轉(zhuǎn)盤塔萃取過程工藝設(shè)計(jì)

食品工程原理課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目 : 轉(zhuǎn)盤塔萃取過程工藝設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)者 : 學(xué)院 : 食 品 科 技 學(xué) 院 班級(jí) : 姓名 : 學(xué)號(hào) : 日期 : 指導(dǎo)教師 :(簽名 ) 目 錄 一 設(shè)計(jì)任務(wù) 書 3 二 設(shè)計(jì)方案簡介 3 三 萃取塔的工藝設(shè)計(jì) 3 四 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 13 五 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明 13 六 符號(hào)說明 15 七 設(shè)計(jì)的 心得與體 會(huì) 16 八 參考文獻(xiàn) 16 一 設(shè)計(jì)任務(wù)書 1 題目 轉(zhuǎn)盤 塔 萃取過程工藝設(shè)計(jì) 2 設(shè)計(jì)條件 處理量： 850kg/h 原料組成： 3.56，原料液的平均分子量是 22.1kg/kmol 分離要求：正丁醇中含丁二酸 0.25 操作溫度 ： 25 操作壓力：常壓 3 設(shè)計(jì) 萃取 塔 萃取 塔 類型和規(guī)格：自選。 4 設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1) 萃取 塔的物料衡算； 2) 萃取 塔的工藝尺寸計(jì)算； 3) 繪制 萃取 塔生產(chǎn)工藝流程圖； 4) 繪制 萃取 塔設(shè)計(jì)條件圖； 5) 對(duì)設(shè)計(jì)過程的評(píng)述和有關(guān)問題的討論。 二 設(shè)計(jì)方案簡介 1、 萃取劑的選擇 正丁醇在水中的溶解度很小 1.8g/L，屬于難溶，而丁二酸在正丁醇中溶解度很大，因此選用正丁醇作為萃取劑。 2、流程選擇 考慮到過程的經(jīng)濟(jì)性，需要對(duì)萃取劑 C 進(jìn)行回收，循環(huán)使用，同時(shí)由于 C 組分基本不溶于水，故采用下圖所示的萃取過程原則流程圖。 原料液送入萃取塔 ，經(jīng)過萃取后，萃取相含有大量的萃取劑 C 和溶質(zhì) A 組分，將該股物流送入精餾塔，經(jīng)精餾過程脫除萃取劑 C，使萃取劑 C 和溶質(zhì) A 組分得以分離，萃取劑返回萃取塔循環(huán)使用，精餾塔頂?shù)玫饺苜|(zhì) A 作為產(chǎn)品，萃取塔底得到的萃余相中含有水和少量的溶質(zhì) A，送入下一道工序進(jìn)行處理。 3、 溶劑用量確定 由于原料液中溶質(zhì)的濃度較低，在萃取過程中，可以近似認(rèn)為萃取相和萃余相的流量基本不變，所以可依全塔物料衡算方程及相平衡方程計(jì)算過程的溶劑用量。如圖所示，全塔的物料衡算方程為 : E(y0-y1)=R(x0-x1) 當(dāng)萃取劑用量不斷減少時(shí)，排除的萃 取相中溶質(zhì) A 的濃度不斷升高，當(dāng)萃取相出口中溶質(zhì) A的濃度 y0 達(dá)到與原料液中溶質(zhì)濃度 x0 呈平衡濃度 y0 時(shí)，萃取劑用量最小，故將上式中的y0 用 y0 代替，且取溶劑的入口濃度 4、轉(zhuǎn)盤塔是一種機(jī)械攪拌萃取塔，其塔壁上設(shè)有一系列等距離的定環(huán)，塔內(nèi)有用電機(jī)帶動(dòng)的中心軸，軸上裝有水平轉(zhuǎn)盤，每個(gè)轉(zhuǎn)盤位于相鄰兩個(gè)定環(huán)的中間 ! 。轉(zhuǎn)盤塔利用旋轉(zhuǎn)圓盤所施加的機(jī)械能，使兩相得到很好的分散與混合，以獲得高的傳質(zhì)速率。由于它處理能力大，分離效率較高，結(jié)構(gòu)較簡單和操作穩(wěn)定，因此得到廣泛的應(yīng)用 5、設(shè)計(jì)任務(wù) : 用正丁醇從稀的丁二酸水 溶液中萃取丁二酸。水溶液中含丁二酸 3.56（質(zhì)量）要求回收率不小于 90，處理量為 850kg/h。由于萃取劑循環(huán)使用，正丁醇中含丁二酸 0.25（質(zhì)量）。小型實(shí)驗(yàn)時(shí)，正丁醇溶液為分散相。 參加文獻(xiàn)資料 ,查得已知 25常壓時(shí)，正丁醇溶液的密度為 866.5kg/m3,其粘度為 uD0.3749 10-3pa s；水溶液是 995.6kg/m3，水溶液粘度 uc 1.536 10-3pa s，界面張力=0.009N/m 。兩相流比 LR 2.0。 分配系數(shù) m=yx =1.15 三、 萃取塔的工藝設(shè)計(jì) 1、 物性數(shù)據(jù) 所涉及的物性數(shù)據(jù)如下表所示。 物性數(shù)據(jù) 參數(shù) 密度r （ kg/ 3m ） 粘度 m （ pa s） 液滴分散系數(shù)(m2/s) 界面張力 s （ N/m） 連續(xù)相 995.6 3_10536.1 0.53 10_9 0.009 分散相 866.5 3_103749.0 2.3 10_9 2. 萃取塔直徑的計(jì)算： 假設(shè)塔徑TD 0.6m，根據(jù)公式： TH 0.124 0.68TD 0.142*0.6 68.0 =0.1m RD 0.50TD=0.50*0.6=0.3m SD 0.67TD=0.67*0.6=0.402m 基于大量的實(shí)驗(yàn)觀察和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一些研究者認(rèn)為轉(zhuǎn)盤塔的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)在下列范圍內(nèi)選擇： 1 5 3TCDD ； 2 8TTDH RD 時(shí) b =0.012 ； 當(dāng) 124sTTDDD - 時(shí) b =0.0225 ； 而 0 . 4 2 0 . 3 5 10 . 1 1 70 . 6 2 4SRTDDD取 0.012b- -= = 由公式 0 . 9 1 . 0 2 . 3 0 . 9 2 . 72S TRkC C R R R R TD HDguD N D D Dsrbmr驏 驏 驏 驏 驏 鼢鼢 瓏瓏= 桫 桫 桫 桫桫 0 . 9 1 . 0 2 . 3 0 . 9 2 . 720 . 0 0 9 1 2 9 . 1 9 . 8 1 0 . 4 2 0 . 1 0 . 3 50 . 0 1 20 . 0 0 1 5 3 6 9 9 5 . 6 0 . 3 5 1 . 4 0 0 . 3 5 0 . 3 5 0 . 6驏 驏 驏 驏 驏鼢鼢 ?瓏瓏 ?= 創(chuàng) =? ?桫 桫 桫 桫 桫0.0184 m/s 已知兩相流比RL=2.0 22 0 . 3 8 2883 1 3 12 . 0DFRLj = = =+ + + + 由公式得 由已知條件，得 850 0 . 0 0 0 2 3 73 6 0 0 9 9 5 . 60 . 0 0 0 4 7 4CD R CVV L V= 取 f 0.6，由公式得 4 ( ) 4 ( 0 . 0 0 0 2 3 7 0 . 0 0 0 4 7 4 ) 0 . 6 0 3( ) 0 . 5 ( 0 . 0 0 1 6 6 0 . 0 0 3 3 2 )CDT C F D FVVDf u upp+ += = =+ 與假設(shè)基本相符合，取 DT 0.6m HT 0.10m DR 0.35m DS 0.42m 2222(1 2 ) (1 ) 0 . 0 1 8 4 (1 2 0 . 3 8 2 ) (1 0 . 3 8 2 ) 0 . 0 0 1 6 62 (1 ) 2 0 . 0 1 8 4 0 . 3 8 2 (1 0 . 3 8 2 ) 0 . 0 0 3 3 2C F k D F D FD F k D F D Fuu jjjj= - - = ? ? = - = 創(chuàng) -=3. 表面?zhèn)髻|(zhì)單元數(shù)的計(jì)算： 因?yàn)槭窍∪芤?，由已知條 件得： 303 . 5 63 . 5 6118 0 . 3 0 /1 0 0 1 0 09 9 5 . 6CMx k m o l mr= = = 31031(1 0 . 9 0 ) 0 . 0 3 /0 . 2 50 . 2 5118 0 . 0 1 8 4 /1 0 0 1 0 08 6 6 . 5Dx x k m o l mMy k m o l mr= - = = = 由全塔物料衡算 0 0 1 10 10100111( ) ( 0 . 3 0 0 . 0 3 ) 0 . 0 1 8 4 0 . 2 8 82( ) ( )( 0 . 3 0 0 . 2 5 0 ) ( 0 . 0 3 0 . 0 1 6 )0 . 0 2 8 10 . 0 4 9 6ln0 . 0 1 4lnCDmVy x x yVy yxxmmxyxmyxm= - + = - + =- - - - -D = = =- 0 . 3 0 0 . 0 3() 0 . 0 2 8 1o x pN U T 01mx - xx -=D = 9 . 6 1 4. 操作條件下的分散相帶留率的計(jì)算 操作條件： NR =1.40r/s 22224 4 0 . 0 0 0 2 3 70 . 0 0 0 8 3 9 /0 . 64 4 0 . 0 0 0 4 7 40 . 0 0 1 6 7 7 /0 . 60 . 0 1 8 4 / ,(1 )10 . 0 0 1 6 7 7 0 . 0 0 0 8 3 90 . 0 1 8 4 (1 )1CCTDDTkCDkDDDDDDDVu m sDVu m sDu m suuu因 為 將 其 代 入 下 式 得 :用 試 差 法 得 出 0.108ppppjjjjjjj= = = = =+-+- 5. 液滴平均直徑和傳質(zhì)比表面的計(jì)算： 220 . 0 0 1 6 7 7 0 . 0 0 0 8 3 90 . 0 0 1 6 5 /1 0 . 1 0 8 1 0 . 1 0 80 . 4 2( ) ( ) 0 . 4 90 . 60 . 0 0 1 6 50 . 0 3 3 70 . 4 9CDsDDsRTstRstRuuu m sDCDuuCuuC由 公 式 在 轉(zhuǎn) 盤 塔 內(nèi) , 考 慮 到 垂 直 方 向 的 流 動(dòng) 截 面 的 收 縮 , 通 常 認(rèn) 為 最 小 截 面 處 的 液 滴 運(yùn) 動(dòng) 速 度 相 當(dāng) 于沉 降 速 度 , 截 面 收 縮 系 數(shù) 為液 滴 的 沉 降 速 度 為 jj= + = + =-= = = = = 利用 Klee Trebal 方法由tu計(jì)算 dp，先判斷液滴平均直徑是否大于臨界值。 Klee Trebal 的研究表明：液滴的自由沉降速度隨液滴直徑的變化可分為兩個(gè)區(qū)域，在區(qū)域 I，沉降速度隨液滴直徑的增大而增大；在區(qū)域，隨著液滴直徑的增大，沉降速度基本不變，他們給出的計(jì)算式為 當(dāng) dpdpc 時(shí)得 0 . 2 8 0 . 1 0 0 . 1 8 0 . 2 8 0 . 1 0 0 . 1 80 . 5 5 0 . 5 54 . 9 6 4 . 9 6 1 2 9 . 1 0 . 0 0 0 1 5 3 6 0 . 0 0 9 0 . 0 9 7 39 9 5 . 6Ct I I Cur m srD 創(chuàng) ?= = = ut =0.0337 轉(zhuǎn)盤塔再操作條件下，tutIu,由公式求得 dp： 0 . 4 5 0 . 1 1 0 . 4 5 0 . 1 10 . 7 0 . 70 . 5 8 0 . 5 8D2D0 . 0 3 3 7 9 9 5 . 6 0 . 0 0 1 5 3 6( ) ( ) 0 . 0 0 0 8 7 73 . 0 4 3 . 0 4 1 2 9 . 17 3 9 /d p 0 . 0 0 0 8 7 7t C Cud p mmmp 在 轉(zhuǎn) 盤 內(nèi) , 相 以 液 滴 形 式 分 散 在 另 一 相 中 , 單 位 體 積 液 體 所 具 有 的 相 際 傳 質(zhì) a( 比 表 面 ),取 決 于 液 滴 平 均 直 徑 d 和 分 散 相 滯 留 率 , 其 間 有 如 下 關(guān) 系傳 質(zhì) 比 表 面 ：6 6 0 . 1 0 8 - 創(chuàng)= = =D?=rmrjja3 6. 傳質(zhì)系數(shù)和真實(shí)傳質(zhì)單元高度的計(jì)算： 利用 Strand 等人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，先計(jì)算停帶液滴的總傳質(zhì)系數(shù),oysK，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加以修正，以估算真是的 總傳質(zhì)系數(shù)oyK。對(duì)于停帶液滴： 2 295252 2 2 . 3 1 0 1 . 7 2 1 0 /3 3 0 . 0 0 0 8 7 70 . 0 0 1 0 . 0 0 1 1 . 6 5 1 0 1 . 6 5 1 0 /DDCsDk m sdpk u m sc對(duì) 于 停 滯 液 滴 ,Treybal 提 出 的 計(jì) 算 滴 外 傳 質(zhì) 分 系 數(shù) K 的 近 似 式 為 :p p - -創(chuàng)= = = ?= 創(chuàng) =? 按雙膜理論 ,總傳質(zhì)系數(shù)可表示成如下公式 ,oysK1 1 5651 1 1 . 1 5( ) ( ) 0 . 7 2 8 1 0 /1 . 7 2 1 0 1 . 6 5 1 0DCm mskk - - -+ = + = ?創(chuàng) 參考圖加以修正，操作條件下轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)液滴群的 Pleclet 準(zhǔn)數(shù)為： Pe 239. 0 . 0 0 0 8 7 7 1 . 6 5 1 0 6 . 2 9 1 02 . 3 1 0sDd p uD-創(chuàng)= = ? 忽略傳質(zhì)方向的影響，從圖，對(duì)于正常操作的轉(zhuǎn)盤塔： 4 4 2,3 4 3 4 20 . 9 4 1 0 . 2 3 1 ( 1 0 ) 0 . 0 1 3 2 ( 1 0 )0 . 9 4 2 0 . 2 3 1 6 . 2 9 1 0 1 0 0 . 0 1 3 2 ( 6 . 2 9 1 0 1 0 )1 . 4 8oyo y sKP e P eK-= + ? ?=+ 創(chuàng) ? 創(chuàng) ?= 5, 1 . 5 1 . 1 7 1 0 /o y o y sK K m s-= ? ? 35Dox1 . 6 7 7 1 0( ) 0 . 1 9 41 . 1 7 1 0 7 3 9mu2 . 3 01 0 . 1 9 4H T U ( ) 0 . 0 8 4 32 . 3 0DoyoyCoyuH T U mKuH T U m萃 取 相 真 空 傳 質(zhì) 單 元 高 度萃 取 因 子萃 取 相 真 實(shí) 傳 質(zhì) 單 元 高 度（ ）aee-= = =創(chuàng)= = = 7. 軸向擴(kuò)撒系數(shù)的計(jì)算： Stemerding 等人對(duì)轉(zhuǎn)盤塔的軸向擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行了廣泛研究 ,他們采用的實(shí)驗(yàn)塔的塔徑范圍很寬 (0.064-2.18),因而數(shù)據(jù)較為可靠 ,考慮到 Stemerding 的計(jì)算公式是根據(jù)各種塔的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)出來的，因此采用這種計(jì)算公式： 2233320 . 5 0 . 0 1 20 . 3 5 1 . 4 0 . 4 20 . 8 3 9 1 0 0 . 1 0 . 5 0 . 0 1 20 . 8 3 9 1 0 0 . 60 . 3 3 0 1 0 /SRRC C TcTDDNE u HuDms-輊 驏 驏犏 =+ 犏 桫桫犏臌輊 驏驏犏 鼢瓏= 創(chuàng) ? 鼢瓏犏 鼢瓏桫桫犏臌=? 3 3 23 3 0 . 3 3 0 1 0 0 . 9 9 0 1 0 /DCE E m s-= 創(chuàng) =? 8. 萃取段高度的計(jì)算： 因?yàn)檩腿∠酁檫B續(xù)相，萃取相為分散相，所以 C o x p, , , , 1 H T Ux D y C x D yu u u u E E E E 先 估 算 時(shí) ， （ ） 的 近 似 值 。e= = = = ()oxpHTU 330 . 3 3 0 1 0 0 . 9 9 0 1 0( ) 0 . 0 8 4 3 0 . 8 3 9 1 0 1 . 6 7 7 1 00 . 0 8 4 3 0 . 3 9 3 3 0 . 5 9 0 3 1 . 0 7yxoxxyEEH T Uuum-創(chuàng)+ + = + +創(chuàng)= + + = 根據(jù)已知條件 ,可計(jì)算出萃取塔高的初值 得初值 ( ) ( ) 1 . 0 7 9 . 6 1 1 0 . 2 8o o x p x o pL H T U N T U= = ?m 真實(shí)的傳質(zhì)單元數(shù) ,根據(jù)已知的真實(shí)傳質(zhì)單元高度和塔高求得。 所以，真實(shí)傳質(zhì)單元數(shù)為： 0 1 0 . 2 8( ) 1 2 1 . 9( ) 0 . 0 8 4 3oxoxLN T U H T U= = = 為計(jì)算分散彈元高度，先計(jì)算由關(guān)中間變量。 0 . 5 0 . 51 . 5 1 . 5( ) 6 . 8 1 2 1 . 9 6 . 8 2 . 3( ) 6 . 8 1 2 1 . 9 6 . 8 2 . 3oxx oxN T UfN T Uee+ +?=+ + ? 0.908 0 . 5 0 . 50 . 5 0 . 5( ) 6 . 8 1 2 1 . 9 6 . 8 2 . 3( ) 6 . 8 1 2 1 . 9 6 . 8 2 . 3oxy oxN T UfN T Uee= -+ +?=+ + ? 1.046 0 0 . 0 0 0 8 3 9 1 0 . 2 80 . 0 0 0 3 3xxexuLP E = 26.14 0 0 . 0 0 1 6 7 7 1 0 . 2 80 . 0 0 0 9 9y ye yuLPE= =17.41 110 1 1 1 1( ) ( ) ( )0 . 9 0 8 2 6 . 1 4 2 . 3 1 . 0 4 6 1 7 . 4 1ex e x y e yP f P f Pe -= + = +創(chuàng) ? 13.66 0 . 5 0 . 50 . 5 0 . 2 5 0 . 5 0 . 2 500 . 0 5 0 . 0 5 2 . 31( ) ( ) 1 2 1 . 9 1 3 . 6 6o x eN T U Pej = - = 0.996 分散單元高度： 001 0 . 2 8()l n 0 . 9 9 6 l n 2 . 3( ) 1 3 . 6 611112 . 3o x DeLH T UP e je=+- 0.680m 表觀傳質(zhì)單元高度： ( ) ( ) ( ) 0 . 0 8 4 3 0 . 6 8 0 0 . 7 6 4o x p o x o x DH T U H T U H T U= + = + =m 得 L 的第一次試驗(yàn)算值 ( ) ( ) 0 . 7 6 4 9 . 6 1 7 . 3 4o x p o x pL H T U N T U= = ? 此值與 L0相差較大，所以要重復(fù)迭算 重復(fù)迭代： L- L0=2.94 重設(shè) L0 =7.0m 0() ()oxoxLN T U H T U= = 70.0843 =83.04 0 . 51 . 5( ) 6 . 8( ) 6 . 8oxx oxN T UfN T Uee+=+8 3 .0 4 1 0 .3 18 3 .0 4 + 23.71 =0.874 0 . 5 0 . 50 . 5 0 . 5( ) 6 . 8 8 3 . 0 4 6 . 8 2 . 3( ) 6 . 8 8 3 . 0 4 6 . 8 2 . 3oxy oxN T UfN T Uee= -+ +?=+ + ?=1.067 0 0 . 0 0 0 8 3 9 70 . 0 0 0 3 3xxexuLP E = =17.80 0 0 . 0 0 1 6 7 7 70 . 0 0 0 9 9yyeyuLPE= 110 1 1 1 1( ) ( ) ( )0 . 8 7 4 1 7 . 8 0 2 . 3 1 . 0 6 7 1 1 . 8 6ex e x y e yP f P f Pe -= + = +創(chuàng) ?=9.35 0 . 5 0 . 50 . 5 0 . 2 5 0 . 5 0 . 2 500 . 0 5 0 . 0 5 2 . 31( ) ( ) 8 3 . 0 4 9 . 3 5o x eN T U Pej = - =0.995 分散單元高度： 007()l n 0 . 9 9 5 l n 2 . 3( ) 9 . 3 511112 . 3o x DeLH T UP e je=+- 0.647 表觀傳質(zhì)單元高度： ( ) ( ) ( ) 0 . 0 8 4 3 0 . 6 4 7o x p o x o x DH T U H T U H T U= + = + =0.7313m ( ) ( ) 0 . 7 3 1 3 9 . 6 1 7 . 0 3o x p o x pL H T U N T U= = ?m 所以經(jīng)第二次迭代后得到 L=7.03m,故取萃取段的高度是 L=7.05m 9. 澄清段高度的估算： 為使兩相分離 ,萃取塔須設(shè)澄清段 ,連續(xù)相的澄清段是為了分離被連續(xù)相夾帶的微小液滴 凝聚時(shí)間 25 0 . 1 8C25 0 . 1 8dp L . g . d p1 . 3 2 1 0dp0 . 0 0 1 5 3 6 0 . 0 0 0 8 7 7 7 . 0 5 1 2 9 . 1 9 . 8 1 0 . 0 0 0 8 8 71 . 3 2 1 0 s0 . 0 0 0 9 0 . 0 0 0 8 8 7 0 . 0 0 0 90.320.32 （ ） （ ） = （ ） （ ） 48.95m rtssD創(chuàng) ?創(chuàng)創(chuàng)考慮到轉(zhuǎn)盤的攪拌作用，取實(shí)際凝聚時(shí)間 s 58t 分散相澄清段體積： 3DSD22S2V 2 0 . 0 0 0 4 7 4 5 8V 0 . 5 0 9 m0 . 1 0 84 4 0 . 5 0 9H 1 . 8 00 . 6mH = L + 2 H 7 . 0 5 3 . 6 1 0 . 6 5 mHssTVmD 分 散 相 澄 清 段 高 度 ：連 續(xù) 相 澄 清 段 高 度 也 可 取 為 1.8轉(zhuǎn) 盤 塔 總 高 ：圓 整 取 10.7m創(chuàng)= = = + =tjpp 四、計(jì)算結(jié)果匯總 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)盤萃取塔的主要參數(shù)匯總?cè)缦卤硭荆?轉(zhuǎn)盤塔主要工藝參數(shù) 轉(zhuǎn)盤塔直徑 /m 0.6 塔有效高度 /m 10.7 轉(zhuǎn)盤直徑 /m 0.35 轉(zhuǎn)盤間距 /m 0.1 固定環(huán)直徑 /m 0.42 轉(zhuǎn)速 / (r/s) 1.40 五、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明 1、塔 體 轉(zhuǎn)盤塔的塔體 ,包括筒體和兩端的封頭 .塔體上設(shè)置有人孔 ,視鏡 ,工藝管道及儀表的接管和軸封 .塔體底部支承在裙式支座上 ,頂部設(shè)有傳動(dòng)裝置的支座 . 轉(zhuǎn)盤塔操作時(shí)的相分散程度不是很高 ,分離段直徑不需擴(kuò)大 ,因而塔體是一個(gè)等直徑的圓筒 .在這圓筒的中部裝以定環(huán)并插入轉(zhuǎn)盤 ,成為塔的一工作段 ,它的兩端是分離段 .轉(zhuǎn)盤塔封頭形式 ,接受壓情況選取 .筒體與封頭的連接取決于內(nèi)件的結(jié)構(gòu)和安裝方式 .如果定環(huán)是整體的可拆結(jié)構(gòu) ,就必須塔體頂部設(shè)置法蘭 ,發(fā)便定環(huán)可在開蓋時(shí)裝入或取出 .如果定環(huán)用不可拆結(jié)構(gòu) ,則可在頂蓋上配以直徑較小的法 蘭 ,只要能取出轉(zhuǎn)盤塔即可 .如果定環(huán)不需拆卸或可分塊 ,而轉(zhuǎn)盤塔或渦輪可拆卸成小件時(shí) ,可用整體焊接的塔體 ,但必須設(shè)置一些人孔 ,供安裝及卸運(yùn)內(nèi)件時(shí)應(yīng)用 .塔內(nèi)裝有底軸承 ,中間軸承和聯(lián)軸器的部位 ,也必須設(shè)置人孔 ,以便安裝檢修 . 2 、 固定環(huán) 固定環(huán)的結(jié)構(gòu)分為可拆與不可拆兩類。本設(shè)計(jì)采用固定環(huán)，不可拆的固定環(huán)結(jié)構(gòu)很簡單，可將固定環(huán)直徑接焊以角鋼圈。它是在固定環(huán)外側(cè)鉆幾個(gè)均布的孔，穿上相間地套有定距管的拉桿，拉桿的兩端用螺母鎖緊，于是將固定環(huán)組分合成串。成串的固定環(huán)在塔內(nèi)：在塔體底部內(nèi)壁焊上幾個(gè)耳環(huán)，用以支撐成串的固 定環(huán)，拉桿用螺距固定在耳架上。固定環(huán)的厚度為 7mm。拉桿為 15mm。 3 、 轉(zhuǎn)盤 轉(zhuǎn)盤以固定與可拆方式聯(lián)接于轉(zhuǎn)軸上，一般的結(jié)構(gòu)是轉(zhuǎn)盤焊在轂上。轂套在軸上，然后用轂上的緊定螺釘固定在正確位置。也用用轂的長度來保證轉(zhuǎn)盤間距的 .大型的轉(zhuǎn)盤 ,可制成分塊式 ,用螺栓固定在轂上 ,并相互連接 . 轉(zhuǎn)盤用鋼板制成，板厚用 4-6mm。板面必須平整，外緣要光潔，無毛刺。組裝完畢的轉(zhuǎn)盤與軸，必須靜平橫校正，以改善轉(zhuǎn)軸的工作條件。 轉(zhuǎn)盤塔中的圓盤 ,若換成渦輪攪拌器 ,就成為渦輪攪拌塔 .渦輪攪拌器與轉(zhuǎn)軸的可拆連接結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)盤相同 .小 塔可用直葉的開式渦輪 ,大塔有用閉式渦輪的 . 不論轉(zhuǎn)盤或渦輪 ,都必須位于定環(huán)分隔成的小室中心 .因此 ,不僅要保證各定環(huán)之間 ,各轉(zhuǎn)盤之間的距離正確 ,還要保證轉(zhuǎn)盤與相鄰定環(huán)間的距離 .定環(huán)的間距可由正確劃線或定距管長度來保證 ,轉(zhuǎn)盤間靠軸上定位孔或轂長來保證 ,定環(huán)與轉(zhuǎn)盤的相關(guān)位轉(zhuǎn) ,剛需用軸的結(jié)構(gòu)尺寸 ,軸隨位置的調(diào)節(jié)來保證 . 4、 轉(zhuǎn)軸與軸承 全塔所有的轉(zhuǎn)盤 ,都安裝在直立的轉(zhuǎn)軸上 .轉(zhuǎn)盤塔的轉(zhuǎn)軸很長 ,在加工條件許可時(shí) ,轉(zhuǎn)軸最好不分段 ,對(duì)于必須分段的長軸 ,宜用剛性聯(lián)軸器聯(lián)成一體 .轉(zhuǎn)軸很長 ,要求剛性好 ,重量輕 ,因此轉(zhuǎn)軸的中段 常用厚壁無縫鋼管 ,僅在兩端焊上實(shí)心的軸段 ,以在此加工成軸頸或裝配成軸節(jié) . 在轉(zhuǎn)軸的支承方式中 ,最簡單的最兩端去承 .這時(shí)上軸承在們于頂蓋的軸承座中并兼作止推軸承 ,承受轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)盤的重量 ,以及傳動(dòng)件傳來的軸向力 ,下軸承則位于塔內(nèi)底部 ,浸沒在液體中 .懸掛式支承是將一對(duì)軸承都安裝在頂蓋上的軸承中 ,轉(zhuǎn)軸懸掛在下方 .為避免軸端晃動(dòng) ,常在塔底加一底軸承 ,對(duì)于分段的長軸 ,通常在分段附近加裝中間軸承 . 安裝在塔頂?shù)妮S承座 .安安裝在攪拌反應(yīng)器頂蓋上的攪拌器軸承座 ,結(jié)構(gòu)形式相同 .安裝在塔內(nèi)的軸承 ,浸沒于液體中 ,不能加潤滑油 ,且受到料液的侵蝕 .因此液下軸承都用滑動(dòng)軸承 ,而且僅在塔內(nèi)液體無腐蝕性并有潤滑作用時(shí) ,可采用普通的軸襯材料 ,其余都誚采用而腐蝕且具有自潤滑作用的材料 ,例如氟塑料或尼龍等 .在結(jié)構(gòu)上 ,底軸承需能允許轉(zhuǎn)軸的軸向移動(dòng) ,而中間軸承還要求能自位 ,因此宜用具有球面座的軸襯 ,軸承座用 34 條支桿撐在塔壁上 ,支桿的長度應(yīng)在安裝時(shí)作仔細(xì)調(diào)整 . 5 、軸封 轉(zhuǎn)盤塔大都用機(jī)械傳動(dòng) ,轉(zhuǎn)軸穿過塔頂封頭伸進(jìn)塔內(nèi) ,如果是壓力萃取 ,則封頭上必須有軸封裝置 ,以阻止塔內(nèi)物料的外漏 .當(dāng)塔的操作壓力不很高時(shí) ,壓力萃取的萃取是液化氣體時(shí) ,若采用 單級(jí)密封結(jié)構(gòu) ,可能從軸封處漏出氣化了的萃取劑 ,污染環(huán)境 ,引起危險(xiǎn) ,因此必須采用雙級(jí)密封結(jié)構(gòu) .工作液在稍高于塔內(nèi)操作壓力下送進(jìn)軸封處 ,于是軸封處向塔內(nèi)與塔外泄漏的只能是工作液 ,從而阻止了萃取劑的外漏 .工作液的選擇根據(jù)塔內(nèi)的料液而定 ,可用料液 ,清水或油口品 . 6、 其他附件 在轉(zhuǎn)盤塔的工作段與兩端的分離段之間 .各安裝一穩(wěn)流件 .當(dāng)液流通過穩(wěn)流件進(jìn)入分離段時(shí) ,可消除它在工作段中獲得的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能 .以利液滴在分離段中的沉降分離或凝并分層 .常用作稱件的有金屬篩網(wǎng) ,蜂窩板 ,大孔格柵或條柵 . 有的設(shè)計(jì)考慮到轉(zhuǎn)軸對(duì)分離段工作 的干擾 ,在轉(zhuǎn)軸外面安裝了套管 .但實(shí)踐證明軸的旋轉(zhuǎn)對(duì)沉降或分層的影響不大 ,因而不必加裝套管 . 轉(zhuǎn)盤塔的兩相進(jìn)料都不用分布器 .進(jìn)料管直接連接到工作段兩端的塔壁上 ,即重相進(jìn)口接管位于最高一屋定環(huán)的上方 ,輕相進(jìn)口接管位于最低一層定環(huán)的下方 .為避免進(jìn)塔液流對(duì)工作段內(nèi)旋轉(zhuǎn)的液流的干擾 ,進(jìn)料不宜用徑加入 ,而應(yīng)采用切向或斜向加入 ,且使液流的方向與轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)方向一致 .在較大的塔內(nèi) ,采用兩個(gè)或更多的切向或斜向進(jìn)口 ,使液流盡量分布很均勻 . 兩相的出塔接管 ,安裝在塔的兩端 .以保證液體在分離段中有充分的停留時(shí)間 .對(duì)于操作中會(huì)產(chǎn)生界面 污染的物系 ,在分離段上還需設(shè)置排污接管 ,其位置在界面附近的原連續(xù)相一側(cè) . 7 、傳動(dòng)裝置 轉(zhuǎn)盤塔有機(jī)械傳動(dòng)和水力傳動(dòng)等兩種傳動(dòng)方式 . 機(jī)械傳動(dòng)是由電動(dòng)機(jī) ,經(jīng)減速裝置 ,帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn) .它和攪拌反應(yīng)器的傳動(dòng)裝置無很多差別 ,因此可直接選用適宜的型號(hào) .傳動(dòng)軸可從塔的頂部 ,底部或側(cè)面伸入塔內(nèi) .從頂部伸入時(shí) ,偉動(dòng)裝置位于塔頂 ,雖然安裝不便 ,塔的機(jī)械負(fù)荷增大 .但當(dāng)軸封失效時(shí)引起的損失較小 ,所以 ,仍為普通采用的傳動(dòng)方式 .在某些設(shè)計(jì)中 ,轉(zhuǎn)盤適宜的工作轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)工藝條件的改變?nèi)ミx擇 .這時(shí)傳動(dòng)裝置需采調(diào)整電動(dòng)機(jī)或無級(jí)變速機(jī)構(gòu) 傳動(dòng) . 六、 相關(guān)符號(hào)表 符號(hào) 意義及單位 符號(hào) 意義及單位 a D DR Ds E Ex Ey g L HT (HTU)ox (HTU)oxD (HTU)oxp m (NTU)ox (NTU)oxp Peo Pex Pey ku 傳質(zhì)比表面積， m2 /m3 塔直徑， m 轉(zhuǎn)盤直徑， m 固定環(huán)直徑， m 萃取相流率 萃余相擴(kuò)散系數(shù) m2 /s 萃取相擴(kuò)散系數(shù) m2 /s 重力加速度 ,m/s2 塔高， m 轉(zhuǎn)盤間距， m 真實(shí)傳質(zhì)單元高度， m 擴(kuò)散傳質(zhì)單元高度， m 表面?zhèn)髻|(zhì)單元高度， m 分配系數(shù) 真實(shí)傳質(zhì)單元數(shù) 表觀傳質(zhì)單元數(shù) 綜合考慮兩相軸向混合程度的總貝來（ Peclet）數(shù) 萃余想貝克來數(shù) 萃取想貝克來數(shù) 特征速度， m/s u x uy ut V e m r s J x y 下標(biāo) C D x y 萃余相空塔速度， m/s 萃取相空塔速度 ,m/s 單液滴在純連續(xù)相中的自由沉降數(shù)度， m/s 萃取塔內(nèi)體積流率， m3 /s 萃取因子 粘度 pa.s 密度 kg/m3 表面張力