板式塔设计原理

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1、对于每个塔板结构参数已设计好的塔，处理固定的物系时，要维持其正常操作，必须把气、液负荷限制在一定范围内。通常在直角坐标系中，标绘各种极限条件下的V-L关系曲线，从而得到塔板适宜的气、液流量范围图形，该图形称为塔板的负荷性能图，如图1-23所示，一般由下列五条曲线组成。⑴漏液线线1为漏液线，又称为气相负荷下限线。气相负荷低于此线将发生严重的漏液现象，气、液不能充分接触，使塔板效率下降。筛板塔的漏液线由式（1-47）或式（1-48）作出，浮阀塔的漏液线由式（1-49）作出。⑵雾沫夹带线线2为雾沫夹带线。当气相负荷超过此线时，雾沫夹带量过大，使塔板效率大为降低。对于精馏，一

2、般控制eV≤0.1kg液/kg气。筛板的雾沫夹带线按式（1-50）作出。浮阀塔的雾沫夹带线按式（1-51）或式（1-52）作出。⑶液相负荷下限线线3为液相负荷下限线。液相负荷低于此线，就不能保证塔板上液流的均匀分布，将导致塔板效率下降。一般取how=6mm作为下限，按式（1-33）～式（1-37）中一式作出液相负荷下限线。⑷液相负荷上限线线4为液相负荷上限线，该线又称降液管超负荷线。液体流量超过此线，表明液体流量过大，液体在降液管内停留时间过短，进入降液管的气泡来不及与液相分离而被带入下层塔板，造成气相返混，降低塔板效率。通常根据液相在降液管内的停留时间应大于3s，按

3、式（1-24）作出此线。⑸液泛线线5为液泛线。操作线若在此线上方，将会引起液泛。根据降液管内的液层高度，按式（1-46）作出此线。由上述各条曲线所包围的区域，就是塔的稳定操作区。操作点必须落在稳定操作区内，否则塔就无法正常操作。必须指出，物系一定，塔板负荷性能图的形状因塔板结构尺寸的不同而异。在设计塔板时，可根据操作点在负荷性能图中的位置，适当调整塔板结构参数来满足所需的弹性范围。操作时的气相流量与液相流量在负荷性能图上的坐标点称为操作点。在连续精馏塔中，回流比一定，板上的气液比V/L也为定值。在负荷性能图上，操作线可用通过坐标原点斜率为V/L的直线表示。通常把气相负

4、荷上、下限之比值称为塔板的操作弹性系数，简称操作弹性。如图1-23所示，不同气液比的操作情况以OAB、OCD、OEF三条操作线表示，其控制上限的条件不一定相同，而且操作弹性也不相同。因此，在设计和生产操作时，要作出具体分析，抓住真正的影响因素，以利于优化设计和操作。1.6板式精馏塔高度及其辅助设备塔设备的总体结构如图1-24所示，包括塔体、塔体支座、除沫器、接管、手孔、人孔、塔内件等。塔体是塔设备的外壳。常见塔体由等直径，等壁厚的圆筒及椭圆形封头的顶盖和底盖构成。随着化工装置的大型化，为了节约原材料，有用不同直径、不同壁厚的塔体。塔体的厚度除应满足工艺条件下的强度外，

5、还应校核风力、地震、偏心载荷所引起的强度和刚度，同时要考虑水压实验、吊装、运输、开停工的情况。塔体支座是塔体安放到基础上的连接部分，一般采用裙座，其高度由工艺条件的附属设备（如再沸器、泵）及管道布置决定。它承受各种情况下的全塔重量，以及风力、地震等载荷，为此，它应具有足够的强度和刚度。除沫器用于捕集在气流中的液滴。使用高效的除沫器，对于提高分离效率，改善塔后设备的操作状况，回收昂贵的物料以及减少对环境的污染都是非常重要的。常用的有丝网除沫器和折板除沫器。接管是用以连接工艺管路，使之与相关设备连成系统。有进液管、出液管、回流管、进气管、出气管、侧线抽出管、取样管、液面计

6、接管及仪表接管等。手孔、人孔和视孔是为了安装、检查的需要而设置的。吊柱设置在塔顶，用于安装和检修时运送塔内件。1.6.1塔高塔高由下式计算(1-53)图1-24板式塔总体结构1－裙座；2－裙座人孔；3－塔底液体出口；4－裙座排气口；5－塔体；6－人孔；7－蒸汽入口；8－塔盘；9－回流入口；10－吊柱；11－塔顶蒸汽出口；12－进料口式中H——塔高（不包括封头、裙座）m；N——实际塔板数；NF——进料板数；NP——人孔数；HT——塔板间距，m；HF——进料板处板间距，m；HP——设人孔处板间距，m；HD——塔顶空间（不包括头盖部分），m；HB——塔底空间（不包括底盖部分

7、），m。塔顶空间HD的作用是安装塔板和除沫装置的需要，起减少雾沫夹带量的作用，一般HD=1.0~2.0m，塔径大时可适当增大。人孔数NP是根据物料的清洁程度塔板安装的方便而定；对于易结焦、结垢的物料，每隔4—6块板开一人孔；对于清洁物料，每隔8—10块板开一人孔；若塔板上下都可拆，可隔15块板开一人孔。常在进料口设置防冲设施，进料段高度HF应保证这些设施的方便安装。塔底空间具有中间贮槽的作用，塔釜料液最好能在塔底有l0—15min的储量，以保证塔底料液不致排完，对于塔底产量大的塔，有时仅取3—5min的储量。1.6.2接管尺寸与结构接管的合适尺寸与在