与气体通过板上液层的压降相当的液柱高度，m液柱；hc

－与克服液体表面张力的压降相当的液柱高度，m液柱；化工原理课程设计塔板流体力学验算塔板压力降干板阻力hc

的计算故上式可简化为u0－气体通过筛孔的速度，m/s

；C0

－流量系数，由图5－10查取。化工原理课程设计塔板