化工原理多媒體教案

化工原理多媒體教案下冊安徽理工大學(xué)張洪流第六章

蒸

餾（Distillation)學(xué)習(xí)要求：1、熟練掌握的內(nèi)容精餾原理；操作線方程；q線方程；雙組分連續(xù)精餾塔的計算（包括物料衡算、進料熱狀態(tài)參數(shù)、最小回流比和回流比、逐板計算和圖解法求理論塔板數(shù)）；進料熱狀態(tài)參數(shù)和回流比對精餾塔操作和設(shè)計的影響。2、理解的內(nèi)容平衡蒸餾和簡單蒸餾的特點與計算；理論塔板數(shù)的簡捷計算法；精餾裝置的熱量衡算；精餾操作分類；非理想物系氣液相平衡；間歇精餾的特點；直接蒸汽加熱、多股進料或有側(cè)線采出和塔頂為分凝器的精餾過程計算。第一節(jié)概述

化工生產(chǎn)中所處理的原料、中間產(chǎn)品、粗產(chǎn)品等幾乎都是混合物，而且大部分是均相物系，例如：石油、石油裂解氣和空氣等。為了滿足生產(chǎn)的要求，常需將混合物分離成純凈的或接近于純的物質(zhì)，對于均相物系的分離必須造成兩相物系，并且根據(jù)物系中各組分的差異，使其中一組分或幾個組分從一相向另一相轉(zhuǎn)移以達到分離的目的，該過程通常稱為傳質(zhì)過程或分離操作。常見的傳質(zhì)過程有蒸餾、吸收、萃取、干燥等。一、蒸餾依據(jù)原理：將液體混合物部分氣化，利用混合物中各組分的揮發(fā)度不同使各組分得以分離。其中沸點低的組分為易揮發(fā)組分（輕組分）沸點高的組分為難揮發(fā)組分（重組分）蒸出冷凝液–––餾出液。蒸出后剩余的混合液–––釜殘液。

二、蒸餾分類

1、按操作方法分：

{

2、按蒸餾方法分：簡單蒸餾（分離要求不高）平衡蒸餾（閃蒸）精餾特殊精餾{{3、按組分數(shù)分：雙組分蒸餾多組分蒸餾復(fù)雜系蒸餾4、按操作壓力分：{常壓減壓（熱敏性物料）加壓連續(xù)蒸餾間歇蒸餾本章主要討論常壓下雙組分連續(xù)精餾第二節(jié)

雙組分溶液氣液相平衡

6—1相組成的表示法

一、質(zhì)量分率xwixwA=mA/mxwB=mB/m∑xwi=1二、摩爾分率xixA=nA/nxB=nB/n∑xi=1三、質(zhì)量分律與摩爾分律的換算1、xwi→xixi=(xwA/MA)/(xwi/MA+xwB/MB)2、xi→xwixWA=(xiMA)/(xAMA+xBMB)四、氣體混合物的組成氣體混合物中各組分的組成，除了可以用上述方法表示外，還可以用組分的分壓和分體積來表示。二元混合物1、壓力分率2、體積分率一、氣液相平衡拉烏爾定律：在一定溫度下，溶液上方某組分的平衡分壓等于此組分在該溫度下的飽和蒸汽壓乘以其在溶液中的摩爾分率。

即p=p0x1、泡點方程pA=pA0xApB=pB0xBp=pA+pB=pA0xA+pB0xB=PA0xA+PB0(1-xA)

理想氣體混合物yi=ypi=yvi用途：(1)已知泡點，計算液相組成。(2）已知液相組成求泡點。X=f（pt）2、露點方程

二、氣液平衡相圖1、溫度—組成圖

在總壓一定的條件下，將T—X、T—Y關(guān)系標繪在同一直角坐標系中，即得到T—X—Y圖，T為縱坐標，以液相組成或氣相組成為橫坐標。

確定露點溫度或氣相組成溫度Xi（或yi）p分析溫度—組成圖二條線：泡點線、露點線。三個相區(qū)：液相區(qū)、氣相區(qū)、氣液兩相區(qū)。兩個溫度：泡點溫度、露點溫度杠桿定律：2、相平衡圖

對于大多數(shù)溶液，達到平衡時，氣相輕組分的濃度總大于液相濃度，故平衡線位于對角線上方。平衡線偏離對角線愈遠，該溶液愈易分離。yx

6—3揮發(fā)度和相對揮發(fā)度

一揮發(fā)度的定義1純液體的揮發(fā)度：指液體在一定溫度下的飽和蒸汽壓。2溶液中各組分的揮發(fā)度：可用它在蒸汽中的分壓和與之平衡液相中的摩爾分率之比來表示。νA=PA/XA若A、B形成理想溶液：VA=PA0對于純液體，即XA=1（或XB=1）純液體及理想溶液中任一組分的揮發(fā)度都等于它在純態(tài)時的飽和蒸汽壓，隨溫度而變化，因而使它在蒸餾計算中用起來很不方便，故引出相對揮發(fā)度的概念。二相對揮發(fā)度定義：溶液中易揮發(fā)組分的揮發(fā)度與難揮發(fā)組分的揮發(fā)度之比。α=VA/VB=(PA/xA)/(PB/xB)=yAxB/yBxA

對于理想溶液α=PA0/pB0

精餾塔各截面的α變化不大可視為常數(shù)，計算可取平均值當(dāng)α=1時，y=x，不能用普通精餾方法分離該混合物。當(dāng)α>1時，y>x,能用普通精餾方法分離該混合物,α越大，越易分離。相平衡方程第三節(jié)

蒸餾方式

蒸餾方式:簡單蒸餾、平衡蒸餾、精餾、恒沸精餾、萃取精餾、水蒸汽蒸餾。一、簡單蒸餾定義：使混合液在蒸餾釜中逐漸受熱氣化，并不斷將生成的蒸氣引入冷凝器內(nèi)冷凝，以達混合液中各組分得以部分分離的方法。操作流程：原理：

tX或(y)設(shè)某一瞬間釜液量為W,組成x,經(jīng)過dt時間后,蒸出液為dW,組成為y,則釜內(nèi)剩余液體量為W-dW,組成為x-dx.對易揮發(fā)組分物料衡算得:帶入相平衡方程:Y=mx二、平衡蒸餾全系統(tǒng)物料衡算：熱量衡算：加熱器閃蒸器內(nèi)三、精餾精餾是多次而且同時運用部分氣化和部分冷凝的方法，使混合液較完全分離，獲得接近純組分的單元操作。（一）精餾原理1多次部分氣化和多次部分冷凝x3y2y1xFx2x1y3多次部分冷凝如圖：將組成為XF，溫度為TA的混合液加熱到氣液共存區(qū)，使其部分氣化，并將氣液兩相分開，氣相組成為Y1，液相組成為X1，且Y1>XF>X1，部分分離。將產(chǎn)生的組成為Y1的飽和蒸汽部分冷凝到T1出現(xiàn)新的氣液平衡，氣相組成為Y2，液相組成為X2且Y2>Y1。再將溫度為T1

組成為Y2

的飽和蒸汽冷凝到P點T2

出現(xiàn)新平衡，氣相組成為Y3

，Y3>Y1

。Y/2x/2如此類推，最終可得難揮發(fā)組分濃度低，易揮發(fā)組分接近于純組分的氣相。多次部分汽化

將組成為X1的飽和液體加熱T2（J點），使其部分氣化，這時又出現(xiàn)新的氣液平衡，將氣液兩相分開，液相組成為X2’。再將組成為X2’的飽和液體部分氣化，如此類推，最終可得易揮發(fā)組分濃度很低，接近于純凈的難揮發(fā)組分的液相。tX或（y）2精餾操作A設(shè)想將單級分離器加以組合成多級分離流程。B存在的兩個問題：（1）中間產(chǎn)品多，收率低。（2）

設(shè)備復(fù)雜、能耗大，操作不便。x3xFy2y1x2x1y3C簡化流程

由圖可知，X1<XF<Y1

，X1<X2<Y1

，X2

與XF比較接近，X3

于Y1

比較接近，若將第二級產(chǎn)生的中間產(chǎn)品X2

于第一級的原料XF

混合，X3

與Y1

混合這樣消除了中間產(chǎn)品。由于溫度較高的蒸汽與溫度低的X3確接觸，使液體部分氣化，蒸汽自身被冷凝，省去了中間加熱器與冷凝器。將每一中間產(chǎn)品返回到下一級中，不僅可以提高產(chǎn)品的收率；而且是過程必不可少的條件?；亓魇潜ＷC精餾過程能連續(xù)穩(wěn)定操作的必不可少的條件。再沸器是保證精餾過程連續(xù)穩(wěn)定操作的必不可少的條件。（二）精餾塔1、分類：板式塔：泡罩塔、浮閥塔、篩板塔。填料塔：塔內(nèi)充填一定高度的填料。2、塔板的作用：氣液兩相傳質(zhì)，傳熱的場所。3、篩板塔中n層板上的操作情況板式塔鞍環(huán)填料階梯環(huán)填料鮑爾環(huán)填料（三）精餾流程：再沸器冷凝器加料板板式塔流程填料精餾塔流程第四節(jié)雙組分連續(xù)精餾的分析和計算

6—7精餾塔的全塔物料衡算一、全塔物料衡算總物料衡算F=D+W易揮發(fā)組分衡算FxF=DxD+WxW在精餾計算中，有時用回收率表示分離程度，塔頂易揮發(fā)組分的回收率=DxD/FxF×100%塔低難揮發(fā)組分的回收率=W(1－xW)/F(1－xF)×100%

例6—6已知：F,xwF,xww,xwD,MA,MB求：D，W

FxFDxDWxW6—8壓精餾梨塔的操汪作線方璃程一、理許論板的弓概念及說恒摩爾飼流假定1、理論溉板：離開殘這塊板的慈氣液兩相訂互成平衡跟，而且塔忍板上的液鎖相組成也容可視為均紙勻一致。2、恒呼摩爾流陸假定：（1）恒勺摩爾氣化勤：精餾操條作時，在虜精餾塔的旅精餾段內(nèi)樹每層塔板先的上升蒸檔汽摩爾流體量都是相交等的，提置餾段也是液這樣。但匪兩段的上民升蒸汽摩調(diào)爾流量不裳一定相等淡，即:健V1=V2=V3=…=草Vn=V諒V1’=V2’=V’3=…=灑V’n=V’（2）恒已摩爾溢流當(dāng)：精餾操阿作時，在世塔的精餾距段內(nèi)，每倡層塔板下折降的液體葉摩爾流量車都是相等工的，提餾即段也是這腐樣。但兩快段的液體低摩爾流量裂不一定相密等。即：米L1=L2=…=Ln=L料L1’=L2’=L3’=…=待Ln’=L’3恒摩戀爾流假蝴定成立畜的條件寧：（1）旁各組覺分的摩勺爾氣化凈潛熱相液等。（2）停氣液言接觸因近溫差交綠換的顯拐熱可以殃忽略。（3）賄塔設(shè)備保盛溫良好，旨熱損失可創(chuàng)以忽略。二精餾仔段操作線砍方程按圖作次物料衡澇算總物料白衡算夏V例=沾L+損D易揮發(fā)組脹分量蛛Vyn+1=Lxn+DxD令奔L/D惕=R朝化簡為物理意控義：在潤一定的繳操作條臺件下，甩精餾段冒內(nèi)任意疏第n層蝕板下降停的液相爭組成Xn與其相束鄰的下拳一層塔仆板上升品蒸汽的創(chuàng)氣相組掀成Yn+1之間的關(guān)嶺系。在穩(wěn)定條估件下，D諒、XD為定值迫，根據(jù)晨恒摩爾闖流假定返L為定費值,R召為定值刮，Y與絞X成線平性。DxDVLnn+1xnYn+11、斜率為R/（R+1），截檢矩為XD/（R+1）繪于X—Y相圖上。2、兩點法顯（0，XD/（R+1））、娃（XD，XD）R--默--回嘗流比蜓L=R凱D擠V沈=L+牛D=（梳R+1異）DL/V娘---不-液氣鐵比繁L/V苦=R/暢（R+歸1）義R越顛大L/糾V越大亦。Yn+1≥xn三提杯餾段操酸作線方鑒程總物料衡砌算L鏟’=V’慣+W易揮發(fā)汗組分馬L’顆Xm’=V`言Ym+1’+WXWxDWxWmm+1L/V/Ym+1Xm物理意鹿義：在穗一定操膚作條件沫下，從胖提餾段棕內(nèi)自任聯(lián)意第m全層板下珠降液體紀組成Xm’與其相窄鄰的下層塞板（第m沉+1）層漢上升蒸汽汽組成Ym+1’之間父的關(guān)系紛。根據(jù)恒摩練爾流的假些定，L’用為定值，括在操作穩(wěn)伙定時，W穿和XW也為定值傾，表示秀的是一只條直線鄰方程。xDxw1斜率為L’/（L’-W），截矩赴為-WXW/（L’-W）繪于X—Y相圖上劈燕。2兩點法怖（0，-畢WXW/（L’-W））、細（XW，XW）問題：截橋矩值太小疾。L’除必與L有圾關(guān)，還啦受進料篩量和進鋼料熱狀巨況的影逐響。四進料累熱狀況的限影響：1幾種煮可能的進球料熱狀況（1）筆冷液體替（2）冠飽和液打體（3第）氣液沙混合物農(nóng)（4）它飽和氣勸體（5尊）過熱睡蒸汽2定性學(xué)分析進料轉(zhuǎn)狀況對氣固液流量的濫影響（1）冷押液體禍L’>L弓+FV`>鹽V（2）題飽和液鳥體樸L’=聯(lián)L+FV’=飾V（3）氣糟液混合物關(guān)V>V`L<L鳴’（4）衣飽和氣體宮V=V籍`+FL=L宿’（5）宵過熱蒸揪汽摧V>V伏`L’<疲LFFV’L’L’LLVVV’FFFL’L’L’LLLVVVV’V’V’3定量準分析進料嫌熱狀況的對影響IF：進料皂的焓貫k起J/k雹molIV，IV’：進料載板上下飽侄和蒸汽的冒焓IL，IL’：進料暑板上下飽餐和液體的每焓對進料勉板進行成總物料竹衡算和第熱量衡襖算：物料衡算源F壞+L+V暮’=V燭+L’繩或V-邪V’=F哭-（L’納-L）熱量衡詢算筍FIF+V’IV’+LIL=VIV+L’弟IL’由于液鍋氣體處柜于飽和悠狀態(tài)且昆板上下司處的氣苗相或液騰相溫度竿，組成充均相近屋，即：粉IV=IV’IL=IL’整理得：馬(IV-IF)/(IV-IL)=(婚L’-窮L)/答F=q進料熱肉狀況參發(fā)數(shù)物理意義優(yōu)：（1）將谷1kmo執(zhí)l原料液越變成飽和模蒸汽所需控的熱量與掌原料液k棕mol的政汽化潛熱思之比。FIFL’IL’LILV‘IV’VIV（2）每進貸行1kmo抬l料液而煎使提餾菠段中的的液體回險流量較念精餾段愈增大的kmol值。（q網(wǎng)等于液鑼相所在無分率）鉗。4進套料熱狀碌況參數(shù)嶄δ計算（1）云定義往：q=偶(IV-IF)/（IV-IL）（2）筑當(dāng)進料為燦液體時：銹q=[rc+CP(tS-tF)]/rc=1+CP(tS-tF)/rc其中：rc：按進料招組成算的病平均千摩臟爾汽化潛癢熱；cp：進料塞的定壓顏比熱；ts:：進料的椅泡點；tF：進料溫凱度。（3）q=(L’—L)/隨F腐V恢’=V棕-（1蠶-q）淋F物理意義打：每進1km綠ol料液使提虜餾段中液山體回流量薪較精餾段宗增大的kmol值。進料熱萍狀態(tài)在吵泡點和還露點之騎間對于飽脆和液體掘，氣液職混合物蝕，飽和均蒸汽三種進料搜狀況，q苗即為進料躁中的液相語分率。5操作藏線交點的胞軌跡方程叔(q線怪方程）Vy=L躁x+DxDV’y局=L’淘x-W莊xW（V’-廚V）y=卵（L’-瞞L）x-齒（DxD+WxW）（q-哈1）F排y=q太Fx-暫FxF操作線鼻交點軌姥跡方程碼，直線帥方程，嗓q線送斜率q咸/（q劫-1）魔，q線醫(yī)過e點砍（xF，xF）yxwxFxD6進料熱狀刺況對q線挺斜率、位恢置的影響進料熱狀態(tài)進料的焓IFq值斜率q/（q-1）q線在x—y圖上位置冷液體IF<IL>1+ef1(

)飽和液體IF=IL1∞ef2(

)氣液混合物IL<IF<IV0<q>1--ef3()飽和蒸氣IF=IV00ef4()過熱蒸氣IF>IV<0+ef5()鏈接6—9就理論板場層數(shù)的求襪法FxFDxDWxW一、逐板法交替使換用平衡均關(guān)系與貸操作關(guān)賠系，從剩塔頂至墳塔釜逐凳板進行政計算。船塔頂采犧用全凝仿器。精餾塔燦內(nèi)存在綢兩種關(guān)芽系：相平衡蠅關(guān)系和貴操作線辮關(guān)系；每種關(guān)麗系有兩波種表示犁:線圖（勿相平衡寬線，操預(yù)作線）方程（相宵平衡方程語，操作線合方程）xn<xd(兩操作注線交點的矩橫坐標，滾僅當(dāng)飽和惜液體進料創(chuàng)時為xF)此時第N垃板為加料蓋板，提餾農(nóng)段第一塊納板。NT精=n-潑1昏令x管n=x匆1’泊改用暫提段操苦作關(guān)系兇。NT提=m(尾包括塔死釜)二、圖解法步驟：繪相平衡獸圖繪操作線從a(xD,xD)到c(xW,xW)在相平衡琴與操作線相間畫直角趕梯級，梯柴級個數(shù)即脖理論板層作數(shù)（包括魄塔釜再沸窮器）。圖解法求蒼NT梯級的疏意義xwxFxW三、適宜淘進料位置牽的選擇圖解過棒程中當(dāng)糊某梯級侍跨過兩斥操作線輝交點時惹，應(yīng)更般換操作背線，跨囑過交點良的梯級園代表適助宜的加背料板。逐板法也更相同。否則理論江塔板數(shù)會尚增加。6—10轎實際疫塔板數(shù)和卻板效率反映實際尸板與理論最板在分離勺效果上差龜異的參數(shù)小叫板效率緒。板效率哨的表示咽方法有扮兩種：鼻單板效希率和全宏塔效率效。一、單板照效率ET`ETV`=(Yn-Yn+1)/(Yn*-Yn+1)ETL=(Xn-1-Xn)/(你Xn-1-Xn*)定義：氣相或液吩相經(jīng)過一貼層實際塔悅板前后的乒組成變化尼與經(jīng)過一李層理論板細前后的組少成變化之課比值。二、全股塔效率ET=NT/N經(jīng)驗式據(jù)：ET=0.印49(川αμL)-0.2殊45μL=μAXA+μBXB某常壓娃精餾塔賺分離乙察醇—水稱溶液，XF=0.物14，XD=0.8街2，XW=0.六012（摩爾慘分率）R=2.棗5，=1.2，試求猴提餾段湯操作線級方程。yn-yn+1yn*-yn+1ETaμL幾種精餾躺的特殊情栽況:1、直接億蒸汽加熱適用于冬分離輕惱組分－快水混合供液，水械作重組搭分，釜弦殘液排吸棄時。VLFV’L’VoW全塔物跡料衡算堆：F+Vo碌=D+WFxF=DxD+WxW泡點進料頑：V’=V舌o=VL’=L獎+F=W精餾段育：提餾段：過點（濟xw，0）北，以W爭/Vo吃為斜率丹的直線還。ABC（xW,0)DNT求法：2、采遇用分凝沉器：采用場合釀：1）塔頂俘產(chǎn)品不需奸要液化，營以氣相采權(quán)出；2）塔謀頂產(chǎn)品錢中有不宅凝氣體扶；3）合理冊利用熱能搖，采用分稼凝器預(yù)熱蜂原料。分凝器相防當(dāng)于以塊主理論板，萄其它不變隨。y1x0y0xD3、多悔股進料可將塔分廚為三段:1)F1以上為第廈一段，同益常規(guī)塔：2)F1以下為搜第二段癥：F1+樂V’’效=L’炎’+DF1xF+V’什’ys+1=L’他’xs+DxD泡點進床料：V飼’’=步V=(捆R+1剖)D碼L’簡’=L站+F1F1F2V’L’V’’L’’SS+13)F2為第三段拔，同常規(guī)擋塔:泡點進斑料：V滿’=V丈’’=歪(R+俘1)D伏L望’=L膨’’+苦F2=F1+F2+Le1e26—11土回流比歉的影響及榮其選擇一、回大流比的永影響（1）居XD、XW一定，R棟↑，XD/（R+彼1）↓，杜NT↓設(shè)備雖費用↓（2）V紙=(R+啊1)D，膨V`=V我+(q-揚1)F，雨R↑V↑加熱介房誠質(zhì)量↑秧V↑穿冷卻介嘉質(zhì)量↑槐，操作爽費用↑南。拳在選擇役適宜回釀流比時略，要在忙兩者之甘間作一拿權(quán)衡，李使總費赤用最少穗?；亓鲏罕扔袃墒紓€極限圾值，最臉大回流賭比和Rmin翻，適宜回夕流比介騾于二者旺之間。二、全回爽流和最少垮理論板層碌數(shù)1、全釣回流：神塔頂上甚升蒸汽桌經(jīng)冷凝罪后，全距回流至遷塔內(nèi)。特點：批（1）澇D=0紛，F(xiàn)=卸0，W雅=0（2）R竊=L/D驕=∞（3）三旋線合一。（4）轉(zhuǎn)此時所角用的理眉論板層覆數(shù)最少飛。xWxD2、纖Nmin求法圖解法伯：在平驅(qū)衡線與朝操作線俱間畫直男角梯級辨，梯級惰數(shù)即為灰Nmi解析法螞：交替群使用平芽衡方程鄉(xiāng)豐與操作芳方程可盡推出：Nmin(不包狡括塔釜抬)+1舞=lg珠[xD/(1-雄xD)·(煤1-xW)/xW]/l第gm三、最窮小回流賀比1、最租小回流訓(xùn)比Rmin2、最傻小回流開比的求欄法（1）艦正常曲逃線（2）不葵正常曲線過A點作竄平衡曲線滔的切線四、適宜素回流比的陣選澤總費用最扎少的R為船適宜的回愉流比。R=（1娛.1～2未.0）Rmin設(shè)計時，稈難分離的厭混合液，驚R選大些貨。為了減絕少加熱蒸跪汽的消耗居量，R可璃選小些。6—1常2簡捷咽法求理河論板層咽數(shù)一、吉緣瑞利蘭關(guān)肺聯(lián)圖縱坐標營(N吧-Nmin)/(頌N+1戲)橫坐標丟(R-迫Rmin)/(R驚+1)RminR費用二、簡捷亮法求理論助板層數(shù)步驟：1、求Rmin2、2輪、選轟R3、計執(zhí)算（R席-Rmin)/(R還+1)4、用潤芬斯克蓬方程求脆Nmin5、查震出對應(yīng)截的(閑N-Nmin)/(飽N+1璃)6、計誰算N例6—1環(huán)5雞已知方xF,xD,xW,R蒸,αm求:注N解1、秩求Nmin2、求綠Rmin3、(件R-Rmin)/(R舒+1)=剛b4、(N預(yù)-Nmin)/(耗N+1耍)=c5、倘得N6—1慮3填艙料精餾賠塔填料菜層高度叮的計算填料層乎高度=貫理論板開層數(shù)×但等板高掏度(H腿.E.融T.P喂)1、等板愧高度設(shè)想在各填料塔脖內(nèi)，將型填料層痛分為若歐干相等關(guān)的高度標單位，炎每一單筒位填料想層的作稀用相當(dāng)秀于一層艦理論板舒，即通泉過這一慮單位高權(quán)度后，耍上升蒸孤汽與下虜降液體村互成平遵衡，此譜單位填六料層高織度––宰–理論仙板當(dāng)量告高度（嗓等板高豈度）H則.E.常T.P2、H鍬.E.演T.P與的計算集（墨奇陡公式）H.E.沿T.P=胖38A(同0.20播5G)3及(39.弦4D)c暫Z01/條3(L/L)6—14被精餾塔的庫熱量衡算1、冷凝蹤蝶器的熱量唯衡算QC=VImV-（LImL+DImL）=V(ImV-ImL)=(R優(yōu)+1)孫D(巷ImV-ImL)冷卻介狗質(zhì)用量營:WC=Qc/Cpc(t2-t1)式中，Cpc：冷卻很介質(zhì)的支比熱t(yī)1，t2：冷卻介逆質(zhì)進出口疼溫度。DxDVLnn+1xnYn+1ImLImVDxDVLnn+1xnYn+1ImLImVWImLQBV’ImVL’ImL2、再引沸器的濱熱量衡歌算QB=V’久ImV+WHmL-L’ImL+QL=V’(Ivw--ILw)+QL式中同QB:：再沸膛器的熱負妙荷QL:：再沸庫器的熱累損失。水蒸氣消仇耗量：W脈h=QB/r進料溫搞度q蜓NTQB3、全塔熱量頌衡算加熱蒸汽語帶入的熱鉗量Qh=Wh(I1-I2)DxDVLnn+1xnYn+1ImLImVWImLQBV’ImVL’ImL原料帶入牌的熱量QF=FCFtF回流液帶榨入的熱量QR=DR羅CRtR塔頂蒸汽懸?guī)С龅臒釢L量QV=D(動R+1區(qū))IV再沸器內(nèi)核殘液帶出信的熱量QW=WCWtW損失于剝周圍的墓熱量Q全塔熱襲量衡算在：Qh+QF+QR=QV+QW+Q第五節(jié)叛板式塔6—15吊板式擁塔主要類欺型的結(jié)構(gòu)克和特點一、工澇業(yè)上常宋用的板矩式塔有故：泡罩塔浮閥塔篩板塔穿流柵孔帥板塔二、浮閥封塔具有的拿優(yōu)點：生產(chǎn)能求力大塔板效患率高操作彈性睛大結(jié)構(gòu)簡單浪，安裝方晌便。6—16爬板式壞塔的流體鄙力學(xué)特性一、塔痛內(nèi)氣、睡液兩相川的流動1、設(shè)仍計意圖A使肆氣液兩坐相在塔斗板上進血行充分稈接觸以步增強傳宴質(zhì)效果B使氣廢液兩相在濾塔內(nèi)保持闖逆流，并霉在塔板上耐使氣液量得相保持均籍勻的錯流鉆接觸，以兆獲得較大泄的傳質(zhì)推成動力。2、氣泡脾夾帶：液體在下翅降過程中赴，有一部侍分該層板貍上面的氣種體被帶到碑下層板上面去，這種四現(xiàn)象稱為昏氣泡夾帶供。3、液醉（霧）陪沫夾帶光：氣體離有開液層死時帶上少一些小鏈液滴，巡壽其中一拴部分可刻能隨氣省流進入途上一層聯(lián)塔板，冠這種現(xiàn)越象稱為有液（霧躺）沫夾杏帶。4、液較面落差液體從降蝦液管流出吵的橫跨塔踢板流動時肚，必須克宰服阻力，腐故進口一跳側(cè)的液面重將比出口秩這一側(cè)的辭高。此高懶度差稱為頁液面落差少。液面落踐差過大偵，可使間氣體向盆上流動鑄不均，碰板效率獅下降。二、氣體酷通過塔板亮的壓力降1、壓力降夸的影響：A氣體通過知塔板的壓輝力降直接醋影響到塔犬低的操作滅壓力，故廁此壓力降沿數(shù)據(jù)是決堡定蒸餾塔跨塔底溫度歪的主要依膊據(jù)。B壓力降過桿大，會使減塔的操作能壓力改變雅很大。C壓力降過襯大，對塔戰(zhàn)內(nèi)氣液兩據(jù)相的正?？媪鲃佑杏敖來?。2、壓力降服：ΔPPA塔板本廟身的干暑板阻力央ΔPCB板上充濃氣液層匪的靜壓炎力ΔPLC液夫體的表態(tài)面張力讓ΔPδΔPP=ΔPC+ΔPL+ΔPδ折合成塔工內(nèi)液體的爽液柱高度綠M，則ΔPP/Lg=ΔPC/Lg+Δ幼PL/Lg+Δ招Pδ/Lg即hp=hc+hL+hδ浮閥塔樸的壓力飲降一般嫁比泡罩血塔板的蟻小，比普篩板塔泄的大。撤在正常惑操作情朵況，塔獸板的壓轟力降以體290勺—49洪0N避/m2.在減秘壓塔中威為了減連少塔的灣真空度團損失，寬一般約嚷為98憐—24時5Pa冶通常強應(yīng)在保趁證較高慶塔板效鄭率的前折提下，哀力求減斜少塔板宋壓力降碧，以降竭低能耗何及改善超塔的操譯作性能瓶。三、液泛限（淹塔）1、定義破：汽液量次相中之一存的流量增惰大到某一事數(shù)值，上肅、下兩層琴板間的壓誦力降便會沈增大到使倘降液管內(nèi)嶺的液體不考能暢順地聽下流。當(dāng)遞降液管內(nèi)砍的液體滿澡到上一層覆塔板溢流眼堰頂之后廟，便漫但堤上層塔板雅上去，這總種現(xiàn)象，擁稱為液泛甩（淹塔）如氣速騰過大，榨便有大末量液滴塘從泡沫氣層中噴告出，被芬氣體帶謎到上一忙層塔板腫，或有天大量泡燈沫生成幅。如當(dāng)液憐體流量啊過大時幫，降液穴管的截堆面便不云足以使布液體及蕩時通過唱，于是蘇管內(nèi)液萄面即行叉升高。上述量唱種情況特導(dǎo)致液進泛的情擋況中，壓比較常俊遇到的爬氣體流廊量過大減，故設(shè)佳計時均組先以不種發(fā)生過預(yù)量液沫擦夾帶為今原則，慣定出氣帳速的上供限，在齡此限度限內(nèi)再選舒定一個尤合理的秤操作氣嘴速。2、Umax設(shè)液滴喇的直徑擦為d,降則液滴坐在氣相娛中的凈藏重為π圈d3(ρL-ρV)g/6筒,而懸浮糞液滴所受考上氣流的瓶摩擦阻力咐為ξπd2/4較*(ρvu2/2)當(dāng)氣速增貿(mào)大到液滴欣所受阻力尤恰等于其耕凈重時，里液滴便在缺上升氣流耗中處于穩(wěn)薪定的懸浮億狀態(tài)。因為d、扒ζ不易準晝確求得，所以用C代替，即遇：3、經(jīng)驗外常數(shù)Cc=f箏(Ls，Vs，ρV，ρL，HT，hL)（1）史粘密斯關(guān)聯(lián)恭圖橫坐標：軟液遵氣動能參孩數(shù)縱坐標發(fā)：C20參數(shù)：HT－h(huán)L（2）零板間距麗HT一般D<柄1.5m崇HT=0.2枯～0.4壟mD>1.朱5m夠HT=0.4～0.6事m（3）板酬上液層高芒度hL常壓房誠hL=0.穩(wěn)05～散0.1闊m替通吸常取0掛.05籃～0.姑08m減壓焦hL≤0.燒025提m（4）（5）適囑宜的空塔劈燕氣速u，肅即：u=洗(0.6卷～0.8賭)umaxC20：由圖6愈—53查請得的負荷在系數(shù)值。C：操陡作物系松的負荷隆系數(shù)。δ：操柔作物系染的表面銳張力，或N/m棚。對于直徑灰較大、板殘間距較大鬼及加壓或懇常壓操作回的塔以及扛不易起泡袋物系，安獅全系數(shù)可挑取較高的址數(shù)值，而餐對直徑較但小及減壓社操作的塔勒以及嚴重北起泡的物須系，安全聰系數(shù)應(yīng)取規(guī)較低的數(shù)坑值。四、液珠沫夾帶是指板括上液體架被上升縣氣流帶休入上一懼層塔板在的現(xiàn)象清。為了保證諒板式塔能希維持正常捉的操作效壩果，應(yīng)使冊每千克上濁升氣體夾封帶到上一摘層塔板的鵝液體量不持超過0.贊1kg，謙即控制霧瘋沫夾帶量炸eV<0.1同kg（液艦）/kg玩（氣）。影響霧沫清夾帶的因沫素很多，選最主要的射是空塔氣暫速和塔板漏間距。對蒸于浮閥塔渡板上霧沫嚇夾帶量的本計算，迄寶今尚無適任用于一般確工業(yè)塔的鉆確切公式餅。通常是勞間接地用扎操作時的厘空塔氣速蘋與發(fā)展液尋泛時的空惱塔氣速的燈比值作為差估算霧沫扎夾帶量大竟小的指標微。此比值粱稱為泛點歇百分數(shù)或柿稱泛點率鍋。在下列涌泛點率票數(shù)值范芒圍內(nèi)，介一般可射保證霧獄沫夾帶梢量達到輸規(guī)定的由指標，偶即eV<0.1鋼kg（液?。?kg脅（氣）。大塔包F1<80疊～82片%負壓塔本F1<75～溉77%D<9蝴00m奏m的塔,F1<65～75%式中，F(xiàn)1：泛點率歇，%。CV：氣相負灣荷系數(shù)，豆m3/s.VS,LS：氣相及挑液相負荷銳，m3/s.ZL：板上液姨體流徑長心度，對單痕溢流塔板史ZL=D－趨2Wd.。Ab：板上也蠅流面積，舒對單溢流永塔板AB=AT－Af。CF：泛點負添荷系數(shù)，義可根據(jù)氣灶相密度ρV及板間距歡HT查得。K：物摧系系數(shù)木，其值兩見表6男—4。依上式迫算得的屠泛點率吹不在上吼述范圍毀內(nèi)，則看應(yīng)當(dāng)調(diào)堡整有關(guān)聞參數(shù)，敬如板間癢距、塔君徑，重舞新計算雨，直至桶符合上堂述泛點午率規(guī)定賢的范圍冠為準。CFρVHT物系物性系數(shù)無泡沫，正常物系1.0氟化物(氟里昂)0.9中等發(fā)泡物系(油吸收塔,胺及乙二胺再生塔)0.85多泡沫物系(胺及乙二胺吸收塔)0.73嚴重發(fā)泡物系(甲乙酮裝置)0.60形成穩(wěn)定泡沫物系(堿再生塔)0.30五、泄拍漏一但氣藥相負荷科減少，舅致使上福升氣體滲通過閥煌孔的動皆壓不足腔以阻止急流體經(jīng)閥孔流免下時，便枕會出現(xiàn)泄符漏現(xiàn)象。泄漏發(fā)生陶，塔板效菠率嚴重下孩降，正常橫操作時，伍泄漏應(yīng)不潛大于液體自流量的10%。經(jīng)驗盞證明，互閥孔動貼能因數(shù)F0=5～6時，泄咳漏量常件接近10%。故取F0=5～6作為控儲制泄漏者量的操塌作下限抱。當(dāng)浮閥在餃剛?cè)_操圾作，氣體曲通過閥孔佛處的動能棄因數(shù)F0=8～1董1。六、降立液管內(nèi)莊液面高哲度與液聯(lián)體停留泥時間1、為了防積止液泛現(xiàn)亞象的發(fā)生多，須控制兵降液管中邪的清液層保和泡沫層行高度不能支高出上層及塔板的出繡口堰頂，泉否則管內(nèi)濟液體便會賀漫回本層廟塔板，令逆：一般物溜系取Φ=0密.5發(fā)泡嚴雄重物系Φ=0.3～0.4不發(fā)泡咐物系Φ=0殿.6～0.8將上述之蕉Hd與作比形較，應(yīng)逮符合設(shè)坐計規(guī)定產(chǎn)。2、液挪體停留橫時間要保證深氣相夾鳳帶不超瓜過允許煤的程度足，降液詞觀內(nèi)液蘭體停留欺時間θ四應(yīng)不小工于3—姻5S。在降液管兩液面1—1’和下一層鵝板上液面2—2’之間列柏削努利方程衫，得：七、塔賤板的負問荷性能服圖確定了貪塔板的走工藝尺蒼寸，再孩按前述比的各項轟進行流伐體力學(xué)戴驗算，免便可確躍認所設(shè)博計的塔取板能在遙任務(wù)規(guī)窩定的氣鞠液負荷捎下正常蒙操作，形此時，瞎還要進請一步揭碰示該塔召板的操陽作性能柏，即求固出維持律該塔板兔正常操話作所允惱許的氣紫液負荷落波動范霉圍，這精個范圍任通常以愿塔板負升荷性能通圖的形代式表示昌，在以藝VS，LS分別為?？v橫軸獅的直角墻坐標系固中，標積繪出各系種不正海常流體頌力學(xué)條思件下的扭VS—LS關(guān)系曲倦線，在堪以這些資曲線為介界的范貨圍之內(nèi)仿，才是要塔的適繩宜操作艷區(qū)。1、霧沫夾磨帶線液沫夾浴帶上限腦線表示話霧沫夾廉帶量eV<0.望1kg（液）/kg（氣）時汽的VS—LS關(guān)系，兼塔板的盛適宜操森作區(qū)應(yīng)牌在此線組以下，燃否則將廣因過多燥的液沫掃夾帶而菠使效率拌下降。此線可滴根據(jù)下領(lǐng)式作出炭，即：對于一越定的物應(yīng)系及一李定的塔過板結(jié)構(gòu)橡尺寸CV，ZL，Ab，CF，K均為餓已知值，性相應(yīng)于霧洽沫夾帶量殘eV<0.宿1kg斗（液）驗/kg蠅（氣）休時的泛母點率F1值亦可確妥定，將已專知值代入懼，便可得赴出一個的寧關(guān)系的函僅數(shù)式，據(jù)略以作出霧沫夾蓬帶線。2、液泛線各（淹塔線籠）此線表家示降液你管內(nèi)泡扇沫層高店度超過含最大允養(yǎng)許值時它的VS—LS關(guān)系，塔回板的適宜漁操作區(qū)應(yīng)再在此線以倘下，否則耽將可能發(fā)現(xiàn)生液泛現(xiàn)恭象，破壞贏塔的正常竹操作。（HT+hw）=Hd=hp+hL+hd=hc+hd+h+hL+hd將hc俯，hL，hl及hd的計算刃式代入龜上式，土便可得宣出一個喚的關(guān)系貪的函數(shù)本式，據(jù)醫(yī)以作出貼BB’珍線，據(jù)秒以作出生BB’帽。3、液相閥負荷上蛇限線CD亦稱降液胞管超負荷窯線，此線忌表明液體況流量大小碑應(yīng)保證液優(yōu)體在降液鏡管內(nèi)停留丈時間的起梨碼條件。θ不應(yīng)小寒于3～5S，而按濫θ=5S計算，夸則：依上式踢求得液村相負荷歡上限LS的數(shù)值（勵常數(shù)），產(chǎn)據(jù)以作出著液相負荷命上限線。禿4、泄漏線氣相負創(chuàng)荷上限煌線，此快線表明擺不發(fā)生癢嚴重泄徹漏現(xiàn)象驚的最低弄氣相負冠荷，再竟低將產(chǎn)偶生超過勾液體量怨的10舌%泄漏速量。對森于FI重閥，當(dāng)禾閥孔動能揉因數(shù)F0=5～6埋時，泄漏睬量接近1順0%，即粒以此閥孔斯動能因數(shù)聰作為氣相顏負荷下限圾的依據(jù)，溜按F0=5計算獨，則式中ρV，N，d都為已知頸值，故可美依上式求排出氣相負灰荷VS的下限值數(shù)，據(jù)以作嫁出一條水鈴平的泄漏臨線DE。5、液河相負荷沒下限線砍EE’對于平堰擦，一般取壤堰上液層原高度how=0.0菜6mm作為液相唇符合下限徑條件，低掀于此限時白，便不能余保證板上膀液流的均就勻分布，濕降低氣液邁接觸效果扇。式中：暗Lh—塔內(nèi)嫩液體流緊量，m3/h.Lw—堰長美，m。E—液流謹收縮稀劍疏，可上從圖6—57查得。EOLh/(lw)2.5一般情遠況下可估取E值片為1。香所引起皂的誤差藏不大。將已知會的LW值及hOW的下限值患，便可求圈得的下限捕值（常數(shù)率），據(jù)以傅作出EE’。在負荷斃性能圖巧上有五刷條線所見包圍的稍陰影區(qū)便域，應(yīng)架是塔板憂用于處乘理指定遍物系時憑的適宜傳操作區(qū)難域。在計此區(qū)域鎮(zhèn)內(nèi)，塔事板上的酬流體力諸學(xué)狀態(tài)孟是正常哲的，但眼區(qū)域內(nèi)汗各點的派板效率茫并不完迅全相同嚴。如果菊塔的預(yù)毫定氣液削負荷的釋設(shè)計點P能落在該立區(qū)域內(nèi)的麗適中位置旱，則可望押獲得良好執(zhí)的操作效腫果，如果住操作點緊等靠某一條解邊界線，墊則當(dāng)負荷加稍有變動凱便會使效凝率急劇下頂降，甚至踏破壞塔的弄操作。6—17符板式塔業(yè)的設(shè)計原郊則帶有降液甚管的板式育塔型雖多已，但各種適結(jié)構(gòu)塔型籌的設(shè)計原芝則大致相縱同，下面術(shù)一浮閥塔綱為例來說慰明。一、塔高土的計算Z=(N扶-1)HT二、塔避徑的計由算三、溢先流裝置睜的設(shè)計板上液陶體流動尺形式，同主要根吵據(jù)塔徑輪與液體酷流量來偵確定，站常用的益形式有州：1、U任形流：頁流體流名徑最長奸，塔板栗面積利己用率也服最高，龍但液面多落差大沙，僅用殺于小塔明。2、單溢灶流：又稱詞直徑流，咳液體流徑元長，塔板修效率較高興，塔板結(jié)棉構(gòu)簡單，婦廣泛用于括直徑2.巴2m以眾下的塔。3、雙溢私流：又稱去半徑流，劉可減小液這面落差，開但塔板結(jié)洪構(gòu)復(fù)雜，專一般用于愈直徑2m辮以上的大掀塔。4、階梯館式雙溢流禁：結(jié)構(gòu)最背復(fù)雜，只躲宜于塔徑它很大，流圖量很大的潤特殊場合塞?？傊埔后w在裹塔板上穗的流徑扛愈長，擊氣液接普觸時間叛就愈長材，有利架于提高愿分離效捏果；但哭是液面渠落差也懷隨之增誰大，不架利于氣于體均勻錦分布，抽使分離繡效果降茄低。目前，談凡直徑賄在2.2蘿m以下的渠浮閥塔角，一般族都采用北單溢流桿。但在窩大塔中椒，由于說液面落悔差大或拉造成浮賺閥開啟溜不均，軟使氣體責(zé)分布不序均勻及渠出現(xiàn)泄稈漏現(xiàn)象沈，應(yīng)采奴用雙溢僻流以及比階梯流晶。見表6—5。塔徑D流體流量Lhm3/smmU形流單溢流雙溢流階梯流10007以下45以下14009以下70以下200011以下90以下90—160300011以下110以下110—200200—300400011以下110以下110—230230—350500011以下110以下110—250250—400600011以下110以下110--250250--4501、降燦液管確定降濫液管底顆隙高度終的原則剪是：?？茏C液體舉流經(jīng)此挑處時的施阻力不衫太大，棗同時要條有良好超的液封鄉(xiāng)豐。h0=Ls/(Lwu0`)式中：炸Ls–蘿–塔內(nèi)初液體流娃量；uo`––液豆體通過降舍液管時流邀速，一般討可取0.作07～0愈.25m叨/s有時為了縣簡單，可良用下式：h0=hW-0蔑.00綱6hw––外羽堰高度2、溢發(fā)流堰（1）外弄堰（出口軍堰）堰長:單溢流取泥為(0.6～0.8像)D；雙溢仿流取為(0.5～0.7)孕D，其中D為塔徑。堰高:峰hL=hW+h0W式中：hL––板上霞清液層高勁度hOW––堰上清液賀層高度。（2）內(nèi)男堰（進口姻堰）及受時液盤若hW>h0,hW`=hW若hW<h0,hW`>h0。此外，為兔了保證液增體有降液證管流出時腳不致于受奇很大阻力,進口堰較與降液宰管間水隸平距離h1>h0。3、弓形首降液管的耕寬度和截傘面積降液管應(yīng)允有足夠的怒橫截面積效，保證液閱體在降液使管內(nèi)有足江夠的沉將撓時間分離繼其中夾帶火的氣泡。復(fù)因此要驗爭算降液管嫩內(nèi)液體停賓留時間θ。四、浮慘閥的數(shù)嫌目與布券置（1）數(shù)目：面浮閥塔的輪操作性能歇