工艺专业塔器水力学计算设计导则 下载本文

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VFLD

喷射液泛条件下的汽相流率 (kg/h)

VFLD=3600 CBF AB ?V (?L-?V)0.5 (kg/h)

CBE?VBE?V/(?L-?V) (m/s)

式中:

AB VBE

鼓泡面积 (m2)

雾沫夹带条件下基于鼓泡面积的汽相速度 (m/s)

2.5.13 压降△p

筛板塔的每板压降为干板压降和当量清液高度之和。 △p =273.4Φ1 S5 Wo2 ?V/?L+2.36 FW (V/lw)2/3 +S6 hw mm液柱 式中:

S5 Wo ?V ?L V lW hw S6 Φ1

干板压降系数,查阅《FRI塔板设计手册》 孔速 (m/s)

汽相密度 (kg/m3) 液相密度 (kg/m3) 液相流率 (m3/h) 堰长

(m)

(mm)

堰高

堰高系数,查阅《FRI塔板设计手册》 校正系数

??S9hL?Φ1?exp??

?135.6?hL?当 lw/D≥0.72时,S9=1.197

lw/D<0.72时,S9 = 6.025 lw/D-3.141 D hL FW

塔径 (m)

当量清液高度 (mm) 收缩系数

当lw/D≥0.72时,FW=1.0

lW/D<0.72时,FW = EXP[-2.353(lW /D-0.72)] 2.5.14 泄漏

泄漏为筛板塔的操作下限。当汽速低于泄漏点时,液体开始自筛孔中泄漏。

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泄漏与干板压降、板上清液层高度及表面张力等有关。

Wo = 4.32×10-7(μL)0.045(μV)-0.55(γL-γV)1.17 (γv)-0.55 (σ.g)-0.125(Ao/AB)0.52 (hL)0.32

(do)-0.26 (h’W)0.45(tt)0.25(g)0.875 (m/s) 式中: Wo μL μv γL γv σ g

漏液点时的孔速 (m/s) 液相粘度 (kg/s.m) 汽相粘度 (kg/s.m) 液相密度 (kg/m3) 汽相密度 (kg/m3)

表面张力 (N/m) 重力加速度 (m/s2) 孔面积(m2) 鼓泡面积 (m2)

漏液点时当量清液高度 (mm) 孔径 (mm)

Ao AB hL do h’w

修正堰高 (mm)

h’w = (50.8+3hw)/[(hw/25.4)+2]

板厚 (mm)

tt

漏液点计算方法很多,各有差异。上法算得到的结果可取作操作下限。但此法算得到的结果如稍有漏液,亦仍可操作,也即可允许存在10%以下的漏液。

2.6 穿流塔板

2.6.1 穿流塔板亦称双流板,它不设降液管,塔板上开有筛孔或栅缝,汽液二相由此同时逆流通过。它结构简单,为板式塔中最简易的一种塔板,加工安装方便,工程中应用也日趋广泛。

2.6.2 穿流塔板因为没有降液管,所以处理能力大。除结构简单和价廉外,它由于开孔率大而压降小,适用于压降受限制的场合。另外它由于汽液冲洗筛孔,故耐污垢方面较好,不易堵塞和易清洗。当然它在负荷弹性和传质效率方面不及浮阀和筛板塔,但由于其雾沫夹带量小,塔板间距可较小,可以多增设几块塔板来弥补其某些缺点。

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2.6.3 穿流塔板由于不具降液管,所以汽液二相均通过筛孔,在汽速低时,液体经筛孔淋洒而下,塔板上没有明显的液位,此时效率和压降都很低。当汽液负荷增加时,塔板持液量随之增加,塔板上建立起脉动式密封液层。随着汽体负荷的增加,塔板持液量继续增加而达液泛,此时效率亦达到最大。其负荷弹性差于其他具降液管的板式塔。尤其在低负荷时,往往可通过调节回流比来保持负荷,以维持效率。过去人们仅将穿流塔用于凉水塔或热水塔,以及洗涤等方面,蒸馏方面用得相对较少,近年来也有新的发展。如S.W.公司1954年开发的波纹板塔,即将塔板压成波纹状,增加了负荷弹性,在乙烯装置主要分离系统中得到了应用。

2.6.4 波纹塔板(Ripple Tray)是在平穿流板的基础上发展起来的,即将开有筛孔的平板压成波纹状,上下二板安装时交错90°,可以起到液体再分布的作用,板上的筛孔多数具有倾斜角度,因而增强了湍流程度。在波峰处汽流通过多些,波谷处液流量大些。它比平板具有较大的传质效率。波纹有助于适应液体和汽体负荷的变化,使操作稳定,并增加塔板的刚性。

2.6.5 随着石化工业的发展,装置能力增大,分离塔的塔径亦增大,对于穿流塔板则要求注意其水平度及液体初始分布的均匀性。一般设置液体进料管式分布器。

2.6.6 FRI对穿流塔板亦做了有关的研究工作,并提出了一套计算方法,可供参考。

2.6.7 筛孔的排列同筛板塔。穿流塔板有时开栅缝通道,此时以当量直径用于计算,下式计算当量直径:

de?4ab

2?a?b? (mm)

式中:

de a b

当量直径 (mm) 栅缝长 (mm) 栅缝宽 (mm)

对于有污圬或聚合物颗粒的系统,可考虑采用栅缝。 鼓泡面积为下列两种面积中取较小者:

·沿开孔区周围向外扩75mm后所包围的面积减去边缘、堵孔条、支撑梁

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等所占的面积。

·塔截面积。

百分孔面积为开孔面积与鼓泡面积比值的百分数。当其值增大,允许汽速也增大,但增大到20%以上时,会影响效率。故一般取15~25%。

孔间距不希望大于75mm。

筛孔径一般取12mm以下。对污垢系统可取大些。

波纹板的波纹一般为正弦曲线型。波高为13~38mm,波长为38~64mm。可根据液体负荷大小来选定波高。对于液体负荷大于20m3/m2h,采用浅波;而液体负荷大于82 m3/m2h时,用深波。

2.6.8 初估塔径Dt

近似塔截面积Ab由下式估算:

Ab= [VL+1.3(LL)]max (S.F.)

J1J2J3

(ft2)

Dt = 0.3048

Ab 0.785 (m)

式中:

Dt VL

塔 径 (m)

汽相负荷因子 (ft3/S) 液相流率 (ft3/S) 安全系数

开孔面积与孔径参数,查阅《FRI塔板设计手册》中图 板间距参数,查阅《FRI塔板设计手册》中图 体系参数,查阅《FRI塔板设计手册》中图

LL S.F. J1 J2

J3

当安全系数取1.0时,求取值为设计负荷下,液泛时的塔径。一般安全系数取1.2~1.3。

往往采用最大负荷来估算塔径。 2.6.9 液泛

从波峰间的低谷处穿过汽体,使塔板上液体向上喷射或飞溅。当汽速增加时,喷射加强,使部分雾滴带入上一块塔板。一旦汽速高于导致喷射流高度等于板间距的汽速时,即发生液泛现象。