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精馏塔知识小课堂

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。


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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。



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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。


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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。


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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。


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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。


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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。


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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。


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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。



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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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