板式塔设计2007解读

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板式塔设计

板式塔设计

板式塔设计概述本章符号说明英文字母A a——塔板开孔区面积,m2;A f——降液管截面积,m2;A0——筛孔总面积,m2;A T——塔截面积,m2;c0——流量系数,无因次;C——计算u max时的负荷系数,m/s;C s——气相负荷因子,m/s;d0——筛孔直径,m;D——塔径,m;ev——液沫夹带量,kg(液)/kg(气);E——液流收缩系数,无因次;E T——总板效率,无因次;F——气相动能因子,kg1/2/(s·m1/2);F0——筛孔气相动能因子,kg1/2/(s·m1/2);h1——进口堰与降液管间的水平距离,m;h c——与干板压降相当的液柱高度,m液柱;h d——与液体流过降液管的压降相当的液柱高度,m:h f——塔板上鼓泡层高度,m;h l——与板上液层阻力相当的液柱高度,m;h L——板上清液层高度,m;h0——降液管的底隙高度,m;h ow——堰上液层高度,m;h w——出口堰高度,m;h′w——进口堰高度,m;hσ——与克服σ的压降相当的液柱高度,m;H——板式塔高度;H B——塔底空间高度,m;H d——降液管内清液层高度,m;H D——塔顶空间高度,m;H F——进料板处塔板间距,m ;H P——人孔处塔板间距,m;H T——塔板间距,m;H1——封头高度,m;H2——裙座高度,m;K——稳定系数,无因次;l W——堰长,m;L h——液体体积流量,m3/h;L S——液体体积流量,m3/s;n——筛孔数目;N T——理论板层数;P——操作压力,Pa;△P——压力降,Pa;△P p——气体通过每层筛板的压降,Pa;r——鼓泡区半径,m;t——筛孔的中心距,m;u——空塔气速,m/s;u F——泛点气速,m/su0——气体通过筛孔的速度,m/s;u0.min——漏液点气速,m/s;u′0——液体通过降液管底隙的速度,m/s;V h——气体体积流量,m3/h;V S——气体体积流量,kg/s;W L——液体质量流量,kg/s;W V——气体质量流量,kg/s;W c——边缘无效区宽度,m;W d——弓形降液管宽度,m;W s——破沫区宽度,m;Z——板式塔的有效高度,m;希腊字母β——充气系数,无因次;δ——筛板厚度,mθ——液体在降液管内停留时间,s;μ——粘度,Pa·s;ρ——密度,kg/m3;σ——表面张力,N/m;φ——开孔率或孔流系数,无因次;ψ——液体密度校正系数,无因次。

板式塔设计计算说明书

板式塔设计计算说明书

一、设计任务1. 结构设计任务完成各板式塔的总体结构设计,绘图工作量折合A1图共计4张左右,具体包括以下内容:⑴各塔总图1张A0或A0加长; ⑵各塔塔盘装配及零部件图2张A1。

2. 设计计算内容完成各板式塔设计计算说明书,主要包括各塔主要受压元件的壁厚计算及相应的强度校核、稳定性校核等内容。

二、设计条件1. 塔体内径mm 2000=i D ,塔高m 299.59H i =;2.设计压力p c =2.36MPa ,设计温度为=t 90C ︒;3. 设置地区:山东省东营市,基本风压值q 0=480Pa ,地震设防烈度8度,场地土类别III 类,地面粗糙度是B 类;4. 塔内装有N=94层浮阀塔盘;开有人孔12个,在人孔处安装半圆形平台12个,平台宽度B=900m m ,高度为1200m m ;5. 塔外保温层厚度为δs =100m m ,保温层密度ρ2=3503m /kg ;三、设备强度及稳定性校核计算1. 选材说明已知东营的基本风压值q 0=480Pa ,地震设防烈度8度,场地土类别III 类;塔壳与裙座对接;塔内装有N=94层浮阀塔盘;塔外保温层厚度为δs =100m m ,保温层密度ρ2=3503m /kg ;塔体开有人孔12个,在人孔处安装半圆形平台12个,平台宽度B=900m m ,高度为1200m m ;设计压力 p c =2.36MPa ,设计温度为=t 90C ︒;壳3m m ,裙座厚度附加量2m m ;焊接接头系数取为0.85;塔内径mm 2000=i D 。

通过上述工艺条件和经验,塔壳和封头材料选用Q345R 。

对该塔进行强度和稳定计算。

2. 主要受压元件壁厚计算本部分应包括常压塔的主要筒体及椭圆封头等重要受压元件的壁厚计算,裙座厚度先按经验值取。

l塔壳和封头材料选用Q345R[MPa 185][,325)(t.20p eL ==σR R (16<≤δ36)] 直径mm 2000=i D 段圆筒及封头: 圆筒:15.12mm 36.285.01852200036.2][2ci c =-⨯⨯⨯=-=p D p tφσδ 封头:mm 06.1536.25.085.018521200036.25.0][2ci c h =⨯-⨯⨯⨯⨯=-=p K D p tφσδ 经圆整后,塔壳厚度取为22m m ,封头厚度取为24m m ,裙座壳厚度取为18m m 。

板式塔(筛板塔)设计教材

板式塔(筛板塔)设计教材
25mm以免堵塞。
三、安定区和边缘区宽度的选择 Ws’可取为50 ~ 100mm Ws 一般等于Ws’ Wc与塔径有关,一般可取25 ~ 50 mm Ws、Ws’、Wc取定以后,单流型塔板的有
效传质面积Aa可以确定。
' 2 ' 2 2 1 x ' 2 2 2 1 x Aa x r x r sin x r x r sin r r
1、 2、 3
—— 分别为塔顶、加料、塔底组成的相 对挥发度。
汽液相平衡关系:

pA pB
2.2 相对挥发度 对于理想物系
1 2 3 3
x y 1 1x
3. 工艺计算
3.1 物料衡算
物料衡算的任务 (1)由设计任务所给定的F、 x
、x D、xW F
4. 塔和塔板主要尺寸的设计
4.1 塔和塔板设计的主要依据
进行塔和塔板设计时,所依据的主要参数是: 汽相 流量 VS ( m³ /s ), 密度 ρV ( kg/m³) 液相 流量 LS ( m³ /s ), 密度 ρL ( kg/m³) 表面张力 σ ( mN/m ) 注意:由于各块塔板的组成和温度不同,所以各块塔板 上的上述参数均不同,设计时应取平均值。具体方法如下: (1) 若V、L变化不大,可以精馏段或提馏段的平均值为 代表进行设计. (2) 若V、L变化较大,应分段处理,各段分别取平均值 进行设计。
4.3 筛孔塔板的设计程序
塔板设计的基本程序是:
(1)选择板间距和初步确定塔径;
(2)根据初选塔径,对筛板进行具体结构的设计;
(3)对所设计的塔板进行流体力学校核,如有必 要,需对某些结构参数加以调整。
4.3.1板间距的选择和塔径的初步确定

第六节 板式塔

第六节 板式塔

第六节 板式塔一、塔板的结构型式板式塔的壳体通常为圆筒形,里面沿塔高装有若干块水平的塔板。

传质机理:塔内液体依靠重力作用,由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘,然后横向流过塔板,从另一侧的降液管流至下一层塔板。

溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液层。

气体则在压力差的推动下,自下而上穿过各层塔板的气体通道(泡罩、筛孔或浮阀等),分散成小股气流,鼓泡通过各层塔板的液层。

在塔板上,气液两相密切接触,进行热量和质量的交换。

在板式塔中,气液两相逐级接触,两相的组成沿塔高呈阶梯式变化,在正常操作下,液相为连续相,气相为分散相。

为有效地实现气液两相之间的传质,板式塔应具有以下两方面的功能: ①在每块塔板上气液两相必须保持密切而充分的接触,为传质过程提供足够大而且不断更新的相际接触表面,减小传质阻力;②在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动,以提供最大的传质推动力。

由吸收章可知,当气液两相进、出塔设备的浓度一定时,两相逆流接触时的平均传质推动力最大。

在板式塔内,各块塔板正是按两相逆流的原则组合起来的。

但是,在每块塔板上,由于气液两相的剧烈搅动,是不可能达到充分的逆流流动的。

为获得尽可能大的传质推动力,目前在塔板设计中只能采用错流流动的方式,即液体横向流过塔板,而气体垂直穿过液层。

由此可见,除保证气液两相在塔板上有充分的接触之外,板式塔的设计意图是,在塔内造成一个对传质过程最有利的理想流动条件,即在总体上使两相呈逆流流动,而在每一块塔板上两相呈均匀的错流接触。

板式塔的结构1-塔壳体;2-塔板;3-溢流堰;4-受液盘;5-降液管 1 2 3 5 4塔板是板式塔的核心构件,其功能是使气、液两相保持充分的接触,使之能在良好的条件下进行传质和传热传递过程。

塔板上的气液两相流动方式有错、逆流两种,如图5—4所示。

错流塔板在板间设有专供液体流通的降液管(又称溢流管)。

从降液管出来的液体横过塔板,然后再溢流进入另一降液管而到达下一层塔板;气体则经过板上的孔道上升,在每一层塔板上气、液两相呈错流方式接触。

《设计实例板式塔》PPT课件

《设计实例板式塔》PPT课件
《设计实例板式塔》PPT 课件
板式塔的设计内容
工艺流程的设计 板式塔的工艺计算 板式塔的机械设计 塔的辅助设备设计与选型
工艺流程的设计
板式塔的设计从两方面考虑:
1.经济方面:应该充分考虑整个系 统热能的利用,以便降低操作费用. 例如:从塔顶出来的蒸气和从塔底 排出的液体带出的热量可用于预热 原料液或它处. 2.全塔操作的稳定性:若操作不稳 定,就不能保证产品质量的均匀. 有 时也把冷凝器分割为两部分,一部 分预热原料液,另一部分用冷却水 使蒸气冷凝.这样可以用控制冷却 水量来控制冷凝器的操作,同时保 证进料温度一定.为此
率控制。
漏液现象
控制阀孔动能因数在5~6之间。
浮阀塔的负荷性能图
• 雾沫夹带线:指控制ev=0.1kg液/kg气时的Vs—— Ls之间关系
• 溢流液泛线:指降液管内泡沫层高度达到最大允许值 时的Vs——Ls之间关系
• 液相负荷上限线(降液管超负荷线),反映了对于液 体在降液管内停留时间的起码要求
塔釜液体虽然温度很高,但用它来 预热原料液,对液-液传热过程其传 热系数很小,则所需传热面积必然 很大
精馏方案的选定
1.操作压力(常压,加压,减压)-----设计压力一般指塔顶压力 沸点低,常压下为气态的物料-----加压操作,
加压可提高操作的平均温度,有利于塔顶蒸气冷凝热的利用或可使用较便宜 的冷却剂,减少冷凝,冷却的费用.在相同的塔径下,适当提高操作压力,还可提 高塔的处理能力.但P提高,再沸器的T提高,相对挥发度下降.
对于选定的塔板间距是否合适,还要在后面进行 流体力学验算,如果不合适需要重新选定,再估 算塔径。
溢流装置 的结构尺寸
? 堰上清液层高度 作用:维持板上液层及液封

《课程设计板式塔设计计算》PPT课件

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沸点等,实现分离。
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设计计算:根据工艺要求,对板 式塔进行设计、计算和优化,以 满足生产需求。
塔板:板式塔的核心部件,用于 提供气体混合物与液体接触的表 面,促进传质传热过程。
板式塔设计计算的基本公式包括:物料衡算公 式、能量衡算公式、传质速率公式、传热速率 公式等。
出口堰的作用:控制塔内液位,防止液体溢出 出口堰的设计:根据塔内液体性质和操作条件确定堰高和堰宽 侧向出料管的作用:将塔内液体输送到下一级设备 侧向出料管的设计:根据塔内液体性质和操作条件确定管径和管长
确定塔板的几何尺寸和形状 计算塔板的压降和流量 确定塔板的流体力学参数 计算塔板的传质效率和传热效率 确定塔板的流体力学性能和稳定性 优化塔板的流体力学设计
企业背景:某环保企业,致力 于环保技术研发和应用
设计目的:提高废气处理效率, 降低能耗
设计参数:废气处理量、废气 成分、处理效率等
设计过程:废气处理工艺选择、 设备选型、参数优化等
设计结果:板式塔设计计算结 果,包括处理效率、能耗等
应用效果:环保企业应用板式 塔设计计算后的效果,如废气 处理效率提高、能耗降低等
设计计算应考虑塔内流体 的流动状态和传质效果
设计计算应考虑塔内构件 的强度和刚度
设计计算应考虑塔内构件 的耐腐蚀性和耐磨性
设计计算应考虑塔内构件 的密封性和防泄漏性
汇报人:
塔径:塔的直径,影响塔的体积和传质 效率
塔板间距:塔板之间的间距,影响塔 的传质效率和分离效果
塔高:塔的高度,影响塔的传质效率 和分离效果
塔板开孔率:塔板上开孔的面积与塔 板总面积的比值,影响塔的传质效率 和分离效果
塔板数:塔板的数量,影响塔的传质效 率和分离效果

过程装备基础(板式塔)课件

过程装备基础(板式塔)课件
外观检查
检查塔体和附件是否有损坏、变形、锈蚀等 情况。
性能测试
进行试车运行,检查板式塔的分离效果、操 作性能等是否符合工艺要求。
尺寸检查
核对塔体和附件的尺寸是否符合设计图纸要 求。
验收流程
先进行初步检查,合格后进行性能测试,全 部符合要求则判定为验收合格。
PART 05
板式塔的发展趋势和未来 展望
过程装备基础(板式塔 )课件
• 板式塔的概述 • 板式塔的设计 • 板式塔的操作和维护 • 板式塔的选型和安装 • 板式塔的发展趋势和未来展望
目录
PART 01
板式塔的概述
板式塔的定义和特点
定义
板式塔是一种用于实现蒸馏过程 的设备,主要由塔体、塔板、溢 流堰、降液管和受液盘等部件组成。
特点
板式塔具有处理能力大、分离效 率高、操作稳定等优点,广泛应 用于化工、石油、食品等领域。
板式塔的结构和工作原理
结构
板式塔主要由塔体、塔板、溢流堰、降液管和受液盘等组成。 塔体是整个设备的主体,塔板是实现分离的主要部件,溢流 堰用于保持液面稳定,降液管和受液盘分别用于输送液体和 收集液体。
工作原理
板式塔的工作原理主要基于不同液体之间的沸点差异实现分 离。液体原料从塔顶部进入,在重力作用下依次流过各层塔 板,在塔板上发生汽化与冷凝,从而实现分离。经过多级分 离后,得到所需的产品。
支撑结构的设计
支撑结构是板式塔的骨架,其作用是 支撑整个塔体和承受各种操作力和地 震载荷。
支撑结构的形式有多种,应根据实际 情况选择合适的结构形式,并进行详 细的结构设计。
支撑结构的材料应选择强度高、刚度 大、稳定性好的材料,如钢材、混凝 土等。
PART 03

化工设计课件板式塔设计

化工设计课件板式塔设计

•常压、减压塔:Ф=10%~14% 加压塔:<10%
n和Ф的初步确定:选取阀孔动能因子F0=8—12 用下式计算u0等参数
n
4
d
2 0
D2
n
d02 D2
4
u0
F0
(V )0.5
n
VS
4
d 02u0
•注意:分块式塔板(0.8---0.9m整)
先要d排阀,最后确定u0、Ф
七、塔板的校核 对初步设计的结果进行调整和修正
F1
VS
V L V
0.78AT KCF
•取以上计算值的大者 做判断 •超过允许值,应调整 塔板间距或 塔径
2、塔板阻力的计算和校核 塔板阻力: 清液柱高度
hf
m(p液f 柱)
Lg
塔板阻力 hf :
(1)干板阻力 h0—气体通过板上孔的阻力(设无液体时) (2) 液层阻力 hl —气体通过液层阻力 (3) 克服液体表面张力阻力 hσ—孔口处表面张力
C
C20
0.2
20
选定HT ,计算出 FLV 及 C,可计算液泛气速 uf
uf C
2、选取设计气速 u
L V V
选取泛点率: u / uf
一般液体,0.6 -- 0.8 易起泡液体,0.5 -- 0.6
设计气速 u = 泛点率 ×uf
所需气体流通截面积
A Vs u
塔截面积 AT = 气体流通截面积 A - 降液管面积 Ad
ev
1
WL WV
1
Ls L Vs v
七、校核
• 筛板塔: 方法一,查Fair图(教材72页),可求Ψ 方法二,用Hunt公式:
ev
5.7 103

(完整word)板式塔设计原理

(完整word)板式塔设计原理

对于每个塔板结构参数已设计好的塔,处理固定的物系时,要维持其正常操作,必须把气、液负荷限制在一定范围内。

通常在直角坐标系中,标绘各种极限条件下的V-L关系曲线,从而得到塔板适宜的气、液流量范围图形,该图形称为塔板的负荷性能图,如图1—23所示,一般由下列五条曲线组成。

⑴ 漏液线线1为漏液线,又称为气相负荷下限线。

气相负荷低于此线将发生严重的漏液现象,气、液不能充分接触,使塔板效率下降。

筛板塔的漏液线由式(1—47)或式(1-48)作出,浮阀塔的漏液线由式(1-49)作出.⑵ 雾沫夹带线线2为雾沫夹带线。

当气相负荷超过此线时,雾沫夹带量过大,使塔板效率大为降低。

对于精馏,一般控制eV≤0.1kg液/kg气。

筛板的雾沫夹带线按式(1—50)作出。

浮阀塔的雾沫夹带线按式(1—51)或式(1-52)作出。

⑶ 液相负荷下限线线3为液相负荷下限线.液相负荷低于此线,就不能保证塔板上液流的均匀分布,将导致塔板效率下降.一般取how=6mm作为下限,按式(1—33)~式(1—37)中一式作出液相负荷下限线。

⑷ 液相负荷上限线线4为液相负荷上限线,该线又称降液管超负荷线。

液体流量超过此线,表明液体流量过大,液体在降液管内停留时间过短,进入降液管的气泡来不及与液相分离而被带入下层塔板,造成气相返混,降低塔板效率。

通常根据液相在降液管内的停留时间应大于3s,按式(1-24)作出此线。

⑸ 液泛线线5为液泛线。

操作线若在此线上方,将会引起液泛。

根据降液管内的液层高度,按式(1-46)作出此线.由上述各条曲线所包围的区域,就是塔的稳定操作区。

操作点必须落在稳定操作区内,否则塔就无法正常操作。

必须指出,物系一定,塔板负荷性能图的形状因塔板结构尺寸的不同而异.在设计塔板时,可根据操作点在负荷性能图中的位置,适当调整塔板结构参数来满足所需的弹性范围.操作时的气相流量与液相流量在负荷性能图上的坐标点称为操作点。

在连续精馏塔中,回流比一定,板上的气液比V/L也为定值。

(完整)板式塔

(完整)板式塔

板式塔一、板式塔的概念、用途、示意图板式塔是一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备,由圆筒形塔体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成。

用途:广泛应用于精馏和吸收,有些类型(如筛板塔)也用于萃取,还可作为反应器用于气液相反应过程.操作时(以气液系统为例),液体在重力作用下,自上而下依次流过各层塔板,至塔底排出;气体在压力差推动下,自下而上依次穿过各层塔板,至塔顶排出。

每块塔板上保持着一定深度的液层,气体通过塔板分散到液层中去,进行相际接触传质。

板式塔结构示意图如右图:塔板又称塔盘,是板式塔中气液两相接触传质的部位,塔板决定了塔的操作性能,一般由以下三个部分组成:1 气体通道为保证气液两相充分接触2 溢流堰为保证气液两相在塔板上形成足够的相际传质表面3 降液管使液体有足够的停留时间二、各类型塔板的结构及其特点:按照塔内气、液流动方式,可将塔板分为错流塔板与逆流塔板两类。

错流塔板为塔内气、液两相成错流流动,即液体横向流过塔板,而气体垂直穿过液层,错流塔板广泛用于蒸馏、吸收等传质操作中。

逆流塔板亦称穿流板,板上不设降液管,气、液两相同时由板上孔道逆向穿流而过。

这种塔板结构虽简单,板面利用率也高,但需要较高的气速才能维持板上液层,操作范围较小,分离效率也低,工业上应用较少.常见塔板泡罩塔板 Bubble-cap tray泡罩塔塔板上的主要部件是泡罩。

罩内覆盖着一段很短的升气管,升气管的上口高于罩下沿的小孔或齿缝。

塔下方的气体经升气管进入罩内之后,折向下到达罩与管之间的环形空隙,然后从罩下沿的小孔或齿 缝分散气泡而进入板上的液层。

优点:弹性大、操作稳定可靠。

缺点:结构复杂,成本高,压降大.对于大直径塔,塔板液面落差大,导致塔板操作不均匀。

现状:近二、三十年来已趋于淘汰三、板式塔的工艺设计筛板塔化工设计计算 (1)塔的有效高度 Z已知:实际塔板数 N P ; 塔板间距 H T ;有效塔高:塔体高度=有效高+顶部+底部+其他塔板间距和塔径的经验关系:(2)塔径确定原则: 防止过量液沫夹带液泛 步骤: 先确定液泛气速 uf (m/s ); 然后选设计气速 u ; 最后计算塔径 D.① 液泛气速pT N H Z ⋅=VVLf C u ρρρ-=2.02020⎪⎭⎫⎝⎛=σC CC :气体负荷因子,与 HT 、 液体表面张力和两相接触状况有关. 两相流动参数 FLV :② 选取设计气速 u 选取泛点率: u / u f一般液体, 0.6 ~0。

24第二十四讲板式塔结构及设计

24第二十四讲板式塔结构及设计

D = 2~4 m D>4m
第二节 板式塔
七、塔板的初步设计[620]
(三)溢流堰
平口堰
齿形堰
第二节 板式塔
七、塔板的初步设计[620]
(三)溢流堰
常压及加压塔 hw=30~ 50 mm
b lw
减压塔
hw= 15~ 25 mm
一般为平口堰
hw hs
当堰上液层高度h1<6mm时,可采用齿形堰
第二节 板式塔
第一二节 板式塔
五、塔板类型
3. 浮阀塔板[610] 优点:
效率高,弹性好
缺点:
阀片易脱落,耗费不锈钢材
适用范围:
分离要求高,负荷变化大的塔
第二节 板式塔
六、塔径和塔高的计算[616]
1. 塔径

按最大流率计算
D =
4V πw
精馏段和提馏段流率相差较大时, 分段计算

对易起泡介质: w = (0.6 : 0.8) w m ax 不易起泡介质: w = (0.8 : 0.85) w m ax
第二节 板式塔
六、塔径和塔高的计算[618]
3. 塔高
H = ( N − 2) H T + H D + H W + H F
H D = 0.9 : 1.2m
H W = 1.5 : 3.0 m
——减少被夹带出塔的液滴量 ——为了在塔底留有足够的液体存量, 防止操作波动时塔底液体被抽空,一般 储存的量应保证液体有5~10min的停留 时间。 ——防止进料的雾沫飞溅
分布区Z2
破沫区Z1
课程设计参考资料
《化工原理课程设计》,刘雪暖等编,石油大学出版 社; 《塔的工艺计算》(炼油设备工艺设计资料),石油化学 工业部石油化工规划设计院编,石油化学工业出版 社; 《石油炼制设计数据图表集》(上、下),上海化工学院 炼油教研室编; 《石油炼制及石油化工计算方法图表集》,华东石油 学院炼制系; 《石油化工工艺计算图表》,北京石油设计院编,烃 加工出版社;

板式塔

板式塔

三、浮阀塔:浮阀塔是廿世纪五十年代初开发的一 浮阀塔: 种新塔型。 种新塔型。
阀片上各部件的作用:
• 阀脚:浮阀有三条带钩的腿。将浮阀放进筛孔后,将其腿 阀脚:浮阀有三条带钩的腿。将浮阀放进筛孔后, 上的钩扳转,可防止操作时气速过大将浮阀吹脱。 上的钩扳转,可防止操作时气速过大将浮阀吹脱。 • 定距片:浮阀边沿冲压出三块向下微弯的“脚”。当筛孔 定距片:浮阀边沿冲压出三块向下微弯的“ 气速降低浮阀降至塔板时,靠这三只“ 气速降低浮阀降至塔板时,靠这三只“脚”使阀片与塔板 间保持2.5mm左右的间隙 在浮阀再次升起时, 2.5mm左右的间隙; 间保持2.5mm左右的间隙;在浮阀再次升起时,浮阀不会 被粘住,可平稳上升。 被粘住,可平稳上升。 • 能力比较:浮阀塔的生产能力比泡罩塔约大20%~40%, 能力比较:浮阀塔的生产能力比泡罩塔约大20%~40%, 操作弹性可达7 板效率比泡罩塔约高15%, 操作弹性可达7~9,板效率比泡罩塔约高15%,制造费用 为泡罩塔的60%~80%,为筛板塔的120%~130%。 为泡罩塔的60%~80%,为筛板塔的120%~130%。
泡沫接触状态 更新的液膜表面
喷射接触状态 更新的液滴表面
1. 鼓泡接触状态 液体——连续相 气体 液体 连续相 气体——分散相 分散相 两相接触面积:气泡表面 两相接触面积:
2. 泡沫接触状态 液体 —— 连续相 气体 —— 分散相 两相接触面积:不断更新的液膜表面 两相接触面积:
3. 喷射接触状态 气体 —— 连续相 液体 —— 分散相 两相接触面积: 两相接触面积:不断更新的液滴表面
乱堆填料: 乱堆填料: 阶 梯 环
鲍 尔 环
填料
填料类型
乱堆填料
根据堆方的方式不同可分为两类: 根据堆方的方式不同可分为两类:

(整理)板式塔设计指导书.pdf

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(整理)板式塔设计指导书.pdf 化⼯原理课程设计指导书–––––板式精馏塔的设计黄⽂焕⽬录绪论 (4)第⼀节概述 (9)1.1精馏操作对塔设备的要求 (9)1.2板式塔类型 (9)1.2.1筛板塔 (10)1.2.2浮阀塔 (10)1.3精馏塔的设计步骤 (10)第⼆节设计⽅案的确定 (11)2.1操作条件的确定 (11)2.1.1操作压⼒ (11)2.1.2 进料状态 (11)2.1.3加热⽅式 (11)2.1.4冷却剂与出⼝温度 (12)2.1.5热能的利⽤ (12)2.2确定设计⽅案的原则 (12)第三节板式精馏塔的⼯艺计算 (13)3.1 物料衡算与操作线⽅程 (13)3.1.1 常规塔 (13)3.1.2 直接蒸汽加热 (14)第四节板式塔主要尺⼨的设计计算 (15)4.1 塔的有效⾼度计算 (16)4.2 板式塔的塔板⼯艺尺⼨计算 (19)4.2.1 溢流装置的设计 (19)4.2.2 塔板设计 (26)4.2.3 塔板的流体⼒学计算 (29)4.2.4 塔板的负荷性能图 (34)第五节板式塔的结构 (35)5.1塔的总体结构 (35)5.2 塔体总⾼度 (35)5.2.1塔顶空间H D (35)5.2.2⼈孔数⽬ (35)5.2.3塔底空间H B (37)5.3塔板结构 (37)5.3.1整块式塔板结构 (37)第六节精馏装置的附属设备 (37)6.1 回流冷凝器 (38)6.2管壳式换热器的设计与选型 (38)6.2.1流体流动阻⼒(压强降)的计算 (39)6.2.2管壳式换热器的选型和设计计算步骤 (40)6.3 再沸器 (40)6.4接管直径 (41)6.4加热蒸⽓⿎泡管 (42)6.5离⼼泵的选择 (42)附:浮阀精馏塔设计实例 (43)附1 化⼯原理课程设计任务书 (43)附2 塔板的⼯艺设计 (43)附3 塔板的流体⼒学计算 (57)附4 塔附件设计 (64)附5 塔总体⾼度的设计 (67)附6 附属设备设计(略) (68)绪论⼀、化⼯原理课程设计的⽬的和要求课程设计是《化⼯原理》课程的⼀个总结性教学环节,是培养学⽣综合运⽤本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某⼀设计任务的⼀次训练。

板式塔基本知识

板式塔基本知识

根据实际需要,选择不同结构形式的塔盘, 如泡罩式、筛板式、浮阀式等。
塔盘开孔率
支撑结构
开孔率要适宜,以保证液体和气体在塔盘上 有足够的流通面积,同时防止溢流液泛。
塔盘需要可靠的支撑结构,以保证其稳定性 和刚度。
溢流装置的选用与设计
溢流装置的功能
溢流装置主要用来使液体在塔盘上 均匀分布,同时防止液泛现象的发 生。
受液盘的选用与设计
受液盘的功能
受液盘主要用来收集从降液管流出 的液体,同时防止气体进入受液盘 内。
受液盘的类型
受液盘有多种类型,如平板型、槽 型等,应根据工艺条件和物料性质 选择合适的受液盘。
受液盘的尺寸
受液盘的尺寸要与降液管相适应, 以保证液体能够均匀地流入到受液 盘中。
受液盘的材料
受液盘的材料应耐腐蚀、耐高温, 根据工艺条件可选用不同的材料。
溢流装置的结构与类型
溢流装置结构
溢流装置主要由溢流堰、受液盘和降液管组成,用于控制液 体流动。
溢流装置类型
溢流装置可分为固定式溢流装置和可调式溢流装置两种,其 中可调式溢流装置又可分为旋转式和升降式。
降液管的结构与类型
降液管结构
降液管是连接溢流装置和受液盘的管道,用于输送液体。
降液管类型
降液管可分为直型降液管、斜型降液管和多级降液管等。
溢流装置的类型
溢流装置有多种类型,如堰式、槽 式等,应根据工艺条件和物料性质 选择合适的溢流装置。
溢流装置的尺寸
溢流装置的尺寸要与塔盘相适应, 以保证液体能够均匀地分布在塔盘 上。
溢流装置的材料
溢流装置的材料应耐腐蚀、耐高温 ,根据工艺条件可选用不同的材料 。
降液管的选用与设计
降液管的功能

板式塔设计剖析

板式塔设计剖析

5.板式塔
5.1 概述
1)板式塔是逐级接触式的气液传质 设备即塔内的浓度呈阶跃式分布。 2)液体在重力作用下自上而下横向 通过各塔板下降;气体在压差作用 下自下而上穿过各塔板上升;气液 在塔板上接触传质。 3)板式塔应有的二个功能 —在板上充分接触,减小传质阻力; —在塔内充分逆流,增大传质推动力。
舌形塔板 优点:高生产能力,液沫夹带小。板上液层厚 度和板压降低。 缺点:当气速较大时,板上液层太薄,会使效 率显著降低。当气速很低时,易漏液。
5.2 板上气液接触状态 1)鼓泡接触——气速低,板上有明显的清液。 2)泡沫接触——气速高,板上基本是泡沫,液 为连续相。 3)喷射接触——气速特高, 气体为连续相。 临界点为转相点。 注意:工业中常用的是泡沫接触状态和喷射接 触状态,鼓泡接触状态很少使用 。
第一部分
1.设计任务
• • • • • 物系: 处理量: 原料含量(wt%) 塔顶含量(wt%) 塔底含量 (wt%)
2.课程设计的目的
1)熟悉查阅文献资料,收集有关数据,正确选 用公式 2)在兼顾技术上先进性﹑可行性﹑经济上合理 性。 3)进行过程计算及主要设备的工艺设计计算。 4)用简洁的文字﹑清晰的图表来表达设计思想 和计算结果。
3.设计要求
1)阅读指导书和查阅资料 2)设计计算,编写说明书 3)绘图 NT ~ R或NT ~ R/Rmin 操作负荷性能图(精馏段、提馏段各一个) 精馏塔总装图 3#图纸 4)考核日期:7月4日:13:30-14:30(周五)
4.设计报告格式
(1)目录 (2)前言 (3)设计任务书 (4)设计方案确定 (5)工艺计算 (6)设计结果概要或设计一览表 (7)符号说明 (8)参考文献 (9)附图(精馏塔总装图)
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可行性研究
工程预算, 可行性
基础设计 (初步设计)
工艺包
详细设计 (施工设计) 开车验收
施工图
方案设计 设备设计
3
我们的工作是基础设计中的一部分,只完成一个 主要单元过程及设备的设计。
不含公用工程的设计; 不含土建基础的设计。
4
1. 单元过程及设备设计的性质及特点
实践性 综合性 工程观念 创造性
Ⅰ 50
Ⅱ α=

Ⅰ三面切口舌片; Ⅱ拱形舌片;
Ⅲ50×50mm定向舌片的尺寸和倾角许液体流量
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6、林德筛板 用于减压塔的低阻力、高效率塔板。 斜台:抵消液面落差 导向孔:使气、液流向一致,减小液面落差
液流
(a)斜台装置
(b)导向孔
林德筛板
26
7、无溢流塔板 有溢流塔板:有降液管的塔板 无溢流塔板:无降液管的塔板 形式:无溢流栅板和无溢流筛板 特点:生产能力大,塔板阻力小; 但操作弹性小,塔板效率低。
注:两种液泛互相影响和关 联,其最终现象相同。
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二、严重漏液
原因: 1、气速过小 2、液层厚度不均
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 。
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6-6-3 常用塔板类型 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。
塔板性能要求: 生产能力大, 塔板效率高, 塔板阻力小, 操作弹性大, 结构简单,维修方便,成本低。
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常用塔板类型 1、泡罩塔板 组成:
升气管和泡罩 优点:
塔板效率高,操作弹性大 对物料适应性强,不易堵 缺点: 生产能力不大,阻力大 结构复杂,成本高。
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2、筛孔塔板 塔板上开圆孔 孔径:3 - 8 mm 大孔径筛板:12 - 25 mm
充分接触: 接触时间足够长 接触面积足够大,且不断更新
9
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) 多为弓形
3、受液盘: 塔板上接受液体的部分
10
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。
11
塔板上理想流动情况: 液体横向均匀流过塔板
● 常用的加热剂 饱和水蒸气、热水 ● 常用的加热方式 间壁式
(4)塔顶冷却剂的选择
● 常用的冷却剂 冷却水、液氨等 ● 冷却水出口温度的选择
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第二节 精馏过程的模拟计算
任务书给定条件: 塔板类型、进料量、进料组成、进料状态、 两端产品 组成、回流比、总板效率
(1)物料衡算(M)L、V、L’、V’ (2)热量衡算(H)
②气相运动是喷射状,将液体分散并可携带一部分液沫 流动。
注:开始发生液泛时的气速称之为液泛气速 。
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降液管液泛
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。
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, 需重新分离,板效率降低,能耗增加。
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2、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:使塔板上气液接触不充分,板效率降低。 传质的非理想流动,使实际塔板效率低于理论塔板
化工单元过程及设备课程设计
指导教师:孙力 匡国柱
Tel: 82935992 Email: bonnia@
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设计是一项充满挑战和创造性的工作, 每一个成熟技术的使用、新技术的采用、甚 至一个参数的选定,都是一次创造。 一个成功的设计是设计者知识、智慧和创造 的结晶。
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化学工程项目建设的过程
2、基本原则
技术先进性和可靠性 经济性 安全性 可操作性和可控制性 清洁生产
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第六节 板式塔
6
7
6-6-1 板式塔概述 重要的气-液传质设备 汽、液两相接触方式: 全塔:逆流接触 塔板上:错流接触
两相流动的推动力: 液体:重力 气体:压力差(塔压降)
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设计意图: 使气、液两相充分接触传质 获得最大传质推动力
a
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c
第一节 设计方案确定
一. 确定精馏流程 (1)流程设计需要考虑的基本问题
● 分离序列的选择 ● 热能的合理应用 能量集成思想 ● 辅助设备 罐、换热器、泵 ● 过程的控制和调节 原料量、回流量、液位等
(2)操作条件选择
● 操作压力 加压、常压、减压 ● 进料状态 饱和液体进料
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(3)塔底加热剂及加热方式
优点: 结构简单,造价低廉
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3、浮阀塔板 组成: 浮阀
根据气体流量,自动调节开度 优点:
操作弹性大,阻力小; 塔板效率高。 缺点: 用久后,操作易失常。
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4、喷射型塔板 气流方向:垂直 → 小角度倾斜 改善液沫夹带、液面落差 形式:舌形塔板、浮舌塔板、斜孔塔板、垂直筛板等 气液接触状态:喷射状态 连续相:气相,分散相:液相 促进两相传质
气体从气体通道上升,均匀穿过液层
气液接触方式:鼓泡,泡沫和喷射接触状态
气液传质,达相平衡,分离后,继续流动
a 泡沫状态
由于孔口处鼓泡剧烈,各种 尺寸的气泡连串迅速上升,将 液相拉成液膜展开在气相内, 因泡沫剧烈运动,泡沫不断破 裂和生成,以及产生液滴群, 泡沫为传质创造了良好条件。 是工业上重要的接触状态之一
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b.喷射状态
从筛孔或阀孔中吹出 的高速气流将液相分散 高度湍动的液滴群,液 相由连续相转变为分散 相,两相间传质面为液 滴群表面。由于液体横 向流经塔板时将多次分 散和凝聚,表面不断更 新,为传质创造了良好 的条件,是工业塔板上 另一重要的气、液接触 状态。
13
传质的非理想流动情况: 1、反向流动
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6-6-2 板式塔中气液相异常流动
一、液泛(淹塔) 液体充满塔板之间的空间,致使塔不能进行正常操作。
特征:塔板阻力剧增 原因:
1、 过量液沫夹带液泛 气速过高——液泛气速
2、 降液管液泛 降液管阻力过大引起
根源:再沸器、冷凝器热负荷过大或设计不合理
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过量液沫夹带液泛
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;
再沸器、冷凝器负荷 Q、热剂、冷剂的用量
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