化工原理课程设计-板式精馏塔的设计 ㊣ 精品文档 值得下载

按式核查下液体在降液管中的停留时间。

如不符合要求，且难以加大板间距来调整时，也可在此先作塔径的调整。

第五节板式塔的结构塔的总体结构塔的外壳多用钢板焊接，如外壳采用铸铁铸造，则往往以每层塔板为节，然后用法兰连接。

板式塔除内部装有塔板降液管及各种物料的进出口之外，还有很多附属装置，如除沫器人手孔基座，有时外部还有扶梯或平台。

此外，在塔体上有时还焊有保温材料的支承圈。

为了检修方便，有时在塔顶装有可转动的吊柱。

如图为板式塔的总体结构简图。

般说来，各层塔板的结构是相同的，只有最高层，最低层和进料层的结构有所不同。

最高层塔板与塔顶的距离常大于般塔板间距，以便能良好的除沫。

最低层塔板到塔底的距离较大，以便有较大的塔底空间贮液，保证液体能有的停留时间，使塔底液体不致流空。

塔底大多是直接通入由塔外再沸器来的蒸气，塔底与再沸器间有管路连接，有时则再塔底釜中设置列管或蛇管换热器，将釜中液体加热汽化。

若是直接蒸汽加热，则在釜的下部装鼓泡管，直接接入加热蒸汽。

另外，进料板的板间距也比般间距大。

塔体总高度板式塔的塔高如图所示，塔体总高度不包括裙座由下式决定式中塔顶空间塔底空间塔板间距开有人孔的塔板间距进料段高度实际塔板数人孔数目不包括塔顶空间和塔底空间的人孔。

塔顶空间塔顶空间见图指塔内最上层塔板与塔顶空间的距离。

为利于出塔气体夹带的液滴沉降，其高度应大于板间距，通常取为。

若图塔高示意图需要安装除沫器时，要根据除沫器的安装要求确定塔顶空间。

人孔数目人孔数目根据塔板安装方便和物料的清洗程度而定。

对于处理不需要经常清洗的物料，可隔块塔板设置个人孔对于易结垢结焦的物系需经常清洗，则每隔块塔板开个人孔。

人孔直径通常为。

图板式塔总体结构简图塔底空间塔底空间指塔内最下层塔板到塔底间距。

其值视具体情况而定当进料有分钟缓冲时间的容量时，塔底产品的停留时间可取分钟，否则需有分钟的储量，以保证塔底料液不致流空。

塔底产品量大时，塔底容量可取小些，停留时间可取分钟对易结焦的物料，停留时间应短些，般取分钟。

塔板结构塔板类型按结构特点可分为整块式或分块式两种。

般，塔径从时采用整块式塔板当塔径在以上时，人已能在塔内进行拆装操作，无须将塔板整块装入。

并且，整块式塔板在大塔中刚性也不好，结构显得复杂，故采用分块式塔板塔径在之间，设计时可按便于制造安装的具体情况选定。

整块式塔板结构小塔的塔板均做成整块式的，相应地，塔体则分成若干段塔节，塔节与塔节之间用法兰连接。

每个塔节中安装若干块叠置起来的塔板。

塔板与塔板之间用段管子支承，并保持所需要的板间距。

图为整块式塔板中的定距管式塔板结构。

塔节内的板数与塔径和板间距有关。

如以塔径的塔节为例，对应于不同的板间距，图板式塔的塔高塔节内安装的塔板数ˊ塔板与下法兰端面的距离以及塔节高度如表所示。

表塔板的有关尺寸，ˊ第六节精馏装置的附属设备精馏装置的主要附属设备包括蒸气冷凝器产品冷凝器塔底再沸器原料预热器直接蒸汽鼓管物料输送管及泵等。

前四种设备本质上属换热器，并多采用列管式换热器，管线和泵属输送装置。

下面简要介绍。

回流冷凝器按冷凝器与塔的位置，可分为整体式自流式和强制循环式。

整体式如图和所示。

将冷凝器与精馏塔作成体。

这种布局的优点是上升蒸汽压降较小，蒸汽分布均匀，缺点是塔顶结构复杂，不便维修，当需用阀门流量计来调节时，需较大位差，须增大塔顶板与冷凝器间距离，导致塔体过高。

该型式常用于减压精馏或传热面较小场合。

图冷凝器的型式自流式如图所示。

将冷凝器装在塔顶附近的台架上，靠改变台架的高度来获得回流和采出所需的位差。

强制循环式如图所示。

当冷凝器换热面过大时，装在塔顶附近对造价和维修都是不利的，故将冷凝器装在离塔顶较远的低处，中的允许气速应不产生过大的压降，其值可参照表。

表蒸气出口管中允许气速参照表操作压力绝压常压蒸汽速度回流液管径冷凝器安装在塔顶时，冷凝液靠重力回流，般流速为，速度太大，则冷凝器的高度也相应增加。

用泵回流时，速度可取。

进料管径料液由高位槽进塔时，料液流速取。

由泵输送时，流速取为。

釜液排除管径釜液流出的速度般取。

饱和水蒸气管饱和水蒸气压力在表压以下时，蒸气在管中流速取为表压在以下时，流速取为表压在以上时，流速取为。

加热蒸气鼓泡管加热蒸气鼓泡管又叫蒸气喷出器若精馏塔采用直接蒸气加热时，在塔釜中要装开孔的蒸气鼓泡管。

使加热蒸气能均匀分布与釜液中。

其结构为环式蒸气管，管子上适当的开些小孔。

当小孔直径小时，汽泡分布的更均匀。

但太小不仅增加阻力损失，而且容易堵塞。

其孔直径般为，孔距为孔径的倍。

小孔总面积为鼓泡管横截面积的倍，管内蒸气速度为。

加热蒸气管距釜中液面的高度至少在以上，以保证蒸气与溶液有足够的接触时间。

离心泵的选择离心泵的选择，般可按下列的方法与步骤进行确定输送系统的流量与压头液体的输送量般为生产任务所规定，如果流量在定范围内波动，选泵时应按最大流量考虑。

根据输送系统管路的安排，用柏努利方程计算在最大流量下管路所需的压头。

选择泵的类型与型号首先应根据输送液体的性质和操作条件确定泵的类型，然后按已确定的流量和压头从泵的样本或产品目录中选出合适的型号。

显然，选出的泵所提供的流量和压头不见得与管路要求的流量和压头完全相符，且考虑到操作条件的变化和备有定的裕量，所选泵的流量和压头可稍大点，但在该条件下对应泵的效率应比较高，即点坐标位置应靠在泵的高效率范围所对应的曲线下方。

另外，泵的型号选出后，应列出该泵的各种性能参数。

核算泵的轴功率若输送液体的密度大于水的密度时，可按，核算泵的轴功率。

用泵向塔提供回流液。

需指出的是，在般情况下，冷凝器采用卧式，因为卧式的冷凝液膜较薄，故对流传热系数较大，且卧式便于安装和维修。

管壳式换热器的设计与选型管壳式换热器的设计与选型的核心是计算换热器的传热面积，进而确定换热器的其它尺寸或选择换热器的型号。

流体流动阻力压强降的计算管程流动阻力管程阻力可按般摩擦阻力公式求得。

对于多程换热器，其阻力等于各程直管阻力回弯阻力及进出口阻力之和。

般情况下进出口阻力可忽略不计，故管程总阻力的计算式为式中分别为直管及回弯管中因摩擦阻力引起的压强降结垢校正因数，对的管子取对的管子取管程数串联的壳程数。

上式中直管压强降可按第章中介绍的公式计算回弯管的压强降由下面的经验公式估算，即壳程流动阻力壳程流动阻力的计算公式很多，在此介绍埃索法计算壳程压强降的公式，即式中流体横过管束的压强降流体通过折流板缺口的压强降壳程压强降的结垢校正因数液体可取，气体可取。

式中管子排列方法对压强降的校正因数，对正三角形排列，对转角三角形为，正方形为壳程流体的摩擦系数横过管束中心线的管子数值可由下式估算管子按正三角形排列管子按正方形排列式中换热器总管数。

折流挡板数折流挡板间距按壳程流通截面积计算的流速而。

管壳式换热器的选型和设计计算步骤计算并初选设备规格确定流体在换热器中的流动途径根据传热任务计算热负荷。

确定流体在换热器两端的温度，选择列管换热器的形式计算定性温度，并确定在定性温度下的流体物性。

计算平均温度差，并根据温度差校正系数不应小于的原则，决定壳程数。

依据总传热系数的经验值范围，或按生产实际情况，选择总传热系数值。

由总传热速率方程，初步计算出传热面积，并确定换热器的基本尺寸如及管子在管板上的排列等，或按系列标准选择设备规格。

计算管程壳程压强降根据初定的设备规格，计算管程壳程流体的流速和压强降。

检查计算结果是否合理或满足工艺要求。

若压降不符合要求，要调整流速，在确定管程数或折流板间距，或选择另规格的换热器，重新计算压强降直至满足要求为止。

核算总传热系数计算管程壳程对流传热系数，确定污垢热阻和，在计算总传热系数，比较的初设值和计算值，若，则初选的换热器合适。

否则需另设值，重复以上计算步骤。

再沸器精馏塔底的再沸器可分为釜式再沸器热虹吸式再沸器及强制循环再沸器。

釜式式再沸器如图和所示。

是卧式再沸器，壳方为釜液沸腾，管内可以加热蒸汽。

塔底液体进入底液池中，再进入再沸器的管际空间被加热而部分汽化。

蒸汽引到塔底最下块塔板的下面，部分液体则通过再沸器内的垂直挡板，作为塔底产物被引出。

液体的采出口与垂直塔板之间的空间至少停留分钟，以分离液体中的气泡。

为减少雾沫夹带，再沸器上方应有分离空间，对于小设备，管束上方至少有高的分离空间，对于大设备，取再沸器壳径为管束直径的倍。

是夹套式再沸器，液面上方必须留有蒸发空间，般液面维持在容积的左右。

夹套式再沸器，常用于传热面较小或间歇精馏中。

热虹吸式再沸器如图所示。

它是依靠釜内部分汽化所产生的汽液混合物其密度小于塔底液体密度，由密度差产生静压差使液体自动从塔底流入再沸器，因此该种再沸器又称自然循环再沸器。

这种型式再沸器汽化率不大于，否则传热不良。

强制循环再沸器如图中所示。

对于高粘度液体和热敏性气体，宜用泵强制循环式再沸器，因流速大停留时间短，便于控制和调节液体循环量。

原料预热器和产品冷却器的型式不象塔顶冷凝器和塔底再沸器的制约条件那样多，可按传热原理计算。

图再沸器的型式接管直径各接管直径由流体速度及其流量，按连续性方程决定，即式中流体体积流量流体流速管子直径，。

塔顶蒸气出口管径蒸气出口管置工艺流程图和精馏塔的设备图。

第二节设计方案的确定操作条件的确定确定设计方案是指确定整个精馏装置的流程各种设备的结构型式和些操作指标。

例如组分的分离顺序塔设备的型式操作压力进料热状态塔顶蒸汽的冷凝方式余热利用方案以及安全调节机构和测量控制仪表的设置等。

下面结合课程设计的需要，对些问题作些阐述。

操作压力蒸馏操作通常可在常压加压和减压下进行。

确定操作压力时，必须根据所处理物料的性