化工原理课程设计课件.ppt

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1、《化工原理》电子教案——板式塔及其设计计算新乡学院化工原理教研室研制8、板式塔8.1板式塔结构及性能(1)板式塔结构功能:为混合物的气、液两相提供多级的充分、有效的接触与及时、完全分离的条件。进料回流液塔顶气相塔底液相汽、液两相接触方式两相流动的推动力全塔:逆流接触塔板上:错流接触液体:重力气体:压力差塔板结构① 气体通道形式很多,如筛板、浮阀、泡罩等,对塔板性能影响很大。②降液管(液体通道)液体流通通道,多为弓形。③受液盘塔板上接受液体的部分。④溢流堰使塔板上维持一定高度的液层,保证两相充分接触。浮阀塔内部结构塔板上理想流动

2、情况:液体横向均匀流过塔板,气体从气体通道上升,均匀穿过液层。气液两相接触传质,达相平衡,分离后,继续流动。传质的非理想流动情况:①反向流动液沫夹带、气泡夹带,即:返混现象后果:使已分离的两相又混合,板效率降低,能耗增加。气量↑→夹带量↑板间距HT↓→夹带量↑要求液沫夹带量eG≯0.1kg液沫/kg干气液沫夹带影响因素气泡夹带原因:液体在降液管中停留时间过短,气泡来不及解脱,而被液体卷入下层塔板。②气体和液体的不均匀流动液面落差(水力坡度):引起塔板上气速不均;塔壁作用(阻力):引起塔板上液速不均,中间>近壁;后果:使塔板上气

3、液接触不充分,板效率降低。③漏液液泛现象:6.10.2塔内气、液两相异常流动(1)液泛如果由于某种原因,使得气、液两相流动不畅,使板上液层迅速积累,以致充满整个空间,破坏塔的正常操作,称此现象为液泛。①降液管液泛当塔内气、液两相流量较大,导致降液管内阻力及塔板阻力增大时,均会引起降液管液层升高,当降液管内液层高度难以维持塔板上液相畅通时,降液管内液层迅速上升,以致达到上一层塔板,逐渐充满塔板空间,即发生液泛。并称之为降液管液泛。②过量雾沫夹带液泛原因:①气相在液层中鼓泡,气泡破裂,将雾沫弹溅至上一层塔板;②气相运动是喷射状,将

4、液体分散并可携带一部分液沫流动。说明:开始发生液泛时的气速称之为液泛气速。说明:两种液泛互相影响和关联,其最终现象相同。(2)严重漏液漏液量增大,导致塔板上难以维持正常操作所需的液面,无法操作。此漏液为严重漏液,称相应的孔流气速为漏液点气速。气量过小;塔板开孔率大。产生原因6.10.3常用塔板的类型(1)泡罩塔优点:塔板操作弹性大,塔效率也比较高,不易堵。缺点:结构复杂,制造成本高,塔板阻力大但生产能力不大。塔板是气液两相接触传质的场所,为提高塔板性能,采用各种形式塔板。组成:升气管和泡罩圆形泡罩条形泡罩泡罩塔(2)筛板塔板优

5、点:结构简单、造价低、塔板阻力小。目前,广泛应用的一种塔型。塔板上开圆孔,孔径:3-8mm,大孔径筛板:12-25mm。(3)浮阀塔板圆形浮阀条形浮阀浮阀塔盘方形浮阀优点:浮阀根据气体流量,自动调节开度,提高了塔板的操作弹性、降低塔板的压降,同时具有较高塔板效率,在生产中得到广泛的应用。缺点:浮阀易脱落或损坏。方形浮阀F1型浮阀筛板塔化工设计计算一、板式塔的工艺计算(1)选定塔顶、塔底产品浓度(有时由设计任务书给出),进行全塔物料衡算,列出物料衡算总表。xD≤(FxF/D)(2)确定冷凝器、塔顶、塔底的操作压力。(3)确定塔顶

6、、塔底温度。(t-x-y)(4)选定进料状态,定出进料温度。(求q)(5)在已定的操作压力下,作出x-y相平衡曲线。(6)求出最小回流比。(注意理想物系与非理想物系的区别)(7)确定适宜的操作回流比。(8)计算所需的理论板数及进料位置。(9)确定全塔效率(P130),算出精馏段、提馏段实际塔板数。(10)计算塔顶冷凝器及塔底再沸器的热负荷,求出塔顶、塔底所需冷却剂量及加热蒸汽用量,列出全塔热量衡算总表。(1)塔的有效高度Z已知:实际塔板数N=NT/η;选取塔板间距HT;(注意人孔、手孔、进料板)选取塔板间距HT:塔板间距和塔径

7、的经验关系塔体高度:有效高+顶部+底部二、筛板塔设备设计计算1.2-1.5米t·L’M=πD2hρ板式塔的高度为气液接触有效高度与塔顶、塔底空间高度三部分之和。其中有效段高度:Z=(N-NF-NP-1)HT+NFHF+NPHP+HD+HB式中N为实际塔板数,NF—进料板数,HT为板间距,HF—进料板处板间距,NP—人孔数,一般每隔6—8层塔板设一人孔,需经常清洗时每隔3—4块塔板处设一人孔。人孔直径一般为450—500mm。HP—设人孔处的板间距,一般取等于或大于600mm。HD—塔顶空间(不包括头盖部分),通常取1.2~1.

8、5mHB—塔底空间。指最后一块塔板到塔底部的距离。液体自离开最后一块塔板至流出塔外,需要有10-15min停留时间,据此再由釜液流量和塔径即可求出此此段高度。C:气体负荷因子,与HT、液体表面张力和两相接触状况有关。①液泛气速(2)塔径确定原则:防止过量液沫夹带液泛步骤:初选

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