多降液管筛板塔的设计计算

2OO2，12(1)李汉多降液管筛板塔的设计计算2l多降液管筛板塔的设计计算李汉‘中国华陆工程公司西安710054摘要简要介绍多降液管筛板塔的特点及塔板参数的设计计算方法。关键词塔板多降液管设计计算筛板塔是一种应用广泛的气液传质设备，通常筛板塔设计从减少塔板阻力和液沫夹带量着眼，提高塔板处理气体负荷的能力。但是，当高液气比时，允许液体流量将成为塔板生产能力的控制因素，为了适应高液气比的传质操作(通常液体动能因子和气体动能因子之比大于0．3时，即为“高液气比”操作)，在普通筛板上设置多根降液管以满足大液量的要求。也就是说用多根降液管后液相负荷可比气相负荷提高很多，这种塔板形式称为多降液管筛板塔。多降液管筛板塔结构如图1所示。广———鞴=r————_1l豳L载篷萋二圈围l多降液管塔板结构该塔板主要有以下几个特点：(1)溢流堰周界较长，适用于液体负荷较大的操作。(2)降液管悬挂于气相空间，在塔板上无需受液区，增加了塔板的有效传质面积。(3)增加了鼓泡区，提高了气相负荷。(4)液流路径短，塔板上几乎没有液面梯度，气液分布均匀。(5)塔板上液层较低，塔板阻力小，泡沫层低，雾沫夹带小，板间距小。(6)这种结构的降液管增加了塔板的刚性，可以省去塔板的其它支承机构。现将多降液管塔板的设计计算方法介绍如下。1塔板筛孔的设计一般工业上常用的塔板孔径d1可取3mm～8mm，通常用4mm～6mm，孔径太小加工制造困难，且易堵，考虑加工的可能性，孔径与塔板厚度a的关系d1>i．5ao孔问距t=(2．5～3)do．开孔一般按正三角形排列，要求筛孔总面积与塔截面AT之比为006～0．08。塔壁无效区宽度按一般筛板要求，约为50mm～100ram，多降液管塔板堰边可不设无效区，但由于结构问题，开孔不可能到堰边，故需留有20m~n～30mm宽的无效区。开孔面积与开孔区面积之比可按式(1)计算：／A。：0．907(t，dD)(1)2降液管根数的确定一个多降液管塔板设置几根降液管比较合适，取决于塔板液量大小、塔径大小、板效率高低、结构是否简单、用材多少等方面。通常用堰上溢流强度来衡量，一般溢流强度为1O～50IT，，m·h。在塔径0．8m的冷模试验装置中测得，溢流强度<1，m·h时，溢流液不抛出而附壁下流，形成·车况：工程师．1991年毕业于西北大学化学工程系。一直从事化工设计工作。曾发表论文1蔚。联系电话：(029)2238189—3214。维普资讯http://www.cqvip.comCHEMICAL衄GDESIGN化I设计2(X)2．'12(1)降液管内液面中心下凹，彭响降液的平稳和降液管底部的液封。溢流强度>50Itm·h时，堰上液高值相当于甚至超过堰高值，当液体负荷变化时．塔板上的液层波动显著，操作稳定性差。在已知塔径下，按液流量和适宜溢流强度就可确定所需堰长和降液管根数。降液管数少的优点是液流路程长，因而板效率较高、结构简单、用材少，此外降液管的宽度也可以取得较大。缺点是溢流强度大、液层高、气液波动时稳定性较差。一般建议在塔径不超过2m时不必多于两条降液管，睨m以上的大塔，且要求产品质量较高和稳定的情况下，可采用多根降液管。3堰长及堰宽的稳定每块塔板上降液管的总长度可根据堰上的溢流强度来选取。再依堰长布置降液管。降液管宽度b要适中，过窄会}起两边溢流相碰．阻塞降液管口；过宽则浪费了塔截面，还会引起降液管内的液体环流，加重返混。降液管宽度b可参考表l。表I溢流强度与辟液管宽度措斑强度．，mk10152(i2550100】502130250降i匝管宽度．mm50991101301402AOj，0450砷当选定降液管长度和宽度后，计算确定临界溢流强度，堰上的溢流强度必须小于临界溢流强度i。临界溢流强度可根据下式：i=0．101(n)”b“(2)式中，1'1=a／h；a为矩形堰单边堰长．mm；b为矩形堰单边堰宽，一。一般考虑弹性及起泡因素，i=i／5，因此计算的实际溢流强度应小于该值。值得注意的是，为使各堰溢流强度相同，必须满足溢流堰长度比与塔板面积比相同，如图2，假图2塔盘溢流堰示意图定一块塔板上设有3根降液管，则筛孔区面积A，tA2=[(a+b)+(a2+b)]1()。因此在确定降液管根数、堰长、堰宽时要反：复地试差计算。4堰高的选取溢流堰的高度hI对板上鼓泡层和液层阻力有很大的影响。hI太低，板上鼓泡层亦低，相际接触表面小；hI太高，液层阻力大，板压降高。一般对于加压塔hI取40n'a~一8omm；真空操作时lOmm～20n'ma；常压操作时20ram一50~mn。5压降气相通过筛板的压降，包括干板压降l1c、液层的阻力h，及鼓泡时克服液体表面张力的压头。=++(m液柱)(3)其中．干板压降：=0．051(Wo／C。)(／)(4)板上清液层高度：h={