板式塔的设计.docx

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板式塔的设计包括塔高的计算、塔径的确定、溢流装置的结构尺寸、板面布置、塔板校核及负荷性能图绘制等项内容。
一、板式塔的工艺计算
(1)选定塔顶、塔底产品浓度(有时由设计任务书给出),进行全塔物料衡算,列出物料衡算总表。
(2)确定冷凝器、塔顶、塔底的操作压力。
(3)确定塔顶、塔底温度。
(4)选定进料状态,定出进料温度。
(5)在已定的操作压力下,作出x-y相平衡曲线。
(6)求出最小回流比。
(7)确定适宜的操作回流比。
(8)计算所需的理论板数及进料位置。
(9)确定全塔效率,算出精馏段、提馏段实际塔板数。
(11)计算塔顶冷凝器及塔底再沸器的热负荷,求出塔顶、塔底所需冷却剂量及加热蒸汽用量,列出全塔热量衡算总表。
二、筛孔塔板的设计参数
液体在塔板上的流动型式确定之后,完整的筛板设计必须确定的主要结构参数有:
塔板直径D
②板间距HT
溢流堰的型式,长度l和高度h
ww
降液管型式及降液管底部与塔板间距的距离h
o
液体进、出口安定区的宽度和边缘区宽度
筛孔直径d和孔间距t
00
三、筛孔塔板的设计程序
1、板间距的选择和塔径D的初步确定
初选板间距Ht,取板上清液层高度h[=50-100mm之间,计算最大允许气速
V
u
u,根据泛点百分率计算出设计气速u和所需气体流通面积A,
mdA
n
下表1选择塔板流型,并取堰长i=kD,通常单流型可取k=〜,双流型w
取k=〜。对容易发泡的物系k可取得高一些,以保证液体在降液管内有更
长的停留时间。由教材图8-17查得溢流管面积A和塔板总面积A之比,即fT
倬=—,然后求得塔板总面积a,根据d二严求得D,按塔设备系AAT兀
TT
列化规格,将D进行圆整。当塔径小于1m时,按100mm递增,当塔径大于1m时,按200mm递增。
V为气体的体积流量m3/s,V需要按精馏段和提馏段分开计算,最后根据ss
塔径的大小确定均能满足要求的塔径。
表1选择液流型式的参考
塔径/m
液体流量(m3/h)
U行流型
单流型
双流型
阶梯流型

V7
<45

V9
<70

<11
<90
90〜160

<11
<110
110〜200
200〜300

<11
<110
110〜230
230〜350

<11
<110
110〜250
250〜400

<11
<110
110〜250
250〜450
2、塔高的确定
板式塔的高度为气液接触有效高度与塔顶、塔底空间高度三部分之和。其中
有效段高度:Z=(N-NF-Np-1)Ht+叫斗+叫斗+HD+HB
式中N为实际塔板数,
NF--进料板数,HT为板间距,
Hf—进料板处板间距,
F
叫一人孔数,一般每隔6—8层塔板设一人孔,需经常清洗时每隔3—4块塔
板处设一人孔。人孔直径一般为450—500mm。
Hp—设人孔处的板间距,一般取等于或大于600mm。
%—塔顶空间(不包括头盖部分),〜
hb—塔底空间。指最后一块塔板到塔底部的距离。液体自离开最后一块塔板至流出塔外,需要有10-15min停留时间,据此再由釜液流量和塔径即可求出此
段高度。
D2L'M
冗H=T
4Bp
3、塔板的分块
塔板按结构特点,大致可分为整块式和分块式两类塔板。塔径为300—900mm时,一般用整块式;塔径超过800—900mm时,由于刚度、安装、检修等要求,多将塔板分成数块通过人孔送入塔内。对塔径为800—2400mm的单流型塔板,分块数如下表:
表2塔板分块数
塔径,mm
800—1200
1400-1600
1800-2000
2200-2400
塔板分块数
3
4
4
4
4、塔板结构设计
注意:提馏段与精馏段分别设计计算①溢流堰的型式和高度选择
通常溢流堰为平直堰,当堰上液高度h小于6mm是应用齿形堰。
ow
设计内容包括:堰高h、堰长1、降液管的宽度和底隙高度h。(参照教材)
WW0
安定区和边缘区宽度的选择
入口安定区宽度可取50〜100mm,出口安定区根据工业实践,目前多主张不设出口安定区。边缘区宽度与塔径有关,一般取25〜50mm。
孔径和开孔率的选择
鼓泡型操作的筛板塔,孔径通常取3〜8mm。喷射型操作的筛板塔,孔径通常取12〜25mm。开孔率按教材(8-16)计算,一般在5〜15%之间
塔板布置
选定筛板的孔径及板厚。确定塔板的开孔率,一般在5〜15%之间。算出筛
孔总数及板上有效操作面积。在方格纸上作出筛孔的排列草图。
如果作出的筛孔数目与计算值不等须按作出的筛板数进行核算,直至相等。
5、塔板的校核(按教材进行):注意:提馏段与精馏段分别校核。画出板式塔负荷性能图,求出操作弹性。
6、塔的辅助设备选用根据冷凝器、再沸器的操作条件及热负荷,选定冷凝器、再沸器的型式、规格及台数。估算回流泵的流量及扬程,选定泵的型号与规格。
7、编制计算结果汇总表
8、绘制塔体总图及塔板结构图。完整的课程设计由说明书和图纸两部分组成。说明书是设计的书面总结,也是后续设计工作的主要依据,应包括以下主要内容:
(1)封面(课程设计题目、班级、姓名、指导教师、时间);
(2)目录;
(3)设计任务书;
(4)设计方案简介;
(5)设计条件及主要物性参数表;
(6)工艺设计计算;
(7)辅助设备的计算及选型;
(8)设计结果汇总表;
(9)设计评述及设计者对本设计有关问题的讨论;
(10)工艺流程图及设备工艺条件图;
(11)参考资料。