化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)書

1、 化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)書 化工原理 課程設(shè)計指導(dǎo)書適用專業(yè):生物、食品與制藥工程 課程代碼: 106012369 總 學(xué) 時: 2周 總 學(xué) 分: 2 學(xué)分 編寫單位: 生物工程學(xué)院 編 寫 人: 包清彬 審 核 人: 審 批 人: 批準(zhǔn)時間: 年 月 日一、課程設(shè)計的目的現(xiàn)代工業(yè)要求相關(guān)工程技術(shù)人員不僅應(yīng)是一名工藝師，還應(yīng)當(dāng)具備按工藝要求進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)線的選型配套及工程設(shè)計能力?；ぴ碚n程設(shè)計是對學(xué)生進(jìn)行初步的工程設(shè)計能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，化工原理課程設(shè)計是化工原理課程的一個實踐性、總結(jié)性和綜合性的教學(xué)環(huán)節(jié)， 其可達(dá)到：1 進(jìn)一步鞏固化工原理所學(xué)的有關(guān)內(nèi)容，在設(shè)計過程中加深對所學(xué)知識的理解

2、和運用。2 初步掌握化學(xué)工程典型單元操作的設(shè)計思想和設(shè)計方法及設(shè)計步驟。培養(yǎng)學(xué)生獨立解決問題的能力，為以后的學(xué)習(xí)及畢業(yè)設(shè)計打下基礎(chǔ)。3 進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的計算能力、設(shè)計能力，熟悉和正確使用手冊、國標(biāo)等技術(shù)資料，培養(yǎng)一絲不茍的科學(xué)態(tài)度。4、樹立實際工作中的“理論聯(lián)系實際”的科學(xué)工作方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性綜合考慮工程實際問題的思想方法，增強工程觀念和時間能力。二、課程設(shè)計組織形式課程設(shè)計采用集中安排，集中講解，分組定點完成，指導(dǎo)教師每天定點指導(dǎo)，適當(dāng)集中及個別答疑的組織形式。三、設(shè)計題目 設(shè)計題目：乙醇水精餾塔（裝置）工藝設(shè)計。在此基礎(chǔ)之上，又以不同學(xué)生完成不同生產(chǎn)能力進(jìn)行設(shè)計，具體見課程設(shè)計

3、任務(wù)書。四、課程設(shè)計步驟1、查閱文獻(xiàn)資料，搜集資料、閱讀教材，了解精餾的相關(guān)知識，熟悉精餾的原理、流程、工藝設(shè)計計算內(nèi)容；了解乙醇的生產(chǎn)工藝、乙醇水系統(tǒng)的相關(guān)理化參數(shù)，收集原始數(shù)據(jù)等；2、擬定設(shè)計方案，選擇精餾工藝流程；3、根據(jù)設(shè)計任務(wù)書給定的產(chǎn)量和回流比要求，用精餾的相關(guān)理論知識，進(jìn)行精餾操作的工藝計算：用圖解法確定回流比和理論塔板數(shù)；用物料衡算確定各環(huán)節(jié)的物料量；4、根據(jù)工藝流程及物料衡算結(jié)果，進(jìn)行能量衡算，確定生產(chǎn)所需加熱蒸汽消耗量、冷卻水的消耗量；根據(jù)傳熱理論進(jìn)行塔底再沸器、塔頂冷凝器、產(chǎn)品冷卻器換熱面積設(shè)計計算；5、在物料衡算、熱量衡算結(jié)論基礎(chǔ)上進(jìn)行塔和塔板主要工藝尺寸的設(shè)計，進(jìn)而進(jìn)

4、行塔板的負(fù)荷性能計算；6、以物料衡算結(jié)果為依據(jù)，結(jié)合流體流動相關(guān)知識，進(jìn)行管路、儲罐尺寸計算；7、以工藝流程為基礎(chǔ)，結(jié)合物料衡算、熱量衡算結(jié)論及結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)論，繪制精餾生產(chǎn)工藝流程圖（帶控制點）及精餾塔的結(jié)構(gòu)簡圖；8、編寫設(shè)計說明書：作為整個設(shè)計工作的書面總結(jié)，說明書應(yīng)簡練、整潔、文字準(zhǔn)確。內(nèi)容應(yīng)包括：封面、目錄、摘要、設(shè)計任務(wù)書、設(shè)計條件及主要物性參數(shù)表、酒精精餾過程的生產(chǎn)方法及特點簡述，精餾總體結(jié)構(gòu)(塔型、主要結(jié)構(gòu))的選擇簡述，精餾過程有關(guān)計算(物料衡算、熱量衡算、理論塔板數(shù)、回流比、塔高、塔徑、進(jìn)出管徑、塔板的負(fù)荷性能圖等)，設(shè)計結(jié)果一覽表，附屬設(shè)備的選擇，要求的工程設(shè)計圖；參考文獻(xiàn)，總結(jié)

5、及感想等。五、課程設(shè)計要點1、在用圖解法進(jìn)行理論塔板數(shù)的求取時應(yīng)注意：由于在高濃度段氣液組成較接近，使平衡線與對角線的距離很近，此時，應(yīng)采取局部放大的方法來作圖，使圖解結(jié)果更加準(zhǔn)確；2、各物料的相關(guān)溫度可根據(jù)不同濃度的乙醇溶液的汽液平衡（沸點）溫度求?。?、進(jìn)料熱狀態(tài)的確定，應(yīng)根據(jù)預(yù)熱熱源（塔底產(chǎn)品）情況，用熱量衡算進(jìn)行確定；4、塔頂冷凝器的熱量，可只考慮冷凝熱，在此基礎(chǔ)上加5%的余量進(jìn)行工程概算，使計算簡單；5、為了強化再沸器的傳熱，可采取增大再沸器中液體的循環(huán)流量的辦法，按經(jīng)驗可取原料量的1.53倍。且再沸器的傳熱面積是決定塔操作彈性的主要因素之一，故估算其傳熱面積時安全系數(shù)要選大一些，以

6、防塔底蒸發(fā)量不足影響操作。6、帶控制點的工藝流程圖：將設(shè)計的工藝流程方案用帶控制點的工藝流程圖表示出來，繪出流程所需全部設(shè)備，標(biāo)出物流方向及主要控制點的控制參數(shù)值。7、某些物性參數(shù)當(dāng)難以準(zhǔn)確查取時，可用接近的參數(shù)代替進(jìn)行工程概算。六、課程設(shè)計進(jìn)度安排1、查閱文獻(xiàn)，熟悉項目情況； 2天2、進(jìn)行工藝計算及相關(guān)設(shè)計計算 4天3、精餾生產(chǎn)工藝流程圖及精餾塔的結(jié)構(gòu)簡圖繪制 2天4、設(shè)計說明書的編寫 1天5、提交設(shè)計及答辯 1天七、完成后應(yīng)上交的材料1、設(shè)計說明書 1份2、圖解法求理論塔板數(shù)的求解過程圖（要求用坐標(biāo)紙繪制） 1張3、工藝設(shè)備流程圖（帶控制點工藝流程圖） 1張（2號圖）4、精餾塔的結(jié)構(gòu)簡圖

7、1張（2號圖）八、成績評定標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)態(tài)度20分，技術(shù)水平與實際能力30分，論文(計算書、圖紙)撰寫質(zhì)量50分，詳見以下課程設(shè)計成績評定表。評定時可從設(shè)計過程情況，提交的設(shè)計資料，答辯情況等進(jìn)行綜合評定。 課程設(shè)計成績評定表項目分值優(yōu)秀(100x90)良好(90x80)中等(80x70)及格(70x60)不及格(x60)評分學(xué)習(xí)態(tài)度20學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真，工作作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，嚴(yán)格遵守教學(xué)紀(jì)律，保證設(shè)計按進(jìn)度要求進(jìn)行，能圓滿完成設(shè)計任務(wù)。學(xué)習(xí)態(tài)度好，工作作風(fēng)認(rèn)真，遵守教學(xué)紀(jì)律，能按期圓滿完成設(shè)計任務(wù)。學(xué)習(xí)態(tài)度尚好，遵守教學(xué)紀(jì)律較好，能按設(shè)計作息時間作業(yè)，能較好地按期完成各項工作。學(xué)習(xí)態(tài)度尚可，能遵守教學(xué)紀(jì)律，能

8、按期完成任務(wù)，完成的質(zhì)量一般。學(xué)習(xí)態(tài)度馬虎，紀(jì)律渙散，工作作風(fēng)不嚴(yán)謹(jǐn)，不能按設(shè)計作息時間作業(yè)，不能按期完成任務(wù)或完成質(zhì)量差技術(shù)水平與實際能力30技術(shù)路線正確，論證合理充分，能把文獻(xiàn)報道的新技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計中，引用數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，計算正確。技術(shù)路線正確，論證較合理、較充分，能把文獻(xiàn)報道的新技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計中，引用數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，計算正確。技術(shù)路線正確，論證較合理、較充分，能把文獻(xiàn)報道的新技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計中，引用數(shù)據(jù)較準(zhǔn)確，計算基本正確。技術(shù)路線基本正確，論證較合理、較充分，引用數(shù)據(jù)較準(zhǔn)確，計算基本正確。技術(shù)路線不正確，論證不合理、不充分，引用數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，計算不正確。論文(計算書、圖紙)撰寫質(zhì)量50設(shè)計說明書寫作結(jié)

9、構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、合理，邏輯性強，層次清晰，語言準(zhǔn)確，文字流暢，書寫工整或用計算機(jī)打印成文。圖紙規(guī)范。設(shè)計說明書寫作結(jié)構(gòu)合理，邏輯性較強，層次分明，語言準(zhǔn)確，文字流暢，書寫工整或用計算機(jī)打印成文。圖紙規(guī)范。設(shè)計說明書寫作結(jié)構(gòu)較合理，層次較分明，文理較通順，書寫較工整或計算機(jī)打印成文。圖紙較規(guī)范。設(shè)計說明書寫作結(jié)構(gòu)基本合理，邏輯基本清楚，文字尚通順，書寫較工整，圖紙基本規(guī)范。設(shè)計說明書寫作內(nèi)容空泛，結(jié)構(gòu)混亂，文字表達(dá)不清，錯別字較多，達(dá)不到規(guī)范化要求。圖紙不規(guī)范。八、推薦參考資料1、夏清、陳國貴主編，化工原理，天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，2005年。2、華南理工大學(xué)， 化工過程及設(shè)備設(shè)計 ，廣州：華南理工大

10、學(xué)出版社，1986年。3、匡國柱主編，化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002年4、章克昌，吳佩琮， 酒精工業(yè)手冊 ，北京：輕工業(yè)出版社，1995年。5、化工設(shè)備結(jié)構(gòu)圖冊編寫組，化工設(shè)備結(jié)構(gòu)圖冊，上海，上海科學(xué)技術(shù)出版社，1978年。九、主要技術(shù)的案例分析 精餾的基本原理和流程精餾的基本原理:精餾是基于混合液中兩組分的揮發(fā)度不同，在精餾塔中同時并多次進(jìn)行部分氣化部分冷凝的操作，致使混合液可分離成為近于純組分，而塔頂回流和塔底再沸器產(chǎn)生上升蒸氣是精餾得以連續(xù)穩(wěn)定操作的兩個必要條件。 如圖，為精餾的基本流程圖。應(yīng)設(shè)計的主要設(shè)備有：精餾塔，再沸器中、預(yù)熱器、冷凝器和冷卻器等。輔助設(shè)

11、備有：管路、液體儲存罐 具體設(shè)計見附件資料：附件資料1：板式塔的設(shè)計板式塔的類型很多，但其設(shè)計原則基本相同。一般來說，板式塔的設(shè)計步驟大致如下：根據(jù)設(shè)計任務(wù)和工藝要求，確定設(shè)計方案；根據(jù)設(shè)計任務(wù)和工藝要求，選擇塔板類型；確定塔徑、塔高等工藝尺寸；進(jìn)行塔板的設(shè)計，包括溢流裝置的設(shè)計、塔板的布置、升氣道（泡罩、篩孔或浮閥等）的設(shè)計及排列；進(jìn)行流體力學(xué)驗算；繪制塔板的負(fù)荷性能圖；根據(jù)負(fù)荷性能圖，對設(shè)計進(jìn)行分析，若設(shè)計不夠理想，可對某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，重復(fù)上述設(shè)計過程，一直到滿意為止。一、設(shè)計方案的確定（一）裝置流程的確定蒸餾裝置包括精餾塔、原料預(yù)熱器，蒸餾釜（再沸器）、冷凝器、釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻器等

12、設(shè)備。蒸餾過程按操作方式的不同，分為連續(xù)蒸餾和間歇蒸餾兩種流程。連續(xù)蒸餾具有生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點，工業(yè)生產(chǎn)中以連續(xù)蒸餾為主。間歇蒸餾具有操作靈活、適應(yīng)性強等優(yōu)點，適合于小規(guī)模、多品種或多組分物系的初步分離。蒸餾是通過物料在塔內(nèi)的多次部分氣化與多次部分冷凝實現(xiàn)分離的，熱量自塔釜輸入，由冷凝器和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。在此過程中，熱能利用率很低，為此，在確定裝置流程時應(yīng)考慮余熱的利用。譬如，用原料作為塔頂產(chǎn)品（或釜液產(chǎn)品）冷卻器的冷卻介質(zhì)，即可將原料預(yù)熱，又可節(jié)約冷卻介質(zhì)。另外，為保持塔的操作穩(wěn)定性，流程中除用泵直接送入塔原料外也可采用高位槽送料，以免受泵操作波動的影響。塔頂冷凝裝

13、置可采用全凝器、分凝器-全凝器兩種不同的設(shè)置。工業(yè)上以采用全凝器為主，以便于準(zhǔn)確地控制回流比。塔頂分凝器對上升蒸氣有一定的增濃作用，若后繼裝置使用氣態(tài)物料，則宜用分凝器?？傊?，確定流程時要較全面、合理地兼顧設(shè)備、操作費用、操作控制及安全諸因素。（二）操作壓力的選擇蒸餾過程按操作壓力不同，分為常壓蒸餾、減壓蒸餾和加壓蒸餾。一般，除熱敏性物系外，凡通過常壓蒸餾能夠?qū)崿F(xiàn)分離要求，并能用江河水或循環(huán)水將餾出物冷凝下來的物系，都應(yīng)采用常壓蒸餾；對熱敏性物系或者混合物泡點過高的物系，則宜采用減壓蒸餾；對常壓下餾出物的冷凝溫度過低的物系，需提高塔壓或者采用深井水、冷凍鹽水作為冷卻劑；而常壓下呈氣態(tài)的物系必須

14、采用加壓蒸餾。例如苯乙烯常壓沸點為145.2，而將其加熱到102以上就會發(fā)生聚合，故苯乙烯應(yīng)采用減壓蒸餾；脫丙烷塔操作壓力提高到1 765 kP時，冷凝溫度約為50，便可用江河水或者循環(huán)水進(jìn)行冷卻，則運轉(zhuǎn)費用減少；石油氣常壓呈氣態(tài)，必須采用加壓蒸餾。（三）進(jìn)料熱狀況的選擇蒸餾操作有五種進(jìn)料熱狀況，進(jìn)料熱狀況不同，影響塔內(nèi)各層塔板的氣、液相負(fù)荷。工業(yè)上多采用接近泡點的液體進(jìn)料和飽和液體（泡點）進(jìn)料，通常用釜殘液預(yù)熱原料。若工藝要求減少塔釜的加熱量，以避免釜溫過高，料液產(chǎn)生聚合或結(jié)焦，則應(yīng)采用氣態(tài)進(jìn)料。（四）加熱方式的選擇蒸餾大多采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器。有時也可采用直接蒸汽加熱，例如蒸餾釜殘

15、液中的主要組分是水，且在低濃度下輕組分的相對揮發(fā)度較大時（如乙醇與水混合液）宜用直接蒸汽加熱，其優(yōu)點是可以利用壓力較低的加熱蒸汽以節(jié)省操作費用，并省掉間接加熱設(shè)備。但由于直接蒸汽的加入，對釜內(nèi)溶液起一定稀釋作用，在進(jìn)料條件和產(chǎn)品純度、輕組分收率一定的前提下，釜液濃度相應(yīng)降低，故需要在提餾段增加塔板以達(dá)到生產(chǎn)要求。（五）回流比的選擇回流比是精餾操作的重要工藝條件，其選擇的原則是使設(shè)備費和操作費用之和最低。設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)實際需要選定回流比，也可參考同類生產(chǎn)的經(jīng)驗值選定。必要時可選用若干個R值，利用吉利蘭圖（簡捷法）求出對應(yīng)理論板數(shù)N，作出NR曲線，從中找出適宜操作回流比R，也可作出R對精餾操作費用

16、的關(guān)系線，從中確定適宜回流比R。 二、塔板的類型與選擇塔板是板式塔的主要構(gòu)件，分為錯流式塔板和逆流式塔板兩類，工業(yè)應(yīng)用以錯流式塔板為主，常用的錯流式塔板主要有下列幾種。（一）泡罩塔板泡罩塔板是工業(yè)上應(yīng)用最早的塔板，其主要元件為升氣管及泡罩。泡罩安裝在升氣管的頂部，分圓形和條形兩種，國內(nèi)應(yīng)用較多的是圓形泡罩。泡罩尺寸分為 80、 100、 150三種，可根據(jù)塔徑的大小選擇。通常塔徑小于1 000，選用 80的泡罩；塔徑大于2 000，選用 150的泡罩。 泡罩塔板的主要優(yōu)點是操作彈性較大，液氣比范圍大，不易堵塞，適于處理各種物料，操作穩(wěn)定可靠。其缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高；板上液層厚，塔板壓降大，生

17、產(chǎn)能力及板效率較低。近年來，泡罩塔板已逐漸被篩板、浮閥塔板所取代，在設(shè)計中除特殊需要（如分離粘度大，易結(jié)焦等物系）外一般不宜選用。（二）篩孔塔板篩孔塔板簡稱篩板，結(jié)構(gòu)特點為塔板上開有許多均勻的小孔。根據(jù)孔徑的大小，分為小孔徑篩板（孔徑為38）和大孔徑篩板（孔徑為1025）兩類。工業(yè)應(yīng)用中以小孔徑篩板為主，大孔徑篩板多用于某些特殊場合（如分離粘度大，易結(jié)焦等物系）。篩板的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，造價低；板上液面落差小，氣體壓降低，生產(chǎn)能力較大；氣體分散均勻，傳質(zhì)效率較高。其缺點是篩孔易堵塞，不宜處理易結(jié)焦、粘度大的物料。應(yīng)予指出，盡管篩板傳質(zhì)效率高，但若設(shè)計和操作不當(dāng)，易產(chǎn)生漏夜，使得操作彈性減小，傳質(zhì)

18、效率下降，故過去工業(yè)上應(yīng)用較為謹(jǐn)慎。近年來，由于設(shè)計和控制水平的不斷提高，可使篩板的操作非常精確，彌補了上述不足，故應(yīng)用日趨廣泛。在確保精確設(shè)計和采用先進(jìn)控制手段的前提下，設(shè)計中可大膽選用。浮閥塔板浮閥塔板是在泡罩塔板和篩孔塔板的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它吸收可兩種塔板的優(yōu)點。其結(jié)構(gòu)特點是在塔板上開有若干個閥孔，每個閥孔裝有一個可以上下浮動的閥片。氣流從浮閥周邊水平地進(jìn)入塔板上液層，浮閥可根據(jù)氣流流量的大小而上下浮動，自行調(diào)節(jié)。浮閥的類型很多，國內(nèi)常用的有F1型、V-4型及T型等，其中以F1型浮閥應(yīng)用最為普遍。浮閥塔板的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、造價低；塔板開孔率大，生產(chǎn)能力大；由于閥片可隨氣量變化

19、自由升降，故操作彈性大；因上升氣流水平吹入液層，氣液接觸時間較長，故塔板效率高。其缺點是處理易結(jié)焦、高粘度的物料時，閥片易與塔板粘結(jié)；在操作過程中有時會發(fā)生閥片脫落或卡死等現(xiàn)象，使塔板效率和操作彈性下降。應(yīng)予指出，以上介紹的僅是幾種較為典型的浮閥形式。由于浮閥具有生產(chǎn)能力大，操作彈性大及塔板效率高等優(yōu)點，且加工方便，故有關(guān)浮閥塔板的研究開發(fā)遠(yuǎn)較其他型式的塔板廣泛，是目前新型塔板研究開發(fā)的主要方向。近年來研究開發(fā)出的新型浮閥有船型浮閥、管型浮閥、梯型浮閥、雙層浮閥、V-V浮閥、混合浮閥等，其共同的特點是加強了流體的導(dǎo)向作用和氣體的分散作用，使氣液兩相的流動更趨于合理，操作彈性和塔板效率得到進(jìn)一步

20、的提高。但應(yīng)指出，在工業(yè)應(yīng)用中，目前還多采用F1型浮閥，其原因是F1浮閥已有系列化標(biāo)準(zhǔn)，各種設(shè)計數(shù)據(jù)完善，便于設(shè)計和對比。而采用新型浮閥，設(shè)計數(shù)據(jù)不夠完善，給設(shè)計帶來一定的困難，但隨著新型浮閥性能測定數(shù)據(jù)的不斷發(fā)表及工業(yè)應(yīng)用的增加，其設(shè)計數(shù)據(jù)會逐步完善，在有效完善的性能數(shù)據(jù)下，設(shè)計中可選用新型浮閥。三、板式塔的塔體工藝尺寸計算板式塔的塔體工藝尺寸包括塔體的有效高度和塔徑（一）塔的有效高度計算板式塔的有效高度是指安裝塔板部分的高度，可按下式計算： （5-1）式中 板式塔的有效高度，m；塔內(nèi)所需的理論塔板層數(shù)；總板效率；塔板間距，m。2.理論板層數(shù)的計算對給定的設(shè)計任務(wù)，當(dāng)分離要求和操作條件確定后

21、，所需的理論板層數(shù)可采用逐板計算法或圖解法求得，有關(guān)內(nèi)容在化工傳質(zhì)與分離過程教材的蒸餾一章中已詳盡討論，此處不再贅述。應(yīng)予指出，近年來，隨著模擬計算技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，已開發(fā)出許多用于精餾過程模擬計算的軟件，設(shè)計中常用的有ASPEN、PRO/等。這些模擬軟件雖有各自的特點，但其模擬計算的原理基本相同，即采用不同的數(shù)學(xué)方法，聯(lián)立求解物料衡算方程（M方程）、相平衡方程（E方程）、熱量衡算方程（H方程）及組成加和方程（S方程），簡稱MEHS方程組。在ASPEN、PRO/等軟件包中，存儲了大多數(shù)物系的物性參數(shù)及氣液平衡數(shù)據(jù)，對缺乏數(shù)據(jù)的物系，可通過軟件包內(nèi)的計算模塊，通過一定的算法，求出相關(guān)的參數(shù)

22、。設(shè)計中，給定相應(yīng)的設(shè)計參數(shù)，通過模擬計算，即可獲得所需的理論板層數(shù)，進(jìn)料板的位置，各層理論板的氣液相負(fù)荷、氣液相密度、氣液相粘度，各層理論板的溫度與壓力等，計算快捷準(zhǔn)確。3.塔板間距的確定塔板間距的選取與塔高、塔徑、物系性質(zhì)、分離效率、操作彈性以及塔的安裝、檢修等因素有關(guān)。設(shè)計時通常根據(jù)塔徑的大小，由表5-1列出的塔板間距的經(jīng)驗值選取。表 5-1 塔板間距與塔徑的關(guān)系塔 徑D，m0.30.50.50.80.81.61.62.02.02.42.4板間距，200300300350350450450600500800800選取塔板間距時，還要考慮實際情況。例如塔板層數(shù)很多時，宜選用較小的板間距，適

23、當(dāng)加大塔徑以降低塔的高度；塔內(nèi)各段負(fù)荷差別較大時，也可采用不同的板間距以保持塔徑的一致；對易發(fā)泡的物系，板間距應(yīng)取大些，以保證塔的分離效果；對生產(chǎn)負(fù)荷波動較大的場合，也需加大板間距以提高操作彈性。在設(shè)計中，有時需反復(fù)調(diào)整，選定適宜的板間距。塔板間距的數(shù)值應(yīng)按系列標(biāo)準(zhǔn)選取，常用的塔板間距有300、350、400、450、500、600、800等幾種系列標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)予指出，板間距的確定除考慮上述因素外，還應(yīng)考慮安裝、檢修的需要。例如在塔體的人孔處，應(yīng)采用較大的板間距，一般不低于600。塔徑的計算板式塔的塔徑依據(jù)流量公式計算，即 （5-2）式中 塔徑，m；氣體體積流量，m/s；空塔氣速，m/s。由式5-

24、2可知，計算塔徑的關(guān)鍵是計算空塔氣速u。設(shè)計中，空塔氣速u的計算方法是，先求得最大的空塔氣速u，然后根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，乘以一定的安全系數(shù)，即u=（0.60.8）u （5-3）安全系數(shù)的選取與分離物系的發(fā)泡程度密切相關(guān)。對不易發(fā)泡的物系，可取較高的安全系數(shù)，對易發(fā)泡的物系，應(yīng)取較低的安全系數(shù)。最大空塔氣速u可根據(jù)懸浮液滴沉降原理導(dǎo)出，其結(jié)果為 = （5-4）液相密度，/ m；氣相密度，/ m；C負(fù)荷因子，m/s。負(fù)荷因子C值與氣液負(fù)荷、物性及塔板結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般由實驗確定，史密斯（Smith）等人匯集了若干泡罩、篩板和浮閥塔的數(shù)據(jù)，整理成負(fù)荷因子與諸影響因素間的關(guān)系曲線，如圖5-1所示。圖中橫坐標(biāo)為無

25、因次比值，稱為液氣動能參數(shù)，它反映液、氣兩相的負(fù)荷與密度對負(fù)荷因子的影響；縱坐標(biāo)為物系表面張力為20mN/m的負(fù)荷系數(shù)；參數(shù)反映液滴沉降空間高度對負(fù)荷因子的影響。設(shè)計中，板上液層高度由設(shè)計者選定。對常壓塔一般取為0.050.08m；對減壓塔一般取為0.0250.03m。圖5-1是按液體表面張力=20mN/m的物系繪制的，當(dāng)所處理的物系表面張力為其他值，應(yīng)按下式進(jìn)行校正，即 （5-5）式中 操作物系的負(fù)荷因子，m/s；操作物系的液體表面張力，mN/m。應(yīng)予指出，由式5-2計算出塔徑D后，還應(yīng)按塔徑系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。常用的標(biāo)準(zhǔn)塔徑為：400、500、600、700、800、1 000、1 200、

26、1 400、1 600、2 000、2 200等。還應(yīng)指出，以上算出塔徑只是初估值，還要根據(jù)流體力學(xué)原則進(jìn)行驗算。另外，對于精餾過程，精餾段和提餾段的氣、液相負(fù)荷及物性數(shù)據(jù)是不同的，故設(shè)計中兩段的塔徑應(yīng)分別計算，若二者相差不大，應(yīng)取較大者作為塔徑，若二者相差較大，應(yīng)采用變徑塔。四、板式塔的塔板工藝尺寸計算溢流裝置的設(shè)計板式塔的溢流裝置包括溢流堰、降液管和受液盤等幾部分，其結(jié)構(gòu)和尺寸對塔的性能有著重要的影響。1.降液管的類型與溢流方式降液管的類型 降液管是塔板間流體流動的通道，也是使溢流液中所夾帶氣體得以分離的場所。降液管有圓形與弓形兩類，如圖5-2所示。通常，圓形降液管一般只用于小直徑塔，對于

27、直徑較大的塔，常用弓形降液管。溢流方式 溢流方式與降液管的布置有關(guān)。常用的降液管布置方式有U型流、單溢流、雙溢流及階梯式雙溢流等，如圖5-3所示。U型流也稱回轉(zhuǎn)流。其結(jié)構(gòu)是將弓形降液管用擋板隔成兩半，一半作受液盤，另一半作降液管，降液和受液裝置安排在同一側(cè)。此種溢流方式液體流徑長，可以提高板效率，其板面利用率也高，但它的液面落差大，只適用于小塔及液體流量小的場合。單溢流又稱直徑流。液體自受液盤橫向流過塔板至溢流堰。此種溢流方式液體流徑較長，塔板效率較高，塔板結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，在直徑小于2.2m的塔中被廣泛使用。雙溢流又稱半徑流。其結(jié)構(gòu)是降液管交替設(shè)在塔截面的中部和兩側(cè)，來自上層塔板的液體分別

28、從兩側(cè)的降液管進(jìn)入塔板，橫過半塊塔板而進(jìn)入中部降液管，到下層塔板則液體由中央向兩側(cè)流動。此種溢流方式的優(yōu)點是液體流動的路程短，可降低液面落差，但塔板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，板面利用率低，一般用于直徑大于2m的塔中。階梯式雙溢流的塔板做成階梯型式，每一階梯均有溢流。此種溢流方式可在不縮短液體流徑的情況下減小液面落差。這種塔板結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，只適用于塔徑很大、液流量很大的特殊場合。溢流類型也液體負(fù)荷及塔徑有關(guān)。表5-2列出了溢流類型及液體負(fù)荷及塔徑的經(jīng)驗關(guān)系，可供設(shè)計時參考。表5-2 溢流類型與液體流量及塔徑的關(guān)系塔徑 D ，液體流量L，m/hU型流單溢流雙溢流階梯式雙溢流6009001 0001 4002 00

29、03 0004 0005 0006 0005779111111111152575045709011011011011090160110200110230110250110250200300230350250400250450應(yīng)用場合用于較低液氣比一般場合用于高液氣比或大型塔板用于極高液氣比或超大型塔板2.溢流裝置的設(shè)計計算為維持塔板上有一定高度的流動液層，必須設(shè)置溢流裝置。溢流裝置的設(shè)計包括堰長、堰高，弓形降液管的寬度、截面積、降液管底隙高度，進(jìn)口堰的高度 與降液管間的水平距離等，如圖5-4所示。1）溢流堰（出口堰）將降液管的上端高出塔板板面，即形成溢流堰。溢流堰板的形狀有平直形與齒形兩種，設(shè)

30、計中一般采用平直形溢流堰板。堰長 弓形降液管的弦長稱為堰長，以表示。堰長一般根據(jù)經(jīng)驗確定，對于常用的弓形降液管：單溢流 =（0.60.8）D雙溢流 =（0.50.6）D式中 D塔內(nèi)徑，m 堰高 降液管端面高出塔板板面的距離，稱為堰高，以表示。堰高與板上清液層高度及堰上液層高度的關(guān)系為=+ （5-6）式中 板上清液層高度，m；堰上液層高度，m。設(shè)計時，一般應(yīng)保持塔板上清液層高度在50100，于是，堰高可由板上清液層高度及堰上液層高度而定。堰上液層高度對塔板的操作性能有很大的影響。堰上液層高度太小，會造成液體在堰上分布不均，影響傳質(zhì)效果，設(shè)計時應(yīng)使堰上液層高度大于6，若小于此值須采用齒形堰；堰上液

31、層高度太大，會增大塔板壓降及液沫夾帶量。一般設(shè)計時不宜大于6070，超過此值時可改用雙溢流型式。對于平直堰，堰上液層高度可用費蘭西斯（Francis）公式計算，即 = （5-7） 式中 塔內(nèi)液體流量，m/hE液流收縮系數(shù)，由圖5-5查得。根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，取E=1 時所引起的誤差能滿足工程設(shè)計要求。當(dāng)E=1時，由式5-7可看出，僅與及有關(guān)，于是可用圖5-6所示的列線圖求出。求出后，即可按下式范圍確定：0.05-0.1-在工業(yè)塔中，堰高一般為0.040.05m；減壓塔為0.0150.025m；加壓塔為0.040.08m，一般不宜超過0.1m。2）降液管工業(yè)中以弓形降液管應(yīng)用為主，故此處只討論弓形降液

32、管的設(shè)計。（1）弓形降液管的寬度及截面積 弓形降液管的寬度以表示，截面積以表示，設(shè)計中可根據(jù)堰長與塔徑之比/D由圖5-7查得。為使液體中夾帶的氣泡得以分離，液體在降液管內(nèi)應(yīng)有足夠的停留時間。由實踐經(jīng)驗可知，液體在降液管內(nèi)的停留時間不應(yīng)小于35s，對于高壓下操作的塔及易起泡的物系，停留時間應(yīng)更長一些。為此，在確定降液管尺寸后，應(yīng)按下式驗算降液管內(nèi)液體的停留時間，即= （5-9）若不能滿足式5-9要求，應(yīng)調(diào)整降液管尺寸或板間距，直至滿足要求為止。（2）降液管底隙高度 降液管底隙高度是指降液管下端與塔板間的距離，以表示。降液管底隙高度應(yīng)低于出口堰高度，才能保證降液管底端有良好的液封，一般不應(yīng)低于6，

33、即=-0.006 （5-10） 也可按下式計算： = (5-11)式中 液體通過低隙時的流速，m/s。根據(jù)經(jīng)驗，一般取=0.070.25m/s。降液管底隙高度一般不宜小于2025，否則易于堵塞，或因安裝偏差而使液流不暢，造成液泛。3）受液盤受液盤有平受液盤和凹形受液盤兩種形式，如圖5-8所示。平受液盤一般需在塔板上設(shè)置進(jìn)口堰，以保證降液管的液封，并使液體在板上分布均勻。進(jìn)口堰高度可按下述原則考慮：當(dāng)出口堰高度大于降液管底隙高度（一般都是這樣）時，取=，在個別情況下，則應(yīng)取，以保證液體由降液管流出時不致受到很大阻力，進(jìn)口堰與降液管間的水平距離不應(yīng)小于。設(shè)置進(jìn)口堰即占用板面，又易使沉淀物淤積此處造

34、成阻塞。采用凹形受液盤不需設(shè)置進(jìn)口堰。凹形受液盤即可在低液量時能形成良好的液封，又有改變液體流向的緩沖作用，并便于液體從側(cè)線的抽出。對于600以上的塔，多采用凹形受液盤。凹形受液盤的深度一般在50以上，有側(cè)線采出時宜取深些。凹形受液盤不適于易聚合及有懸浮固體的情況，因易造成死角而堵塞。（二）塔板設(shè)計塔板具有不同的類型，不同類型塔板的設(shè)計原則雖基本相同，但又各有不同的特點，現(xiàn)對篩板的設(shè)計方法進(jìn)行討論。1.塔板布置塔板板面根據(jù)所起作用不同分為四個區(qū)域，如圖5-4所示。開孔區(qū) 圖5-4中虛線以內(nèi)的區(qū)域為布置篩孔的有效傳質(zhì)區(qū)，亦稱鼓泡區(qū)。開孔區(qū)面積以A表示，對單溢流型塔板，開孔區(qū)面積可用下式計算，即

35、A (5-12)式中 ，m ，m 為以角度表示的反正弦函數(shù)。溢流區(qū) 溢流區(qū)為降液管及受液盤所占的區(qū)域，其中降液管所占面積以A表示，受液盤所占面積以表示。安定區(qū) 開孔區(qū)與溢流區(qū)之間的不開孔區(qū)域稱為安定區(qū)，也稱破沫區(qū)。溢流堰前的安定區(qū)寬度為，其作用是在液體進(jìn)入降液管之前有一段不鼓泡的安定地帶，以免液體大量夾帶氣泡進(jìn)入降液管；進(jìn)口堰后的安全區(qū)寬度為，其作用是在液體入口處，由于板上液面落差，液層較厚，有一段不開孔的安全地帶，可減少漏液量。安定區(qū)的寬度可按下述范圍選取，即溢流堰前的安定區(qū)寬度 =70100進(jìn)口堰后的安全區(qū)寬度 =50100對小直徑的塔（D1m）,因塔板面積小,安定區(qū)要相應(yīng)減小.無效區(qū) 在

36、靠近塔壁的一圈邊緣區(qū)域供支持塔板的邊梁之用,稱為無效區(qū),也稱邊緣區(qū).其寬度 視塔板的支承需要而定,小塔一般為3050,大塔一般為5070.為防止液體經(jīng)無效區(qū)流過而產(chǎn)生短路現(xiàn)象,可在塔板上沿塔壁設(shè)置擋板.應(yīng)予指出,為便于設(shè)計及加工,塔板的結(jié)構(gòu)參數(shù)已逐漸系列化.附錄四中列出了塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)的系列化標(biāo)準(zhǔn),可供設(shè)計時參考.2.篩孔的計算及其排列篩孔直徑 篩孔直徑的選取與塔的操作性能要求、物系性質(zhì)、塔板厚度、加工要求等有關(guān)，是影響氣相分散和氣液接觸的重要工藝尺寸。按設(shè)計經(jīng)驗，表面張力為正系統(tǒng)的物系，可采用為38（常用45）的小孔徑篩板；表面張力為負(fù)系統(tǒng)的物系或易堵塞物系，可采用為1025的大孔徑篩板。近年

37、來，隨著設(shè)計水平的提高和操作經(jīng)驗的積累，采用大孔徑篩板逐漸增多，因大孔徑篩板加工簡單、造價低，且不易堵塞，只要設(shè)計合理，操作得當(dāng)，仍可獲得滿意的分離效果。篩板厚度篩孔的加工一般采用沖壓法，故確定篩板厚度應(yīng)根據(jù)篩孔直徑的大小，考慮加工的可能性。對于碳鋼塔板，板厚為34，孔徑應(yīng)不小于板厚；對于不銹鋼塔板，板厚為22.5，應(yīng)不小于（1.52）?？字行木嘞噜弮珊Y孔中心的距離稱為孔中心距，以t表示?？字行木鄑一般為（2.55），t/過小易使氣流相互干擾，過大則鼓泡不均勻，都會影響傳質(zhì)效率。設(shè)計推薦值為t/34。篩孔的排列與篩孔數(shù)設(shè)計時，篩孔按正三角形排列，如圖5-9所示。當(dāng)采用正三角形排列時，篩孔的數(shù)目

38、n可按下式計算，即 （5-13）式中 鼓泡區(qū)面積，； t篩孔的中心距，m。開孔率 篩板上篩孔總面積A與開孔區(qū)面積的比值稱為開孔率，即 100% （5-14）篩孔按正三角形排列時，可以導(dǎo)出 =0.907 （5-15）應(yīng)予指出，按上述方法求出篩孔的直徑、篩孔數(shù)目n后，還需要通過流體力學(xué)驗算，檢驗是否合理，若不合理需進(jìn)行調(diào)整。五篩孔的流體力學(xué)驗算塔板流體力學(xué)驗算的目的在于檢驗初步設(shè)計的塔板計算是否合理，塔板能否正常操作。驗算內(nèi)容有以下幾項：塔板壓力降、液面落差、液沫夾帶、漏液及液泛等。(一)塔板壓降氣體通過篩板時，需克服篩板本身的干板阻力、板上充氣液層的阻力及液體表面張力造成的阻力，這些阻力即形成了

39、篩板的壓降，氣體通過篩板的壓降可由下式計算 = (5-16)式5-16中的液柱高度可按下式計算，即 (5-17)式中 與氣體通過篩板的干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?，m液柱；與氣體通過板上液層的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋琺液柱；與克服液體表面張力的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?，m液柱。1.干板阻力干板阻力可按以下經(jīng)驗公式估算，即 =0.051 (5-18)式中 氣體通過篩孔的速度，m/s；流量系數(shù)。通常，篩板的開孔率15%，故式5-18可簡化為 =0.051 (5-19)流量系數(shù)的求取方法較多，當(dāng)10，其值可由圖5-10直接查出。當(dāng)10時，由圖5-10查得后再乘以1.15的校正系數(shù)。2.氣體通過液層的阻力氣體通過液層

40、的阻力與板上清液層的高度及氣泡的狀況等許多因素有關(guān)，其計算方法很多，設(shè)計中常采用下式估算 =（） （5-20）式中 充氣系數(shù)，反映板上液層的充氣程度，其值從圖5-11查取，通?？扇?0.50.6 圖5-11中為氣相動能因子，其定義式為= （5-21） (單溢流板) (5-22)式中 氣相動能因子，/（sm）；通過有效傳質(zhì)區(qū)的氣速，m/s；塔截面積，。3.液體表面張力的阻力液體表面張力的阻力可由下式估算，即 = (5-23)式中 液體的表面張力，N/m。由以上各式分別求出、及后，即可計算出氣體通過篩板的壓降，該計算值應(yīng)低于設(shè)計允許值。（二）液面落差當(dāng)液體橫向流過塔板時，為克服板上的摩擦阻力和板上

41、構(gòu)件的局部阻力，需要一定的液位差，此即液面落差。篩板上由于沒有突起的氣液接觸構(gòu)件，故液面落差較小。在正常的液體流量范圍內(nèi)，對于D1 600的篩板，液面落差可忽略不計。對于液體流量很大及D2 000的篩板，需要考慮液面落差的影響。液面落差的計算方法參考有關(guān)書籍。（三）液沫夾帶液沫夾帶造成液相在塔板間的返混，嚴(yán)重的液沫夾帶會使塔板效率急劇下降，為保證塔板效率的基本穩(wěn)定，通常將液沫夾帶量限制在一定范圍內(nèi)，設(shè)計中規(guī)定液沫夾帶量0.1液體/氣體。 計算液沫夾帶的方法很多，設(shè)計中常采用亨特關(guān)聯(lián)圖，如圖5-12所示。圖中直線部分可回歸成下式 = （5-24） 式中 液沫夾帶量，液體/氣體； 塔板上鼓泡層高度

42、，m。 根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，一般取=2.5。 （四）漏液 當(dāng)氣體通過篩孔的流速較小，氣體的動能不足以阻止液體向下流動時，便會發(fā)生漏液現(xiàn)象。根據(jù)經(jīng)驗，當(dāng)漏液量小于塔內(nèi)液流量的10%時對塔板效率影響不大。故漏液量等于塔內(nèi)液流量的10%時的氣速稱為漏液點氣速，它是塔板操作氣速的下限，以表示。計算篩板塔漏液點氣速有不同的方法。設(shè)計中可采用下式計算，即 = （5-25）當(dāng) 30或篩孔孔徑3時，用下式計算較適宜：= （5-26）因漏液量與氣體通過篩孔的動能因子有關(guān)，故亦可采用動能因子計算漏液點氣速，即 = （5-27）式中 漏液點動能因子，值的適宜范圍為810。 氣體通過篩孔的實際速度與漏液點氣速之比，稱為穩(wěn)定

43、系數(shù)，即 （5-28）式中 K穩(wěn)定系數(shù)，無因次。K值的適宜范圍為1.52。（五）液泛 液泛分為降液管液泛和液沫夾帶液泛兩種情況。因設(shè)計中對液沫夾帶量進(jìn)行了驗算，故在篩板的流體力學(xué)驗算中通常只對降液管液泛進(jìn)行驗算。為使液體能由上層塔板穩(wěn)定地流入下層塔板，降液管內(nèi)須維持一定的液層高度。降液管內(nèi)液層高度用來克服相鄰兩層塔板間的壓降、板上清液層阻力和液體流過降液管的阻力，因此，可用下式計算，即= （5-29） 式中 降液管中清液層高度，m液柱；與液體流過降液管的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋琺液柱。主要是由降液管底隙處的局部阻力造成，可按下面經(jīng)驗公式估算：塔板上不設(shè)置進(jìn)口堰=（5-30）塔板上設(shè)置進(jìn)口堰 = （

44、5-31）式中 流體流過降液管底隙時的流速，m/s。按式5-29可算出降液管中清液層高度，而降液管中液體和泡沫的實際高度大于此值。為了防止液泛。，應(yīng)保證降液管中泡沫液體總高度不能超過上層塔板的出口堰，即 （5-32）式中 安全系數(shù)。對易發(fā)泡物系，=0.30.5；不易發(fā)泡物系，=0.60.7。六、塔板的負(fù)荷性能圖按上述方法進(jìn)行流體力學(xué)驗算后，還應(yīng)繪出塔板的負(fù)荷性能圖，以檢驗設(shè)計的合理性。塔板的負(fù)荷性能圖的繪制方法見“篩板精餾塔設(shè)計示例”。七、板式塔的結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備（一）塔體結(jié)構(gòu)1. 塔頂空間塔頂空間指塔內(nèi)最上層塔板與塔頂?shù)拈g距。為利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，其高度應(yīng)大于板間距，設(shè)計中通常取塔頂間

45、距為（1.52.0），若需要安裝除沫器時，要根據(jù)除沫器的安裝要求確定塔頂間距。2. 塔底空間塔底空間指塔內(nèi)最下層塔板到塔底間距。其值由如下因素決定：塔底儲液空間依儲存液量停留38min（易結(jié)焦物料可縮短停留時間）而定；再沸器的安裝方式及安裝高度；塔底液面至最下層塔板之間要留有12m的間距。3. 人孔對于D1 000的板式塔，為安裝、檢修的需要，一般每隔68層塔板設(shè)一人孔。人孔直徑一般為450600，其伸出塔體的筒體長為200250，人孔中心距操作平臺約8001 200。設(shè)人孔處的板間距應(yīng)等于或大于600。24.塔高 板式塔的塔高如圖5-13所示?？砂聪率接嬎悖?（5-33） 式中 塔高，m；

46、 實際塔板數(shù)； 進(jìn)料板數(shù)； 進(jìn)料板處板間距，m；人孔數(shù)； 塔底空間高度，m； 設(shè)人孔處的板間距，m； 塔頂空間高度，m； 封頭高度，m； 裙座高度，m。（二）塔板結(jié)構(gòu)塔板按結(jié)構(gòu)特點，大致可分為整塊式和分塊式兩類塔板。塔徑小于800時，一般采用整塊式；塔徑超過800時，由于剛度、安裝、檢修等要求，多將塔板分成數(shù)塊通過人孔送入塔內(nèi)，對于單溢流型塔板，塔板分塊如表5-3所示，其常用的分塊方法如圖5-14所示。表5-3 塔板分塊數(shù) 塔徑,8001 200 1 4001 6001 8002 0002 2002 400塔板分塊數(shù)3456（三）精餾塔的附屬設(shè)備精餾塔的附屬設(shè)備包括蒸氣冷凝器、產(chǎn)品冷卻器、再沸

47、器（蒸餾釜）、原料預(yù)熱器等，可根據(jù)有關(guān)教材或化工手冊進(jìn)行選型與設(shè)計。以下著重介紹再沸器（蒸餾釜）和冷凝器的型式和特點，具體設(shè)計計算過程從略。 化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)書1.再沸器（蒸餾釜）該裝置的作用是加熱塔底料液使之部分氣化，以提供精餾塔內(nèi)的上升氣流。工業(yè)上常用的再沸器（蒸餾釜）有以下幾種： 內(nèi)置式再沸器（蒸餾釜） 將加熱裝置直接設(shè)置于塔的底部，稱為內(nèi)置式再沸器（蒸餾釜），如圖5-15（a）所示。加熱裝置可采用夾套、蛇管或列管式加熱器等不同形式，其裝料系數(shù)依物系起泡傾向取為60%80%。內(nèi)置式再沸器（蒸餾釜）的優(yōu)點是安裝方便、可減少占地面積，通常用于直徑小于600的蒸餾塔中。 釜式（罐式）再沸器

48、 對直徑較大的塔，一般將再沸器置于塔外，如圖5-15（b）所示。其管束可抽出，為保證管束浸于沸騰液中，管束末端設(shè)溢流堰，堰外空間為出料液的緩沖區(qū)。其液面以上空間為氣液分離空間，設(shè)計中，一般要求氣液分離空間為再沸器總體積的30%以上。釜式（罐式）再沸器的優(yōu)點是氣化率高，可達(dá)80%以上。若工藝過程要求較高的氣化率，宜采用釜式（罐式）再沸器。此外，對于某些塔底物料需分批移除的塔或間歇精餾塔，因操作范圍變化大，也宜采用釜式（罐式）再沸器。 虹吸式再沸器 利用熱虹吸原理，即再沸器內(nèi)液體被加熱部分氣化后，氣液混合物密度小于塔內(nèi)液體密度，使再沸器與塔間產(chǎn)生靜壓差，促使塔底液體被“虹吸”進(jìn)入再沸器，在再沸器內(nèi)

49、氣化后返回塔中，因而不必用泵便可使塔底液體循環(huán)。熱虹吸式再沸器有立式、臥式兩種形式，如圖5-16所示。立式熱虹吸式再沸器的優(yōu)點是，按單位面積計的金屬耗用量顯著低于其他型式，并且傳熱效果較好、占地面積小、連接管線短。但立式熱虹吸式再沸器安裝時要求精餾塔底部液面與再沸器頂部管板持平，要有固定標(biāo)高，其循環(huán)速率受流體力學(xué)因素制約。當(dāng)處理能力大，要求循環(huán)量大，傳熱面也大時，常選用臥式熱虹吸式再沸器。一是由于隨傳熱面加大其單位面積的金屬耗量降低較快，二是其循環(huán)量受流體力學(xué)因素影響較小，可在一定范圍內(nèi)調(diào)整塔底與再沸器之間的高度差以適應(yīng)要求。熱虹吸式再沸器的氣化率不能大于40%，否則傳熱不良，且因加熱管不能充分潤濕而易結(jié)垢，故對要求較高氣化率的工藝過程和處理易結(jié)垢的物料不