气液传质设备板式塔设计

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1、气液传质设备板式塔的工艺设计板式塔设计步骤确定设计方案；选择塔板类型；确定塔径、塔高等工艺尺寸；塔板设计，包括溢流装置设计、塔板布置、升气道（泡罩、筛孔或浮阀等）的设计排列；流体力学验算；绘制塔板负荷性能图；依据负荷性能图，对设计分析、调整，直至满意。1设计方案的确定(6步法)1.1装置流程的确定蒸馏装置精馏塔原料预热器蒸馏釜（再沸器）冷凝器釜液冷却器和产品冷却器原料入塔泵输送（易受泵操作波动影响）高位槽送液（稳定）泡点冷凝器分凝器产品冷却器流程确定要全面、合理的兼顾设备、操作费用、操作控制及安全等诸因素。1.2操作压力的选择依据操作压力常压操作减压操作加

2、压操作选择依据：一般，对热敏性物质或混合物泡点过高的体系易采用减压蒸馏；常压下呈气态的物系采用加压蒸馏。1.3进料热状况的选择进料热状况：冷液进料(q>1)、泡点进料(q=1)、气液混合进料(q<1)、饱和蒸汽进料(q=0)及过热正气进料(q<0)五种。工艺多采用泡点进料，常以釜残液预热原料液；如工艺要求减少塔釜的加热量，避免釜温过高，料液产生聚合或结焦，则应采用气态进料。1.4加热方式的选择再沸器直接蒸气加热类型：间接蒸气加热无需再沸器ab优点：利用压力较低的蒸汽节省费用，且省去再沸器；缺点：对釜内溶液有一定的稀释作用；如进料条件及产品纯度、轻组分收率一

3、定，则需在提留段增加塔板数以达到生产要求。1.5回流比的选择适宜回流比应通过经济核算决定，即操作费用和设备折旧费之和为最低时的回流比为适宜回流比。但作为课程设计，要进行这种核算是困难的，通常根据下面3种方法之一来确定回流比。1、根据本设计的具体情况，参考生产上较可靠的回流比的经验数据选定；2、先求出最小回流比Rmin，根据经验取操作回流比为最小回流比的1.1∽2倍，即R＝（1.1∽2）Rmin；3、在一定的范围内，选5种以上不同的回流比，计算出对应的理论塔板数，作出回流比与理论塔板数的曲线。当R=Rmin时，塔板数为∞；R＞Rmin后，塔板数从无限多减至有

4、限数；R继续增大，塔板数虽然可以减少，但减少速率变得缓慢。因此可在斜线部分区域选择一适宜回流比。上述考虑的是一般原则，实际回流比还应视具体情况选定。2塔板的类型及其选用塔板分为错流式塔板和逆流式塔板两大类，工业上常以错流式塔板为主。错流式塔板比较表优点缺点泡罩塔板操作弹性大、液气比范围大，不易堵塞，适于处理各种物料，操作稳定可靠。结构复杂，造价高；板上液层厚，塔板压降大，生产能力及板效率较低。筛孔塔板结构简单、造价低；板上液面落差低，气体压降小，生产能力较大；气体分布均匀，传质效率高。筛孔易堵塞，不宜处理易结焦、黏度大的物料。若操作不当，易产生漏夜。浮阀塔

5、板结构简单、制造方便、造价低；塔板开孔率大，生产能力大；因阀片可随气量变化自由升降，操作弹性大；气流水平吹入液层，气液接触时间较长，板效率高。处理易结焦、黏度大的物料时，阀片易与塔板粘结；操作中有时会发生阀片脱落或卡死现象。3板式塔的塔体工艺尺寸设计3.1塔的有效高度计算3.1.1基本计算公式3.1.2理论塔板数的计算方法逐板计算法图解计算法吉利兰图捷算法3.1.3塔板间距的确定塔板间距的选取与塔高、塔径、物系性质、分离效率、操作弹性以及塔的安装、检修等因素有关。表10-1塔板间距与塔径的关系塔径D，m0.3-0.50.5-0.80.8-1.61.6-2.

6、02.0-2.4>2.4板间距HT,mm200-300300-350350-450450-600500-800≥800塔板间距的数值应按系列标准选取，常用的塔板间距有300、350、400、450、500、600、800等几种系列标准。但注意，板间距除考虑上述因素外，还应考虑安装、检修的需要，如在塔体的人孔处，应采用较大的板间距，一般不低于600mm。3.2塔径的计算（可参课本P157页）计算公式：关键在于计算空塔气速u空塔气速的上限由严重的雾沫夹带或液泛决定，下限由漏夜决定，适宜的空塔气速介于两者之间。一般依据最大允许气速确定。最大允许气速由严重雾沫夹带

7、时悬浮液滴的沉降速度确定：液滴在上升气流中悬浮，则其受力平衡，此时，空塔气速与液滴沉降速度相等，为最大允许气速。3.2塔径的计算（可参课本P157页）史密斯关联图中：注：上述计算的塔径为初估值，后面还需进行流体力学核算。另：若精馏塔精馏段和提馏段上升气量差别较大，则两段塔径应分别计算。4板式塔的塔板工艺尺寸计算4.1溢流装置的设计溢流装置包括溢流堰、降液管和受液盘等几部分。4.1.1降液管的类型与溢流方式（参图10-12所示）类型圆形降液管——用于小直径塔，<600mm弓形降液管——用于大直径塔，>800mm溢流方式U型流——又称回转流。弓形降液管一半为受

8、液盘，另一半为降液管。特点：液体流径长，板效率高，板面利用率高。单