卧式泡罩精馏塔的设计方法技术

一种卧式泡罩精馏塔的设计方法，是将原圆柱形塔改为矩形的卧式塔，其矩形截面的上、下边略带拱形。安装后塔体与地面平行，操作人可在地面上操作。塔体根据不同的精馏物可设１６－３０个塔节，每个塔节内装有隔板上叶和隔板下叶，两隔板的中间装有泡罩塔板，两块塔板间配有溢流管。这种精馏塔与经典的精馏塔相比，具有设计简单、零部件少，加工、施工、操作方便，不需要高层厂房等特点，则精馏生产成本大为降低。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改进的精馏塔的设计。现有的精馏塔均按通用设计标准规范来设计的，根据原液的物理及化学性质、沸点、蒸馏过程的压力以及塔的加热方法的不同可设计成不同构造的精馏装置，一般的精馏塔都是圆塔状装置，这种塔一般由十余个塔节叠加而成。以泡罩塔为例，每个塔节内设一块塔板，塔板上按同心圆或等边三角形排列法装上蒸气管，在蒸气管上配上圆形的泡罩，泡罩的边缘沉没在液体中，以构成水封，从泡罩内出来的蒸气必需通过仃留在塔板上的液体层。泡罩的下边一般设有裙齿，可使蒸气分散成小气泡，来增加气液的接触面积。液体的流人、流出以及液体在塔板上的高度，是由溢流管来调节的，溢流管排列在塔板直径的两端，所以在相邻的两块塔板上的流动方向是相反的。为了使塔板的操作效果增加，有时将塔板上的气、液流动的方向进行剧烈的搅拌，于是产生了各种不同形状的泡罩，以求增加两相的接触面;设计时还要求取塔板间的距离，最终计算出精馏塔的总高度。这种规范化的设计要考虑到流体的阻力以及在分离液与气相相互流动时所发生的起泡沫和带走液体等现象，总之需要考虑与计算的关键较多。这种设计方法在国内外已采用了数十年，但在实践中发现由于这种塔器设计复杂、加工部件多，虽然塔的分离效果好，但塔节多，整个装置在安装与生产操作时必须向高空发展，所以只有在具备高空操作条件下方能施工、操作，这样的装置必须配用高达数层的厂房，那么其一次投资很大，以后的生产、维修费用也高。本专利技术的目的是要提供一种结构简单，效果与经典精馏塔相比不相上下的，这种塔器装置是与地面平行的，因此可以在近地面生产操作、安装维修。本专利技术是这样实施的采用原有的精馏塔设计公式，求取原圆筒形精馏塔的直径与截面积，将此圆形截面积换算成矩形面积，求取矩形的长与宽，则可作为本技术所指的卧式塔的纵截面的长与宽1、塔的纵向截面积的求取引用典型公式求取有关数据，其计算公式为V＝∏D2/4×W 米3/秒式中Ⅴ-沿塔运行的原液蒸气的体积米3/秒∏-圆周率3.1416D=4V/ПW]]>米式中W-原液蒸气在塔的自由截面积上运行的速度，一般选择在0.65-1.90范围内。米/秒D-圆塔的直径米求取每秒种通过塔的原液蒸气的体积为V′＝G(1+R)rVP/3600 米3/秒式中G-塔的生产能力，以产品计为公斤/时，R-操作回流比，一般选择4-5VP-水-物料的比容米3/公斤VP＝RCPT/P式中T-为沿塔上升的原液蒸气的绝对温度°K;RCP-原液蒸气的平均气体常数;RCP=18.4X0+47X0+47H1O/100]]>式中XD-产品中蒸馏物含量 %(W/W)XH1O]]>-产品中的含水量 %(W/W)r-在该物料浓度下产品的重度公斤/升将选取的圆塔直径D计算出圆塔的截面积S，将圆面积S换算成矩形面积，折算成矩形面积的高(L)与宽(M);设定矩形塔的高与宽的比为一般要求L可设定在3.5-5.4的范围内，若选定L∶M＝5.4∶3则L＝5.4M/3;最后可求出矩形截面的高与宽的数据，单位为米。2、蒸气管与泡罩的设计计算蒸气管的自由总截面积为F＝2.2V′/W′式中 V′-沿塔运行的原液蒸气量，米3/秒W′-蒸气在蒸气管中的流速，米/秒蒸气管或泡罩的数目求取n′＝F′/F个式中 F′-塔板的面积厘米2F-每个蒸气管的截面积厘米2式中W′一般可在4.5-6.0范围内选定;F′＝1.7317L1M式中1.7317为常数，L1为塔板的长度厘米蒸气管直径为d=4F/П]]>厘米泡罩间距为S′＝D′+dknd/nd+1 毫米式中D′-塔板宽度毫米dk-泡罩直径毫米d-蒸气管直径毫米nd=4/3n＇]]>n′-排列于塔板上的泡罩总数泡罩直径的求取dK=4F+Пd2/П]]>毫米蒸气管与泡罩的垂直缝隙h1＝d(外径)/4 毫米泡罩下沿与塔板间的距离h2＝d2(内径)/4dK泡罩周边的周长l′＝∏dK毫米泡罩的总数z＝l′/b+t毫米式中b-长圆孔宽度毫米t-两个长圆孔的间隔宽度毫米泡罩长圆孔高度为h＝∏d2k/4zt+b 毫米3、塔板上的溢流管高度h''＝h′-△h毫米式中h′-塔板上液层高度，一般为35-70毫米△h-液层高出溢流管的高度，一般为5-15毫米4、溢流管直径的求取d＇=4D＇R/3600ПW”]]>式中w”-蒸气在溢流管中的流速，一般定为0.15-0.8米/秒5、塔板上泡罩的排列要求是取塔体的宽度线之中间线画出塔板的纵向中心线，从塔板与隔板上叶相接处起向中心线两侧展开，以等边三角形排列法将应列的泡罩数均匀地排列上。由于塔板的宽度与塔节的宽度相等，则以塔板面积与塔节宽度之比即可求得塔板之长度。6、汽液隔板的确定隔板的上叶与下叶的宽度与塔节宽度相同，两者的高度是相等的。即隔板高度 H＝1.8M-h3式中M-精馏塔的宽度毫米h3-塔的矩形截面高度减去气液隔板高度，毫米7、在汽液隔板下叶的底边中间线处开一半径为10毫米的半圆孔。在溢流管横管的中间线与其底线的相交处开一直径为2毫米的圆孔，溢流管在塔板上的设置位置应开在塔板的纵向中心线的两端上，前后塔板间相近的两个溢流管孔的距离为溢流管的横管长度，其短竖管与塔板平齐，长竖管超过塔板，其超过塔板的高度为h”。8、塔板的总数是根据经典的计算方法求取的，一般有的16-30块，则相应地应有汽液隔板15-29块。按上述计算确定的塔板的面积与数量，泡罩、蒸气管的直径与数量，隔板上、下叶的面积与数量，以及它们的相互配置关系均已说明，就可以完成整个泡罩精馏塔的构造设计。为完善有关部件的功能，设计要求将蒸气管上端设三个支承，这三个支承是以蒸气管的横截面以120°角分割设置的，其支承的高度约为蒸气管高度的1/3。泡罩插焊在三个支承上后，可将泡罩的顶面打光洁，在塔板上安装好泡罩后，在塔板的左右两端焊上汽液隔板上叶和汽液隔板下叶，其上叶是先固定在塔体的顶面上的，为一块平板，在此板的下边上固定信住塔板的一端，塔板的另一端与下叶相连焊接，下叶是一块上部弯曲45°，弯曲部分高约40毫米的平板，下叶的下边是固定在塔体的底面上的，此下边的中间线上开有一个半径为10毫米的半圆孔。设计定以一组汽液隔板上、下叶与一块塔板构成的是一个塔节。在塔板与塔板之间设一根溢流管，此溢流管是 形的，管长的一端穿过后一塔节的塔板，在塔板上保持一定的高度，而管短的一端与前一个塔节的塔板的平面平齐，用焊接方法固定，在溢流管的横管中间线下端开一直径为2毫米的小孔，作排液用。根据精馏液的性质与处理量，通过计算可设置相应数量的塔节，一般可有16-30个塔节。第一个塔节的底部与一个蒸馏釜相接，塔板上设一根溢流管与蒸馏釜相通，倒数第二个塔节的靠近塔板部位与顶部开有出口管，靠近塔板部位的管口供接回流管用，而顶部的管口供出精馏液气体与出不凝气用。这种改进的卧式精馏塔经过实际应用证实具有与经典精馏塔同样的效果，但它具有经典精馏塔所不具备的优点，如设计计算简单、另部件少、加工方便、最突出的是实现了整个塔体是与地面平行的，而且可在近地面处安装，完全取消了高空安装的条件，这样可使精馏塔的安装、操作费用大大下降，从而达到降低投资、降低生产成本之目的。下面将结合附图对本卧式精馏塔的结构作一阐述。附附图说明图1是本卧式精馏塔的全程示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卧式精馏塔的设计方法，其特征是使用经典的计算方法，求出圆塔的截面积，再按设定的矩形面积的长、宽比，求取相当于此矩形面积的长、宽尺寸；再计算塔板的总面积、蒸气管、泡罩的直径与数目、溢流管直径与长度、汽液隔板的尺寸，其计算公式为：（１） 、塔的纵向截面积的求取：Ｖ＝∏Ｄ↑［２］／４ 米↑［３］Ｄ＝４Ｖ／∏Ｗ 米Ｖ′＝Ｇ（１＋Ｒ）ｒＶ↓［Ｐ］／３６００ 米↑［３］Ｖ↓［Ｐ］＝Ｒ↓［ＣＰ］Ｔ／ＰＲ↓［ＣＰ＝１８. ４Ｘ↓［Ｄ］＋４７Ｘ↓［Ｈ↓［２］Ｏ］］／１０ ０Ｍ∶Ｌ＝３∶３. ５－５. ４（２）、蒸气管与泡罩的计算：Ｆ＝２. ２Ｖ′／Ｗ′ 米↑［２］Ｆ′＝１. ７３１７Ｌ↓［１］Ｍ 米↑［２］ｎ′＝Ｆ′／Ｆ个＊＊＊ 毫米Ｓ′＝Ｄ′＋ｄ↓［ｋ］ｎ↓［ｄ］／ｎ↓［ｄ］＋１毫 米＊＊＊ 毫米＊＊＊ｈ↓［１］＝ｄ（外径）／４ 毫米ｈ↓［３］＝Ｌ－Ｈ 毫米ｌ′＝∏ｄ↓［ｋ］ 毫米ｚ＝ｌ′／ｂ＋ｔ 毫米ｈ＝∏ｄ↓［２］↑［ｋ］／４Ｚｔ＋ｂ 毫米（３）、溢流管高度求取：ｈ″＝ｈ′－Δｈ 毫米（４）、溢流管直径求取：＊＊＊ 毫米（５）、汽液隔板的确定：Ｈ＝１. ８Ｍ－ｈ↓［３］ 毫米。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王公宽，
申请(专利权)人：王公宽，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]