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1、浮阀（F1）塔的设计计算板式塔设计中，一般按防止出现过量雾沫夹带液泛的原则，首先 确定液泛气速，然后根据它选取一适宜的设计气速来计算所需的塔 径。关于液泛气速这一极限值，理论上由悬浮于气流中的液滴的受力平衡关系导出如下：d3（p p ）g = d2巳f6 p L V 4 p 2 式中：u -液泛气速，m/s；d 液滴直径，m；p、p 气、液相密度，kg/m3：4d g(p p )p l3g .p得：J-1阻力系数v但实际上，气液两相在塔板接触所形成的液滴直径、阻力系数均为未知，所以又将这些难以确定的变量和常数合并，使上式变为：m/sfpV对于筛板塔、浮阀塔、及泡罩塔，式中的C值可从Smith图
2、查得。此图是按液体表面张力a = 20N/m时的经验数据绘出的，若塔内液体 表面张力为其他数值时，应在图上查出的C值后，按下式进行校正：C20 = (20)0.2C aC20C表面张力为20mN/m时的C值，从Smith图查得; 表面张力为a时的C值；物系的表面张力，mN/m。求出U后，按u=（0.60.8）U确定设计的空塔气速。按下式求f f出塔径：D =：西uVs设计条件下的气相流量；D-塔径u 空塔气速，m/s。浮阀塔的设计、计算是在半个多世纪大量的实验、工业化应用总 结的基础上形成的标准化设计。1、对于浮阀塔，根据四十多种物系在不同操作条件下的工业实验 结果，得出阀孔动能因子F与操作状
3、况的关系如下：0操作状况阀孔漏液点浮阀全开正常操作范围最大负荷F0567981216阀孔动能因子：F 二 u .: pO o GF阀孔动能因子，Pao.50U0阀孔气速，m/sp 气相密度，kg/m3於反映密度为p的气体以U速度通过阀孔时动能的大小。综 0 v 0合考虑了 F 对塔效率、阻力降和生产能力的影响，根据经验可取 F=812,即阀孔刚全开时作为设计点。2、浮阀数 确定适宜的阀孔气速后，用下式计算浮阀数N：VN = s兀 U d 2 0 4 0Vs设计条件下的气相流量 d阀孔直径，对于标准浮阀，直径为39mm。03、塔板开孔率以塔截面积为基准，浮阀塔盘的开孔率0，按下式计算：= N（伫
4、）2， D 塔直径，m。D4、浮阀的排列 浮阀以三角形排列为好，各排浮阀垂直于液流 方向，使气液两相均匀接触。在垂直于液流方向上，浮阀的中心距固 定不变为75mm，平行于液流方向上的排中心距，根据开孔率的要求， 可在65mm110mm的范围内选取。在排列浮阀时，要使外围浮阀与 塔壁和堰之间保持适当的距离，以利于安装和操作。分块式塔盘外围 浮阀的中心至塔壁的距离一般为70mm90mm。塔盘外围浮阀的中心 与进口堰、溢流堰的距离一般为80mm110mm。5、溢流堰咼度 溢流堰咼度直接关系到塔盘上的清液层咼度 和塔盘的阻力降。它又影响气液接触时间，对气膜效率有较大影响。 一般情况下可取h =50mm
5、，如果液流强度较大，可取h =2540mm；若ww用于真空精馏操作可取hw=2030mm，要求液体停留时间较长的特殊 情况可取h =150mm。w6、降液管停留时间：对于一般的物系，液体在降液管的停留时 间25s，对于易发泡物系，可根据具体情况增加停留时间；根据初选 的塔径，选取塔板间距和降液管截面，在根据液相负荷计算液体在降 液管内的停留时间。7、雾沫夹带浮阀塔板的雾沫夹带可按下式计算：214吗0073)0.20 0.73 K 1.56 G,pAp及K二H-5(h +0.35h)(h +0.35 h )T ow w ow w式中：e雾沫夹带量，kg液体/kg气体；vH塔板间距，m；Thw堰高
6、，m；whow堰上清液层高度，m；u空塔气速； 空塔截面积与有效空塔截面积之比，即A = TA ATdp气相密度，kg/m3;VAp气、液相密度差，kg/m3;g 液体表面张力，mN/m；e以塔截面为基准的塔板开孔率，；上述浮阀塔的设计步骤，即初步计算塔径、在塔板上安排降液区、 受液区、安定区，在开孔区内排布浮阀。若板面排布不当，可根据具 体情况调整塔径、塔板间距，再重新核算。CTST 塔板的设计计算CTST 塔板属于气液并流式塔板，它与筛板塔、浮阀塔及泡罩塔 板的本质区别在于气、液两相操作相态的转换。常用的筛板塔、浮阀 塔及泡罩塔气、液两相以鼓泡的形式进行传质、传热，即液体将气体 分割成气泡
7、，气、液两相靠气泡表面进行质、热传递，气体为分散相， 液体为连续相； CTST 塔板的操作原理是气体将液体从喷射单元的底 隙吸入到帽罩内，经历提升、拉膜、破碎、喷射步骤，在上述过程中， 气体将液体破碎成液滴，气、液两相在液滴表面进行质、热传递，气 相为连续相，液相为分散相；与浮阀塔盘一样，也是经三十余年的实 验、工业化应用的基础上，根据不同的分离物系采取不同的设计。 设计步骤与浮阀塔相同。对于设计数据是在实验的基础上，经过工业化应用的检验，其设 计指标与浮阀相异。如图所示：在相同实验条件下，与浮阀塔盘比较，达到 0.1kg8642086411111气幕艮録，曇贸沫雾20 5 10 15 20
8、25 30 35 40 板孔动能因子， Fo图2 CTST与Fl浮阀塔板雾沫夹带量比较图，开孔率11%液体/kg气体设计指标时，板孔动能因子（F ）约为34，浮阀塔盘的 板孔动能因子（F。）约为17，因此，CTST塔盘的气相操作上限比浮 阀提高一倍，这是由 CTST 塔盘的气、液流动机理和特殊结构（塔盘 上的气、液分离与一般的鼓泡塔盘有本质区别）所决定。其计算公 式由实验结果拟和。在工业化应用中（天津乙烯厂中的乙二醇吸收塔）,最大的空塔动能因子（Ft）达到了 3.6。由于 CTST 塔盘与常用的鼓泡塔盘操作中气、液相态的转换， 气体将液体破碎成液滴，液体回落到塔盘上基本是清液，因此， 液体在降液管的停留时间可减少到2.5s,使塔盘的液相通过能力 增加一倍，（停留时间的计算方法与浮阀塔相同），所以，在塔径 塔板数不变、降液管、支承等塔内固定件不变的条件下， CTST 塔盘无论是气相还是液相处理能力均比浮阀塔盘提高一倍。工业 化应用：大连石油七长厂常压蒸馏塔，用 CTST 塔盘改造原来的 浮阀塔盘，炼油能力由280万吨/年提高到560万吨/年，气液相 均扩产 100%。山西天脊集团低温甲醇洗装置中的脱硫塔，处理 的变换气量由 30 万吨合成氨/年提高到 45 万吨合成氨/年，扩产
