板式塔设计

板式塔设计概述马锋2015.6.30第一节概述1.塔设备类型板式塔填料塔2.塔性能评价指标生产能力分离效率塔压降操作弹性结构、制造及造价等3.塔设备选型蒸馏多选板式塔，吸收多选吸收塔第二节板式塔设计步骤如下：1.确定设计方案2.选择塔板类型3.确定塔径及塔高等工艺尺寸4.塔板设计，包括溢流装置、塔板布置及升气道的设计及排列5.进行流体力学计算6.绘制负荷性能图7.根据负荷性能图进行分析，调整参数设计直至满意为止1.设计方案的确定包括：（1）装置流程的确定原料预热器、再沸器、冷凝器、产品冷凝器等等（2）操作压力选择常压、减压及加压蒸馏（3）进料热状况泡点进料（4）回流比选择2.塔板类型与选择塔板分错流式塔板和逆流式塔板，工业以错流式塔板为主，包括：（1）泡罩式塔板一般不宜用（2）筛板塔板（3）浮阀塔板F1浮阀最为普遍3.塔体工艺尺寸计算包括塔的有效高度和塔径（1）塔径根据流量计算而负荷因子C由下面公式计算C20由史密斯关联图查取。（2）有效高度表1塔板间距与塔径的关系4.塔板工艺尺寸计算塔板工艺尺寸的计算包括：（1）溢流装置设计（2）塔板设计（1）溢流装置设计溢流装置的设计包括降液、管溢流堰及受液盘等几部分。A．降液管类型及溢流方式（a）降液管类型降液管有圆形及弓型两种，如图1所示。小塔用圆形，大塔用弓形。（b）溢流方式U型流、单溢流、双溢流及阶梯双溢流，如图2所示。图1降液管类型图2塔板溢流类型表2溢流类型与塔径与液体流量的关系B.溢流装置的设计计算溢流装置的计算包括堰长、堰高、降液管宽度及截面积、降液管底隙高度等（a）堰长对于弓形降液管式中，D为塔内径，m（b）堰高式中对于平直堰设计时，板上清液层高度一般在50-100mm（c）降液管宽度及横截面积弓形降液管宽度Wd及横截面积Af可根据堰长与塔径之比Iw/D查相关的图表获得。（d）降液管底隙高度降液管底隙高度应小于堰高液体在降液管的停留时间应满足：（e）受液盘对于Φ600mm以上的塔,多采用凹型受液盘,深度一般大于50mm.（2）塔板设计A.塔板布置开孔区溢流区安定区无效区开孔区面积:B.筛孔计算及排列表面张力为正系统时,d0为3-8mm,表面张力为负系统时,d0为10-25mm。对于碳钢板，孔径不小于板厚，对于不锈钢板，孔径应不小于1.5-2倍板厚。图3筛孔的正三角形排列孔中心距t一般为（2.5-5）d0筛孔数目n：开孔率Φ：C.浮阀数目及排列气体通过阀孔的动能因数F0通常在9-12之间，选择合适的F0计算出ua，则阀孔数N:N=4Vs/πd02uaVs为上升气体的流量，m3/s，d0为阀孔直径，0.039m。整块塔板多采用正三角形叉排，孔心距为75-125mm；分块式塔板多等腰三角形叉排，同一横排孔心距为75mm，同时根据公式可算出相邻两排阀孔中心线距离。Fo为动能因数，Kg1/2/(sm1/2)，ua为阀孔气速，m/s开孔率=u/uau为实际空塔气速，m3/s5.流体力学验算及负荷性能图流体力学验算包括：（1）塔板压降干板阻力、板上液层阻力及表面张力阻力（2）液沫夹带上升气流将板上液体带入上层塔板的现象（3）漏液上升气体流速小不足以阻止板上液体经孔道流下（4）液泛气液两相中之一的流量增大，使降液管内液体不能正常流下，降液管内液体越过溢流堰顶部，积液依次上升。流体力学验算后绘制负荷性能图，以检验设计的合理性。6.板式塔的结构与附属设备结构：（1）塔顶空间（2）塔底空间（3）人孔（4）塔高附属设备：原料预热器、塔顶冷却器、再沸器、塔釜预热器、储罐及泵等等。查相关教材及手册选型。图4板式塔塔高示意图7.接管尺寸根据任务书，选择合适的流速，计算进料管、塔顶产品接管、回流管、塔釜流出管、仪表接管等接管管径，然后查阅设计手册或相关书籍选择标准的接管尺寸。