化工机械设备课程设计浮阀塔设计书.docx

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1、化工机械设备课程设计浮阀塔设计书1.1研究的现状及意义1.1.1塔设备的发展与现状塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。在塔设备中完成的常见单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法冷制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。塔器技术的发展经历了一个漫长的过程。泡罩塔是出现较早并获得广泛应用的一种塔型，工业规模的填料塔始于1881年的蒸馏操作中，1904年才用于炼油工业。20世纪初，随着炼油工业的发展和石油工业的兴起，塔设备开始得到广泛应用，并逐渐积累了有关设计、制造、安装、操作等方面的数据和经验。20

2、世纪中期，为了适应各种化工产品的生产和发展，不仅需要新建大量的塔，还要对原有塔设备进行技术改造，因此陆续出现了一批能适应各方面要求的新塔型。近年来，随着对筛板塔研究工作的不断深入和设计方法的日趋完善，筛板塔已成为生产上广泛应用的塔型之一。同时，填料塔也进入了一个新的阶段，一些新型高效塔件和塔填料的问世，加上人们对传质工程的仿真模拟及放大效应的解决，使填料塔在以板式塔为主的应用场合中，尤其是大型塔的应用中得到了很好的发展，并取得了一定的经济效益。塔器的性能直接关系到生产装置的投资、产能、质量、能耗及成本。据统计，石油和化学工业的能耗占工业总能耗的绝大部分，而其中约

3、60%的能耗用于精馏过程，而精馏过程是由塔设备来实现的。塔设备的投资巨大，约占化工、石化项目总投资的30%-40%，其分离效率对产品的纯度、产品的回收率、工业过程的总能耗，都起着至关重要的作用。塔设备在各种分离过程中对装置的平稳运行、保证产品质量等也起着至关重要的作用，如果在装置中有一个塔器设计的不理想，就有可能影响整个装置的正常运行。由此可见塔设备的设计在整个工艺流程设计中的重要性。气液传质设备在化工生产过程中有着广泛的用途，是用来进行蒸馏、吸收、洗涤、增减湿以及气液的直接接触换热等过程的单元设备。气液传质设备的类型很多，其中应用较为广泛有填料塔和板式塔两类。

4、1.1.2浮阀塔的分类1.方形浮阀它的阀盖呈方形，在孔不会转动，其周边有波纹。这种波纹设计有利于减少雾沫夹带，并提供浮阀与塔板的平衡接触点，便于阀体顺利开启。它在低气速下的泄漏较少，具有低的操作下限。它的鼓泡面积大，可减少单位塔板面积上的阀数，降低成本。2.圆形浮阀圆形浮阀自开发成功后，因其具有操作弹性大、效率高等诸多优点在工业生产中得到广泛的应用。但随着塔器技术不断进步，发现上述传统圆形浮阀塔板依然存在着不足，比如：阀阀盖上方无鼓泡区，其上方气液接触状况较差，造成塔板传质效率降低；塔板上液面梯度较大，气体在液体流动方向上分布不均匀；从阀孔出来的气体向四周吹出，

5、导致塔板上液体返混程度较大；在操作中，浮阀和阀孔易被磨损，浮阀易脱落。为此，国外对浮阀塔板的研究做了大量工作，推出了许多新型的浮阀塔板。3.具有导流性能的条形浮阀阀盖由传统的矩形进化为梯形、箭形(前端呈梯形后端为矩形的组合结构)或三角形，阀盖短边一侧朝向降液管。具有代表性的是梯形浮阀塔板。它特点是气体从梯形阀体两侧斜边喷出，因此气流方向与液流方向呈锐角，有助于推动液体在塔板上的流动，达到降低液面梯度、消除板上液体死区、减少返混、提高传质效率和降低塔板压降等目的。在条形浮阀的阀盖上开孔，开孔方向朝着降液管，以导向浮阀JF复合浮阀塔板为表这种浮阀以独创的构思，在阀盖

6、上开导向孔或舌孔，使阀盖上的气、液两相并流，气相推动液相流动，液面梯度及塔板压降减小，通量增大。更重要的是这类浮阀解决了传统浮阀上端存在传质死区的不足，板效率大大提高。在浮阀的前阀腿上开孔该导流浮阀在条形浮阀的前阀腿上开一矩形孔，气流在水平通过阀体两侧的同时，增加一个向前吹出的气流动力，导引液体向前流动。它不但可以改善阀与阀之间的鼓泡状态，还有利于克服液体滞流与返混现象，减小液面落差，这对于降低塔板压降和提高塔板效率都有积极作用。该导流浮阀的塔板压降较F1浮阀平均降低约200～250Pa，塔板泄漏约低10％，塔板效率提高约10％。4.新型椭圆形浮阀这种椭圆浮阀综

7、合了条形浮阀和圆形浮阀的优点，在增加了机械强度的同时提高了传质效率，如图23所示。其特点在于：该浮阀的阀盖由两个短轴相等、长轴不等的半椭圆组合而成，因此其重心向一端偏移，造成浮阀开启后阀体有一定的前后倾斜度，使得从阀孔中吹出的气体能推动塔板上的液体作定向流动；阀盖边缘的锯齿增加了气液接触的表面，同时减少了雾沫夹带，并使阀体的开启阻力大大减小。该浮阀继承了条形浮阀塔板开孔率高，同时又继承了圆形浮阀塔板机械强度较高的特点，保证了塔板的机械强度。5.十字旋阀塔板十字旋阀塔板的特点：“十”字形的结构和合理布置，塔板上任意相邻四阀喷出的气流与板上液流呈多角度交错，且气流通

8、道面积大，气流速度低而均