精馏塔负荷调整原理

6.9.8 塔负荷性图

目标：了解塔水力学性能，提出改进措施

（1）塔板负荷性能图

从前面介绍的内容可知，为避免塔板发生异常流动，要求设计必须满足一定的约束条件。将表示满足各约束条件的适宜操作范围的图形称之为

塔的负荷性能图。该图可以气相流量为纵坐标，液相流量Lh为横坐标绘制。当塔板结构尺寸初步确定之后，在对几个主要水力学参数进行校核，

论证其结构是否合理，然后通过绘制负荷性能图，对塔板结构进一步确认。

① 过量液沫夹带线，或气相上限线

过量液沫夹带量，故取

（6.9.23）

将式中操作气速u表示为：

由以上分程整理可得：

（6.9.24）

由式（6.9.24）绘制曲线①

图 6.9.26 负荷性能图

② 液相下限线

当堰上液头高＝6mm，

塔板效率急剧下降，则不宜再

减了，是平直堰最小溢流强度，

即液相流量的下限。

（6.9.25）

由上式解得

所以，液相下限线为一垂直线，如图中②所示。

③ 气相下限线

当气相流量降到一定程度时，塔将产生严重漏液，由漏液点气速

，中含有，故关联不同工况下漏液的气、液两相流量关系

（6.9.26）

如曲线③所示。

目标：了解塔水力学性能，提出改进措施

（1） 负荷性能图（续）

④液相的上限线

当液体在降液管中停留时间低于5s 时，液相中所含气体释放不净，导致返混，影响塔板效率。此时，液相流量不宜再增大，故称该流量为液相流量上限线。

如图6.9.26中垂线④所示。

⑤降液管内液泛线

当降液管内泡沫层高度达到上层塔板，使液流不畅时即开始发生液泛，根

据液体流动的能量衡算所得关系，则：

（6.9.27）

式中较小，一般可略去，将，，表达关系代入，则关联降液管液泛时，其气、液两相流量的关系：

（6.9.28） 如图6.9.26中曲线⑤所示。

⑥操作线

根据设计条件给定流量

、

，即可在图6.9.26确定设计点

，过o ，

p 作操作线交③于a ，⑤于b 点。

a 点所示的气相流量为该塔板的最小气体流量

b 点所示的气相流量为该塔板的最大气体流量

、 为该塔板操作负荷的上、下限。两者之比为塔的操作弹性：

（6.9.29）

塔板操作弹性并非恒定不变，而与操作条件有关。

当操作的即回流比R 发生变化时，其操作弹性随之改变，其控制线也有所不同，如图6.9.27所示。a 、b 、c 三种操作工况的气相上、下限、均有所不同，故其操作弹性也不相同，各操作控制线不相同。 a 工况受液相下限及液沫夹带线控制。

b 工况则受漏液限及降液管液泛

线控制。

c 工况则受漏液线及液相上限控制。如图9.6.27所示。

①、②、③、④、⑤线是5个约

束条件作出的曲线，所组成的图即负

荷性能图所围的区域，即塔板的适宜操作范围。

图 6.9.27 塔板气相上、下限

与操作条件的关系