发布时间 : 星期一 文章精馏塔设计说明书(最全)更新完毕开始阅读
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塔板的溢流类型有U形流，单溢流，双溢流，和阶梯式双溢流。单溢流又称直径流，液体横过整个塔板，自受液盘流向溢流堰。液体流径长，塔板效率较高。塔板结构简单，广泛应用于直径为2.2米以下的塔中。在上一节塔径的初步设计中已经算出塔径取1.2米，所以采用单流形的弓形降液管。
降液管截面积Af是塔板的重要参数，它与塔截面积AT之比与（lw/D）有关。Af/AT过大，气体的通道截面积A和塔板上气、液两相接触传质的区域都相对较小，单位塔截面的生产能力和塔板效率将较低；但Af/AT过小，则不仅容易产生气泡夹带，而且液体流动也会不流畅，甚至可能引起降液管的液泛。根据经验，对于单流形的降液管，一般取Af/AT=0.06～0.12；对于小塔径塔Af/AT有时可低于0.06，本课程设计中可取Af/AT=0.098。 （2） 溢流堰
溢流堰（外堰）又称出口堰，它设置在塔板上的液体出口处，为了保证塔板上有一定高度的液层并使液流在板上能均匀流动，降液管上端必须超出塔板板面一定高度，这一高度称为堰高，以hw表示。弓形降液管的弦长称为堰长，以lw表示。为使上一层板流入的液体能在板上均匀分布，并减少进入处液体水平冲击，常在液体的进入口处设置内堰，当降液管为圆形时，应有内堰，当采用弓形降液管时可不必设置内堰。
堰长lw根据液体负荷和溢流型式而定。对单溢流，一般取lw为（0.6～0.8）D,其中D为塔径。
板上液层高度为堰高与堰上液层高度之和，即：
hL =hw+how
式中hL——板上液层高度，m
hw——堰高，m
how——堰上液层高度，m。
堰高则由板上液层高度及堰上液层高度而定。
溢流堰的高度hw直接影响塔板上的液层厚度。hw过小，液层过低使相际传
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质面积过小不利于传质；但hw过大，液层过高将使液体夹带量增多而降低塔板效率，且塔板阻力也增大。根据经验，对常压和加压塔，一般采取hw=50～80mm。对减压塔或要求塔板阻力很小的情况，可取hw为25mm左右。
堰长lw的大小对溢流堰上方的液头高度how有影响，从而对塔板上液层高度也有明显影响。对于塔径大于800mm的大塔，常采用倾斜的降液管及凹形受液盘结构，但不适宜用于易聚合及有悬浮固体的情况，此时比较适宜用平直堰结构。在这次课程设计中，我们选择了平直堰结构，其堰上方液头高度how可由用弗兰西斯（Francis）式计算：
how?L2.84（m） （1.8） ?E?(S)2/3
1000lw式中，Ls为液体流量，m3/h；lw为堰长，m；E为液流收缩系数。E体现塔壁对液流收缩的影响，若Ls不是过大，一般可近似取E=1，所引起的误差不大。一般设计时，how不宜超过60～70mm，过大时宜改用双流型或多流型布置。液量小时，how应不小于6mm，以免造成板上液相分布不均匀，如果达不到时，可采用齿形堰。
取堰长lw=0.73D=0.73?1.2=0.876m 对于精馏段，近似取E=1，
L2.84?8.146?how??E?(S)2/3?0.00284?1.0???1000lw?0.876?23?0.0126m
hw?hL?how?0.07?0.0126?0.0574m 对于提馏段，近似取E=1，
L2.84?16.78?how??E?(S)2/3?0.00284?1.0???1000lw?0.876?23?0.020m
hw?hL?how?0.07?0.02?0.05m （3） 受液盘
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塔板上接受降液管流下液体的那部分区域称为受液盘。它有平形和凹形两种形式，前者结构简单，最为常用。为使液体更均匀地横过塔板流动，也可考虑在其外侧加设进口堰。凹形受液盘易形成良好的液封，也可改变液体流向，起到缓冲和均匀分布液体的作用，但结构稍复杂，多用于直径较大的塔，特别是液体流率较小的场合，它不适用于易聚合或含有固体杂质的物系，容易造成死角而堵塞。 对于600mm以上的塔，多采用凹形受液盘，其深度一般在50mm以上。本课程设计中，选取凹形受液盘。 （4）降液管底隙高度
降液管下端与受液盘之间的距离称为底隙，以h0表示。降液管中的液体是经底隙和堰长构成的长方形截面流至下块塔板的，为减小液体阻力和考虑到固体杂质可能在底隙处沉积，所以h0不可过小。但若h0过大，气体又可能通过底隙窜入降液管，故一般底隙应小于溢流堰高，以保证形成一定的液封，一般不应低于6mm，即h0?hw?0.006。
h0按下式计算： h0?Ls （1.9） 'lw?u0'式中，u0——液体通过降液管底隙时的流速，m/s。根据经验，一般取'u0?0.07~0.25m/s。降液管底隙高度一般不宜小于20～25mm。为简便起见，有
时运用式子h0= hw-0.006 来确定h0
'对于精馏段，取u0?0.09m/s，
降液管底隙高度h0?Ls18.146/3600，且??0.029m，因为h0?0.02m'lw?u00.876?0.09h0?0.00?60.?0h3?w5，所以0.057h40满足要求。
'对于提馏段，取u0?0.13m/s，
降液管底隙高度 h0?Ls216.78/3600??0.0410m，因为h0?0.02m，且'lw?u00.876?0.13h0?0.00?60.0?4h7w?，所以0.05h0满足要求。
化工课程设计说明书 （5） 弓形降液管的宽度和横截面积[10]
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弓形降液管的宽度及截面积可根据堰长与塔径之比查图来求算。实际上，在塔径D和板间距HT一定的条件下，确定了溢流堰长lw，就已固定了弓形降液管的尺寸。
降液管的截面积应保证液体在降液管内有足够的停留时间，使溢流液体中夹带的气泡能来得及分离。为此液体在降液管内的停留时间不应小于3～5s，对于高压下操作的塔及易起泡沫的系统，停留时间应更长些。
因此，在求得降液管截面积之后，应按下式验算降液管内液体的停留时间，即：
???fHTLs
根据单溢流型的塔板结构参数系列化标准 当D?1200mm,HT?450mm,lw/D?0.73时,查得：
降液管宽度Wd?0.190m，降液管的横截面积Af?0.115m2 [12] 验算降液管内液体停留时间
精馏段：??Af1?HTLs1Af1?HTLs2?0.115?0.45?22.87s
8.146/36000.115?0.45?11.10s
16.78/3600提馏段：???停留时间?>5s，故降液管可用。[3]
第六节 塔板布置及浮阀数目与排列[8]
由于结构简单，制作方便，节省材料，本次设计采用浮阀式塔板。根据机械部标准JB1118-68,选用F1型33g重阀，孔径d0=39mm。[8] （1）塔盘及其布置
塔板有整块式和分块式两种，整块式即塔板为一个整体，多用于直径小于0.8～0.9m的塔。当塔径较大时,整块式的刚性差,安装检修不方便,为便于通过人孔装拆塔板,故多采用由几块板并装而成的分块式塔板。靠塔壁的两块为弓形板，其余为矩形板，相邻两板间距可取0.1m。在本次设计中，初选的塔径为1.2m，故选用分块式塔板，并且当塔径为1.2m时，塔盘分块数可取为三块。