板式塔設計原理

板式塔設計原理

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1、對于每個塔板結構參數(shù)已設計好的塔,處理固定的物系時,要維持其正常操作,必須把氣、液負荷限制在一定范圍內。通常在直角坐標系中,標繪各種極限條件下的V-L關系曲線,從而得到塔板適宜的氣、液流量范圍圖形,該圖形稱為塔板的負荷性能圖,如圖1-23所示,一般由下列五條曲線組成。⑴漏液線線1為漏液線,又稱為氣相負荷下限線。氣相負荷低于此線將發(fā)生嚴重的漏液現(xiàn)象,氣、液不能充分接觸,使塔板效率下降。篩板塔的漏液線由式(1-47)或式(1-48)作出,浮閥塔的漏液線由式(1-49)作出。⑵霧沫夾帶線線2為霧沫夾帶線。當氣相負荷超過此線時,霧沫夾帶量過大,使塔板效率大為降低。對于精餾,一

2、般控制eV≤0.1kg液/kg氣。篩板的霧沫夾帶線按式(1-50)作出。浮閥塔的霧沫夾帶線按式(1-51)或式(1-52)作出。⑶液相負荷下限線線3為液相負荷下限線。液相負荷低于此線,就不能保證塔板上液流的均勻分布,將導致塔板效率下降。一般取how=6mm作為下限,按式(1-33)~式(1-37)中一式作出液相負荷下限線。⑷液相負荷上限線線4為液相負荷上限線,該線又稱降液管超負荷線。液體流量超過此線,表明液體流量過大,液體在降液管內停留時間過短,進入降液管的氣泡來不及與液相分離而被帶入下層塔板,造成氣相返混,降低塔板效率。通常根據(jù)液相在降液管內的停留時間應大于3s,按

3、式(1-24)作出此線。⑸液泛線線5為液泛線。操作線若在此線上方,將會引起液泛。根據(jù)降液管內的液層高度,按式(1-46)作出此線。由上述各條曲線所包圍的區(qū)域,就是塔的穩(wěn)定操作區(qū)。操作點必須落在穩(wěn)定操作區(qū)內,否則塔就無法正常操作。必須指出,物系一定,塔板負荷性能圖的形狀因塔板結構尺寸的不同而異。在設計塔板時,可根據(jù)操作點在負荷性能圖中的位置,適當調整塔板結構參數(shù)來滿足所需的彈性范圍。操作時的氣相流量與液相流量在負荷性能圖上的坐標點稱為操作點。在連續(xù)精餾塔中,回流比一定,板上的氣液比V/L也為定值。在負荷性能圖上,操作線可用通過坐標原點斜率為V/L的直線表示。通常把氣相負

4、荷上、下限之比值稱為塔板的操作彈性系數(shù),簡稱操作彈性。如圖1-23所示,不同氣液比的操作情況以OAB、OCD、OEF三條操作線表示,其控制上限的條件不一定相同,而且操作彈性也不相同。因此,在設計和生產(chǎn)操作時,要作出具體分析,抓住真正的影響因素,以利于優(yōu)化設計和操作。1.6板式精餾塔高度及其輔助設備塔設備的總體結構如圖1-24所示,包括塔體、塔體支座、除沫器、接管、手孔、人孔、塔內件等。塔體是塔設備的外殼。常見塔體由等直徑,等壁厚的圓筒及橢圓形封頭的頂蓋和底蓋構成。隨著化工裝置的大型化,為了節(jié)約原材料,有用不同直徑、不同壁厚的塔體。塔體的厚度除應滿足工藝條件下的強度外,

5、還應校核風力、地震、偏心載荷所引起的強度和剛度,同時要考慮水壓實驗、吊裝、運輸、開停工的情況。塔體支座是塔體安放到基礎上的連接部分,一般采用裙座,其高度由工藝條件的附屬設備(如再沸器、泵)及管道布置決定。它承受各種情況下的全塔重量,以及風力、地震等載荷,為此,它應具有足夠的強度和剛度。除沫器用于捕集在氣流中的液滴。使用高效的除沫器,對于提高分離效率,改善塔后設備的操作狀況,回收昂貴的物料以及減少對環(huán)境的污染都是非常重要的。常用的有絲網(wǎng)除沫器和折板除沫器。接管是用以連接工藝管路,使之與相關設備連成系統(tǒng)。有進液管、出液管、回流管、進氣管、出氣管、側線抽出管、取樣管、液面計

6、接管及儀表接管等。手孔、人孔和視孔是為了安裝、檢查的需要而設置的。吊柱設置在塔頂,用于安裝和檢修時運送塔內件。1.6.1塔高塔高由下式計算(1-53)圖1-24板式塔總體結構1-裙座;2-裙座人孔;3-塔底液體出口;4-裙座排氣口;5-塔體;6-人孔;7-蒸汽入口;8-塔盤;9-回流入口;10-吊柱;11-塔頂蒸汽出口;12-進料口式中H——塔高(不包括封頭、裙座)m;N——實際塔板數(shù);NF——進料板數(shù);NP——人孔數(shù);HT——塔板間距,m;HF——進料板處板間距,m;HP——設人孔處板間距,m;HD——塔頂空間(不包括頭蓋部分),m;HB——塔底空間(不包括底蓋部分

7、),m。塔頂空間HD的作用是安裝塔板和除沫裝置的需要,起減少霧沫夾帶量的作用,一般HD=1.0~2.0m,塔徑大時可適當增大。人孔數(shù)NP是根據(jù)物料的清潔程度塔板安裝的方便而定;對于易結焦、結垢的物料,每隔4—6塊板開一人孔;對于清潔物料,每隔8—10塊板開一人孔;若塔板上下都可拆,可隔15塊板開一人孔。常在進料口設置防沖設施,進料段高度HF應保證這些設施的方便安裝。塔底空間具有中間貯槽的作用,塔釜料液最好能在塔底有l(wèi)0—15min的儲量,以保證塔底料液不致排完,對于塔底產(chǎn)量大的塔,有時僅取3—5min的儲量。1.6.2接管尺寸與結構接管的合適尺寸與在

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