分离乙醇—水板式精馏塔设计
图5-1 史密斯关联图
(4)求空塔气速
适宜的空塔速度通常取最大允许空塔速度的0.6-0.8倍，即u?(0.6~0.8)uF 其中 u?Lm??VmF?C?
Vm本设计中安全系数暂取0.7，则由公式（5-3）计算得
精馏段：u811.115?1.34F?0.06?1.34?1.47m/s，则 u=0.7 ?1.47=1.029m/s
提馏段：uF?0.065?911.79?0.970.97?1.992m/s，则
u=0.7 ?1.992=1.3944m/s （4） 求估算塔径D
由公式（5-1）计算塔径得 精馏段：
D'?Vs0.730.785u?0.785?1.029?0.95m
提馏段：
D'?Vs0.70.785u?0.785?1.3944?0.8m
取较大者为精馏塔塔径，即D=0.95m，圆整得到D=1m 塔的截面积：
A?T?4D2??4?12?0.785m2
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5-3）
（
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实际空塔气速： 精馏段：
u?Vs0.73??0.93m/s AT0.785实际安全系数：
u0.93??0.63 uF1.47提馏段：
u?Vs0.7??0.89m/s AT0.785实际安全系数：
u0.89??0.45 uF1.9925.2溢流装置
板式塔的溢流装置包括溢流堰、降液管和受液盘等几部分，其结构和尺寸对塔的性能有很重要的影响。
降液管的类型：降液管是塔板间流体流动的通道，也是使溢流液中所夹带气体得以分离的场所。降液管有圆形和弓形两类。通常，圆形降液管用于小直径塔，而大直径塔一般用弓形降液管。
降液管溢流方式：一般常用的有如下图5-2所示的几种类型，即（a）U形流、（b）单溢流（c）双溢流等。
图5-2 塔板溢流类型
（a）U形流、（b）单溢流（c）双溢流
其中，单溢流又称直径流，液体自受液盘流向溢流堰。液体流径长，塔板效率高，塔板结构简单，广泛应用于直径2.2m以下的塔中。
选择何种降液方式要根据液体流量、塔径大小等条件综合考虑。表5-1列出了溢流类型与液体负荷及塔径的经验关系，可供设计参考。
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表5-1 液相负荷、塔径与液流型式的关系
塔径D，mm 1000 1400 2000 3000 4000 5000 Lh=3.16m3/h
U形流 7以下 9以下 11以下 11以下 11以下 11以下 液体流量Lh，m3/h 单溢流 45以下 70以下 90以下 110以下 110以下 110以下 双溢流 90～160 110～200 110～230 110～250 所以选择单溢流。
受液盘上一般不设置进口堰，进口堰既占面积，又易使沉淀物淤积此处造成阻塞。
溢流堰的形式有平直形和齿形两种。设计时，堰上液层高度应大于6mm，如果小于此值须采用齿形堰；堰上液层高度太大，会增大塔板压降及雾沫夹带量。
综上所述，堰流装置设计可选用单溢流，弓形降液管，不设进口堰，平形受液盘以及平形溢流堰。其塔板示意图5-3如下
图5-3 塔板示意图
各项计算如下： 1.堰长lW；
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堰长lw=(0.6-0.8)D，取堰长lw=0.7D?0.7?1?0.7m 2.出口堰高hw
hw?hL?how （5-4） how?2.841000?LhE??l?w?? ? （5-5）?23取板上清液高度hL?0.05m
(1)液流收缩系数E
可近似取E=1，所引起的计算误差对结果影响不大。 (2)堰上液层高度：
则由公式（5-5）和公式（5-4）计算得 精馏段：
how?2.841000?Lh?2.84?3.16??E???1????0.0078m?l?1000?0.7??w?2323
hw?hL?how?0.05?0.0078?0.0422m 提馏段：
2323how'2.84?1000?Lh?2.84?3.37??E???1????0.0081m ?l?10000.7???w?'hw?hL?how?0.05?0.0081?0.042m
3.弓形降液管高度Wd及降液管面积Af用图5-4求取Wd及Af
'图5-4弓形的宽度与面积
因为
AflwWd?0.095 ,由该图查得：，?0.7?0.15ATDD27
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?Af?0.095AT?0.095?10785?0.12m2
?Wd?0.15D?0.15?1?0.15m
4.验算液体在降液管中停留时间 停留时间计算公式为：
??AfHTLsAfHTLs （5-6）
则精馏段：
?1??0.12?0.30?41.05s>5s ?48.77?10提馏段：
?2?AfHTLs?0.12?0.30?38.5s>5s ?49.36?10保留时间θ>(3-5)s，故降液管适用。 5.降液管底隙高度ho
降液管底隙高度ho可用下式计算
Lsho?'lWu0则精馏段：
（5-7）
液体通过降液管底隙的流速一般可取0.07~0.25m/s，本设计取u'0=0.08m/s。
Ls8.77?10?4ho???0.0157m '0.7?0.08lWu0hw?h0?0.0422?0.0157?0.0265m>0.006m
提馏段：
Ls9.36?10?4ho???0.0167m '0.7?0.08lWu0'hw?h0?0.042?0.0167?0.0253m>0.006m
''计算结果符合要求。
5.3塔板布置及筛板塔的主要结构参数
1.因D>800mm,故塔板采用分块式，查得塔板分为3块。
2.边缘区宽度确定
取边缘区宽度：Wc=0.035m；溢流堰前的安定区宽度： Ws=0.07m
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