板式塔的设计

板式塔的设计

板式塔的设计包括塔高的计算、塔径的确定、溢流装置的结构尺寸、板面布置、塔板校核及负荷性能图绘制等项内容。

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。

（2）确定冷凝器、塔顶、塔底的操作压力。

（3）确定塔顶、塔底温度。

（4）选定进料状态，定出进料温度。

（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。

（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，算出精馏段、提馏段实际塔板数。

（11）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。

二、筛孔塔板的设计参数

液体在塔板上的流动型式确定之后，完整的筛板设计必须确定的主要结构参数有：

①塔板直径D

②板间距H T

③溢流堰的型式，长度

l和高度w h

w

④降液管型式及降液管底部与塔板间距的距离

h

o

⑤液体进、出口安定区的宽度和边缘区宽度

⑥筛孔直径

d和孔间距0t

三、筛孔塔板的设计程序

1、板间距的选择和塔径D的初步确定

初选板间距H T，取板上清液层高度h l=50-100mm之间，计算最大允许气速

u max ，根据泛点百分率计算出设计气速u 和所需气体流通面积n A ，u

V A S n =

，按

下表1选择塔板流型，并取堰长kD l w =，通常单流型可取k=0.6～0.8，双流型取k=0.5～0.7。对容易发泡的物系k 可取得高一些，以保证液体在降液管内有更长的停留时间。由教材图8-17查得溢流管面积f A 和塔板总面积T A 之比，即

T

n

T T

f A A A A A -=

，然后求得塔板总面积T A ，根据π

T

A D 4=

求得D ，按塔设备系

列化规格，将D 进行圆整。当塔径小于1m 时，按100mm 递增，当塔径大于1m 时，按200mm 递增。

s V 为气体的体积流量

m 3/s ， s V 需要按精馏段和提馏段分开计算，最后根据

塔径的大小确定均能满足要求的塔径。

表1 选择液流型式的参考

2、塔高的确定

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-N F -N P -1）H T + N F H F + N P H P + H D + H B 式中N 为实际塔板数， N F --进料板数，H T 为板间距， H F —进料板处板间距，

N P —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 。

H P —设人孔处的板间距，一般取等于或大于600mm 。 H D —塔顶空间（不包括头盖部分），通常取1.2～1.5m

H B —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段高度。τρ

π

M

L H

D B

'

2

4

=

3、塔板的分块

塔板按结构特点，大致可分为整块式和分块式两类塔板。塔径为300—900mm 时，一般用整块式；塔径超过800—900mm 时，由于刚度、安装、检修等要求，多将塔板分成数块通过人孔送入塔内。对塔径为800—2400mm 的单流型塔板，分块数如下表：

4、塔板结构设计

注意：提馏段与精馏段分别设计计算。 ①溢流堰的型式和高度选择

通常溢流堰为平直堰，当堰上液高度ow h 小于6mm 是应用齿形堰。 设计内容包括:堰高W h 、堰长W l 、降液管的宽度和底隙高度0h 。（参照教材） ②安定区和边缘区宽度的选择

入口安定区宽度可取50～100mm ，出口安定区根据工业实践，目前多主张不设出口安定区。边缘区宽度与塔径有关，一般取25～50mm 。 ③孔径和开孔率的选择

鼓泡型操作的筛板塔，孔径通常取3～8mm 。喷射型操作的筛板塔，孔径通常取12～25mm 。开孔率按教材（8-16）计算，一般在5～15%之间 ④塔板布置

选定筛板的孔径及板厚。确定塔板的开孔率，一般在5～15%之间。算出筛孔总数及板上有效操作面积。在方格纸上作出筛孔的排列草图。

如果作出的筛孔数目与计算值不等须按作出的筛板数进行核算，直至相等。

5、塔板的校核（按教材进行）：注意：提馏段与精馏段分别校核。

画出板式塔负荷性能图，求出操作弹性。

6、塔的辅助设备选用

根据冷凝器、再沸器的操作条件及热负荷，选定冷凝器、再沸器的型式、规格及台数。估算回流泵的流量及扬程，选定泵的型号与规格。

7、编制计算结果汇总表

8、绘制塔体总图及塔板结构图。

完整的课程设计由说明书和图纸两部分组成。说明书是设计的书面总结，也是后续设计工作的主要依据，应包括以下主要内容：

（1）封面（课程设计题目、班级、姓名、指导教师、时间）；

（2）目录；

（3）设计任务书；

（4）设计方案简介；

（5）设计条件及主要物性参数表；

（6）工艺设计计算；

（7）辅助设备的计算及选型；

（8）设计结果汇总表；

（9）设计评述及设计者对本设计有关问题的讨论；

（10）工艺流程图及设备工艺条件图；

（11）参考资料。