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板式塔和填料塔对比

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板式塔和填料塔对比表8-2精饰塔的主要类型及特点类型板式塔填料塔结构特点每层板上装配有不同型式的塔内设置有多层整砌或乱堆的填气液接触元件或特殊结构,如料,如拉西环、鲍尔环、鞍型填料筛板、泡罩、浮阀等;塔内设等散装填料,格栅、波纹板、脉冲置有多层塔板,进行气液接触等规整填料;填料为气液接触的基本元件操作特点气液逆流逐级接触微分式接触,可釆用逆流操作,也可釆用并流操作设备性能空塔速度(亦即生产能力)高,大尺寸空塔气速较大,小尺寸空塔效率高且稳定;压降大,液气气速较小;低...
板式塔和填料塔对比
表8-2精饰塔的主要类型及特点类型板式塔填料塔结构特点每层板上装配有不同型式的塔内设置有多层整砌或乱堆的填气液接触元件或特殊结构,如料,如拉西环、鲍尔环、鞍型填料筛板、泡罩、浮阀等;塔内设等散装填料,格栅、波纹板、脉冲置有多层塔板,进行气液接触等规整填料;填料为气液接触的基本元件操作特点气液逆流逐级接触微分式接触,可釆用逆流操作,也可釆用并流操作设备性能空塔速度(亦即生产能力)高,大尺寸空塔气速较大,小尺寸空塔效率高且稳定;压降大,液气气速较小;低压时分离效率高,高比的适应范围大,持液量大,压时分离效率低,传统填料效率较操作弹性小低,新型乱堆及规整填料效率较高;大尺寸压力降小,小尺寸压力降大;要求液相喷淋量较大,持液量小,操作弹性大(续表)制造与维修直径在600mm以下的塔安装困难,安装程序较简单,检修清理容易,金属材料耗量大新型填料制备复杂,造价高,检修清理困难,可釆用非金属材料制造,但安装过程较为困难适用场合处理量大,操作弹性大,带有污垢的物料处理强腐蚀性,液气比大,真空操作要求压力降小的物料1.1.1.1板式塔塔型选择一般原则•■选择时应考虑的因素有:物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。1)下列情况优先选用填料塔:在分离程度要求高的情况下,因某些新型填料具有很高的传质效率,故可釆用新型填料以降低塔的高度;对于热敏性物料的蒸1®分离,因新型填料的持液量较小,压降小,故可优先选择真空操作下的填料塔;C.具有腐蚀性的物料,可选用填料塔。因为填料塔可采用非金属材料,如陶瓷、塑料等;d.容易发泡的物料,宜选用填料塔。2)下列情况优先选用板式塔:塔内液体滞液量较大,操作负荷变化范围较宽,对进料浓度变化要求不敏感,操作易于稳定;液相负荷较小;含固体颗粒,容易结垢,有结晶的物料,因为板式塔可选用液流通道较大的塔板,堵塞的危险较小;在操作过程中伴随有放热或需要加热的物料,需要在塔内设置内部换热组件,如加热盘管,需要多个进料口或多个侧线出料口。这是因为一方面板式塔的结构上容易实现,此外,塔板上有较多的滞液以便与加热或冷却管进行有效地传热;在较高压力下操作的蒸镉塔仍多采用板式塔。1.1.1-2板式塔塔盘的类型与选择1)塔板种类根据塔板上气、液两相的相对流动状态,板式塔分为穿流式和溢流式。目前板式塔大多采用溢流式塔板。穿流式塔板操作不稳定,很少使用。2)各种塔盘性能比较工业上需分离的物料及其操作条件多种多样,为了适应各种不同的操作要求,迄今己开发和使用的塔板类型繁多。这些塔板各有各的特点和使用体系,现将儿种主要塔板的性能比较。表8-3塔板性能的比较塔盘类型O适用场合law~~较成熟、操作稳定~结构复杂、造价高、塔~~特别容易堵塞的物系板阻力大、处理能力小浮阀板效率高、操作范围宽浮阀易脱落分离要求高、负荷变化大筛板结构简单、造价低、易堵塞、操作弹性较小分离要求高、塔板数较多塔板效率高舌型板结构简单且阻力小操作弹性窄、效率低分离要求较低的闪蒸塔表8-4主要塔板性能的量化比较塔板类型生产能力塔板效率操作弹性压降结构成本泡罩板51复杂1浮阀板一般筛板简单舌型板简单1.1.1.3填料塔填料的选择塔填料是填料塔的核心构件,它为气液两相间热、质传递提供了有效的相界面,只有性能优良的塔填料再辅以理想的塔内件,才有望构成技术上先进的填料塔。因此,人们对塔填料的研究十分活跃。对塔填料的发展、改进与更新,其目的在于改善流体的均匀分布,提高传递效率,减少流动阻力,增大流体的流动通量以满足降耗、节能、设备放大、高纯产品制备等各种需要。填料的几何特性数据主要包括比表面积、空隙率、填料因子等,是评价填料性能的基本参数。1)比表面积单位体积填料的填料表面积称为比表面积,以a表示,其单位为m2/m3o填料的比表面积愈大,所提供的气液传质面积愈大。因此,比表面积是评价填料性能优劣的一个重要指标。2)空隙率单位体积填料中的空隙体积称为空隙率,以£表示,其单位为m'/n?,或以%表示。填料的空隙率越大,气体通过的能力越大且压降低。因此,空隙率是评价填料性能优劣的乂一重要指标。3)填料因子填料的比表面积与空隙率三次方的比值,即a/s3,称为填料因子,以©表示,其单位为1/皿它表示填料的流体力学性能,0值越小,表明流动阻力越小。填料性能的优劣通常根据效率、通量及压降三要素衡量。在相同的操作条件下,填料的比表面积越大,气液分布越均匀,表面的润湿性能越好,则传质效率越高;填料的空隙率越大,结构越开敞,则通量越大,压降亦越低。国内学者釆用模糊数学方法对九种常用填料的性能进行了评价如表所示:表8-5九种常用填料的性能对比填料名称评估值评价排序丝网波纹填料很好1孔板波纹填料相当好2金®Intalox相当好3金属鞍形环相当好4金属阶梯环一般好5金属鲍尔环一般好6瓷Intalox较好7瓷鞍形环略好8瓷拉西环略好9填料的选择包括确定填料的种类、规格及材质等。所选填料既要满足生产工艺的要求,乂要使设备投资和操作费用最低。1.1.2塔型的结构与选择塔设备的总体结构均包括:塔体、内件、支座及附件。塔体是典型的高大直立容器,多由筒节、封头组成。当塔体直径大于800mm时,各塔节焊接成一个整体;直径小的塔多分段制造,然后再用法兰连接起來。内件是物料进行工艺过程的地方,由塔盘或填料支承等件组成。支座常用裙式支座。附件包括人、手孔,各种接管、平台、扶梯、吊柱等。图8-1板式塔图8-2填料塔11—吊柱;2—排气口;3—回流液入口;4—1—吊柱;2—排气口;3—喷淋装置;精係段塔盘;5—壳体;6—进料口;7—人4—壳体;5—液体再分配器;6—填fL:8—提懈段塔盘;9一进气口;10—裙料;7—卸填料人孔;8—支撑装置;至;11—排液口;12—裙座人孔9—进气口;10—排液口;11—裙座;12—裙座人孔综合塔型的选择原则,考虑到各塔的操作压力、操作温度、处理负荷、物料性质、前后设备的具体情况以及工业上的经验等,最终确定各塔的类型如表所示:表8-6塔型确定塔设备编号塔设备名称设备类型备注C101裂解油预分塔填料塔填料类型选择C102隔壁塔填料塔M250Y型规整填C103抽提塔填料塔料;C104溶剂回收塔填料塔C201BT塔填料塔C202二甲苯塔筛板塔(续表)C401平流双段反应耦合筛板塔精憾塔C501抽取液塔填料塔C502抽余液塔填料塔1.1.3填料塔的对抽提塔T0103进行设计:抽提塔T0103是萃取精馆塔,操作压力2bar,塔顶温度°C,塔底温度。C,理论塔板数40块,两股进料,萃取剂环丁飒从塔顶进入,原料C5弋7从第36块理论版,即第35块塔板进料,T0103的详细计算过程如下文所述。1.1.3.1水力学参数获得采用AspenPlus对C103添加PackSizing,选用MELLAPAK250Y型塔板,查询填料可知,该类型塔板的特性总结如表所示:表8-7M250Y规整填料的特性数据填料型号填料规格填料表面材质比表面积波纹倾角Mellapak250Y金属薄片不锈钢250m2/m345°水力直径空隙率峰高金属板片厚密度每米填料15mm95%度200m3/kg理论板数填料因子等板高度持液量参数载点因子泛点因子到水力学参数表后,从中选择流量最大的塔板,作为设计的计算依据:表8-8AspenPlus模拟的T0103工艺要求StageTemperatureliquidfrom/°CTemperaturevaporto/°CMassflowliquidfrom/(kg/hr)Massflowvaporto/(kg/hr)37VolumeflowVolumeflowMolecularMolecularwtDensityliquidliquidfromvaporto/wtliquidvaportofrom/(kg/m3)/(m3/hr)(m3/hr)fromDensityViscosityViscositySurfacetensionFoamingindexvaporto/liquidvaporto/cPliquidfrom(kg/m3)from/cP(mN/m)1.1.3.2工艺尺寸概算1)泛点气速与空塔气速采用Bain-Hougen关联式,可以计算填料的泛点气速液相质量流量此二521927.4kg/hr气相质量流量叽二310904.7kg/hr气相密度Pv二5.4kg/m3液相密度Pl=864.8kg/m3液相黏度ml二0.37cP空隙率e二0.95填料因子©二3.2808nT1比表面积b二250m2/m3重力加速度g二9.81m/s2对金属孔板波纹填料,常数A二,K二,得泛点气速:up=1.062m/s泛点率的选择主要考虑一下两方面的因素,一是物性的发泡情况,对于易起泡沫的物系,泛点率应取低限值,而无泡沫的物系,可以取较高的泛点率;二是填料塔的操作压力,对于加压操作的塔,应取较高的泛点率,对于减压操作的塔,应取较低的泛点率。考虑到石油组分可近似看做无泡沫物系,且为加压操作,取泛点率:UF故空塔气速U二0.850m/so2)气相动能因子F与气相负荷因子CsF=u\/Pv=1.98在工业设计中推荐的~的范围之内。0.0067PvCs二马丁莎3)塔径计算D二4.89m心5000mm(圆整)塔横截面积19.635m24)填料装填计算等板高度取HETP二0.4m;理论板数Nt二40,则填料层高度:Z二HETP・(Nt一2)二15.2m填料堆积设计高度:Z=1,5Z=22.8m填料装填体积:¥=ZS=447.6m3填料装填质量:M二PZS=4.560t5)喷淋密度液体喷淋密度是指单位塔截面积上,单位时间内喷淋的液体体积,单位是m'/(m'・h)。填料塔中汽液两相的相间传质主要是在填料表面流动的液膜上进行的。要形成液膜,填料表面必须被液体充分润湿,而填料表面的润湿状况取决于塔内的液体喷淋密度以及填料材质的表面润湿性能。U=^=30.74m3/(m2・h)•J查询《工业塔新型规整填料应用手册》(刘乃鸿主编),在0"60m7(m2・h)的范围之内,设计是合理的。可以保证填料的充分润湿,和一定的操作余量。实际操作时,采用的液体喷淋密度应大于最小喷淋密度。若喷淋密度过小,可用增大回流比或采用液体再循环的方法加大液体流量,以保证填料表面的充分润湿;也可釆用减小塔径予以补偿;可釆用表面处理方法,改善其表面的润湿性能。6)塔板压降查询《现代塔器技术》,可得干填料压降:AP/Z=802(丸\8^〉L72=2586Pa/m湿填料压降:AP/Z=948X104-46x10-3XL仏何)1.72+3.8X10--c=3o57i)a/m工作状态下,填料层总压降:AP二3057X22.8Pa二69.7kPa工业上推荐的250Y孔板波纹填料的压降范围在、m之间,计算结果符合这一要求。7)持液量填料层的持液量是指在一定操作条件下,在单位体积填料层内所积存的液体体积,以(m‘液体/n?填料,%)表示,持液量可分为静持液量、动持液量和总持液量,总持液量是指在一定操作条件下存留于填料层中的液体的总量,即总持液量为动静持液量之和。关于持液量的计算既可由实验测定,也有相关的经验公式,通常金属板波纹(如本设计使用的Mellapak250Y,材质304不锈钢)的操作符合低于75%极限负荷时,其持液量为3、5%。通常持液量的经验关联式主要关联了雷诺数屁,弗劳徳数用和填料的特性尺寸等。如持液量计算公式和Billet-Schultes关联式。8)接管原料进料质量流量:W二75290.4kg/h,密度p二116.Okg/m3,为气液混合进料,取流速u二8m/s,管径为:d二18.81W°-5u_°-5P_°-5二391mm圆整取公称直径DN二400mm,同理,可以计算得到萃取剂进料管直径为200mm、塔顶出料管直径为300mm、塔底出料管直径为350mm、塔顶回流管直径为250mm、塔底回流管的直径为1000mm(可能过大)。1.1.3.3设计水力学校核利用Cuptower,对设计进行水力学校核:图8-3T0103的Cuptower校核输入界面结果如下页表中所示,塔顶和塔顶的操作条件都在填料塔全负荷的80%左右,气体动能因子在经济适宜的F范围内,喷淋密度符合范围之内,填料层总压降为,持液量5%。软件计算结果与手动计算结果相似,进一步验证了计算过程与结果的正确性,设计是合理的。T0103的流体力学校核结果如表所示:表8-9T0103的Cuptower核算详单基本信息1项目名称2客户名称7塔板名称3项目号8计算人4装置名称9校核人5塔的名称10丨|期4/1/20211:33AM6塔段号11(续表)12说明工艺设计条件顶部底部气阳条件1质量流量kg/h2密度kg/m33体积流量m3/h4粘度cP液7阳条件5质量流量kg/h6密度kg/m37体积流量m3/h8粘度cP9表面张力mN/m工艺计算结果1液泛分率%2气体动能因子3液体喷淋密度m3/4单位填料层压降mbar/m5空塔气速m/s6泛点气速m/s7气体负荷因子m/s8流动参数/9填料层总压降mbar塔的结构参数1填料类型/M250Y6塔径m2材质/不锈钢7填料层高度m3比表面积m2/2508持液量%4空隙率%9每米理论级m15倾斜角o4510经济F范围(续表)操作负荷性能图顶部底部1操作点横坐标/2操作点纵坐标m./s3备注1.1.3.4设计强度校核T103操作压力2bar,属于低压容器(~l,6MPa),塔顶温度°C,塔底温度°C,属于常温容器,因其设备体积庞大,负荷高,介质微毒易燃,因此为第一类压力容器。由计算和校核的结果,可取填料塔公称直径DN二5000mm公称压力PN二2bar二0.2MPa在该温度和压力范围内,钢材选用16MnR(Q345R),据经验,大型化工容器采用16\InR制造,质量可比用碳钢减轻1/3。运用SW6-2011进行塔体强度校核图8-4T0103的SW6-2011校核输入界面之一计算简略如下,详细塔校核报告见附带源文件。表8-10内压圆筒校核报告表内压圆筒校核计算单位天津大学蓝图.TJU计算所依据的GB计算条件筒体简图计算压力P.MPa设计温度tC内径D:mm材料Q345R(板材)试验温度许用应力MPa设计温度许用应力tMPa试验温度下屈服点MPa钢板负偏差Gmm腐蚀裕量C,mm焊接接头系数厚度及重量计算(续表)计算厚度=2[刃=mm有效厚度e二n_C\-G二mm名义厚度nmm重量Kg压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值A二竺二(或由用户输入)[刃MPa压力试验允许通过的应力水平TT5二MPa试验压力下圆筒的应力T=斤(9+6)=2几0MPa校核条件TT校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力「[2讥[册MPa设计温度下计算应力・4(2+6)二2Q二MPatMPa校核条件七$1结论合格表8-11上封头校核报告表上封头校核计算计算单位天津大学蓝图.TJU计算所依据的标准GB计算条件椭圆封头简图计算压力MPa设计温度tC内径D、mm曲面深度Amm材料Q345R(板材)设计温度许用应力1MPa试验温度许用应力MPa钢板负偏差Gmm腐蚀裕量Gmm(续表)焊接接头系数压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值A二空二(或由用户输入)[刁MPa压力试验允许通过的应力tT5=MPa试验压力下封头的应力T=吟(K0+O.5切二2耳0MPa校核条件TT校核结果合格厚度及重量计算形状系数计算厚度KP»h"2[(7『旷0.5化"mm有效厚度eh二壮_G_G二mm最小厚度nin=mm名义厚度nh二mm结论满足最小厚度要求重量Kg压力计算最大允许工作压力2[打他[只]二K2+0.5讥二MPa结论合格表8-12下封头校核报告表下封头校核计算计算单位天津大学蓝图.TJU计算所依据的标准GB计算条件椭圆封头简图计算压力P.MPa设计温度tc内径D..mm曲面深度Amm材料Q345R(板材)设计温度许用应力七MPa试验温度许用应力MPa(续表)钢板负偏差Gmm腐蚀裕量Gmm焊接接头系数压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值R二旦二(或由用户输入)[刃MPa压力试验允许通过的应力tT5=MPa试验压力下封头的应力r=P丁・(《。+0.5切二2Q.0MPa校核条件7T校核结果合格厚度及重量计算形状系数叫厲]=计算厚度KP4h"2[刃0-0.5化"mm有效厚度eh二乩-G_G二mm最小厚度sin—mm名义厚度nh二mm结论满足最小厚度要求重量Kg压力计算最大允许工作压力2[刃域[刃二KDL+0.5dc二MPa结论合格1.1.4填料塔内件设计填料塔内件主要有填料支撑装置、填料压紧装置、液体分布装置、液体收集再分布装置等。合理地选用和设计塔内件,对保证填料塔的正常操作及优良的传质性能十分重要。1.4.1液体分布装置不良的流体初始分布难以达到填料层的自然流分布,会导致传递效率急剧下降,实践证明,没有良好的液体分布器,填料塔其至不可能正常操作,新型高效填料的优越性难以发挥。性质优良的液体分布器除了常规的技术经济要求外,还必须满足操作的可行性、分布的均匀性、合适的操作,弹性和足够的气流通道。表8-11常用液体分布器的特点多孔型布液装置溢流型布液装置工作原借助孔口以上液层产生的静进入布液装置的液体超过堰口高度时,依理压或管路的泵送压力,迫使靠液体的自重通过堰口流出,并沿着溢流液体从小孔流出,注入塔内。管(槽)壁呈膜状留下,淋洒至填料层上。优点能够提供足够均匀的液体分操作弹性大,不易堵塞,操作可靠和便于布和空出足够大的气体通道分块安装。(自由截面一般在70%以上),便于分块安装。缺点分布器的小孔易被冲蚀或堵塞。分类溢流盘式布液器;溢流槽式布液器。1.多孔直管式喷淋器;多管式喷淋器;排管式喷淋器;环管式喷淋器;筛孔盘式分布器;可拆型槽盘气液分布器;莲蓬头喷洒器。通过对(重力推动)排管式、(压力推动)排管式、环管式、(圆形升气管)孔盘式、(矩形升气管)孔盘式、堰盘式、堰槽式等7种通用型典型的液体分布器性能对比,最终选定采用喷淋密度范围2.5、125爪/(朋・Q、适用于大塔径、高处理能力的堰槽式液体分布器,堰槽式液体分布器还有诸如堵塞可能性小、对气流阻力小、分布受腐蚀的能力小、分布质量较好的优点,堰槽式液体分布器的缺点在于其受不水平度的影响很大,需要在安装时严格保证水平,并且做好固定设施。按一般要求,设计保证水平度最大偏差不大于5mm。为了保证塔器水平度的稳定,设计了较高的槽高。因为操作负荷较大,且要保证一定的余量,设计一级槽高度为360mm。在塔间进料位置,因进料负荷量更大,适当加高堰槽高度和材料强度。图8-5堰槽式液体分布器设计平面图1.1.4.2液体收集与再分布装置按照Horner推荐的标准,取以下三条中最低值作为再分布分段高度:填料高度7m:相当于20块理论板或传递单元数的高度;6、8倍塔径高度。计算得到的填料装填高度,因此将填料层分为4段;其中精饰段填料高度,分为三段,每段填料层高度为;提懈段填料高度,单独作为一段。4段填料层需要3套液体收集与再分布装置。液体再分布器由集液器与常规液体分布器组合而得,无论是简单的再分布,还是兼有中间加料或出料的再分布,均能达到理想的效果,而且气流通量大,阻力小,很适用于大塔径。液体收集装置选用遮板式液体收集器,液体收集器需要从人孔装入塔中,因此要做成分体式结构,集液盘三片制成一体,进塔后组装成整体。对于我们大直径、大液量的填料塔,采用双流式结构,集液槽由周边槽和横槽组成,周边槽和横槽相同,收集的液体由横槽导液管流入再分布器。1.1.4.3填料支撑板格栅式支撑板最适合于规整填料的支撑,其空隙率比较大,采用金属材料,其空隙率在95%〜97%范围。格栅式支撑板是由一定数量栅条平行排列而成,为便于安装和使用,将栅条分组连接成格栅块,再安装于支撑面上,每块的大小设计合理,以便从人孔送入塔内。1.1.4.4填料床层固定装置对于规整填料的固定,需要结合床层结构特点來设计,本设计采用波纹板填料,在填料层顶面垂直于板片方向,设置一定数量的压条來防止填料盘向上松动,压条釆用扁钢制作,竖直放置,组成格栅压圈,并将其用螺栓固定在塔壁上。这种方法简单、可靠,乂几乎不影响气液流动和分布。1.1.4.5除雾装置在通过两相的密切接触和分离以促进相见组分的传递,达到液体轻重组分分离的目的的同时,在离开填料塔的气相中,会夹带一定数量、大小不等的液滴,但是除雾装置大多应用在吸收塔中,防止排出的气体夹带吸收有毒或有用组成成分的小液滴。对于应用于精饰的填料塔,一般不必添加除雾装置,因为即使塔内液滴随气体排出塔顶,依旧会在冷凝器中冷却,再次回流到精馆塔中。1.1.4.6气体分布装置由于塔填料是一个低压降的传质设备,依靠气相的自分布在填料塔内很难达到均匀分布。尤其对于大型的填料塔,一旦气相在塔内分布不均匀,势必影响到大型填料塔的分离或传热效果。对于大型填料塔,北洋国家精係技术工程发展有限公司在实验和生产实践基础上改进并研制了大量综合性能优良的气体初始分布器。其中包括新型双切向环流进气分布器、新型双列叶片进气初始分布器以及辐射式进气初始分布器等,在本次设计中,采用的是新型双切向环流进气分布器。大型精懈塔常用的再沸器为热虹吸式再沸器,再沸气体从塔底进入精镉塔时,气量特别大,因此采用双切向环流。气体经过梯级排列的导气板,向下流动,再从塔的中部上升,达到均匀分布的目的。1.1塔设备设计1.1.1设计依据《F1型浮阀》JBT1118《钢制压力容器》GB150-1998《钢制塔式容器》JB4710-92《碳素钢、低合金钢人孔与手孔类型与技术条件》HG21514-95《钢制压力容器用封头标准》JB/T4746-2002《中国地震动参数区划图》GB18306-2001《建筑结构荷载》GB50009-20011.1.2概述石化行业是国民经济中能耗较高的产业部门,其能耗占工业能耗接近1/5,占全国总能耗的14%左右。在目前占有工业能耗接近五分之一的石化行业中,较大的能耗主要来源于化学原料及化学制品制造业能耗、石油天然气开采业能耗、石油加工、炼焦及核燃料加工业能耗、橡胶制品业能耗。而在化工生产中分离的能耗占主要部分,塔设备的投资费用占整个工艺设备费用的%。塔设备所耗用的钢材料重量在各类工艺设备中所占的比例也较多,例如在年产250万吨常压减压炼油装置中耗用的钢材重量占%,在年产60-120万吨催化裂化装置中占%。因此,塔设备的设计和研究,对石油、化工等工业的发展起着重要的作用。1.1.3塔型的选择塔主要有板式塔和填料塔两种,它们都可以用作蒸饰和吸收等气液传质过程,但两者各有优缺点,要根据具体情况选择。&填料塔与板式塔的比较:板式塔。塔内装有一定数量的塔盘,是气液接触和传质的基本构件;属逐级(板)接触的气液传质设备;气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层,使气液相密切接触而进行传质与传热;两相的组分浓度呈阶梯式变化。填料塔。塔内装有一定高度的填料,是气液接触和传质的基本构件;属微分接触型气液传质设备;液体在填料表面呈膜状自上而下流动;气体呈连续相自下而上与液体作逆流流动,并进行气液两相的传质和传热;两相的组分浓度或温度沿塔高连续变化。b・塔型选择一般原则:选择时应考虑的因素有:物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。1)下列情况优先选用填料塔:在分离程度要求高的情况下,因某些新型填料具有很高的传质效率,故可釆用新型填料以降低塔的高度;对于热敏性物料的蒸分离,因新型填料的持液量较小,压降小,故可优先选择真空操作下的填料塔;具有腐蚀性的物料,可选用填料塔。因为填料塔可采用非金属材料,如陶瓷、塑料等;容易发泡的物料,宜选用填料塔。2)下列情况优先选用板式塔:塔内液体滞液量较大,操作负荷变化范围较宽,对进料浓度变化要求不敏感,操作易于稳定;液相负荷较小;含固体颗粒,容易结垢,有结晶的物料,因为板式塔可选用液流通道较大的塔板,堵塞的危险较小;在操作过程中伴随有放热或需要加热的物料,需要在塔内设置内部换热组件,如加热盘管,需要多个进料口或多个侧线出料口。这是因为一方面板式塔的结构上容易实现,此外,塔板上有较多的滞液以便与加热或冷却管进行有效地传热;在较高压力下操作的蒸饰塔仍多采用板式.表9-7填料塔与板式塔比较项目填料塔板式塔压降小尺寸填料,压降较大,大尺寸及规整填料,压降较小。较大空塔气速小尺寸填料气速较小,大尺寸及规整填料气速较大。较大塔效率传统填料,效率较低,新型乱堆及规整填料效率较高。较稳定、效率较高液-气比对液体量有一定要求。适用范围较大持液量较小较大安装、检修较难较容易材质金属及非金属材料均可一般用金属材料造价新型填料,投资较大大直径时造价较低综合考虑,本项目采用板式塔。C.塔盘的类型与选择1)板式塔塔板种类:根据塔板上气、液两相的相对流动状态,板式塔分为穿流式和溢流式。目前板式塔大多采用溢流式塔板。穿流式塔板操作不稳定,很少使用。2)各种塔盘性能比较:工业上需分离的物料及其操作条件多种多样,为了适应各种不同的操作要求,迄今己开发和使用的塔板类型繁多。这些塔板各有各的特点和使用体系,现将几种主要塔板的性能比较。从比较各表可以看出:筛板塔在蒸汽负荷、操作弹性、效率和价格等方面都比泡罩塔更适合萃取,结合本项目实际情况,初步选择筛板塔。表9-8塔板性能的比较、塔盘类型优点缺点适用场合泡罩板较成熟、操作稳定结构复杂、造价高、塔板特别容易堵塞的物系
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