1.5.8塔高塔径的计算、塔高的计算二、塔径的计算
1 二、塔径的计算 一、塔高的计算 1.5.8 塔高塔径的计算
一、塔高的计算1、板式塔的有效高度：Z=(N,-1)HIN，：实际塔板数Hr H：板间距（自定）这里的塔高是指安装塔板部分的高度不包括塔底精馏釜和塔顶空间等高度。2
1、板式塔的有效高度： : Np 实际塔板数 HT :板间距（自定） HT 一、塔高的计算 这里的塔高是指安装塔板部分的高度不包括塔底精馏釜 和塔顶空间等高度。 2
二、塔板效率-实际塔板的气液分离状况1.总板效率（全塔效率）ErN.理论板数NE.NN.实际板数ET意义：反映了整个塔分离的综合性能，即为达到某一分离要求，理论上所需塔板数和实际需要塔板数之间的关系。恒小于1影响塔板效率的因素很多，可概括为以下三大类（1）物性参数，主要为气液两相的物性如密度、黏度、表面张力、相对挥发度、扩散系数等；3
1.总板效率（全塔效率）ET 实际板数 理论板数 = = p T N N ET 二、塔板效率-实际塔板的气液分离状况 意义：反映了整个塔分离的综合性能，即为达到某一分离要求， 理论上所需塔板数和实际需要塔板数之间的关系。恒小于1 影响塔板效率的因素很多，可概括为以下三大类： （1）物性参数，主要为气液两相的物性如密度、黏度、表面张 力、相对挥发度、扩散系数等； 3
（2）结构参数，主要为塔板的结构如塔板型式、板间距、板上开孔和排列情况等：瑞动程度、相际接触面积等（3）操作参数，主要为气液相的流速、回流比、温度、压力等Er的来源：a）经验公式；b）实测数据一一来源生产塔或中间试验塔。1）A.I.Ch.E法（不要求）估算方法：2）经验计算法-奥康奈尔法Er = 0.49(αut)-0.245α一塔顶与塔底平均温度下的相对挥发度，对多组分应取关键组分的挥发度4μL一塔顶与塔底平均温度下的液相黏度，MPa·s
（2）结构参数，主要为塔板的结构如塔板型式、板间距、板上 开孔和排列情况等；湍动程度、相际接触面积等 （3）操作参数，主要为气液相的流速、回流比、温度、压力等 ET的来源： a）经验公式 ； b）实测数据—— 来源生产塔或中间试验塔 。 1）A.I.Ch.E法（不要求） 2）经验计算法-奥康奈尔法 0.245 E 0.49( ) T L αµ − = 估算方法： 4
u=ZxiuLiμLi-液相组分i的黏度，MIPa'sx-液相组分的摩尔分数10O.1O0.20.40.6aui/mPa·s5精馏塔效率关联曲线
µ µ L = ∑xi Li μLi－液相组分i的黏度，MPa·s xi －液相组分i的摩尔分数 0. 1 0.2 0.4 0.6 1.0 2 4 6 0.1 0. 4 0. 2 0. 6 1.0 0. 8 精馏塔效率关联曲线 10 总板效率 E T / mPa s L αµ ⋅ 5
2.单板效率：默弗里Murphree一板效率YIX2-1Xn-1 -XnYn -Yn+1通过一块实际板后液/气相组成的变化EEMLMV通过一块理论板后液/气相组成的变化Xn-1 -x, *y,*-yn+16液相单板效率汽相单板效率
2.单板效率： 默弗里Murphree－板效率 * 1 1 n n n n ML x x x x E − − = − − 1 1 * + + − − = n n n n MV y y y y E 通过一块实际板后液/气相组成的变化 x* n xn 6 通过一块理论板后液/气相组成的变化 液相单板效率 汽相单板效率
EMEMVmVEML-EXCML注意：1）只有当操作线和平衡线平行时，Ev与E相等：2）单板效率不等于全塔效率，即使各板的效率相当全塔效率也不等于板效率23单板效率可能超过100%
(1 E ) L mV E E E ML ML ML MV + − = 注意：1）只有当操作线和平衡线平行时，EMV与EML相等； 2）单板效率不等于全塔效率，即使各板的效率相当， 全塔效率也不等于板效率。 3 单板效率可能超过100%。 7
考虑塔板效率时，则完成规定分离要求所需的实际塔板数为1.0y1y2y3y1.0ZFX实际塔板数N8
考虑塔板效率时，则完成规定分离要求所需的实际塔板数为： 8
3.点效率一指塔板上各点的局部效率y-yn+1Eov00001*Yn+1+X其中：y一与流经塔板某点的液相组成x接触后而离去的气相组成；yn+1一由下层塔板进入该塔板某点的气相组成；y*一与液相组成x平衡的气相组成注意：只有当板上液体完全混合时，点效率才与板效率相同。9
3. 点效率—指塔板上各点的局部效率 n 1 n 1 OV y y y y E + + ∗− − = 其中： y—与流经塔板某点的液相组成x接触后而离去的气相组成； yn+1—由下层塔板进入该塔板某点的气相组成； y*- 与液相组成x平衡的气相组成 注意： 只有当板上液体完全混合时，点效率才与板效率相同。 9
4、填料塔的填料层高度：HETP精馏除了在板式塔内进行外，也常使用填料塔。填料精馏塔与板式精馏塔的不同之处在于塔内气液相浓度前者呈连续变化，后者则呈逐级变化。设计填料精馏塔的关键之一是确定全塔所需要的填料层高度。通常以理论板数乘以等板高度（用HETP表示，HeightEquivalentofaTheoreticalPlate）求填料层高度，即其中等板高度是分离效果相当于一层理论板的一段填料层高度，它与塔板效率一样包含了众多传质动力学因素。显然等板高度愈小，填料层的传质分离效果愈好。等板高度的影响因素也包括物性参数、结构参数和操作参数，难以准确估计，设计时应尽可能使用相同的或相近条件下的实测数据。10
精馏除了在板式塔内进行外，也常使用填料塔。 填料精馏塔与板式精馏塔的不同之处在于塔内气液相浓度 前者呈连续变化，后者则呈逐级变化。设计填料精馏塔的关键 之一是确定全塔所需要的填料层高度。 通常以理论板数乘以等板高度（用HETP表示，Height Equivalent of a Theoretical Plate）求填料层高度，即其中等板 高度是分离效果相当于一层理论板的一段填料层高度，它与塔 板效率一样包含了众多传质动力学因素。 显然等板高度愈小，填料层的传质分离效果愈好。等板高 度的影响因素也包括物性参数、结构参数和操作参数，难以准 确估计，设计时应尽可能使用相同的或相近条件下的实测数据。 4、填料塔的填料层高度：HETP 10