精馏塔水力学计算

精馏塔水力学计算
第一章空分设备精馏塔设计 1. 精馏塔水力学计算
2. 工作状态下的气体量
,3N,, V,,Vm/h0,v3式中:V——标准状态下的气体量。

〔Nm/h〕03ρ——标准状态下气体重度。

〔Kg/m〕N3ρ——工作状态下气体重度。

〔Kg/m〕 V P2731,,,,,,vNTZ1.033 P,264.3,,,NTZ,
P——压力〔ata〕
温度〔?K〕 T——
Z——气体压缩系数。

3. 工作状态下的液体量(Q)
,3N,,Q,,Lm/h 0,L3式中:L——标准状态下液体量。

〔Nm/h〕03ρ——工作状态下液体重度。

〔Kg/m〕 L
4. 塔板直径的预计算
,,VD,87V[mm] ,,,LV
3塔中各段的最大气体量。

〔m/h〕式中:V——
3ρ——气体重度。

〔Kg/m〕V3ρ——液体重度。

〔Kg/m〕 L
*该公式不适用于直径,600mm的塔板。

5. 确定溢流方式
在通常的对流式塔板，上下塔板的流动方向是不相同的。

在空分设备上选择溢流方式的
Q特性评定是:堰长(b)的估算: ,25b
, ,,b,,,Dmm
式中:系数λ,0.65 (单溢流)
,0.62 (双溢流)
,0.57 (四溢流)
塔板的流路，一般可先按塔径的大小来选取。

塔径
单溢流 D,100,2250mm
双溢流 D,2050,4000mm
D,3450mm以上四溢流
在特殊情况下，单溢流塔板的直径可,2250mm，双溢流塔板的直径可,2050mm。

然后验算溢流强度:
Q3 〔m/h〕 ,25b
式中:Q——单溢流的液体量
Q双溢流则为 2
Q四溢流则为 4
Q如就需放大塔板直径。

,25b
6. 塔径及溢流堰宽度的确定
林德公司空分塔的直径(筒体内径)已标准化。

塔径:100,300mm，每级相50mm 即:100，150，200，250，300;
塔径:400,1100mm，每级相100mm即:400，500，600，700，800，900，1000，1100;
塔径:1250mm，每级相200mm即:1250，1450，1650，1850，2050……从塔板直径的
预计算中得到的尺寸，选取相近尺寸标准塔径，再用最大极限符合来验算选取的塔径是否符
合要求。

1) 单溢流和双溢流塔板几何尺寸示意图
图中符号:
D——塔的内径。

b/B——溢流堰长度(边,中)。

A,A——溢流斗宽度(边,中)。

12
e,E——溢流斗与进口堰间的距离(边,中)。

K——出口堰高度。

1
K——溢流斗与塔板间的距离。

2
K——进口堰高度。

3
a——塔板支承圆环遮盖垫宽度。

2) 塔板固定圆环的选取
塔板用固定圆环的型式和尺寸，详见林德标准Ls463-13一般根据空分塔筒体的壁厚，
确定筒体的壁厚，确定筒体轧槽或不轧槽，以及塔径的大小，选取合适的塔板固定圆环。

3) 计算塔板有效面积FA，孔板面积Fg及溢流斗面积FDC
溢流斗面积FDC
B
D
ba
E
EA2K1
K3
EK2H
K3EA
双溢流塔板
溢流斗面积FDC
b
e
A1
a
K1
K2H
K3
e
单溢流塔板
D
,2空塔截面积FD ,K4
溢流斗面积FDC，可根据溢流堰宽度b查得出弓形面积FDC，双溢流时，中间溢流斗
的面积FDC,A2×B。

中间溢流斗的宽度A2,100,250mm。

塔板有效面积 FA=FK-FDC
孔板面积 Fg,FK1,(2FDC，e×b) 单溢流
Fg,FK1〔2FDC〕，(A2，2E)B〕单溢流
,式中: ，，F,D,2aK14
tt
hh
aa
D=700,1450筒体不轧槽D=700700,1450筒体不轧槽
tt
hh
aa
D?1650筒体不轧槽D?1650筒体轧槽
t a h 塔径筒体塔板固定圆环型号
1Pr 15/13 8 不轧槽8 υ700,υ1450 1Pr 12/13 4 轧槽 4
12不轧槽Pr 14/9 0 6 υ1650,υ2850 2轧槽 Pr 8/9 4 0
13不轧槽Pr 18/17 0 1 υ3050以上 2轧槽 Pr 16/17 4 5
4) 核算最大负荷
QQ X AF 特性值 bDCmKg33 塔的类型 m/hm/h3 sm 2mm
下塔 1.40 25 300
1.70 25 300 上塔
0.8 15 300 粗氩塔
0.5 - - 精氩塔
气体负荷值X:(亦称气相动能因素) A
,VV X,,WA,AV3600FA
式中:V——上升气体量〔m3,h〕
3ρ——气体重度〔Kg/m〕 V3FA——塔的有效面积〔m〕
WA——以FA为基准的气体速度〔m/s〕 X表示气体负荷的一个特性值，它的大小与雾沫夹带有关。

A
因为X中考虑到气体重度，因为以前所用的速度W能更确切地表示出塔内气体负荷。

A
Q溢流堰负荷值(也称溢流强度) b
溢流堰负荷值的大小对塔板水力学影响大。

Q溢流斗负荷值: FDC
这一特性值表示溢流斗内液体的速度(m/h)
Q相当于0.1m/s的80, ,300b
如果验算结果都没有超过上面表中的最大负荷值，应进一步验算比它小一级的塔板是否
也适用。

如果有一个负荷值被超过的话，应选下一级大的直径进行验算。

7. 塔板开孔率的确定
2,,,,开孔率:,0.908 ,,,,,
式中:δ——筛板小孔直径〔mm〕
τ——小孔间距〔mm〕
林德公司空分塔筛板有四种规格:
δ,τ 0.9,3.8 0.9,3.2 1.1,3.2 0.9,2.1
5.09 7.18 10.73 1
6.67 ψ
塔板开孔率的选取，是采用筛孔的气体负荷值Y来判定:
,VVY,筛板: 3600Fg,,
V,VY,G泡罩板: N3式中:V——上升气体量〔m/h〕
3ρ——气体重度〔Kg/m〕 v
ψ——塔板开孔率
2Fg——孔板面积〔m〕
N——塔板上的泡罩数
G——系数
(Φ80缝隙式泡罩) G,0.126
(Φ80平泡罩) G,0.1106
(Φ30平泡罩) G,0.898
在操作工况下，最小气体负荷时筛孔中仍需保持一定的速度，否则将导致筛板效率的降低。

根据林德公司的经验，筛孔的气体负荷的允许值为:
Ymin Ymax δ,τ ψ
0.9/3.8 5.09 6.5 17
0.9/3.2 7.18 6.5 17
1.1/3.2 10.73 7 17
0.9/2.1 16.67 7 17
筛孔气体负荷值是没有最大极限值的，但Y值越大，阻力也越大，筛板的距离也越大，表中所列的Ymax是意味着使压力损失(阻力)不致过大。

在确定塔板筛孔及孔距尺寸时，所要选择的塔板既应包括最小的负荷工况的Y 值，又应包括最大的负荷工况时的Y值，但由于要考虑结构设计和制造技术方面的原因，应尽可能再采用相同的筛板规格，如果这一系列中的几种筛孔塔板都能避免上述特性的极限规范，则最好选用开孔率较大的一种，因为这意味着压力损失(阻力)较小，而能耗也较小。

对于泡罩塔板的气体负荷特性值Y，它的极限值为:
泡罩YY
min max 形式
缝隙2 7 泡罩
平泡14 0 罩
8. 溢流堰高度的选取
1) 出口堰高(K1)
K1影响塔板上的液面高度，也就影响到压力损失(阻力)以及溢流斗中积液高度和踏板效率。

K1应这样选定:使塔板上的液面高度(t1)约为15,25mm，这就是说在空分塔筛板上的K1在一般情况下为:K1,5,15mm.
泡罩塔板上的K1与筛板不同，K1是为了确保泡罩被液体的封闭。

所以，对Φ80缝隙泡罩
Φ80平泡罩 K1?25mm
Φ30平泡罩 K1?15mm
2) 溢流斗与下一块塔板间的距离(K2)
K2对液体的通道阻力h2和溢流斗积液高度有直接影响。

K2越大，则h2越小(及通道阻力小)，但K2越大，则溢流斗积液高度也增大，所以K2的选择应是这种情况矛盾的统一。

在实际应用中，证明液体的通道阻力5,15mm为较佳值。

2,,3.3Q,,如h2=10mm液柱，代入 h,,2,,Kb,,2
Q得 K,2b
3) 进口堰高度
K3起了溢流斗的液体挡板作用，当液体开始出现(落下)时，即造成溢流斗的封闭，阻止气体从溢流斗通过，所以有了进口堰，对设备的起动工作是有了的。

如果塔板具有足够的液体负荷，它就不是必须的，因为溢流斗由于拥有相当高的积液高度可自封闭。

但空分设备塔的液体负荷相当小，所以要设置进口堰来保证它的自封闭作用，一般设计中:K3=K2+5
9. 进口堰上的液层高度(h1)
2
3Q,,h,2.9 ,mm液柱, ,,1b,,
10. 液体从溢流斗流到塔板上的压降:[h2]
2,,3.3Q,,h, ,mm液柱, 2,,kb,2,
11. 溢流斗液面高度(h) 斗
,P30h,，10，h，2h，k，k单溢流踏板 [mm液柱] 2113斗,L
,P30h,，10，h，2h，k，k双溢流踏板 [mm液柱] 23斗1边1中,L
式中:?P——干板阻力〔mm水柱〕(见下面第12节) 0
h是一个重要的负荷特性值，因为它是确定塔板间距的主要依据之一。

斗
12. 塔板距离的确定
1) 根据X查图确定H A
在图7-1，塔板距离H作为气体负荷值X的函数表示出来，不同的开孔率ψ，给出上A塔和下塔中的最小塔板距离。

气体负荷值X特别适用于作为一个变量，因为除了塔板距离和物料之外，雾沫夹带首A
先受塔板有效截面中气体负荷的影响，也就是受X的影响。

A2) 根据溢流斗液面高度确定H
h斗 ,0.65H
溢流斗中液面高度是塔板高度65%，这样就防止液体从溢流斗液流到上块塔板，提供了
足够的保证。

但这一比值不适用于采用其它物料的塔，不适用于其它液体粘度。

根据上面二点定的H，取其较大值为塔板间距。

林德公司的塔板间距也标准化。

100mm以下，每级相差10mm。

100mm以上，每级相差20mm。

13. 每块塔板的压降(?P) 块
〔mm水柱〕 ,P,,P，,P0L块
1) 干塔板压降
2,P,CY 〔mm水柱〕 00
式中，Y——筛空气体负荷值
C——压力损失系数 0
C,0.07 (筛板) 0
C,0.4 (平泡罩) 0
C,0.7 (缝隙泡罩) 0
板厚图7-2，根据及开孔率可查得系数C 0小孔直径
但在一般空分塔，筛板的系数C0=0.07在计算中已足够精确。

液层阻力
,3筛板 [mm水柱] ,P,t,,,10L11
式中，t——筛板上的清液层高度 1
[mm] t,h，k111,3泡罩板 ,P,t,,,10L22
式中，t——泡罩板上的清液层高度 2
[mm] t,h，0.4k211
14. 实际塔板数的确定
n,n/S理m实
式中，n——实际塔板数实
n——理论塔板数理
S——塔板效率 m
影响塔板的工作效率的因数很多，入物料、塔板几何形状，液面高度等等，比较复杂，
鉴于空分的塔设备在一般的情况下，这些关系始终都是不变的，就可以采用简化的图表来确
定塔板的效率，这种方法通过实践证明是可行的。

图7-3 0.9/3.2筛板，H=100，K=5时，Wg与Sm的关系图。

1
图7-4 1.1/3.2筛板，H=150，K=5时，Wg与Sm的关系图。

1
图7-4 0.9/2.1筛板，H=150，K=(5、20、40)时，Wg与Sm的关系图。

图7-6 泡罩板，D=400，5只平泡罩，H=(150、300、450)时，Y与Sm的关系图。

空分塔一般可用近似的方法，采用如下的塔板效率。

下塔:塔板效率Sm=60,70%
上塔:塔板效率Sm=65,75%
15. 每段塔板压降(?P) 塔
?P,?P×n 段实
16. 塔的总压降(?P) 段
,P,,P ,塔段
17. 精馏塔水力学计算举例
1) 下塔水力学计算(以武汉一万制氧机为例)
A) 已知条件
体积百分比, 物流OA,相 N2 r 2
A-空气 Gas
B,3162.0 6.5 .46 f1
10C,97.9 .6 .47 f1
,100,D,12
0 8 f1 ?ppm
E,空气 df
F,空气 f1
,100,G,12
0 8 df ?ppm
31H,68.0 6.5 .46 f1
B) 计算结果
a b c d e 截面(段) 3V0 Nm/h 44920 44681 41446 55361 55361 P ata 6.18
6.25 6.32 101.0 101.0 T K 96.5 96.3 101.0 101.1 101.0 3ρ Kg/Nm 1.250 1.254 1.292 1.292 1.292 N3ρ Kg/Nm 24.8 25.1 24.8 24.8 24.8 V3V Kg/m 2261 2232 2159 2883 2883
, 4.98 5.01 4.98 4.98 4.98 V
V, 11267 11184 10752 14361 14361 V
V,/,,,VLV430.2 425.0 377.1 503.7 503.7
3LNm/h 36303 26264 10583 10583 10583 0
T K 96.5 96.7 100.8 100.8 100.8 3ρ Kg/Nm 1.250 1.255 1.324 1.324 1.324 N3ρ Kg/Nm 711 718 838 838 838 L
σ Cyn/cm 3Q m/h 63.84 45.94 16.72 16.72 16.72
截面(段) a b c d e
n 11.41 12.03 理
n 18 18 1 1 1 实
D mm 2250
H mm 180
结构固定结构
溢流数 2
F1,G1,8δ,t 0.9/3.2 1.1/3.2 0Φ ψ,(或Nψ,ψ,7.18 200 ) 10.73 泡b/Bn/Bm 1460/2176
A1/An/Am 150
Fdc 0.27/0.325
Wk,K 5 5 5 0.23 10.20
K 25 30 2
K 30 35 3
e/E 40/30 30
3.65/3.92Fg/Fa/Fk m 2.755/3.435 76
Wk=0.2Wg/Wk m/s 0.23 0.23 0.22 0.23 0 Ck m/s
X N/mK
0.91 0.90 0.87 1.16 1.09 X N/mA
15.8 15.7 15.1 13.5 7.9 Y N/m
Q/Fdc m/h 196 141 31 51 31 2Q/b m/h 21.9 15.7 5.7 5.7 5.7 2Q/B m/h
14.7 10.6 3.8 3.8 -
h 22.7 18.2 9.3 9.3 9.3 1
h 8.4 4.3 0.6 0.6 0.4 max
h 114 100 74 75 119 斗
t平均 25.1 21.1 13.2 18.2 44.3 1
t平均 2
?P mmWs 17.8 15.1 11.1 15.3 19.5 L
17.5 17.3 16.0 12.7 25.2 ?P mmWs 0
35.3 32.4 27.1 28.0 44.7 ?P mmWs 块
636.2 584.1 27.1 28.0 44.7 ?P mmWs 段
1320 mmws ?P mmWs 塔
2) 上塔水力学计算(以武汉?一万制氧机为例)
A) 已知条件
物流体积百分比,
OA,相 N2 r 2
A-空气 Gas
J,3165.2 3.3 .4 f1
1086.1 B 3.1 .8 df 31fl 61.4 2.1 .5
C 14 df 97.9 .6 .7 fl
13 D ,100,3 df 11?PPm fl 1 3
E，90, 9.68 .32 N，Fl
F 90, df 9.5 .5
G 99
df 0.8 .14 0.06 H 960.02
fl 3.4 .55
K 6133.4 fl 4.9 .8
L 4095.0 df .35 .62
,100,M 13
df 0 6 ?PPm
B) 计算结果
f 截面(段) a b c d’ d” e 4321930623V0 Nm/h 9416 -14027- 2053 9538
29 0 111.60 P ata 1.34 -1.43- 1.49 .38 .39
8894.6 T K 79.7 -86.2- 93.6 0.9 2.1
111.461.429 3ρ Kg/Nm 1.250 -1.313- N.261 .272 0
556.69 3ρ Kg/Nm 5.85 -6.05- 6.43 V.98 .97
884976544 3V Kg/m 2013 -3046 860 428 9
222.59 , 2.42 -2.46 2.54 V.45 .44
221261692V, 4868 -7429- V1666 0591 27 7
V,/,,,763203202VLV172.0 -24399- 59.4 88.9 34 3
1232032023LNm/h 6951 -24399- 0 5842 6494 34 3 8894.6 T K 79.7 -85.9- 93.6 0.2 2.0
111.451.429 3ρ Kg/Nm 1.250 -1.366- N.259 .305 0 31120 ρ Kg/Nm 807 88-1007- 114L
f 截面(段) a b c d’ d” e
20 99 1
σ Cyn/cm
2340.740.86 3Q m/h 10.76 -33.11- 4.33 8.44 2
1124.1 n 8.97 -13.63- 理.41 5 0
13 n 15 6 10+10 32 实5
D mm 1250 2450 2450
H mm 140 200 160 140 160 结构固定结构
2 溢流数 1 2
Sch1,0.9/3.1.1/1.1/3.1.1/3.2 0.9/2.1 δ,t Gl,80Φ 2 3.2 2
ψψ,(或Nψψ,2ψ,ψ,7.18 ,28 ) 10.73 ,10.73 10.73 泡16.67
1590/b/Bn/Bm 850 1590/2386 2386
A1/An/Am 150 150 150
0.32/Fdc 0.0974 0.32/0.36 0.36 K 5 10/15 25 10 5/10 5/10 1
K 25 30 30 30 30 30 2
K 30 35 35 35 35 35 3
e/E 30 50 40 30 50 50
0.98154.07/3.3853.263.26/2Fg/Fa/Fk m 2.90/4.07 /1.23 4.174 /4.07 /4.07 4.07
00Wk=Wg/Wk m/s 0.61 0.25 0.42 0.56 .85 .81 0.18
Ck m/s
X N/mK
111.2 0.51 0.48 0.86 1.16 X N/mA.48 .41
1113.4 13.7 4.2 8.6 10.0 Y N/m2.4 1.8
61114 Q/Fdc m/h 111 52 92 113 8 07
712Q/b m/h 12.7 10.4 - 12.8 12.8 .7 2.1
6.6582Q/B m/h - 6.9 8.5 .1 .1 (猜)
11h 15.8 13.8 - 15.9 15.9 11.3 5.3
81h - 10.0 12.1 12.1 1.0 1.7
012.0 h 2.8 1.3 - 2.0 2max.7 .8
f 截面(段) a b c d’ d” e
8885 h 86 101 73 80 斗2 9
22t平均 20.8 38.3 20.6 21.5 21.5 12.5 6
t平均 23.8 2
12?P mmWs 16.8 24 20.7 24.5 24.1 L8.5 3.4
19?P mmWs 13.2 12 5.2 7.1 12.6 00.9 .8
23300 36 25.9 31.6 36.7 ?P mmWs 块9.4 3.2
14101450 360 259 116 ?P mmWs 段77 98 1
m2865 ?P mmWs 塔mvs
18. 精馏塔结构设计
3) 空分塔进出口接管公称直径的确定
根据接管最大允许速度的经验值来计算，然后选取相近的标准公称直径。

A) 下塔接管的最大允许速度:(压力塔)
B) 上塔接管最大允许速度:
19. 空分塔进出口接管结构方面的参考规范: 1) 液体进口管:(或气液混合物进口管)
A) 单溢流塔板上
在塔顶第一塔板上液体进口
WN——管子公称直径
A,2×NW
B,2.5×NW
C,2×NW
D,50mm
E?50mm
F,0.5×NW，且?25mm K3,50mm
为了得到较小的溢流斗，可以不按上列A和E要求而允许按如下标准要求: NW?80
A,2×NW
Emin,25
NW,100,200:Amin,1.5×NW，min,e(e,50mm,
NW,250:Amin,1.2NW，min,e(e,50mm ,
当这些标准要求还不满足小的溢流斗宽度时，则必须设计另外特殊的结构。

另一种结
构:
另一种结构:
,,1.5×NW B,2×NW C,1.5×NW K3,50mm
在二块塔板之间液体进口
A,2×WN
B,2.5×WN
C,2×WN
E?0.50×WN，且?25
D,100mm或K1，50mm
I,1.5塔板距(一般)，
,1塔板距(当Q,10,下流液体时,，Q=进入的液体量。

G?塔板距(当V,20,上升气体时)，V——进入的气体量。

?1.5塔板距(当V,20,上升气体时，?50mm(当纯液体进入时)
B) 双溢流塔板上
在塔板第一块塔板上液体进口
A=100mm
B,E，40mm
C,30mm
D,20mm
F?2×NW
G,1×NW
H,100mm
R,50mm
P,50m
E,I，E/I,0.15,0.5，液体下流长孔的数目和面积，应按下列规定选取:
液体通过长孔的速度W,0.7,1.3m/s
2在中间液流槽的液面高度h,W/7.8 中间液流槽高度L,h，50mm
在二块塔板之间液体进口
A?100mm
20,上升蒸气量时 ) U?1塔板距(当进入气体量V,
U?1.5塔板距(当进入气体量V,20,上升蒸气量时 )
10,下流液体量时 ) W,1塔板距(当进入液体量Q,
W,1.5塔板距(当进入液体量Q,10,下流液体量时 ) 当液体进口管,NW150时，有时也采用下列简单的结构:
A=1塔板间距
W,1.5塔板间距
2) 气体进口管
在单溢流或双溢流的塔板之间的气体进口管。

A?0.5塔板间距(当进入气体量V,20,上升气体量) A?1塔板间距(当进入气体量V,20,上升气体量) A?1.5塔板间距(当进入气体量V,50,上升气体量) B?1塔板距C?50mm(进口管与工字梁之间的距离)
3) 液体出口管
A) 单溢流塔板上液体出口管
A?50mm且,1WN
B,A，NW
C?50mm且?h，30(h1为塔板的出口溢流挡板上清液层高度(mm)) 1
D,F/3(F为塔板的进口溢流挡板至筒体壁间的距离)
E?1塔板距
有时也采用下面结构:
A,(1.5,2)NW B,1.5NW
C?1.5t(t为塔板上清液层的高度) 11
B) 双溢流塔板上液体出口管
A?50mm，且,NW B,A，NW
C?50mm，且?h，30 1
D,2×NW，且?200 E?1塔板距
有时采用下面的结构:
A,3NW
B,1.5NW
C?1.5t 1
D?d，20mm d——管子外径 4) 气体出口管
A) 在塔顶部气体出口管
A?2塔板距，且?600mm
B) 带有管式冷凝器的塔设备顶部气体出口管
A?1NW，且?2塔板距
B?1Nw，且?塔板距
C) 单溢流塔板，在塔板之间的气体出口管
A?1塔板距，且?NW/2
B?2塔板距，且?NW/2
D) 双溢流塔板，在塔板之间的气体出口管
A?1塔板距，且?NW/2
B?2塔板距，且?NW/2
E) 当抽出气体占塔内上升气体较大的百分比时，常采用下列结构:
气体从塔的中部抽出，上设一罩盖以防液体抽出。

A,50mm
B?R/4
R,1.7NW
5) 塔釜的结构
A) 直接接冷凝蒸发器的单溢流塔釜(如上塔和精氩塔):
气体出口管与工字梁的支承横梁(即工字梁)之间的距离?50mm尺寸A?D/2，且?1塔板距
B?1.5塔板距
C?800mm
气体出口管应该尽可能与降液管成90?，上塔最下面一块塔板在溢流斗中流下的液体，必须液封，不要让气体进入，在下面设置接液盘和降液管，将流下液体直通冷凝器液体中。

B) 直接接冷凝蒸发器的双溢流塔釜(如上塔)
气体出口管与塔板的支承横梁(即工字梁)之间的距离?200mm
尺寸
A?D
B?1.5塔板距
C?800mm
双溢流最下面的一块塔板总是设计成中间溢流斗的结构。

气体出口管必须设计二只且互相对称，气体出口管应该尽可能与降液管成直角(90?)。

上塔最下面一块塔板流下的液体必须液封，不要让气体进入，在下面再设计接液盘和降液管，将流下的液体直通入冷凝器液体中。

C) 带底的高位置的单溢流塔釜(如粗氩塔和高位置的氮塔)
气体进口管与塔板支承横梁间的距离?50mm
尺寸
A?D/2，且?1塔板距
B,100
气体进口管应该尽可能与最下面一块塔板的降液管(即溢流斗)设计成直角。

因为塔的位置较高，液体出管设计在封头底部。

D) 带底的高位置的双溢流塔釜(如带封头的双溢流上塔)
气体进口管与塔板支承横梁(即工字梁)之间的距离?200
尺寸
A?D
B?1.5塔板距
C?200mm
最下面的塔板总是设计成中间溢流斗的结构，它必须设计二只气体进口管和二只气体出
口管，且尽可能与降液管成直角。

E) 带底的低位置的单溢流塔釜(如下塔和位置的氮塔)
气体进口管与塔板支承横梁之间的距离?50mm液体排出管(如下塔液空出口)设计如
图所示的结构。

尺寸
X,D?300mm
Y,d?100mm
Z,0.125D 外
但液体排出管的下端与干式取压器上端之间的距离?100mm。

尺寸
A?D，且?2塔板距。

B?1.5塔板距
气体进口管尽可能与降液管成直角。

为了减少液体排出管上的液面波动，在塔釜设置隔板，隔板的高度等于液体排出管接头
的高度。

(e) f)两节，塔釜的结构规范相同)。

6) 塔板的结构
A) 小型的单溢流塔板
B) 大型的单溢流塔板
塔板直径较大时，为了增强塔板刚性和塔板的水平度，在两塔板之间增设定距螺栓的间距一般为300,400mm，有时也小于300mm。

为了增强溢流斗的刚性，在斗的下部增设支撑板，与溢流斗铆牢，支撑板的下端在装配时与下一块塔板铆牢，并且保证了尺寸K。

2
C) 双溢流塔板
双溢流塔板的直径较大(,2000mm)，所以之间总是设置定距螺栓来增强塔板刚性和塔板水平度，在溢流斗中总是设置支撑板来加强其刚性，对流式双溢流塔板有二种形式，间隔排列，如上面剖面图中所示。

其俯视图为带二只边溢流斗的塔板，在双溢流塔总装时，塔板不是整块拼好，而是拼成半块塔板二块，在总装时，分别送入筒内，在放一块长形的接液盘与二个半块塔板铆牢。

上图为带中溢流斗的塔板的俯视图。

在总装时，也是拼成半块塔板二块，在总装时，分别送入筒内，再放一只长方形的中间溢流斗与二个半块塔板铆牢。

林德公司空分塔筛板有四种规格:
小孔/小0.0.1.0.
9/3.8 9/3.2 1/3.2 9/2.1 孔距
开孔率5.7.11
09 18 0.73 6.67 ψ
其中0.9/3.8的规格校少使用
D) 泡罩塔板
泡罩塔板的结构与筛板基本结构相同，只是筛孔板的小孔换成泡罩就行了，所以塔板结构就不具体介绍了，下面介绍林德公司所用的三种泡罩的结构。

? Φ80缝隙式泡罩
缺图
? 80平泡罩
E) 林德对流式塔板的优点
? 塔板结构简单，不需要剪成很多块扇形板来拼接，也不需要很多工模具，所以制造容易，成本低。

? 没有中心筒，塔板利用面积大。

? 溢流挡板的长度(即b大)，所以在相同的液体流量下，对流式塔板的塔径比环流式塔板的塔径要小。

? 液体的流路短，所以液面落差小。

? 采用定距螺栓支撑，所以塔板的刚性不成问题，保证了塔板的水平度和平整度。

? 空分塔总装可采用卧装塔板，所以装配方便且安全，不需要很高的厂房或总装架，林德公司空分塔总装时，塔径,2000mm时的只需要二个工人进行装配。

塔径,2000mm的塔只有一个工人装配。

? 双溢流塔板部件不是整块先拼接好，而是先拼成两个半块，再在总装配
时进行铆接，这样也使装配方便。

7) 空分塔其它典型结构
A) 塔板固定圆环:(LS463-13)
图? 用于塔内径D,1500mm，筒壁较薄的能轧槽的塔设备。

图? 用于塔内径D,1500mm，筒壁较厚不能轧槽的塔设备。

图? 用于塔内径D=700,1500mm，筒壁轧槽的塔设备。

图? 用于塔内径D=700,1500mm，筒壁不轧槽的塔设备。

图? 用于塔内径D,700mm，筒壁轧槽的塔设备。

图? 用于塔内径D,700mm，筒壁不轧槽的塔设备。

B) 塔板的定距螺栓
塔板定距螺栓是标准件(LS221,17)
用于铝制空分设备的塔板定距螺栓有二种形式(见上图)。

A型:用于最下面一块塔板下面，旋在塔板支承横梁的螺套上。

B型:用于二块塔板之间，图中:L,塔板间距(mm),1
塔板定距螺栓的材料是ALMg3 F16
C) 塔板的支撑横梁
采用工形型材(Ls 463-02)，材质为:AlMg3/5154 F21。

在标准中有三种规格:根据塔径的大小选用。

塔板支撑梁布置实例:
D=1250mm (武汉上塔,副塔)
D=2050mm(武汉粗氩塔)
D=2450mm(武汉下塔)
D=2450mm(武汉下塔)
D) 筒体加强圈
采用T铝材(林德标准LS 463,13)材质:AlMg4.5Mn
T型铝材的截面尺寸，如图所示。

其中t有三种规格:t,10mm 20mm 30mm。

根据容器的壁厚选取，容器的直径D?1200mm，才能采用此种T型铝材。

?
?
筒体加强圈，不但加强了大直径容器的刚性，还有其它用途。

如?、?所示，为上塔加强圈，又作为塔板支承横梁的搁架。

如图?、?，为下塔加强圈，又作为下塔的支座。

图?加强圈，焊在上端，可作为容器的吊架。

?
?
?
E) 付塔与上塔的锥体连接结构
在付塔与上塔锥体之间衬一圈不锈钢，(X10CrNiTi189)，在衬圈下面先焊数块铝板，尺寸为3×20×25，作为支撑不锈钢衬圈之用，然后套入锥体，在锥体顶部与付塔焊牢。

F) 干式取压器
干式取压器用于液面计下接头，为林德最新结构，在引出的铜管上设置小型电加热器，可保证液面的下接头取出气体，避免了液面计管子中杂质所堵塞而产生液面计失灵的现象。

第二章空气喷淋式冷却塔的设计
1. 空气冷却塔的热力计算
以武汉?一万制氧机的喷淋冷却塔为例。

1) 塔的各部位空气饱和含水量的确定
A) 进喷淋冷却塔的空气饱和含水量，空压机为四级压缩(即n,4)，没有末级冷却器，则进喷淋塔的
空气饱和含水量等于空压机三级冷却器出口状态空气饱和含水量。

三级冷却器出口的空气压力为:
n1,3,,P6.6,,出4n,,,,4.03ata ,,,,P1.03,,进,,
式中， P出——空压机出口压力
P进——空压机进口压力
设三级出口冷却器的冷端温差为?t,10?，冷却水为35?。

则三级冷却器出口的空气温度为45?。

进喷淋冷却塔的空气饱和含水量按P,4.03ata，t,45?
3查得X,20g/Nm
B) 喷淋塔中部(35?冷却水进口处)的空气饱和含水量。

设空气与冷却水的温差 ?t,5?
则空气温度为35，5,40?
空气压力为6.6ata
3中部空气的饱和含水量为9.5g/Nm
C) 空气喷淋冷却塔的空气饱和含水量
顶部冷却水温度为22?，设空气与冷却水的温差为6?
则出口的空气温度为22，6,28?
压力为6.6ata
3出口空气的饱和含水量为5g/Nm
2) 求喷淋冷却塔上段的热负荷Q上及喷淋冷却水量m 水
A) 上段空气放出的热量Q 上
Q,m(C??t，r??x) 上p03式中: m,5500Nm/h——空气量
3Cp=0.311Kcal/Nm——干空气比热
?t,40,28,12?——空气进出口的温差
r0,0.6Kcal/g?——水的汽化潜热
3?x,9.5,5,4.5g/Nm——进出口的空气饱和含水量的差值
? Q,5500〔0.311(40-28)+0.6(9.5-0.5)〕,353760Kcal/h 上
B) 上段喷淋冷却水量
空气放出的热量,冷却水所吸收的热量
Q,m,,t,C上水水P水
Q上,m水,t,C水P水
式中: Q上,353760Kcal/h——喷淋冷却塔上段热负荷
?t,(35-22),13?——冷却水进出口之间的温差水3Cp,1000Kcal/m.?——水的比热水
3537603m,,27.21m/h 水，，35,22，1000
3) 求喷淋冷却塔下段的热负荷Q及喷淋冷却水量m 下水
35?冷却水在塔的下段的温升为12?(用户提供)，即出塔的水温为47?。

按林德公司的经验，冷却水的温升在10,12?时最为经济。

因为:
? 若冷却水的温升过大，则在塔中水与空气的平均温差减小，则空气喷淋冷却塔
所需的喷头数值随此温差的减小将急速增加，使空气喷淋冷却塔的造价提高。

? 若冷却水的温升过大，则将塔排出之水冷却所需的水冷却塔设备的造价也将提
高。

喷淋冷却塔下段的热负荷Q 下
Q,550000.31195,40，0.620,9.5,,，，，，下
,1287275KCal/h
下段喷淋冷却水量m 水
12872753m,,107.27m/h 水，，47,35，1000
4) 实际喷淋冷却水量的确定
考虑到安全系数，实际水量将增加20,左右。

3取实际冷却水量为130m/h
3其中22?冷却水30 m/h
335?冷却水100 m/h
3共130 m/h
经予计算后得所需的喷头数目:
3322?冷却水(二只喷头) 2×15 m/h =30 m/h
3335?冷却水(五只喷头) 5×20 m/h =100 m/h
5) 喷淋情况的验算:(以逐只喷头进行验算)
A) 喷头效率
经过一只喷头的喷水，使空气的降温: ?T,T,T 空入空出。