化工原理課程設(shè)計(jì)--分離正戊烷-正己烷用篩板精餾塔設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　題目: 分離正戊烷-正己烷用篩板精餾塔設(shè)計(jì)</p><p>　　院 系： 機(jī)械工程學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 過控11-1 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p>

2、<p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2014 年 1 月6 日 </p><p>　　課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　年 月 日 </p><p><b&g

3、t;　　目錄</b></p><p>　　第 一 章 概 論6</p><p>　　1.1 塔設(shè)備概述6</p><p>　　1.1.1板式塔6</p><p>　　1.1.2填料塔6</p><p>　　1.2 選用塔設(shè)備的要求7</p><p>　　1.3 塔設(shè)備的

4、用材7</p><p>　　1.4 塔設(shè)備的塔型及其選用7</p><p>　　1.4.1泡罩塔7</p><p>　　1.4.2篩板塔8</p><p>　　1.4.3浮閥塔8</p><p>　　1.5 塔型選擇一般原則9</p><p>　　1.5.1與物性有關(guān)的因素9<

5、;/p><p>　　1.5.2與操作條件有關(guān)的因素9</p><p>　　1.5.3其他因素10</p><p>　　第 二 章 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算11</p><p><b>　　2.1 概述11</b></p><p>　　2.1.1設(shè)計(jì)目標(biāo)12</p>

6、<p>　　2.1.2設(shè)計(jì)任務(wù)12</p><p>　　2.1.3設(shè)計(jì)條件12</p><p>　　2.1.4工藝流程圖12</p><p>　　2.2 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算13</p><p>　　2.2.1設(shè)計(jì)方案的確定13</p><p>　　2.2.2原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù)13<

7、;/p><p>　　2.2.3原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品含正己烷摩爾分?jǐn)?shù)和平均相對(duì)分子質(zhì)量14</p><p>　　2.2.4物料衡算原料處理量14</p><p>　　2.2.5操作溫度計(jì)算14</p><p>　　2.2.6平均摩爾質(zhì)量計(jì)算15</p><p>　　2.2.7平均密度計(jì)算15</p>

8、<p>　　2.2.8液相平均表面張力計(jì)算16</p><p>　　2.2.9液相平均粘度計(jì)算16</p><p>　　2.2.10操作壓強(qiáng)計(jì)算17</p><p>　　2.2.11相對(duì)揮發(fā)度計(jì)算17</p><p>　　第 三 章 塔板數(shù)的求取19</p><p>　　3.1 理論板層數(shù)的求

9、取19</p><p>　　3.2 全塔效率20</p><p>　　3.3 實(shí)際板層數(shù)的求取20</p><p>　　第 四 章 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算21</p><p>　　4.1 塔徑的計(jì)算21</p><p>　　4.2 精餾塔的有效高度的計(jì)算22</p><p>　

10、　第 五 章 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算23</p><p>　　5.1 溢流裝置計(jì)算23</p><p>　　5.2 塔板布置24</p><p>　　5.3 篩孔數(shù)與開孔率25</p><p>　　第 六 章 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算26</p><p>　　6.1 氣體通過篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?6&l

11、t;/p><p>　　6.2 霧沫夾帶量的驗(yàn)算27</p><p>　　6.3 漏液的驗(yàn)算27</p><p>　　6.4 液泛驗(yàn)算27</p><p>　　第 七 章 塔板負(fù)荷性能圖29</p><p>　　7.1 漏液線29</p><p>　　7.2 霧沫夾帶線30</p

12、><p>　　7.3 液相負(fù)荷下限線31</p><p>　　7.4 液相負(fù)荷上限線31</p><p>　　7.5 液泛線31</p><p>　　7.6 操作線33</p><p>　　第 一 章 概 論</p><p><b>　　1.1 塔設(shè)備概述</b>&

13、lt;/p><p>　　隨著時(shí)代的發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣型式的塔，而且不斷有新的塔型出現(xiàn)。雖然塔型眾多，但根據(jù)塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通常將塔分為板式塔和填料塔兩大類。</p><p><b>　　1.1.1板式塔</b></p><p>　　板式塔是在塔內(nèi)裝有多層塔板（盤），傳熱傳質(zhì)過程基本上在每層塔板上進(jìn)行，塔板形狀、塔板結(jié)構(gòu)或塔板上氣液兩相得表現(xiàn)，就成了命

14、名這些塔的依據(jù)，諸如篩板塔、柵板塔、舌形板塔、斜孔板塔、泡罩塔、浮閥塔等。下面簡(jiǎn)單介紹一下幾種常用的板式塔性能。</p><p><b>　　（1）浮閥塔</b></p><p>　　生產(chǎn)能力大，操作彈性大，分離效率高，霧沫夾帶少，液面梯度較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是新發(fā)展的一種塔。</p><p><b>　　（2）泡罩塔</b>

15、</p><p>　　泡罩塔是工業(yè)上使用最早的一種板式塔，氣-液接觸由充分的保證，操作彈性大，但其分離效率不高，金屬消耗量大且加工較復(fù)雜，應(yīng)用逐漸減少。</p><p><b>　?。?）篩板塔</b></p><p>　　篩板塔是一種有降液管、板形結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的板式塔，孔徑一般為4 ~8mm，制造方便，處理量較大，清洗、更換、修理均較容易，但操

16、作范圍較小，適用于清潔的物料，以免堵塞。</p><p><b>　　1.1.2填料塔</b></p><p>　　填料塔是一個(gè)圓筒柱體，塔內(nèi)裝載一層或多層填料，氣相由下而上、液相由上而下接觸，傳熱和傳質(zhì)主要在填料表面上進(jìn)行，因此，填料的選擇是填料塔的關(guān)鍵。填料的種類很多，填料塔的命名也以填料的名稱為依據(jù)，如常用的金屬鮑爾填料塔、波網(wǎng)填料塔。</p>&

17、lt;p>　　填料塔制造方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于采用耐腐蝕材料，特別適用于塔徑較小的情況，使用金屬材料省，一次投料較少，塔高相對(duì)較低。</p><p>　　1.2 選用塔設(shè)備的要求</p><p>　　在設(shè)計(jì)中選擇塔型，必須綜合考慮各種因素，并遵循以下基本原則。</p><p>　?、僖獫M足工藝要求，分離效率高；</p><p>　?、谏a(chǎn)

18、能力大，有足夠的操作彈性；</p><p>　?、圻\(yùn)轉(zhuǎn)可靠性高，操作、維修方便，少出故障；</p><p>　　④結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，造價(jià)較低；</p><p><b>　　⑤塔壓降小。</b></p><p>　　1.3 塔設(shè)備的用材</p><p>　?。?）塔體：鋼材，有色金屬或非金屬耐腐蝕

19、材料，鋼殼襯砌襯、涂非金屬材料。</p><p>　?。?）塔板：鋼為主，陶瓷、鑄鐵為輔。</p><p>　?。?）填料：瓷、鋼、鋁、石墨、尼龍、聚丙烯塑料。</p><p>　　（4）裙座：一般為炭鋼。</p><p>　　1.4 塔設(shè)備的塔型及其選用</p><p>　　板式塔是分級(jí)接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備，種類繁多。

20、根據(jù)目前國內(nèi)外實(shí)際使用的情況，主要塔型是浮閥塔、篩板塔及泡罩塔。</p><p><b>　　1.4.1泡罩塔</b></p><p>　　泡罩塔盤是工業(yè)上應(yīng)用最早的塔盤之一，在塔盤板上開許多圓孔，每個(gè)孔上焊接一個(gè)短管，稱為升氣管，管上再罩一個(gè)“帽子“，稱為泡罩，泡罩周圍開有許多條形空孔。工作時(shí)，液體由上層塔盤經(jīng)降液管流入下層塔盤，然后橫向流過塔盤板、流入再下一層塔盤

21、；氣體從下一層塔盤上升進(jìn)入升氣管，通過環(huán)行通道再經(jīng)泡罩的條形孔流散到液體中。泡罩塔盤具有如下特點(diǎn)：</p><p>　?、贇?、液兩相接觸充分，傳質(zhì)面積大，因此塔盤效率高。</p><p>　?、诓僮鲝椥源?，在負(fù)荷變動(dòng)較大時(shí)，仍能保持較高的效率。</p><p>　?、劬哂休^高的生產(chǎn)能力，適用于大型生產(chǎn)。</p><p>　　④不易堵塞，介質(zhì)適

22、用范圍廣。</p><p>　?、萁Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高，安裝維護(hù)麻煩；氣相壓降較大，但若在?；蚣訅合虏僮鳎@并不是主要問題。</p><p><b>　　1.4.2篩板塔</b></p><p>　　篩板塔是在塔盤板上開許多小孔，操作時(shí)液體從上層塔盤的降液管流入，橫向流過篩板后，越過溢流堰經(jīng)降液管導(dǎo)入下層塔盤；氣體則自下而上穿過篩孔，分散成氣泡通過

23、液層，在此過程中進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱。由于通過篩孔的氣體有動(dòng)能，故一般情況下液體不會(huì)從篩孔大量泄漏。篩板塔盤的小孔直徑是一個(gè)重要參數(shù)，小則氣流分布較均勻，操作較穩(wěn)定，但加工困難，容易堵塞。目前工業(yè)篩板塔常用孔徑為3～8mm。篩板開孔的面積總和與開孔區(qū)面積之比稱為開孔率，是另一個(gè)重要參數(shù)。在同樣的空塔速度下，開孔率大則孔速小，易產(chǎn)生漏液，降低效率，但霧沫夾帶也減少；開孔率過小，塔盤阻力大，易造成大的霧沫夾帶和液泛，限制塔的生產(chǎn)能力。通常開孔率在

24、5～15%。篩孔一般按正三角形排列，孔間距與孔徑之比通常為2.5～5。篩板塔具有如下的特點(diǎn)：</p><p>　?、俳Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，便于檢修，成本低。</p><p><b>　?、谒P壓降小。</b></p><p>　　③處理量大，可比泡罩塔提高20~40%。</p><p>　?、芩P效率比泡罩塔提高15%，但

25、比浮閥塔盤稍低。</p><p>　　⑤彈性較小，篩孔容易堵塞。</p><p><b>　　1.4.3浮閥塔</b></p><p>　　浮閥塔是在塔盤板上開許多圓孔，每一個(gè)孔上裝一個(gè)帶三條腿可上下浮動(dòng)的閥。浮閥是保證氣液接觸的元件，浮閥的形式主要有F-1型、V-4型、A型和十字架型等，最常用的是F-1型。</p><p&

26、gt;　　F-1型浮閥有輕重兩種，輕閥厚1.5mm、重25g，閥輕慣性小，振動(dòng)頻率高，關(guān)閥時(shí)滯后嚴(yán)重，在低氣速下有嚴(yán)重漏液，宜用在處理量大并要求壓降小（如減壓蒸餾）的場(chǎng)合。重閥厚2mm、重33g，關(guān)閉迅速，需較高氣速才能吹開，故可以減少漏液、增加效率，但壓降稍大些，一般采用重閥。</p><p>　　操作時(shí)氣流自下而上吹起浮閥，從浮閥周邊水平地吹入塔盤上的液層；液體由上層塔盤經(jīng)降液管流入下層塔盤，再橫流過塔盤與氣

27、相接觸傳質(zhì)后，經(jīng)溢流堰入降液管，流入下一層塔盤。綜上所述，盤式浮閥塔盤具有如下特點(diǎn)：</p><p>　?、偬幚砹枯^大，比泡罩塔提高20～40%，這是因?yàn)闅饬魉絿姵?，減少了霧沫夾帶，以及浮閥塔盤可以具有較大的開孔率的緣故。</p><p>　?、诓僮鲝椥员扰菡炙蟆?lt;/p><p>　?、鄯蛛x效率較高，比泡罩塔高15%左右。因?yàn)樗P上沒有復(fù)雜的障礙物，所以液面落

28、差小，塔盤上的氣流比較均勻。</p><p>　?、軌航递^低，因?yàn)闅怏w通道比泡罩塔簡(jiǎn)單得多，因此可用于減壓蒸餾。</p><p>　?、菟P的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，易于制造。</p><p>　　1.5 塔型選擇一般原則</p><p>　　塔型的合理選擇是做好塔設(shè)備設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié)。選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素有：物料性質(zhì)、操作條件、塔設(shè)備的性能，以及塔設(shè)備的制

29、造、安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)和維修等。</p><p>　　1.5.1與物性有關(guān)的因素</p><p>　　（1）易起泡的物系，如處理量不大時(shí)，以選用填料塔為宜。因?yàn)樘盍夏苁古菽屏?，在板式塔中則易引起液泛。</p><p>　?。?）具有腐蝕性的介質(zhì)，可選用填料塔。如必須用板式塔，宜選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)便宜的篩板塔盤、穿流式塔盤或舌形塔盤，以便及時(shí)更換。</p>&

30、lt;p>　?。?）具有熱敏性的物料須減壓操作，以防過熱引起分解或聚合，故應(yīng)選用壓力降較小的塔型。如可采用裝填規(guī)整填料的散堆填料等，當(dāng)要求真空度較低時(shí)，也可用篩板塔和浮閥塔。</p><p>　?。?）黏性較大的物系，可以選用大尺寸填料。板式塔的傳質(zhì)效率較差。</p><p>　?。?）含有懸浮物的物料，應(yīng)選擇液流通道較大的塔型，以板式塔為宜?？蛇x用泡罩塔、浮閥塔、柵板塔、舌形塔和孔

31、徑較大的篩板塔等。不宜使用填料。</p><p>　?。?）操作過程中有熱效應(yīng)的系統(tǒng)，用板式塔為宜。因塔盤上積有液層，可在其中安放換熱管，進(jìn)行有效的加熱或冷卻。</p><p>　　1.5.2與操作條件有關(guān)的因素</p><p>　?。?）若氣相傳質(zhì)阻力大（即氣相控制系統(tǒng)，如低黏度液體的蒸餾，空氣增濕等），宜采用填料塔，因填料層中氣相呈湍流，液相為膜狀流。反之，受液

32、相控制的系統(tǒng)（如水洗二氧化碳），宜采用板式塔，因?yàn)榘迨剿幸合喑释牧?，用氣體在液層中鼓泡。</p><p>　?。?）大的液體負(fù)荷，可選用填料塔，若用板式塔時(shí)，宜選用氣液并流的塔型（如噴射型塔盤）或選用板上液流阻力較小的塔型（如篩板和浮閥）。此外，導(dǎo)向篩板塔盤和多降液管篩板塔盤都能承受較大的液體負(fù)荷。</p><p>　　（3）低的液體負(fù)荷，一般不宜采用填料塔。因?yàn)樘盍纤笠欢康膰娏苊?/p>

33、度，但網(wǎng)體填料能用于低液體負(fù)荷的場(chǎng)合。</p><p>　?。?）液氣比波動(dòng)的適應(yīng)性，板式塔優(yōu)于填料塔，故當(dāng)液氣比波動(dòng)較大時(shí)宜用板式塔。</p><p><b>　　1.5.3其他因素</b></p><p>　?。?）對(duì)于多數(shù)情況，塔徑小于800mm時(shí)，不宜采用板式塔，宜用填料塔。對(duì)于大塔徑，對(duì)加壓或常壓操作過程，應(yīng)優(yōu)先選用板式塔；對(duì)減壓操作

34、過程，宜采用新型填料。</p><p>　　（2） 一般填料塔比板式塔重。</p><p>　?。?） 大塔以板式塔造價(jià)較廉。因填料價(jià)格約與塔體的容積成正比，板式塔按單位面積計(jì)算的價(jià)格，隨塔徑增大而減小。</p><p>　　第 二 章 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算</p><p><b>　　2.1 概述</b&

35、gt;</p><p><b>　　基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</b></p><p>　　表1.組分的飽和蒸汽壓Pio (mmHg)</p><p>　　表2.組分的液相密度ρ（kg/m3）</p><p><b>　　表3.表面張力()</b></p><p>　　表4.混合物的粘度（mp

36、a.s）</p><p><b>　　2.1.1設(shè)計(jì)目標(biāo)</b></p><p>　　分離正戊烷-正己烷混合液的篩板式精餾塔設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1.2設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　試設(shè)計(jì)分離正戊烷-正己烷混合物的篩板精餾塔。精餾分離含正戊烷60%的正戊烷-正己烷混合液，要求

37、塔頂餾岀液中含正戊烷不小于96%，塔底釜液中正己烷為96%。（以上均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）年處理量為3.5萬噸正戊烷-正己烷。</p><p><b>　　2.1.3設(shè)計(jì)條件</b></p><p>　　2.1.4工藝流程圖</p><p>　　精餾裝置包括精餾塔，再沸器，冷凝器。熱量自塔釜輸入，物料在塔內(nèi)經(jīng)多次部分汽化與冷凝進(jìn)行精餾分離。另外，為保持塔

38、的操作穩(wěn)定性，流程中除用泵直接送入塔原料外，也可以采用高位槽送料來控制液位高度以達(dá)到穩(wěn)定流量。</p><p>　　原料液由高位槽經(jīng)過預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入精餾塔內(nèi)。操作時(shí)連續(xù)的從再沸器中取出部分液體作為塔底產(chǎn)品，再沸器中原料液部分汽化，產(chǎn)生上升蒸汽，依次通過各層塔板。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后進(jìn)入貯槽再經(jīng)過冷卻器冷卻。一部分冷凝液被送回塔頂作為回流液體，其余部分經(jīng)過冷凝器后被送出作為塔頂產(chǎn)品。為了使

39、精餾塔連續(xù)的穩(wěn)定的進(jìn)行，流程中還要考慮設(shè)置原料槽。產(chǎn)品槽和相應(yīng)的泵,有時(shí)還要設(shè)置高位槽。且在適當(dāng)位置設(shè)置必要的儀表（流量計(jì)、溫度計(jì)和壓力表）。以測(cè)量物流的各項(xiàng)參數(shù)。</p><p>　　塔頂冷凝裝置根據(jù)生產(chǎn)狀況以決定采用全凝器，因?yàn)樗敵鰜淼臍怏w溫度不高，冷凝后回流液和產(chǎn)品溫度不高，無需再次冷凝以便于準(zhǔn)確地控制回流比。若后繼裝置使用氣態(tài)物料，則宜用全分凝器。總而言之確定流程時(shí)要較全面，合理的兼顧設(shè)備，操作費(fèi)用操作

40、控制及安全因素。</p><p><b>　　連續(xù)精餾操作圖</b></p><p>　　2.2 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　2.2.1設(shè)計(jì)方案的確定</p><p>　　本設(shè)計(jì)任務(wù)書為分離正戊烷-正己烷混合物。對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料法進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱后送入精餾塔內(nèi)

41、，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。</p><p>　　2.2.2原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù)</p><p>　　正戊烷的摩爾質(zhì)量： </p><p>　　正己烷的摩爾質(zhì)量： </p><p>　　原料處理量： </p><p>　　2.2.3原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品含正己烷

42、摩爾分?jǐn)?shù)和平均相對(duì)分子質(zhì)量</p><p>　　2.2.4物料衡算原料處理量 </p><p>　　總物料衡算 （1-1）</p><p>　　正己烷物料衡算 （1-2）</p>

43、<p>　　聯(lián)立（1-1）（1-2）解得： </p><p><b>　　則： </b></p><p>　　2.2.5操作溫度計(jì)算</p><p><b>　　精餾段平均溫度：</b></p><p><b>　　提餾段平均溫度：</b>&l

44、t;/p><p><b>　　時(shí)</b></p><p><b>　　時(shí)</b></p><p>　　2.2.6平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p><p>　?。?）塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p><p><b>　　由 得：</b></p><

45、;p>　?。?）進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p><p>　　由計(jì)算，得 </p><p>　?。?）塔底平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p><p><b>　　由計(jì)算，得 </b></p><p>　?。?）提餾段平均摩爾質(zhì)量</p><p>　?。?）精餾段平均摩爾質(zhì)量</p>

46、<p>　　2.2.7平均密度計(jì)算</p><p><b>　?。?）精餾段 </b></p><p><b>　　其組成為：</b></p><p><b>　　液相 </b></p><p><b>　　氣相 </b></

47、p><p><b>　?。?）精餾段 </b></p><p><b>　　其組成為：</b></p><p><b>　　液相 </b></p><p><b>　　氣相 </b></p><p>　　根據(jù)表2求出正戊烷-

48、正己烷的平均密度：</p><p><b>　?。?）精餾段</b></p><p><b>　　（2）精餾段</b></p><p>　　2.2.8液相平均表面張力計(jì)算</p><p><b>　?。?）精餾段</b></p><p><b>

49、;　?。?）精餾段</b></p><p>　　2.2.9液相平均粘度計(jì)算</p><p>　　根據(jù)表4求出平均粘度</p><p><b>　?。?）精餾段</b></p><p><b>　?。?）精餾段</b></p><p>　　2.2.10操作壓強(qiáng)計(jì)算&

50、lt;/p><p><b>　　塔頂操作壓強(qiáng) </b></p><p><b>　　每層塔板壓降 </b></p><p>　　進(jìn)料板壓強(qiáng) </p><p>　　塔底壓強(qiáng) </p><p><b>　　提餾段平均壓強(qiáng) </b>&l

51、t;/p><p><b>　　精餾段平均壓強(qiáng) </b></p><p>　　2.2.11相對(duì)揮發(fā)度計(jì)算</p><p>　　根據(jù) 根據(jù)表一得：</p><p><b>　　在時(shí)：</b></p><p><b>　　在時(shí)</b></p>

52、<p><b>　　在時(shí)</b></p><p>　　第 三 章 塔板數(shù)的求取</p><p>　　3.1 理論板層數(shù)的求取</p><p><b>　　平均相對(duì)揮發(fā)度：</b></p><p><b>　　則相平衡方程為：</b></p>&l

53、t;p>　　本設(shè)計(jì)采用泡點(diǎn)進(jìn)料發(fā)，所以：</p><p><b>　　則線方程為：</b></p><p><b>　　則：</b></p><p>　　將其代入相平衡方程解得：</p><p><b>　　取</b></p><p><b&

54、gt;　　所以：</b></p><p><b>　　則： </b></p><p>　　聯(lián)立兩方程，求得兩線交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為：</p><p>　　根據(jù)相平衡方程以及提、精餾段操作方程用逐板法求解：</p><p><b>　　3.2 全塔效率</b></p><p&

55、gt;　　根據(jù)圖表查的全塔效率：</p><p>　　3.3 實(shí)際板層數(shù)的求取</p><p><b>　　精餾段實(shí)際板層數(shù)：</b></p><p>　　提餾段實(shí)際板層數(shù)： </p><p>　　第 四 章 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算</p><p><b>　　4.1 塔徑的計(jì)算&

56、lt;/b></p><p>　　正戊烷的沸點(diǎn)為，此溫度下其密度為630</p><p><b>　　取板距</b></p><p><b>　　查下表得：</b></p><p>　　圓整得直徑：

57、 </p><p>　　4.2 精餾塔的有效高度的計(jì)算</p><p>　　精餾段有效高度為 </p><p>　　提餾段有效高度為 </p><p>

58、　　在進(jìn)料板上方開一人孔，其高度為0.64m，故精餾塔的有效高度為</p><p>　　第 五 章 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算</p><p>　　5.1 溢流裝置計(jì)算</p><p>　　篩板式塔的溢流裝置包括溢流堰，降液管和受液盤等幾部分。其尺寸和結(jié)構(gòu)對(duì)塔的性能有著重要影響。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合其他影響因素，當(dāng)因,可選用單溢流弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰，采用凹形受液盤。各

59、項(xiàng)計(jì)算如下：</p><p><b>　?。?）溢流堰長(zhǎng)</b></p><p><b>　　取堰長(zhǎng)為0.66D</b></p><p><b>　　即: </b></p><p>　　（2）溢流堰高度 </p><p><b>　　，&l

60、t;/b></p><p>　　根據(jù)：， 査下圖知E=1.03 </p><p><b>　　再根據(jù)：</b></p><p><b>　　得： </b></p><p>　　取板上清液層高度，故</p><p>　?。?）弓形降液管寬度和降液管面積</p>

61、<p><b>　　由，査下圖得，</b></p><p><b>　　故：</b></p><p>　　驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間以檢驗(yàn)降液管面積，即</p><p>　　，故降液管設(shè)計(jì)合理。</p><p>　?。?）降液管底隙高度 </p><p>　　取

62、液體通過降液管底隙的流速</p><p>　　則降液管底隙高度 即：</p><p><b>　　5.2 塔板布置</b></p><p>　　取邊緣區(qū)寬度，安定區(qū)寬度</p><p>　?。?）開孔區(qū)面積計(jì)算</p><p>　　開孔區(qū)面積計(jì)算，得：</p><p>　　

63、5.3 篩孔數(shù)與開孔率</p><p>　　本例所處理的物系無腐蝕性，取篩孔孔徑，正三角形排列，可選用碳鋼板，取，故</p><p><b>　　孔中心距</b></p><p>　　依式計(jì)算塔板上開孔區(qū)的開孔率，即</p><p>　　每層塔板上的開孔面積為</p><p>　　氣體通過篩孔的氣

64、速為：</p><p><b>　　篩孔數(shù)為：</b></p><p>　　第 六 章 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算</p><p>　　6.1 氣體通過篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?lt;/p><p><b>　　根據(jù)式 </b></p><p>　?。?）干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?，?jì)算如下

65、</p><p><b>　　依，査下圖得：</b></p><p>　?。?）氣體通過板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?</p><p><b>　　取板上液層充氣系數(shù)</b></p><p>　　（3）克服液體表面張力壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?lt;/p><p>　　氣體通過每層塔板的液

66、柱高度可按下式計(jì)算：</p><p>　　氣體通過每層塔板的壓降為： </p><p>　　6.2 霧沫夾帶量的驗(yàn)算</p><p>　　故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生過量霧沫夾帶。</p><p><b>　　6.3 漏液的驗(yàn)算</b></p><p>　　對(duì)篩板塔，漏液點(diǎn)氣速可由式下式計(jì)算：<

67、/p><p><b>　　穩(wěn)定系數(shù)為 </b></p><p>　　故在本設(shè)計(jì)中無明顯漏液。</p><p><b>　　6.4 液泛驗(yàn)算</b></p><p>　　為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高應(yīng)服從如下關(guān)系：</p><p><b>　　依式計(jì)算，即<

68、;/b></p><p>　　正己烷-正庚烷物系屬一般物系，取，則</p><p>　　故，在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生泛液。</p><p>　　根據(jù)以上塔板的各項(xiàng)流體力學(xué)的驗(yàn)算，可認(rèn)為精餾段塔徑及各工藝尺寸是合適的。 </p><p>　　第 七 章 塔板負(fù)荷性能圖</p><p><b>　　7.1

69、 漏液線</b></p><p>　　漏液線，又稱氣相負(fù)荷下限線。氣相負(fù)荷低于此線將發(fā)生嚴(yán)重的漏液現(xiàn)象，氣、液不能充分接觸，使塔板效率下降。</p><p><b>　　代入原式得 </b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表。</p><p>　　由此表數(shù)據(jù)

70、即可作出漏液線（4）。 </p><p><b>　　7.2 霧沫夾帶線</b></p><p>　　當(dāng)氣相負(fù)荷超過此線時(shí)，液沫夾帶量過大，使塔板效率大為降低。對(duì)于精餾，一般控制≤0.1kg液/kg氣。以=0.1kg液/kg為限,求Vs-Ls關(guān)系如下:</p><p><b>　　由 </b></p>&l

71、t;p><b>　　取霧沫夾帶極限值</b></p><p>　　已知，，代入原式得：</p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表。</p><p>　　由此表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線（1）.</p><p>　　7.3 液相負(fù)荷下限線</p><p>　　

72、液相負(fù)荷低于此線，就不能保證塔板上液流的均勻分布，將導(dǎo)致塔板效率下降。 對(duì)于平直堰，取堰上液層高度作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。由下公式：</p><p>　　據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線（5）。</p><p>　　7.4 液相負(fù)荷上限線</p><p>　　該線又稱降液管超負(fù)荷線。液體流量超過此線，表明液體流量過大，液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間過短，進(jìn)入降液管

73、的氣泡來不及與液相分離而被帶入下層塔板，造成氣相返混，降低塔板效率。</p><p>　　以作為液體在漿液管中停留時(shí)間的下限，由下公式得：</p><p>　　據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線（3）。</p><p><b>　　7.5 液泛線</b></p><p>　　若操作的氣液負(fù)荷超過此線時(shí)，塔內(nèi)將發(fā)

74、生液泛現(xiàn)象，使塔不能正常操作。液泛可分為降液管液泛和液沫夾帶液泛兩種情況，在浮閥塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算中通常對(duì)降液管液泛進(jìn)行驗(yàn)算。為使液體能由上層塔板順利地流入下層塔板，降液管內(nèi)須維持一定的液層高度</p><p><b>　　聯(lián)立式得:</b></p><p><b>　　故:</b></p><p>　　將以及以上式代入得

75、：</p><p><b>　　整理得下式： </b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表：</p><p>　　由此表數(shù)據(jù)即可作出液泛線(2)</p><p><b>　　7.6 操作線</b></p><p>　　由及與之間的關(guān)