设计条件与任务：
已知F、xF、xD、xw或F、xF、xD和η，塔顶设全凝器，泡点回流，塔底间接(直接)蒸汽加热。
1 全塔物料衡算求产品流量与组成
（1）常规塔
全塔总物料衡算
总物料 F = D + W
易挥发组分 FχF =聚乙烯醇树脂 DχD + WχW
若以塔顶易挥发组分为主要产品，则回收率η为
毛纺织品
式中 F、D、W——分别为原料液、馏出液和釜残液流量，kmol/h；
χF、χD、χW——分别为原料液、馏出液和釜残液中易挥发组分的摩尔分率。
由（3-1）和（3-2）式得：
(2) 直接蒸汽加热
总物料
易挥发组分
式中 V0 环境风洞——直接加热蒸汽的流量，kmol/h；
У0 ——加热蒸汽中易挥发组分的摩尔分率，一般У0=0；
W* ——直接蒸汽加热时釜液流量，kmol/h；
χ*W——直接蒸汽加热时釜液中易挥发组分的摩尔分率。
设夹紧点在精馏段，其坐标为(xe,ye)则
等离子割
设夹紧点在提馏段，其坐标为(xe,ye)
3 确定操作回流比
4 计算精馏段、提馏段理论板数
① 理想溶液 图解法或求出相对挥发度用逐板计算法求取。
② 非理想溶液 相平衡数据为离散数据,用图解法或数值积分法求取
精馏段
因
方波信号发生器
所以 (4)
提馏段
因
蒸汽回流比
所以 (5)
式(4)、(5)中塔板由下往上计数。
5 冷凝器和再沸器热负荷
冷凝器的热负荷
再沸器的热负荷
待求量：进料温度tF、塔顶上升蒸汽温度tDV(与xD对应的露点温度)、回流温度tDL(与xD对应的泡点温度)、再沸器温度tw(与xW对应的泡点温度)。
① 各组分在平均温度下的液相热容、气相热容或汽化热。
② 各组分的热容方程常数
如
③ 由沃森公式计算汽化热
6 填料塔的结构设计
I. 塔径计算
计算公式：
① 塔填料选择
须知：
相对处理能力：拉西环<矩鞍<鲍尔环<阶梯环<环鞍(填料尺寸相同，压降相同)
对于规整填料，分离能力：丝网类填料>板波纹类填料，板波纹填料较丝网类有较大的处理量和较小的压降。250Y——250指的是填料的比表面积，Y指的是波纹倾角为45o,X Y指的是波纹倾角为30o
填料选择的三步骤：选材质→选类型→选尺寸(径比应保持不低于某一下限值，以防止产生较大的壁效应，造成塔的分离效率下降。)
选尺寸说明：填料尺寸大，成本低，处理量大，但效率低。一般大塔常使用50mm的填料。
塔径/mm | 填料尺寸/mm |
D<300 | 20~25 |
300<D<900 | 25~38 |
D>900 | 50~80 |
| |
② 计算方法
◆泛点气速法
----散堆填料
a.Eckert关联图法
由X值和泛点压降线查取Y值进而求得液泛气速
b.Bain-Hougen泛点关联式
填料特性：比表面积、空隙率、泛点压降因子
---规整填料
a.Bain-Hougen泛点关联式
250Y金属板波纹填料:A=0.297，CY型丝网填料:A=0.30
b.泛点压降法
Kister and Gill等压降曲线(匡国柱.化工单元过程与设备课程设计.北京：化学工业出版社.2002,264-265)
泛点压降与填料因子间的关系： Pa/m; Fp—填料因子
等压降曲线:
◆气相负荷因子法——用于规整填料塔的计算
填料手册中给出Csmax与ψ(流动参数)的关系图。
③ 校核
---散装填料：
a. 径比D/dp 为保证填料润湿均匀，应使径比在10以上，径比过小，液本沿填料下流时常会出现壁流现象。拉西环：D/dp>20；鲍尔环：D/dp>10；鞍形填料：D/dp>15。
b. 泛点率u/uf∈(0.5~0.8) 保证塔在操作中不发生液泛
c．喷淋密度>最小喷淋密度 保证填料充分润湿。若喷淋密度过小，可增加吸收剂用量，或采用液体再循环以加大液体流量，或在许可范围内减小塔径，或适当增加填料层高度予以补偿。
d. 每米填料层压降 为使填料塔性能良好的工况下操作，每米填料层的压降不能太大，一般正常压降,真空操作下
---规整填料
注意：计算出的塔径D值，应按压力容器公称直径标准进行圆整，以符合设备的加工要求及设备定型，便于设备的设计加工。根据国内压力容器公称直径标准(JB-1153-71)，直径
在1m以下，间隔为100mm（必要时D在700mm以下可50mm为间隔)；直径在1m以上，间隔为200mm（必要时D在2m以下可用100mm为间隔）（李功祥，陈兰英.常用化工单元设备设计.广州：华南理工大学出版社.)
④ 所需物性数据
物性数据：气体混合物的密度、液体混合物的密度、液体混合物的粘度、表面张力
计算式：
气体混合物
液体混合物： wi——组分i的质量分数
互溶液体混合物的粘度：
含水溶液的表面张力：
式中：
计算精馏段塔径时物性数据的处理：
a. 以上方程所用物性数据近似按塔顶第一板处理. 如
b. 以上方程中所用物性数据均取塔顶第一板与加料板物性数据的平均值
计算提馏段塔径时物性数据的处理：
a. 以上方程所用物性数据近似按加料板处理.
b. 以上方程中所用物性数据均取加料板与塔釜物性数据的平均值
垃圾气化
II 填料层高度计算
---理论板当量高度(HETP)法 (精馏塔采用)
理论板当量高度的值与填料塔内的物系性质、气液流动状态、填料的特性等多种因素有关，一般源于实测数据或由经验关联式进行估算。在实际设计缺乏可靠数据时，也可取文献(匡国柱.化工单元过程与设备课程设计.北京：化学工业出版社.2002,264-265)P273页所
列数据作参考。
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