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精馏塔知识查缺补漏

精馏技术广泛应用于各类化学品的生产中,而精馏塔在化工厂也是较为常见的装置之一。要学懂精馏,对精馏塔的结构功能也要充分领会。今天小编带大家了解一下精馏塔以及各个结构部件。

精馏塔如何分类?

精馏塔可分为板式塔和填料塔。板式塔又分为有溢流装置和无溢流装置。有溢流装置的塔板有:泡罩塔板、S型塔板、浮阀塔板、筛板、舌型塔板、浮动喷射塔板和斜孔塔板。没有溢流装置的塔板有:筛板及筛孔穿流板和波纹塔板。填料塔有:填料塔、多管填料塔、乳化填料塔等。

塔的结构有哪些共同要求?

塔设备主要用于气液相间、液相与液相间的传质。塔内装有填料或塔板,使气液能多次接触,以达到预定的分离要求。

塔设备虽然种类繁多,其共同要求是一致的。主要有以下几点:

(1)技术指标先进。要求有较高的分离效率和较大的处理量,同时要求在宽广的气液负荷范围内塔板效率较高而且稳定,并要求蒸汽通过塔的阻力较小。

(2)使用方便。要求塔的操作稳定可靠,调节方便,同时要求易于清理和检修。  

(3)要求结构简单。不仅材料消耗量小,价廉,而且制造及安装方便。

什么是填料塔?

填料塔在塔内装有一定高度的填料,属于气液连续接触的传质设备。塔内的上升蒸汽沿着填料的孔隙由下而上的流动;塔顶留下的液体沿着填料表面自上而下的流动。气液两相间的物质与热的传递,是借助于在填料表面上形成较薄的液膜表面进行的。

填料塔突出的优点是:流体流动的阻力小,结构简单,钢材用量少,造价低,安装检修方便,填料便于用耐腐蚀的材料制成。

填料的选择要求有哪些?

填料塔中,蒸汽与液体相接触进行热量和物质的交换主要是在填料表面进行的,因此填料的性能直接影响填料塔的性能。为了使填料塔能有效的操作,所用填料应具备以下条件:

(1)填料的比表面应大,(比表面是指单位体积填料所具有的总表面积a=na0。式中a为比表面积,a0为一个填料的表面积,即一个填料的内表面和外表面之和。n为每立方米的填料个数)以保证气液接触良好。

(2)填料的自由体积(又称空隙率,是指干燥状态下,填料所占有的体积中能流通气体的那部分体积,ε=(1-nV0)×100%。式中ε为空隙率;V0为一个填料的体积)要大,以保证气流上升时阻力较小。

(3)具有足够的化学稳定性,不被蒸气及液体所腐蚀。

(4)重度要小,以减轻填料的自重,并应有足够的机械强度。

(5)价格便宜,容易得到。

目前应用较广泛的填料为陶瓷、金属或塑料制成的环形填料(又称拉西环),以及鲍尔环、鞍形填料、螺旋形填料,也有采用焦炭及石英为填料的。另外规整的波纹填料和蜂窝填料也得到了广泛应用,并且得到了良好的效果。

使用填料时有哪些要求?

首先,由于填料和塔壁之间的缝隙较填料层中间的缝隙为大,故液体容易向塔壁流动而影响传质效果,通常称这为边壁效应。过去认为,填料直径越大,边壁效应越严重。一般填料塔要求塔径D与填料直径d之比大于10:1。对于高塔而言,则边壁效应更为严重,因此,常采用分段填装或用液体再分布器来解决这一问题。一般情况下,填料装填的高度H与填料塔直径D之比为2~6时较为适宜。  

其次,对填料的排序,也有要求。当D/d大于8时,填料最好采用整齐排放。当填料乱堆时,设备内应先加水,然后把填料放到水中,以免破碎造成堵塞,填料装完后,再把水放掉。  

第三,当填料塔停车后,应检查填料的破损和污染的情况,并决定清洗或更换。

泡罩塔的结构是怎样的?

泡罩塔是由很多构造相同的泡罩塔板组成。每块塔板上均有:泡罩、升气管、降液管和溢流堰。

(1)泡罩:有圆形泡罩和条件泡罩两种,泡罩下沿有许多小缝,称为齿缝,其气体从升气管上升后通过齿缝穿过液层,并进行传质和传热。

(2)升气管是上升气体的通道,它的高度应比溢流堰低。  

(3)降液管是上层塔板的液体流入下层塔板的通道,又称溢流管。通常,根据塔径的大小,分为单溢流和多溢流。若按其排列分,又有直径方向,半径方向和圆周方向的溢流。其主要原则是应保证液体在塔板上的停留时间,并使液体分布均匀。  

(4)溢流堰保证塔板上有一定的液层高度。

泡罩塔的优缺点是什么?

泡罩塔是气液传质设备中应用较早的塔型之一,也是广泛应用的一种塔型。其优点主要有:液体易在塔板上存留,而不易发生涌液现象。在蒸汽速度很小的操作条件下,适应性比其他类型的塔板要强,操作稳定可靠。所以目前仍然应用于生产之中。

泡罩塔的缺点是:结构比较复杂,造价较高,安装检修均不很方便。泡罩塔板的液面落差较大,使气液负荷分布不均,从而降低塔板的效率,蒸气流动的压降也较大。

浮阀塔板的结构是怎样的?

浮阀塔是我国近十余年来广为使用的一种新型企业传质设备。目前它广泛应用在石油化工中,并取得了令人满意的效果。浮阀塔的结构较为简单,主要结构有受液盘,降液管,溢流堰,浮阀和塔板。

浮阀塔板有哪些优缺点?

浮阀塔板的性能兼有泡罩塔板与多孔塔板的优点,并改进了它们的缺点。泡罩塔板由于齿缝开度是固定的,因此其对蒸汽负荷变动的适应性能不好。汽速小时,气液接触不好,气速大时,又易使蒸汽吹开液体。多孔塔板虽然结构简单,处理能力大,但操作弹性比较小,对于浮阀塔来说,阀片的开度则随汽速而变。低气速时,阀片在重力作用下自动落下,以减少泄漏。所以,浮阀塔的效率较高,操作弹性大,能较好的适应进料量的变化,有实验表明,其最大负荷与最小负荷的比可达到7~9左右。浮阀塔结构简单,自由截面积较大,造价比泡罩塔降低12~15%,处理能力比泡罩塔板提高20~40%左右。由于浮阀塔板的蒸汽是水平地吹入液层,因此,气液搅动好,雾沫夹带小,接触时间长,传质效果好,其效率比泡罩塔板约高15%。

浮阀塔板的主要缺点是蒸气沿上升蒸气孔的周边喷出,仍然有液体的逆向混合,从而会降低传质效率。另外,阀片容易被卡住、锈住或粘住,影响其自由开启。

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