蒸馏与吸收设备论文.docVIP

蒸馏与吸收设备概述 板式塔 一、板式塔的概念、用途、示意图 板式塔是一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，由圆筒形塔体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成。 用途：广泛应用于精馏和吸收,有些类型（如筛板塔）也用于萃取，还可作为反应器用于气液相反应过程。操作时（以气液系统为例），液体在重力作用下,自上而下依次流过各层塔板,至塔底排出；气体在压力差推动下，自下而上依次穿过各层塔板，至塔顶排出。每块塔板上保持着一定深度的液层，气体通过塔板分散到液层中去，进行相际接触传质。 板式塔结构示意图如右图： 塔板又称塔盘，是板式塔中气液两相接触传质的部位，塔板决定了塔的操作性能，一般由以下三个部分组成： 1 气体通道 为保证气液两相充分接触 2 溢流堰 为保证气液两相在塔板上形成足够的相际传质表面 3 降液管 使液体有足够的停留时间 二、各类型塔板的结构及其特点： 按照塔内气、液流动方式，可将塔板分为错流塔板与逆流塔板两类。 错流塔板为塔内气、液两相成错流流动，即液体横向流过塔板，而气体垂直穿过液层， 错流塔板广泛用于蒸馏、吸收等传质操作中。 逆流塔板亦称穿流板，板上不设降液管，气、液两相同时由板上孔道逆向穿流而过。 这种塔板结构虽简单，板面利用率也高，但需要较高的气速才能维持板上液层，操作范围较小，分离效率也低，工业上应用较少。 常见塔板 泡罩塔板 Bubble-cap tray 泡罩塔塔板上的主要部件是泡罩。 罩内覆盖着一段很短的升气管，升气管的上口高于罩下沿的小孔或齿缝。塔下方的气体经升气管进入罩内之后，折向下到达罩与管之间的环形空隙，然后从罩下沿的小孔或齿 缝分散气泡而进入板上的液层。 优点：弹性大、操作稳定可靠。 缺点：结构复杂，成本高，压降大。对于大直径塔，塔板液面落差大，导致塔板操作不均匀。 现状：近二、三十年来已趋于淘汰 筛孔塔板Sieve plate 结构：塔板上均匀分布许多小孔 多呈正三角形 ，形似筛孔，简称筛板。 根据孔径大小分为：小孔筛板（3~8mm） 优点：制作方便，成本低 造价约为泡罩塔 板的60% ；压降小、处理量大 可比泡罩塔提高10%~15% ，清洗和修理也比较容易。 缺点：操作弹性小；筛孔容易堵塞；安装要求高 浮阀塔板 结构：在开孔处安装一个可以上下浮动的阀片；阀片形式多样，最常用的是F1型浮阀、V-4型和T-型 优点：对负荷波动的适应强，弹性大 可到6 ；压降较低，通量可增大20%~40%。结构比泡罩塔板简单，造价低20%左右。 缺点：阀片易松动或卡住 生锈 ，多用不锈钢制做，造价高。现状：是目前使用最广泛的板型之一。 新型塔板 舌形塔板、斜孔塔板、网孔塔板、林德筛板、多降液管塔板、旋流塔板。 三、板式塔的工艺设计 筛板塔化工设计计算 （1）塔的有效高度 Z 已知：实际塔板数 NP ； 塔板间距 HT ； 有效塔高： 塔体高度 有效高+顶部+底部+其他 塔板间距和塔径的经验关系： （2）塔径 确定原则： 防止过量液沫夹带液泛 步骤： 先确定液泛气速 uf m/s ； 然后选设计气速 u； 最后计算塔径 D。 ① 液泛气速 C：气体负荷因子，与 HT、 液体表面张力和两相接触状况有关。 两相流动参数 FLV： ② 选取设计气速 u 选取泛点率： u / uf 一般液体， 0.6 ~0.8 易起泡液体，0.5 ~ 0.6 设计气速 u 泛点率 ×uf ③ 计算塔径 D 所需气体流通截面积 A AT - Ad 塔截面积 塔径 说明：计算塔径需圆整，且重新计算实际气速及泛点率。 （3）溢流装置设计 ① 溢流型式的选择 依据：塔径 、流量； 型式：单流型、U 形流型、双流型、阶梯流型等。 ② 降液管形式和底隙 降液管：弓形、圆形。 降液管截面积：由Ad/AT 0.06 ~ 0.12 确定； 底隙 hb ：通常在 30 ~ 40 mm。 ③ 溢流堰（出口堰） 作用：板上一定液层，使液体均匀横向流过。 型式：平直堰、溢流辅堰、三角形齿堰及栅栏堰。 堰高 hW：直接影响塔板上液层厚 过小，相际传质面积过小； 过大，塔板阻力大，效率低。 常、加压塔：40 ~ 80 mm ； 减压塔：25 mm 左右。 堰长 lW ：影响液层高度。 或 堰上方液头高度 hOW ： 其中， E：液流收缩系数，一般可近似取 E 1。 要求： 4 塔板及其布置 ① 受液区和降液区 一般两区面积相等 ② 入口安定区和出口安定区 ③ 边缘区： （5）筛孔的尺寸和排列 筛孔：有效传质区内，常按正三角形排列。 筛板开孔率 ： 筛孔直径 d0 : 3 ~ 8 mm 一般 。 筛孔气速： 12 ~ 25 mm 大筛孔 孔中心距 t : 2.5~5 d0 取整。