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化工课程设计说明书 13
理论板：指离开这种板的气、液两相互成平衡，而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。本系统平衡线已经画出，故采用图解法求理论塔板数如图1-4所示
精馏段操作线方程：
yn?1?xR2.940.9573xn?D?xn??0.7462xn?0.243 R?1R?12.94+12.94?1提馏段操作线方程：
L'W147.9542.44ym?1?'xm?'xw?xm??0.0294?1.4022xm?0.01183
L?WL?W147.95-42.44147.95-42.44
图1-4 理论塔板数
分别在图中做出两条操作线，在平衡线与操作线之间画阶梯，从图中可看出，共得到理论板数NT=11(包括再沸器)，加料板在第6块板。
即NT精=5块,NT提=6块（包括再沸器）
2． 实际塔板数【5】
已知O’connell公式——塔板效率ET=0.49??L?0.245 （1.4）
化工课程设计说明书 其中?为平均相对挥发度，?L为平均粘度 （1）精馏段
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ET?0.49?(2.516?0.288)?0.245?0.530 NP精?NT精ET?5?9.43?10块 0.530（2）提馏段
ET?0.49?(2.353?0.258)?0.245?0.554 NP提?NT提5??9.025?10块 ET0.554则实际塔板数NT=10+10=20块，加料板在第11块板。
第四节 塔径的初步设计[8]
塔径计算可依据流量公式： D?4?Vs （1.5） ??u
式中 D——塔径，m
Vs——气体体积流量，m3/s u——空塔气速，m/s。
表观空塔气相速度u（按全塔截面计）按下式进行计算：
u=(安全系数)?umax （1.6） 安全系数＝（0.6～0.8）。安全系数的选取与分离物系的发泡程度密切相关。对于不发泡的物系，可取较高的安全系数，对于直径较小及减压操作的以及严重起泡的物系，应取较低的安全系数。本设计中取0.7。
其中，umax?c?L??V （1.7） ?V其中（?L为液相密度，?V为气相密度，kg/m3 C为负荷因子，umax为极限
L空塔气速，m/s）。C值可由Smith关联图查得：在关联图中，横坐标为hVh??L???；??V?12化工课程设计说明书 15
参数HT?hL反映了液滴沉降空间高度对负荷因子的影响（HT为板间距，hL为板上液层高度）
设计中，板上液层高度hL由设计者选定，对常压塔一般取为0.05～0.08m，对减压塔一般取为0.025～0.03m。本设计取0.07m。
本设计塔板数较多，而且生产负荷波动不大，故板间距取较小值即可，根据标准，HT取0.45m。
表1-6 板间距的确定
塔径 D，m 板间距
[8]
0.3～0.5 0.5～0.8 0.8～1.6 1.6～2.0 2.0～2.4 〉2.4
HT，mm
200～300 300～350 350～450 450～600 500～800 ?800
（1）精馏段
LhVh??L?8.146?804.1?=?????0.0446 HT?hL=0.45-0.07=0.38m 3153.582.7????V?1212查图得：C20=0.0750
???对C作修正：C?C20?m1??20?则umax?0.07520.2?20.284??0.075???20?0.2?0.0752
804.1?2.7?1.296m/s u1?0.7umax?0.9072m/s
2.7D1?4V14?3153.58/3600??1.11m ?u13.14?0.9072经过圆整，D1=1200mm 空塔气速u1=0.9072m/s
由表1-6可知，当塔径为1.2m时板间距可取0.45m,符合假设。 塔截面积 AT??4D2??4?1.22?1.131m2
实际的空塔气速 u1'?Vs3153.58/3600??0.775m/s AT1.131化工课程设计说明书 （2）提馏段
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LhVh??L?16.78?788.3?=?????0.0859 HT?hL=0.45-0.07=0.38m ??V?3278.35?2.8?1212查图得：C20=0.074
对C作修正：C?C20???20?则umax?0.0734??m2?0.2?19.142??0.074???20?0.2?0.0734
788.3-2.8?1.230m/s u2?0.7umax?0.861m/s 2.8D2?4V24?3278.35/3600??1.16m ?u23.14?0.861经过圆整，D2=1200mm空塔气速u2=0.861m/s
由表1-6可知，当塔径为1.2m时板间距可取0.45m,符合假设。 塔截面积 AT??4D2??4?1.22?1.131m2
'实际的空塔气速 u2?Vs3278.35/3600??0.805m/s AT1.131第五节 溢流装置[3]
溢流装置包括降液管、溢流堰、受液盘等几个部分，它们都是液体的通道，其结构和尺寸对塔的性能有着非常重要的影响，因此它的设计就显得极为重要。 （1） 降液管
降液管是液体自上层塔板流到本层塔板的通道。塔内液体从上一层塔板的降液管进入该塔板的受液盘上，在上层塔板降液管内清液层静压作用下，液体穿过降液管底隙，越过入口堰，进入塔板传质区内，液体横向流过塔板，经溢流堰溢流至降液管，进入下一层塔板。可见，降液管是塔板间液体的通道，也是溢流液体夹带气体得以分离的场所。降液管类型有圆形和弓形两种，前者制造比较方便，但流通截面积较小，没有足够的空间分离液体中的气泡，气相夹带较为严重，从而降低塔板效率。同时，溢流周边的利用也不充分，影响塔的生产能力。所以，除了小塔外，一般不采用圆形降液管。弓形降液管具有较大的容积又能充分利用塔板面积，应用较为普遍，故一般都采用弓形。在本课程设计中选用弓形降液管。