精餾塔畢業(yè)設(shè)計(jì)很實(shí)用

1、第一章 概論1.1 塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的作用和地位塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的的設(shè)備之一。它可使氣（或汽）液或液液兩相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的?？稍谒O(shè)備中完成的常見的單元操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等。此外，工業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法凈制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等。 在化工廠、石油化工廠、煉油廠等中，塔設(shè)備的性能對(duì)于整個(gè)裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等各個(gè)方面，都有重大的影響。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，塔設(shè)備的投資費(fèi)用占整個(gè)工藝設(shè)備投資費(fèi)用的較大比例；它所耗用的鋼材重量在各類工藝設(shè)備中也屬較多。因此，塔設(shè)

2、備的設(shè)計(jì)和研究，受到化工、煉油等行業(yè)的極大重視。1.2 塔設(shè)備的分類及一般構(gòu)造 塔設(shè)備經(jīng)過長期發(fā)展，形成了型式繁多的結(jié)構(gòu)，以滿足各方面的特殊需要。為了便于研究和比較，人們從不同的角度對(duì)塔設(shè)備進(jìn)行分類。例如：按操作壓力分為加壓塔、常壓塔和減壓塔；按單元操作分為精餾塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反應(yīng)塔和干燥塔；按形成相際接觸界面的方式分為具有固定相界面的塔和流動(dòng)過程中形成相界面的塔；也有按塔釜型式分類的。但是長期以來，最常用的分類是按塔的內(nèi)件結(jié)構(gòu)分為板式塔和填料塔兩大類，還有幾種裝有機(jī)械運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的塔。 在板式塔中，塔內(nèi)裝有一定數(shù)量的塔盤，氣體以鼓泡或噴射的形式穿過塔盤上的液層使兩相密切接觸，進(jìn)行傳質(zhì)

3、。兩相的組分濃度沿塔高呈階梯式變化。 在填料塔中，塔內(nèi)裝填一定段數(shù)和一定高度的填料層，液體沿填料表面呈膜狀向下流動(dòng)，作為連續(xù)相的氣體自下而上流動(dòng)，與液體逆流傳質(zhì)。兩相的組分濃度沿塔高呈連續(xù)變化。人們又按板式塔的塔盤結(jié)構(gòu)和填料塔所用的填料，細(xì)分為多種塔型。裝有機(jī)械運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的塔，也就是有補(bǔ)充能量的塔，常被用來進(jìn)行萃取操作，液有用于吸收、除塵等操作的，其中以脈動(dòng)塔和轉(zhuǎn)盤塔用得較多。 塔設(shè)備的構(gòu)件，除了種類繁多的各種內(nèi)件外，其余構(gòu)件則是大致相同的。 1.塔體 塔體是塔設(shè)備的外殼。常見的塔體是由等直徑、等壁厚的圓筒和作為頭蓋和低蓋的橢圓形封頭所組成。隨著化工裝置的大型化，漸有采用不等直徑、不等壁厚的塔體

4、。塔體除滿足工藝條件（如溫度、壓力、塔徑和塔高等）下的強(qiáng)度、剛度外，還應(yīng)考慮風(fēng)力、地震、偏心載荷所引起的強(qiáng)度、剛度問題，以及吊裝、運(yùn)輸、檢驗(yàn)、開停工等的影響。對(duì)于板式塔來說，塔體的不垂直度和彎曲度，將直接影響塔盤的水平度（這指標(biāo)對(duì)板式塔效率的影響是非常明顯的），為此，在塔體的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、運(yùn)輸和吊裝等各個(gè)環(huán)節(jié)中，都應(yīng)嚴(yán)格保證達(dá)到有關(guān)要求，不使其超差。 2.塔體支座 塔體支座是塔體安放到基礎(chǔ)上的連接部分。它必須保證塔體坐落在確定的位置上進(jìn)行正常的操作。為此，它應(yīng)當(dāng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，能承受各種操作情況下的全塔重量，以及風(fēng)力、地震等引起的載荷。最常用的塔體支座是裙式支座（簡稱為“裙座”）。

5、3.除沫器 除沫器用于捕集夾帶在氣流中的液滴。使用高效的除沫器，對(duì)于回收貴重物料、提高分離效率、改善塔后設(shè)備的操作狀況，以及減少對(duì)環(huán)境的污染等，都是非常必要的。 4.接管 塔設(shè)備的接管是用以連接工藝管路，把塔設(shè)備與相關(guān)設(shè)備連成系統(tǒng)。按接管的用途，分為進(jìn)液管、出液管、進(jìn)氣管、出氣管、回流管、側(cè)線抽出管和儀表接管等。 5.人孔和手孔 人孔和手孔一般都是為了安裝、檢修檢查和裝填填料的需要而設(shè)置的。在板式塔和填料塔中，各有不同的設(shè)置要求。 6.吊耳 塔設(shè)備的運(yùn)輸和安裝，特別是在設(shè)備大型化后，往往是工廠基建工地上一項(xiàng)舉足輕重的任務(wù)。為起吊方便，可在塔設(shè)備上焊以吊耳。 7.吊柱 在塔頂設(shè)置吊柱是為了在安裝

6、和檢修時(shí)，方便塔內(nèi)件的運(yùn)送。1.3 對(duì)塔設(shè)備的要求作為主要用于傳質(zhì)過程的塔設(shè)備，首先必須使氣（汽）液兩相能充分接觸，以獲得較高的傳質(zhì)效率。此外，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列各項(xiàng)要求。（1） 生產(chǎn)能力大。在較大的氣（汽）液流速下，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞正常操作的現(xiàn)象。（2） 操作穩(wěn)定、彈性大。當(dāng)塔設(shè)備的氣（汽）液復(fù)合量有較大的波動(dòng)時(shí)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作。并且塔設(shè)備應(yīng)保證能長期連續(xù)操作。（3） 流體流動(dòng)的阻力小，即流體通過塔設(shè)備的壓力降小。這將大大節(jié)省生產(chǎn)中的動(dòng)力消耗，以降低經(jīng)常操作費(fèi)用。對(duì)于減壓蒸餾操作，較大的壓力降還將使系統(tǒng)無法維持必要的真空

7、度。（4） 結(jié)構(gòu)簡單、材料耗用量小、制造和安裝容易。這可以減少基建過程中的投資費(fèi)用。（5） 耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。事實(shí)上，對(duì)于現(xiàn)有的任何一種塔型，都不可能完全滿足上述的所有要求，僅是在某些方面具有獨(dú)到之處。人們對(duì)于高效率、生產(chǎn)能力大、穩(wěn)定操作和低壓力降的追求，推動(dòng)著塔設(shè)備新結(jié)構(gòu)型式的不斷出現(xiàn)和發(fā)展。1.4 塔設(shè)備的發(fā)展及現(xiàn)狀泡罩塔是1813年Cellier提出的，它在化工生產(chǎn)中一直占有重要的地位。從1832年開始用于釀造工業(yè)，是出現(xiàn)較早并獲得廣泛應(yīng)用的一種塔型。工業(yè)規(guī)模的填料塔始于1881年的蒸餾操作中，1904年才用于煉油工業(yè)，當(dāng)時(shí)的填料是碎磚瓦、小石塊和管子縮節(jié)等。20世

8、紀(jì)初，隨著煉油工業(yè)的發(fā)展和石油化學(xué)工業(yè)的興起，塔設(shè)備開始被廣泛采用，并逐漸積累了有關(guān)設(shè)計(jì)、制造、安裝、操作等方面的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)時(shí)，煉油工業(yè)中多用泡罩塔，無機(jī)酸堿工業(yè)則以填料塔為主，則篩板塔因當(dāng)時(shí)尚無精確的設(shè)計(jì)方法和操作經(jīng)驗(yàn)，故未能廣泛使用。20世紀(jì)中期，為了適應(yīng)各種化工產(chǎn)品的生產(chǎn)和發(fā)展，不僅需要新建大量的塔，還得對(duì)原有得塔設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，故而陸續(xù)出現(xiàn)了一批能適應(yīng)各方面要求的新塔型。這一時(shí)期發(fā)展的塔盤如下。1. 泡罩型（1）條形泡罩塔盤。（2）單流式泡罩塔盤（uniflux tray），亦稱S形塔盤。2. 篩板型（1）有溢流的柵板塔盤。（2）波紋篩板塔盤（ripple tray）。3. 浮閥

9、型（1）條形浮閥塔盤（nutter float valve tray）。（2）重盤式浮閥塔盤（ballast valve tray）。（3）A型和T型的圓盤形浮閥塔盤（flexitray）。4. 噴射型（1）文丘里階梯式塔盤（benturi kaskade tray）。（2）條孔網(wǎng)狀塔盤（kittel tray）。（3）舌形塔盤（jet tray）。（4）導(dǎo)向浮閥塔盤。這批新型塔盤的出現(xiàn)，不僅為創(chuàng)建綜合性能更好的塔型打開了思路，而且為接著發(fā)生的設(shè)備大型化后選擇塔型指出了方向。在此期間，許多學(xué)者總結(jié)了塔設(shè)備長期操作的經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)篩板塔作了系統(tǒng)研究，認(rèn)為設(shè)計(jì)合理篩板塔，不僅保留了制造方便、用材省、處

10、理能力大等優(yōu)點(diǎn)，而且操作負(fù)荷在較大范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，仍能保持理想的效率。近年來，隨著對(duì)篩板塔研究工作的不斷深入和設(shè)計(jì)方法的日趨完善，篩板塔已成為生產(chǎn)上最為廣泛采用的塔型之一。這一時(shí)期填料塔也進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。在瓷環(huán)填料，亦稱拉西環(huán)填料（Raschigring）被廣泛采用后，弧鞍形填料（Berl saddle）相繼問世，特別是出現(xiàn)了斯特曼（Stedman）填料后，更大大地促進(jìn)了規(guī)整填料的發(fā)展，其中有：帕納帕克（Panapak）填料、古德洛（Goodloe）填料、斯普雷帕克（Spraypak）填料等。同時(shí)，麥克馬洪（Mcmahon）填料、鮑爾環(huán)填料（Pall ring）、 狄克松環(huán)填料（Dixo

11、n ring）、坎農(nóng)（Cannon）填料和矩鞍形填料（Intalox saddle）等顆粒型填料也紛紛出現(xiàn)。除了各種填料大量涌現(xiàn)外，還發(fā)展了多管塔、乳化塔等被稱為高效填料塔德新塔型。從20世紀(jì)60年代起，由于化工機(jī)械制造業(yè)成功地解決了高壓離心式壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)密封和高溫高壓廢熱鍋爐的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)等技術(shù)關(guān)鍵，使化肥和石油化工的生產(chǎn)，在能量綜合利用方面提高到一個(gè)新水平，繼而帶動(dòng)了整個(gè)化學(xué)、煉油工業(yè)向大型化方向迅速發(fā)展。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，煉油裝置的年處理能力也達(dá)1000萬噸，年產(chǎn)6090萬噸的乙烯工廠、60萬噸的甲醇工廠、45萬噸的氯乙烯工廠、34萬噸的低密度聚乙烯工廠、31.5萬噸的苯乙烯工廠以及22.

12、5萬噸的異丙苯工廠，也將相繼興建。在大型裝置中，塔設(shè)備的單臺(tái)規(guī)模也隨之增大。直徑在10m以上的板式塔時(shí)有出現(xiàn)（如某煉油廠的減壓蒸餾塔塔徑為12.2m，并在醞釀設(shè)計(jì)18m直徑的塔），塔板數(shù)多達(dá)上百塊，塔的高度達(dá)80余米，設(shè)備重量有幾百噸（操作時(shí)的最大塔重可達(dá)1500噸）；填料塔的最大直徑也有15m，塔高達(dá)100m。近年來，由于出現(xiàn)了世界性的能源危機(jī)，暴露出設(shè)備大型化帶來的不容忽視的問題：大型設(shè)備必須保證在全負(fù)荷下長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，否則經(jīng)濟(jì)損失將是非常巨大的。在此期間，為了滿足設(shè)備大型化以及化工工藝方面提出的高壓、減壓、高操作彈性等特殊要求，又出現(xiàn)了很多新型塔盤，但按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，仍屬泡罩、篩板、浮閥、

13、舌型等幾種典型塔型的改進(jìn)或相互結(jié)合。舉例如下。1. 屬泡罩型的（1） 旋轉(zhuǎn)泡罩塔盤。（2） 帶有導(dǎo)流葉片的泡罩塔盤。（3） 扁平泡罩塔盤。（4） 蜂窩形泡罩塔盤。2. 屬篩板型的（1） 導(dǎo)向篩板塔盤（linde sieve tray），即林德篩板塔盤。（2） 多降液管篩板塔盤（multiple downcomer sieve tray），即MD篩板塔盤。（3） 篩網(wǎng)塔盤（hyflux tray）。 （4） VST塔盤（vertical sieve tray）。此外，篩板本身也可斜置，還發(fā)展了斜孔、針孔和大孔徑、雙孔徑等多種篩孔。3. 屬浮閥型的（1） 旋轉(zhuǎn)浮閥型塔盤。（2） 錐心浮閥塔盤（Hy

14、-contact valve tray）。（3） 管式浮閥塔盤。（4） 長條形浮閥塔盤。（5） 鏈網(wǎng)式浮閥塔盤（grid valve tray）。（6） 帶螺旋葉片的浮閥塔盤（spiral valve tray）。（7） 方形浮閥塔盤（speichim）。（8） 錯(cuò)流式長方形浮閥塔盤。4. 屬噴射型的（1） 浮動(dòng)舌形塔盤。（2） 活動(dòng)舌形塔盤。（3） 帶垂直擋板的舌形塔盤。（4） 片狀噴射塔盤。（5） 浮動(dòng)噴射塔盤。（6） 帶傾斜擋沫板的斜孔塔盤.（7） 網(wǎng)孔塔盤（perform tray）。（8） 旋流塔盤。（9） thormann噴射塔盤。（10） 導(dǎo)向浮閥塔盤。5. 屬復(fù)合類型的（1）

15、泡罩與篩板的復(fù)合。（2） 篩板與浮閥的復(fù)合。（3） 篩板與舌形的復(fù)合。此外，無溢流裝置的穿流式塔盤，也有較多的發(fā)展，其型式有：（1） 穿流式柵板塔盤。（2） 穿流式篩板塔盤。（3） 穿流式雙孔徑篩板塔盤。（4） 穿流式可調(diào)開孔率篩板塔盤。（5） 穿流式條形或圓形浮閥塔盤。（6） 穿流式旋葉塔盤。這一時(shí)期，新型填料也有了較多的發(fā)展。屬于顆粒型填料的有：海佐涅爾（Hydronyl）填料、階梯環(huán)（Cascade mini ring）填料、多角螺旋填料、金屬鞍環(huán)填料（Intalox metal pakcing）、比阿雷茨基環(huán)（Bialecki ring）、萊瓦填料（Levapak）以及它們的改進(jìn)型式。

16、屬于規(guī)整填料的有：蘇采爾填料（Sulzer packing）、重疊式絲網(wǎng)波紋板填料、重疊式金屬波形板填料、格利希柵格填料（Glitsch grid）、格子填料、拉伸金屬板網(wǎng)填料、塑料蜂窩填料、Z形格子填料、Perform噴射式填料和脈沖填料（Impulse packing）等。同時(shí)，還創(chuàng)建了使小球浮動(dòng)萊強(qiáng)化傳質(zhì)的湍球塔。為了加強(qiáng)工業(yè)技術(shù)的競爭能力，長時(shí)期以來，各國都相繼建立了技術(shù)專利的管理機(jī)構(gòu)。在這眾多的專利中，新型塔盤及高效填料的開發(fā)工作，也占有一定的數(shù)量。從這里可以看出各國塔設(shè)備發(fā)展趨向，作為我們工作的參考。但是，進(jìn)入20世紀(jì)70年代后，有關(guān)塔設(shè)備傳質(zhì)理論和塔盤結(jié)構(gòu)方面的論文，已不如以前那

17、么多了。這反映了基礎(chǔ)理論研究工作的進(jìn)度放慢了，同時(shí)也表明了人們通過實(shí)踐接受前輩們的觀點(diǎn)：當(dāng)負(fù)荷達(dá)到最高負(fù)荷的85時(shí)，所有不同結(jié)構(gòu)的塔盤，其效率大致是相同的。研究結(jié)果表明，塔盤的效率并不取決于塔盤的結(jié)構(gòu)，而主要取決于物系的性質(zhì)，如相對(duì)揮發(fā)度、黏度、混合物的組分等。國外塔設(shè)備的發(fā)展已轉(zhuǎn)向“要求在提高處理能力和簡化結(jié)構(gòu)”的前提下，保持一定的操作彈性和適當(dāng)?shù)膲毫?，并盡量提高塔盤的效率。至于新型填料的研究，則希望找到有利于氣液分布均勻、高效和制造方便的填料。隨著塔設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，各工業(yè)國家還陸續(xù)制訂了多種氣液接觸元件（如泡罩、浮閥、填料等）及有關(guān)塔盤制造、安裝、驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和技術(shù)條件等，以保證塔設(shè)

18、備運(yùn)行的質(zhì)量和縮短其制造、安裝周期，進(jìn)而減少設(shè)備的投資費(fèi)用。當(dāng)然，盲目地套用標(biāo)準(zhǔn)或是忽視標(biāo)準(zhǔn)等的修訂工作，也會(huì)對(duì)技術(shù)的發(fā)展起阻礙作用。我國塔設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)歷了一個(gè)漫長的過程。新中國成立以后，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，陸續(xù)建立了一批現(xiàn)代化的石油化工裝置。隨著這些裝置引進(jìn)的新型塔設(shè)備，不僅在操作、使用這些設(shè)備方面提供了大量的第一手資料，還帶動(dòng)了塔設(shè)備的科研、設(shè)計(jì)工作，加速了這方面的技術(shù)開發(fā)。目前，我國常用的板式塔型仍為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔和舌形塔等，填料種類除拉西環(huán)、鮑爾環(huán)外，階梯環(huán)以及波紋填料、金屬絲網(wǎng)填料等規(guī)整填料也常采用。近年來，參考國外塔設(shè)備技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，加強(qiáng)了對(duì)篩板塔的科研工作，提出了

19、斜孔塔和浮動(dòng)噴射塔等新塔型。對(duì)多降液管塔盤、導(dǎo)向篩板、網(wǎng)孔塔盤等，也都作了較多的研究，并推廣應(yīng)用于生產(chǎn)。其他如大孔徑篩板、雙孔徑篩板、穿流式可調(diào)開孔率篩板、浮閥篩板復(fù)合塔盤，以及噴杯塔盤、角鋼塔盤、旋流塔盤、噴旋塔盤、旋葉塔盤等多種塔型和金屬鞍環(huán)填料的流體力學(xué)性能、傳質(zhì)性能和幾何結(jié)構(gòu)等方面的試驗(yàn)工作，也在進(jìn)行，有些已取得了一定的成果或用于生產(chǎn)。從塔設(shè)備的化工設(shè)計(jì)到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)，國內(nèi)也做出了不斷的改進(jìn)，并陸續(xù)引入了一些新的方法和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。特別是由于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，化工設(shè)計(jì)中計(jì)算工作量極大的逐板計(jì)算法，已能快速而方便地得到滿意結(jié)果。在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)中，電子計(jì)算機(jī)也可以把受載情況異常復(fù)雜的塔設(shè)備

20、強(qiáng)度問題，逐項(xiàng)加以考慮，并做出詳細(xì)的計(jì)算?，F(xiàn)有全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站組織編制的壓力容器強(qiáng)度計(jì)算軟件SW6中可對(duì)設(shè)備強(qiáng)度和剛度進(jìn)行計(jì)算。目前正在考慮作塔設(shè)備的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。20世紀(jì)60年代以來，我國著手編制了塔設(shè)備零部件標(biāo)準(zhǔn)，1965年起正式頒發(fā)了一批有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件。70年代又修訂、合并、補(bǔ)充、充實(shí)了一批標(biāo)準(zhǔn)。1.5 塔設(shè)備的用材塔設(shè)備與其他化工設(shè)備一樣，置于室外、無框架的自支承式塔體，絕大多數(shù)是采用鋼材制造的。這是因?yàn)殇摬木哂凶銐虻膹?qiáng)度和塑性，制造性能較好，設(shè)計(jì)制造的經(jīng)驗(yàn)也較成熟。特別是在大型的塔設(shè)備中，鋼材更具有無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛地采用。為此，有些場(chǎng)合為了滿足腐蝕性介質(zhì)或低溫

21、等特殊要求，采用有色金屬材料（如鈦、鋁、銅、銀等）或非金屬耐腐蝕材料，也有為了減少有色金屬的耗用量而采用滲鋁、鍍銀等措施，或采用鋼殼襯砌、襯涂非金屬材料的。用這類材料制成的塔設(shè)備，塔徑一般都不大，當(dāng)尺寸稍大時(shí)，就得在塔外用鋼架結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。此外，這些材料在制造、運(yùn)輸、安裝等方面都各有特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)參閱其他有關(guān)資料，認(rèn)真加以考慮?？晒┲谱魉O(shè)備內(nèi)件的材料，比之塔體用材，選擇余地更大了。板式塔中的塔盤，以及浮閥、泡罩一類氣液接觸元件，由于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，加之安裝工藝和使用方面的要求（如浮閥應(yīng)能自由浮動(dòng)），所以仍是以鋼材為主，其他材料（如陶瓷、鑄鐵等）為輔。填料的用材，往往只考慮制造成型方面的性能，所

22、以可用多種材料制成同一型式和外形尺寸的填料，以滿足不同場(chǎng)合需要。如拉西環(huán)最初是用瓷做的，以后又出現(xiàn)用鋼、石墨或硬聚氯乙烯塑料等制造；鮑爾環(huán)也有用鋼、鋁或聚丙烯塑料等制造；至于高效的絲網(wǎng)填料，則除了用各種金屬絲網(wǎng)外，還可將尼龍、塑料等編織成網(wǎng)，進(jìn)而制得。總之，選材所考慮得因素較多。1.6 板式塔的常用塔型及其選用板式塔是分級(jí)接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備，種類繁多。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。 泡罩塔泡罩塔是歷史悠久的板式塔，長期以來，在蒸餾、吸收等單元操作所使用的塔設(shè)備中，曾占有主要地位，近三十年來由于塔設(shè)備有很大的進(jìn)展，出現(xiàn)了許多性能良好的新塔型，才使泡罩塔的應(yīng)用范圍

23、和在塔設(shè)備中所占的比重有所減少。但泡罩塔并不因此失去其應(yīng)用價(jià)值，因?yàn)樗哂腥缦聝?yōu)點(diǎn)。 操作彈性較大，在負(fù)荷變動(dòng)范圍較大時(shí)仍能保持較高的效率。 無泄漏。 液氣比的范圍大。 不易堵塞，能適應(yīng)多種介質(zhì)。泡罩塔的不足之處在于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、安裝維修麻煩以及氣相壓力降較大。然而，泡罩塔經(jīng)過長期的實(shí)踐，積累的經(jīng)驗(yàn)比其他任何塔型都豐富，常用的泡罩已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。在處理非腐蝕性物料時(shí)，整個(gè)泡罩塔盤都可用碳鋼制造。泡罩塔盤的蒸氣壓力降雖然高一些，但在常壓或加壓下操作時(shí)，并不是主要問題。根據(jù)現(xiàn)今的情況，泡罩塔盤在工業(yè)上仍有一定的實(shí)用價(jià)值。泡罩塔盤的主要結(jié)構(gòu)包括泡罩、升氣管、溢流管及降液管。泡罩塔如果塔盤設(shè)計(jì)欠妥或操

24、作不當(dāng)，常會(huì)出現(xiàn)以下不正?，F(xiàn)象，從而使塔板效率下降，甚至破壞操作。（1） 錐流 當(dāng)液體流量很小或液封高度不夠時(shí)，從齒縫出來的蒸氣，能推開液體，掠過液面直接上升，以致氣液接觸不良。（2） 脈動(dòng) 當(dāng)蒸氣流量很小、不能以連續(xù)鼓泡的形式通過液層時(shí)，必然是逐漸積累蒸氣，使塔盤下方的氣壓逐漸升高，當(dāng)增加到足夠的數(shù)值后，才能通過齒縫鼓泡逸出；而當(dāng)流過若干氣泡后，氣壓下降，就停止鼓泡；再等到上升至一定壓力后，才能重新鼓泡。即蒸氣的流動(dòng)過程表現(xiàn)為蒸氣脈動(dòng)鼓泡。（3） 偏流和傾流 當(dāng)液體流量過大和蒸氣流量過小時(shí)，塔盤上液面落差大，使氣流分布不均，就稱為偏流；情況嚴(yán)重時(shí)，液體從升氣管溢流而下，稱為傾流。這現(xiàn)象多出現(xiàn)

25、于大塔中。（4） 過量的霧沫夾帶 蒸氣速度過高時(shí)，被夾帶到上一塔盤的液量超過了允許值，稱為過量的霧沫夾帶。（5） 液泛 部分液體未能通過降液管流下，被攔截在塔板上，泡沫層高度充滿板間距，以致無法操作，這稱為液泛（或淹塔）。造成液泛的原因有：板間距太小，降液管面積太小，或是氣液流量太大，超過了設(shè)計(jì)限度。泡罩是泡罩塔板最主要的部件，品種很多，目前應(yīng)用最多的型式是具有矩形或梯形齒縫，底部有緣圈、結(jié)構(gòu)可拆的圓泡罩。 篩板塔篩板塔也是很早出現(xiàn)的一種板式塔。20世紀(jì)50年代起對(duì)篩板塔進(jìn)行了大量工業(yè)規(guī)模的研究，逐步掌握了篩板塔的性能，并形成了較完善的設(shè)計(jì)方法。與泡罩塔相比，篩板塔具有下列優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力大（2

26、040），塔板效率高（1015），壓力降低（3050），而且結(jié)構(gòu)簡單，塔盤造價(jià)減少40左右，安裝、維修都較容易。從而一反長期的冷落狀況，獲得了廣泛應(yīng)用。近年來對(duì)篩板塔盤的研究還在發(fā)展，出現(xiàn)了大孔徑篩板（孔徑可達(dá)2025mm）、導(dǎo)向篩板等多種型式。篩板塔盤上分為篩孔區(qū)、無孔區(qū)、溢流堰及降液管等幾部分。工業(yè)塔常用的篩孔孔徑為38mm，按正三角形排列，孔間距與孔徑的比為2.55。近年來有用大孔徑（1025mm）篩板的，它具有制造容易、不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)，只是漏液點(diǎn)稍高，操作彈性較小。與泡罩塔操作情況類似，液體從上一層塔盤的降液管流下，橫向流過塔盤，經(jīng)溢流堰進(jìn)入降液管，流入下一層塔盤。依靠溢流堰來保持塔盤

27、上的液層高度。蒸氣自下而上穿過篩孔時(shí)，分散成氣泡，穿過板上液層。在此過程中進(jìn)行相際的傳熱和傳質(zhì)。篩板塔盤的特點(diǎn)如下。（1） 結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便。（2） 生產(chǎn)能力較大。（3） 塔板壓力降較低。（4） 塔板效率較高，但比浮閥塔盤稍低。（5） 合理設(shè)計(jì)的篩板塔可具有適當(dāng)?shù)牟僮鲝椥浴＃?） 小孔徑篩板易堵塞，故不宜處理臟的、黏性大的和帶有固體粒子的料液。 浮閥塔20世紀(jì)50年代起，浮閥塔已大量用于工業(yè)生產(chǎn)，以完成加壓、常壓、減壓下的精餾、吸收、脫吸等傳質(zhì)過程。大型浮閥塔的塔徑可達(dá)10m，塔高達(dá)83m，塔板數(shù)有數(shù)百塊之多。浮閥塔是在泡罩塔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它主要的改進(jìn)是取消了升氣管和泡罩，在塔板開

28、孔上設(shè)有浮動(dòng)的浮閥，浮閥可根據(jù)氣體流量上下浮動(dòng)，自行調(diào)節(jié)，使氣縫速度穩(wěn)定在某一數(shù)值。這一改進(jìn)使浮閥塔在操作彈性、塔板效率、壓降、生產(chǎn)能力以及設(shè)備造價(jià)等方面比泡罩塔優(yōu)越。但在處理粘稠度大的物料方面，又不及泡罩塔可靠。浮閥塔廣泛用于精餾、吸收以及脫吸等傳質(zhì)過程中。塔徑從200mm到6400mm，使用效果均較好。國外浮閥塔徑，大者可達(dá)10m，塔高可達(dá)80m，板數(shù)有的多達(dá)數(shù)百塊。浮閥塔之所以廣泛應(yīng)用，是由于它具有下列特點(diǎn)。（1） 處理能力大 浮閥在塔盤上可安排得比泡罩更緊湊。因此浮閥塔盤的生產(chǎn)能力可比圓形泡罩塔盤提高2040。（2） 操作彈性大 浮閥可在一定范圍內(nèi)自由升降以適應(yīng)氣量的變化，而氣縫速度幾

29、乎不變，因之能在較寬的流量范圍內(nèi)保持高效率。它的操作彈性為35，比篩板和舌形塔盤大得多。（3） 塔板效率高 由于氣液接觸狀態(tài)良好，且蒸氣以水平方向吹入液層，故霧沫夾帶較少。因此塔板效率較高，一般情況下比泡罩塔高15左右。（4） 壓力降小 氣流通過浮閥時(shí)，只有一次收縮、擴(kuò)大及轉(zhuǎn)彎，故干板壓力降比泡罩塔低。在常壓塔中每層塔盤的壓力降一般為400666.6Pa。浮閥的型式很多，國內(nèi)已采用的浮閥，如V-1型、V-4型、V-6型、十字架型和A型，其中常用的是V-1型和V-4型。浮閥塔盤操作時(shí)的氣液流程和泡罩塔相似；蒸氣自閥孔上升，頂開閥片，穿過環(huán)形縫隙，以水平方向吹入液層，形成泡沫。浮閥能夠隨著氣速的增

30、減在相當(dāng)寬廣的氣速范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)、升降，以保持穩(wěn)定操作。 舌形塔及浮動(dòng)舌形塔舌形塔是噴射型塔，20世紀(jì)60年代開始應(yīng)用。它是在塔盤板上開有與液流同方向的舌形孔，蒸氣經(jīng)舌孔流出時(shí)，其沿水平方向的分速度促進(jìn)了液體的流動(dòng)，因而在大液量時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生較大的液面落差。由于氣液兩相呈并流流動(dòng)，這就大大地減少了霧沫夾帶。當(dāng)舌孔氣速提高到某一定值時(shí)，塔盤上的液體被氣流噴射成滴狀和片狀，從而加大了氣液接觸面積。與泡罩塔相比，其優(yōu)點(diǎn)是：液面落差小，塔盤上液層薄、持液量小，壓力降?。s為泡罩塔盤的3350），處理能力大，塔盤結(jié)構(gòu)簡單，鋼材可省1245，且安裝維修方便；其缺點(diǎn)是：操作彈性?。▋H24），塔板效率低，因而使

31、用受到一定限制。浮動(dòng)舌形塔盤也是一種噴射塔盤，其舌片綜合了浮閥及固定舌片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因此既有舌形塔盤的大處理量、低壓力降、霧沫夾帶小等優(yōu)點(diǎn)，又有浮閥塔的操作彈性大、效率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是舌片易損壞。 穿流式柵板塔穿流式柵板塔屬于無溢流裝置的板式塔，在工業(yè)上也得到廣泛應(yīng)用。屬于穿流式的還有：穿流式波紋篩板塔盤、穿流式雙孔徑篩板塔盤等。穿流式塔盤根據(jù)板上開有柵縫或篩孔，分別稱為穿流式柵板塔或穿流式篩板塔。這種塔盤沒有降液管，氣液兩相同時(shí)相向通過柵縫或篩孔。操作時(shí)蒸氣通過孔縫上升，進(jìn)入液層，形成泡沫；與蒸氣接觸后的液體，也不斷地通過孔縫流下。這種塔盤由于操作范圍窄，一直未能推廣應(yīng)用。至20世

32、紀(jì)50年代初，穿流式柵板塔的工業(yè)應(yīng)用獲得成功，因而近年來應(yīng)用日廣。穿流式柵板塔的特點(diǎn)如下。（1） 結(jié)構(gòu)簡單 塔盤上無溢流裝置，結(jié)構(gòu)比一般篩板塔盤還簡單。因而制造容易，安裝維修方便，節(jié)省材料和投資。 （2） 生產(chǎn)能力大 由于沒有溢流裝置，就節(jié)省了降液管所占的塔截面積（一般約占塔盤總面積的1530），所以蒸氣流量較大。（3） 壓力降小 開孔率大，孔縫氣速可比溢流式塔盤為小，其壓力降比泡罩塔小4080，因而可用于真空蒸餾。（4） 污垢不易沉積、孔道不易堵塞 可用塑料、陶瓷、石墨等非金屬耐腐蝕材料制造。（5） 操作彈性較小 能保持較好效率的負(fù)荷上下限之比約為1.52.0，低于其他板式塔。（6） 塔板效

33、率較低 比一般板式塔約低3060。但穿流式塔的孔縫氣速較小，霧沫夾帶量也小，故塔板間距可縮小，因而在同樣的分離條件下，塔的總高度與泡罩塔大致相同。穿流式塔盤上的氣液通道可制成長條形柵縫或圓形篩孔，柵縫或篩孔大小可按物料的污垢程度、所要求的效率等情況而定，孔縫大，則耐污垢性好、加工容易，但效率較低。柵縫一般寬為312mm、長為100150mm，常用縫寬為35mm。篩孔孔徑一般為310mm，近來有用到25mm的，常用孔徑為58mm。塔盤開孔率一般為1525，亦有大到40的。 其他類型塔盤1.導(dǎo)向篩板塔盤2.多降液管篩板塔盤3.網(wǎng)孔塔盤4.Kittel塔盤5.旋流塔盤6.角鋼塔盤1.7 塔型選擇一般

34、原則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)備的制造、安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)和維修等。 與物性有關(guān)的因素（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。（2） 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。（3） 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。（4） 黏性較大的物系，可以選用大尺寸填料。板式塔

35、的傳質(zhì)效率較差。（5） 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、舌形塔和孔徑較大的篩板塔等。不宜使用填料。（6） 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。 與操作條件有關(guān)的因素（1） 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。（2） 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

36、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。（3） 低的液體負(fù)荷，一般不宜采用填料塔。因?yàn)樘盍纤笠欢康膰娏苊芏?，但網(wǎng)體填料能用于低液體負(fù)荷的場(chǎng)合。（4） 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。 其他因素（1） 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)減壓操作過程，宜采用新型填料。（2） 一般填料塔比板式塔重。（3） 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。1.8

37、板式塔的強(qiáng)化板式塔產(chǎn)生、發(fā)展的過程，實(shí)際上就體現(xiàn)了塔設(shè)備的強(qiáng)化途徑。可將板式塔的發(fā)展劃分為三個(gè)時(shí)期，由于當(dāng)時(shí)的主觀要求和客觀條件所決定，各個(gè)時(shí)期的發(fā)展有所側(cè)重。（1） 從板式塔的產(chǎn)生到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束 這階段的板式塔主要用來煉油，典型設(shè)備是泡罩塔。由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)于操作的水平不高，人們希望板式塔有較大的操作彈性，且操作方便，而這正是泡罩塔的特點(diǎn)。篩板塔雖然具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、處理能力大等優(yōu)點(diǎn)，但因缺乏設(shè)計(jì)資料和難于操作管理而較少采用。（2） 從第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束至20世紀(jì)50年代末 在煉油工業(yè)繼續(xù)發(fā)展的同時(shí)，以三大合成為中心的化學(xué)工業(yè)開始有了較大的發(fā)展。這一階段由于處理量的擴(kuò)大和多方面的要求，

38、泡罩塔已不甚適應(yīng)。篩板塔則逐漸為人們所接受，技術(shù)上有較大的進(jìn)展。同時(shí)，為了適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的要求，對(duì)原有的板式塔提出了造價(jià)低、處理能力大、能保持高的效率和大的操作彈性等方面的要求，因而相繼出現(xiàn)了S形塔盤、條形泡罩塔盤等泡罩型新塔盤，結(jié)合泡罩、篩板的優(yōu)點(diǎn)而創(chuàng)制的各種浮閥塔盤，以及一些噴射型、穿流型的塔盤。這些塔型與泡罩塔相比，都有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)便宜、處理能力較大的優(yōu)點(diǎn)。（3） 20世紀(jì)60年代至今 從60年代起，開始出現(xiàn)生產(chǎn)裝置的大型化，所以也要求塔設(shè)備向大型化方向發(fā)展。與此同時(shí)，塔設(shè)備的廣泛應(yīng)用，又提出了高壓、真空、大的液體負(fù)荷、高彈性比等許多特殊要求，迫使板式塔以強(qiáng)化設(shè)備的生產(chǎn)能力為中心，向高效

39、率、大通量方向發(fā)展，因而各種新型塔板不斷出現(xiàn)。常用塔型如篩板、浮閥、泡罩塔盤的設(shè)計(jì)方法也日趨完善，建立了系列、標(biāo)準(zhǔn)，并采用電子計(jì)算技術(shù)，使設(shè)計(jì)快速化和最優(yōu)化。還應(yīng)指出，節(jié)約能源也日益成為板式塔發(fā)展中必須考慮的問題。板式塔強(qiáng)化的具體途徑是改進(jìn)流體動(dòng)力學(xué)因素，以提高設(shè)備的通過能力和改善相間的接觸狀況，同時(shí)又充分利用氣液兩相之間的熱力學(xué)因素，以提高設(shè)備的傳質(zhì)速率與分離效率。從塔盤的流體力學(xué)來看，隨著氣速的增大，氣液兩相接觸時(shí)的操作狀態(tài)是：鼓泡-泡沫-噴射，依次過渡。一定的操作狀態(tài)都要求相應(yīng)的塔盤結(jié)構(gòu)。同時(shí)，結(jié)構(gòu)的改變又為解決生產(chǎn)能力與分離效率之間的矛盾創(chuàng)造了有利條件。例如噴射型塔盤的生產(chǎn)能力一般都比

40、泡罩塔盤、浮閥塔盤為大，且壓力降也低。事實(shí)上每種塔盤結(jié)構(gòu)都可以歷經(jīng)從鼓泡到噴射的過渡，問題在于什么是最好的操作狀態(tài)，由設(shè)計(jì)操作參數(shù)所決定的。第二章 物性數(shù)據(jù)處理2.1 確定塔內(nèi)特定部位的平均溫度將進(jìn)料的質(zhì)量流量和進(jìn)料、塔頂、塔釜的質(zhì)量分率分別轉(zhuǎn)換為摩爾流量和摩爾分率想要更多參考資料，加QQ: 2372020456 2430789090,我發(fā)給大家！進(jìn)料摩爾分率： （2.1）料液平均摩爾質(zhì)量 （2.2）進(jìn)料摩爾流量： （2.3）根據(jù)式（2.1）計(jì)算進(jìn)料摩爾分率：根據(jù)式（2.2）計(jì)算料液平均摩爾質(zhì)量： 根據(jù)式（2.3）計(jì)算進(jìn)料摩爾流量：其中，、分別為A、B組分和料液的摩爾質(zhì)量，X為摩爾分率，a質(zhì)量

41、分率，F(xiàn)為進(jìn)料摩爾流量（kmol/h），為進(jìn)料質(zhì)量流量（kg/h）。根據(jù)式（2.1）計(jì)算，同理可得：塔頂產(chǎn)品摩爾分率：0.983塔釜產(chǎn)品摩爾分率：0.036為求出塔內(nèi)不同位置的物性數(shù)據(jù)，需確定所處的溫度，由于塔內(nèi)由上向下溫度不斷上升，因此物性數(shù)據(jù)也不斷變化，在設(shè)計(jì)中可利用不同塔段的平均溫度以求得近似的物性數(shù)據(jù)。為設(shè)計(jì)方便，在本設(shè)計(jì)中粗略以精餾段和提餾段的平均溫度確定兩段的物性數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行體積流量的計(jì)算。 在這一部分的計(jì)算中，我們要計(jì)算出指定體系的塔頂溫度（td）、塔釜溫度（tww）及加料板處溫度（tf），并計(jì)算精餾段溫度（t1）、提餾段溫度 （t2）、 全塔溫度（t）和料液的平均溫度。根據(jù)汽

42、液相平衡數(shù)據(jù)畫出汽液相平衡圖，由不同部位的含量在圖中查得塔頂、塔釜、及加料板處的溫度并計(jì)算精餾段、提餾段的平均溫度。T=()/2 T1=()/2T=()/2 =()/2 （2.4） 圖2.1 汽液相平衡圖繪制汽液相平衡圖如圖2.1可得以下溫度：塔頂溫度：37.209加料板溫度：48.527塔釜溫度：66.617精餾段溫度：42.868提餾段溫度：57.57全塔溫度：50.22料液平均溫度：41.762.2 飽和蒸汽壓的計(jì)算內(nèi)插關(guān)系式： （2.5）其中，上下表示上、下限，P為飽和蒸汽壓，t為溫度。相對(duì)揮發(fā)度 （2.6）說明：根據(jù)精餾段或全塔的平均溫度，由內(nèi)插法得到各組分的飽和蒸汽壓，即可計(jì)算對(duì)應(yīng)

43、精餾段和全塔的平均相對(duì)揮發(fā)度。表2.1 各組分得飽和蒸汽壓與溫度得關(guān)系查表2.1并根據(jù)式（2.5）計(jì)算精餾段A物質(zhì)的蒸汽壓： 查表2.1并根據(jù)式（2.5）計(jì)算精餾段B物質(zhì)的蒸汽壓：查表2.1并根據(jù)式（2.5）計(jì)算全塔A物質(zhì)的蒸汽壓：查表2.1并根據(jù)式（2.5）計(jì)算全塔B物質(zhì)的蒸汽壓： 根據(jù)式（2.6）計(jì)算精餾段相對(duì)揮發(fā)度j：根據(jù)式（2.6）計(jì)算全塔相對(duì)揮發(fā)度：2.3 液相密度計(jì)算內(nèi)插關(guān)系式： （2.7）液相混合物密度： （2.8）其中， 、分別為A，B組分的質(zhì)量分率， 、分別為A，B純組分的密度?？筛鶕?jù)塔頂、塔釜、加料板的質(zhì)量分率及各純組分的密度求得三處混合液的密度同時(shí)可計(jì)算三段的平均溫度 （

44、2.9）表2.2 各組分的液相密度與溫度的關(guān)系查表2.2并根據(jù)式（2.7）、（2.8）計(jì)算塔頂液相密度：0.0016418797查表2.2并根據(jù)式（2.7）、（2.8）計(jì)算，同理可得：塔釜液相密度：612.322加料板液相密度：614.874料液平均密度： 621.66精餾段平均密度：611.97提餾段平均密度：613.6根據(jù)式（2.9）計(jì)算全塔平均密度：2.4 氣體密度的計(jì)算混合氣體密度 （2.10）其中，t為各部位的溫度，P為壓力，101.3kPa，M為各部位的摩爾質(zhì)量。加料板蒸汽平均摩爾質(zhì)量 （2.11） （2.12）精餾段的平均摩爾質(zhì)量： （2.13）提餾段的平均摩爾質(zhì)量： （2.14

45、）全塔的平均摩爾質(zhì)量： （2.15）塔頂或塔釜的平均摩爾質(zhì)量可用純組分的代替。根據(jù)式（2.11）、（2.12）、（2.13）、（2.10）計(jì)算精餾段氣體平均密度： 根據(jù)式（2.10）、（2.11）、（2.12）、（2.14）、（2.15）計(jì)算，同理可得：提餾段氣體平均密度：2.978全塔氣體平均密度：2.9142.5 粘度的計(jì)算內(nèi)插關(guān)系式： （2.16）混合液體粘度 （2.17）=(d+f)/2 （2.18）=(d+w)/2 （2.19）表2.3 各組分的粘度與溫度的關(guān)系查表2.3并根據(jù)式（2.16）、（2.17）、（2.18）計(jì)算精餾段平均粘度1： mpas查表2.3并根據(jù)式（2.16）、（

46、2.17）、（2.19）計(jì)算，同理可得：全塔平均粘度：0.205 mpas2.6 表面張力的計(jì)算內(nèi)插關(guān)系式： （2.20）混合物表面張力： （2.21）各段表面張力： （2.22） （2.23）塔頂與塔釜的表面張力可近似用純物質(zhì)表面張力代替。表2.4 各組分的表面張力與溫度的關(guān)系根據(jù)式（2.20）、（2.21）可得精餾段平均表面張力： 根據(jù)式（2.20）、（2.21）計(jì)算，同理可得：根據(jù)式（2.22）計(jì)算得：dyn/cm根據(jù)式（2.20）、（2.21）、（2.23）計(jì)算，同理可得：提餾段平均表面張力：13.65dyn/cm2.7 汽化熱和熱容的計(jì)算內(nèi)插關(guān)系式： （2.24）內(nèi)插關(guān)系式： （2.

47、25）混合物的汽化熱： （2.26）混合物的熱容： （2.27）表2.5 各組分的汽化熱與溫度的關(guān)系表2.6 各組分的熱容與溫度的關(guān)系查表2.5并根據(jù)式（2.24）、（2.26）計(jì)算加料板平均汽化熱：查表2.6并根據(jù)式（2.25）、（2.27）計(jì)算，同理可得：料液平均熱容：190.171 J/molK2.8 物性數(shù)據(jù)總匯TJ/molK塔頂37.2090.214.15加料板48.5270.2113.95塔釜66.6170.2113.3527635.002精餾段42.8683.04611.972.850.2114.0527805.24提餾段57.57613.62.98160603.454521.0

48、4全塔50.222.952.910.213.65料液41.76190.171第三章 塔板計(jì)算3.1 物料衡算F=D+W （3.1） （3.2）其中，F(xiàn)、D、W分別為進(jìn)料、塔頂、塔釜的摩爾流量，（kmol/h），、分別為進(jìn)料、塔頂、塔釜產(chǎn)品摩爾含量。由于進(jìn)料摩爾流量為，進(jìn)料摩爾分率為0.494，塔頂產(chǎn)品摩爾分率為0.983，塔釜產(chǎn)品摩爾分率為0.036根據(jù)式（3.1）、（3.2）列方程計(jì)算，可得：塔頂摩爾流量D：70.33（Kmol/h）塔釜摩爾流量W：75.09（Kmol/h）3.2 回流比計(jì)算冷液進(jìn)料的回流比由相平衡方程與加料板操作線方程求、 （3.3） （3.4） （3.5） （3.6）其

49、中，q為熱狀態(tài)參數(shù)，為最小回流比，R為回流比且，K=1.12.0。根據(jù)式（3.5）計(jì)算熱狀態(tài)參數(shù)q：由相平衡方程與加料板操作線方程式（3.3）、（3.4）計(jì)算，可得：解方程得：0.505 ， ：0.751根據(jù)式（3.6）計(jì)算最小回流比：因此，得回流比： 3.3 計(jì)算塔內(nèi)各段液體的摩爾流量及體積流量 （3.7） （3.8） （3.9） （3.10）其中，、分別為精餾段、提餾段回流液摩爾流量（kmol/h），R為回流比，D為塔頂產(chǎn)品流量（kmol/h），q為熱狀態(tài)參數(shù)，F(xiàn)為進(jìn)料量（kmol/h），、分別為A、B組分及料液的平均摩爾質(zhì)量，、分別為精餾段、提餾段的體積流量（），、分別為精餾段、提餾段的

50、平均密度（kg/）。根據(jù)式（3.7）計(jì)算精餾段摩爾流量L： Kmol/h根據(jù)式（3.8）計(jì)算提餾段摩爾流量： Kmol/h根據(jù)式（3.9）計(jì)算精餾段體積流量：/s根據(jù)式（3.10）計(jì)算提餾段體積流量：/s3.4 計(jì)算塔內(nèi)各段氣體摩爾流量和體積流量 （3.11） （3.12） （3.13） （3.14）其中，、分別為精餾段和提餾段的摩爾流量（kmol/h）、體積流量（），為回流比，、分別為塔頂產(chǎn)品量、進(jìn)料量（kmol/h），、分別為精餾段、提餾段的平均溫度。根據(jù)式（3.11）計(jì)算精餾段氣體摩爾流量： Kmol/h根據(jù)式（3.12）計(jì)算提餾段氣體摩爾流量： Kmol/h根據(jù)式（3.13）計(jì)算精餾段

51、氣體體積流量：根據(jù)式（3.14）計(jì)算提餾段氣體體積流量： 3.5 用逐板法計(jì)算理論塔板數(shù)計(jì)算公式：精餾段操作線方程： （3.15）相平衡方程： （3.16）提餾段操作線方程： （3.17）由方程（3.15）、（3.17）解出加料板的摩爾分律、，然后逐板計(jì)算： 1. 在用逐板法計(jì)算理論塔板數(shù)時(shí)，如為泡點(diǎn)進(jìn)料，判斷加料板位置的判據(jù)為, ，如為冷液進(jìn)料，必需求加料扳回流液的含量,以此值判斷加料板位置，此值根據(jù)精餾段和提餾段操作線方程聯(lián)立求得。 2. 逐板法和圖解法各做一遍，取其中理論板數(shù)多的結(jié)果。 3. 使用圖解法時(shí)，階梯的水平線和垂線一定要交于相平衡線和操作線上，否則結(jié)果誤差較大。 計(jì)算結(jié)果：0.50333理論塔板數(shù)NT：11.精餾段理論塔板數(shù)NT（精）：6.并繪制如下所示圖3.1 圖3.1 圖解法求塔板數(shù)3.6 計(jì)算實(shí)際塔板數(shù)塔效率： （3.18）精餾段實(shí)際板數(shù)： （3.19）全塔實(shí)際板數(shù)： （3.20）其中，為相對(duì)揮發(fā)度，為回