精餾技術(shù)廣泛應(yīng)用于各類化學(xué)品的生產(chǎn)中,而精餾塔在化工廠也是較為常見的裝置之一。要學(xué)懂精餾,對精餾塔的結(jié)構(gòu)功能也要充分領(lǐng)會(huì)。今天小編帶大家了解一下精餾塔以及各個(gè)結(jié)構(gòu)部件。 1 精餾塔可分為板式塔和填料塔。板式塔又分為有溢流裝置和無溢流裝置。有溢流裝置的塔板有:泡罩塔板、S型塔板、浮閥塔板、篩板、舌型塔板、浮動(dòng)噴射塔板和斜孔塔板。沒有溢流裝置的塔板有:篩板及篩孔穿流板和波紋塔板。填料塔有:填料塔、多管填料塔、乳化填料塔等。 2 塔設(shè)備主要用于氣液相間、液相與液相間的傳質(zhì)。塔內(nèi)裝有填料或塔板,使氣液能多次接觸,以達(dá)到預(yù)定的分離要求。 塔設(shè)備雖然種類繁多,其共同要求是一致的。主要有以下幾點(diǎn): (1)技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)。要求有較高的分離效率和較大的處理量,同時(shí)要求在寬廣的氣液負(fù)荷范圍內(nèi)塔板效率較高而且穩(wěn)定,并要求蒸汽通過塔的阻力較小。 (2)使用方便。要求塔的操作穩(wěn)定可靠,調(diào)節(jié)方便,同時(shí)要求易于清理和檢修。 (3)要求結(jié)構(gòu)簡單。不僅材料消耗量小,價(jià)廉,而且制造及安裝方便。 3 填料塔在塔內(nèi)裝有一定高度的填料,屬于氣液連續(xù)接觸的傳質(zhì)設(shè)備。塔內(nèi)的上升蒸汽沿著填料的孔隙由下而上的流動(dòng);塔頂留下的液體沿著填料表面自上而下的流動(dòng)。氣液兩相間的物質(zhì)與熱的傳遞,是借助于在填料表面上形成較薄的液膜表面進(jìn)行的。 填料塔突出的優(yōu)點(diǎn)是:流體流動(dòng)的阻力小,結(jié)構(gòu)簡單,鋼材用量少,造價(jià)低,安裝檢修方便,填料便于用耐腐蝕的材料制成。 4 填料塔中,蒸汽與液體相接觸進(jìn)行熱量和物質(zhì)的交換主要是在填料表面進(jìn)行的,因此填料的性能直接影響填料塔的性能。為了使填料塔能有效的操作,所用填料應(yīng)具備以下條件: (1)填料的比表面應(yīng)大,(比表面是指單位體積填料所具有的總表面積a=na0。式中a為比表面積,a0為一個(gè)填料的表面積,即一個(gè)填料的內(nèi)表面和外表面之和。n為每立方米的填料個(gè)數(shù))以保證氣液接觸良好。 (2)填料的自由體積(又稱空隙率,是指干燥狀態(tài)下,填料所占有的體積中能流通氣體的那部分體積,ε=(1-nV0)×100%。式中ε為空隙率;V0為一個(gè)填料的體積)要大,以保證氣流上升時(shí)阻力較小。 (3)具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性,不被蒸氣及液體所腐蝕。 (4)重度要小,以減輕填料的自重,并應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。 (5)價(jià)格便宜,容易得到。 目前應(yīng)用較廣泛的填料為陶瓷、金屬或塑料制成的環(huán)形填料(又稱拉西環(huán)),以及鮑爾環(huán)、鞍形填料、螺旋形填料,也有采用焦炭及石英為填料的。另外規(guī)整的波紋填料和蜂窩填料也得到了廣泛應(yīng)用,并且得到了良好的效果。 5 首先,由于填料和塔壁之間的縫隙較填料層中間的縫隙為大,故液體容易向塔壁流動(dòng)而影響傳質(zhì)效果,通常稱這為邊壁效應(yīng)。過去認(rèn)為,填料直徑越大,邊壁效應(yīng)越嚴(yán)重。一般填料塔要求塔徑D與填料直徑d之比大于10:1。對于高塔而言,則邊壁效應(yīng)更為嚴(yán)重,因此,常采用分段填裝或用液體再分布器來解決這一問題。一般情況下,填料裝填的高度H與填料塔直徑D之比為2~6時(shí)較為適宜。 其次,對填料的排序,也有要求。當(dāng)D/d大于8時(shí),填料最好采用整齊排放。當(dāng)填料亂堆時(shí),設(shè)備內(nèi)應(yīng)先加水,然后把填料放到水中,以免破碎造成堵塞,填料裝完后,再把水放掉。 第三,當(dāng)填料塔停車后,應(yīng)檢查填料的破損和污染的情況,并決定清洗或更換。 6 泡罩塔是由很多構(gòu)造相同的泡罩塔板組成。每塊塔板上均有:泡罩、升氣管、降液管和溢流堰。 (1)泡罩:有圓形泡罩和條件泡罩兩種,泡罩下沿有許多小縫,稱為齒縫,其氣體從升氣管上升后通過齒縫穿過液層,并進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱。 (2)升氣管是上升氣體的通道,它的高度應(yīng)比溢流堰低。 (3)降液管是上層塔板的液體流入下層塔板的通道,又稱溢流管。通常,根據(jù)塔徑的大小,分為單溢流和多溢流。若按其排列分,又有直徑方向,半徑方向和圓周方向的溢流。其主要原則是應(yīng)保證液體在塔板上的停留時(shí)間,并使液體分布均勻。 (4)溢流堰保證塔板上有一定的液層高度。 7 泡罩塔是氣液傳質(zhì)設(shè)備中應(yīng)用較早的塔型之一,也是廣泛應(yīng)用的一種塔型。其優(yōu)點(diǎn)主要有:液體易在塔板上存留,而不易發(fā)生涌液現(xiàn)象。在蒸汽速度很小的操作條件下,適應(yīng)性比其他類型的塔板要強(qiáng),操作穩(wěn)定可靠。所以目前仍然應(yīng)用于生產(chǎn)之中。 泡罩塔的缺點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,造價(jià)較高,安裝檢修均不很方便。泡罩塔板的液面落差較大,使氣液負(fù)荷分布不均,從而降低塔板的效率,蒸氣流動(dòng)的壓降也較大。 8 浮閥塔是我國近十余年來廣為使用的一種新型企業(yè)傳質(zhì)設(shè)備。目前它廣泛應(yīng)用在石油化工中,并取得了令人滿意的效果。浮閥塔的結(jié)構(gòu)較為簡單,主要結(jié)構(gòu)有受液盤,降液管,溢流堰,浮閥和塔板。 9 浮閥塔板的性能兼有泡罩塔板與多孔塔板的優(yōu)點(diǎn),并改進(jìn)了它們的缺點(diǎn)。泡罩塔板由于齒縫開度是固定的,因此其對蒸汽負(fù)荷變動(dòng)的適應(yīng)性能不好。汽速小時(shí),氣液接觸不好,氣速大時(shí),又易使蒸汽吹開液體。多孔塔板雖然結(jié)構(gòu)簡單,處理能力大,但操作彈性比較小,對于浮閥塔來說,閥片的開度則隨汽速而變。低氣速時(shí),閥片在重力作用下自動(dòng)落下,以減少泄漏。所以,浮閥塔的效率較高,操作彈性大,能較好的適應(yīng)進(jìn)料量的變化,有實(shí)驗(yàn)表明,其最大負(fù)荷與最小負(fù)荷的比可達(dá)到7~9左右。浮閥塔結(jié)構(gòu)簡單,自由截面積較大,造價(jià)比泡罩塔降低12~15%,處理能力比泡罩塔板提高20~40%左右。由于浮閥塔板的蒸汽是水平地吹入液層,因此,氣液攪動(dòng)好,霧沫夾帶小,接觸時(shí)間長,傳質(zhì)效果好,其效率比泡罩塔板約高15%。
浮閥塔板的主要缺點(diǎn)是蒸氣沿上升蒸氣孔的周邊噴出,仍然有液體的逆向混合,從而會(huì)降低傳質(zhì)效率。另外,閥片容易被卡住、銹住或粘住,影響其自由開啟。
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