精餾塔專題培訓(xùn)課件

1、精餾塔精餾過程的主要設(shè)備有：精餾塔、再沸器、冷凝器、回流罐和輸送設(shè)備等。其中主要的設(shè)備是精餾塔。精餾塔板式塔填料塔板式塔通常是由一個圓柱型的殼體及沿塔高按一 定的間距水平設(shè)置的若干層塔板（或塔盤）所組成。 板式塔的塔板可分為有降液管及無降液管兩大類 一、板式塔的結(jié)構(gòu)和類型1、基本結(jié)構(gòu) 塔體 圓柱形溢流裝置 溢流堰 降液管 受液盤 出氣回流出料進氣進料54321板式塔結(jié)構(gòu)示意圖1-塔體；2-塔板；3-溢流堰；4-受液盤；5-降液管塔體圓式筒體，塔體內(nèi)裝有多層塔板。塔板設(shè)有汽、液相通道， 如篩孔及降液管、溢流堰等。精餾塔的內(nèi)部原理： 液體靠重力作用由頂部逐板流向塔底排出，并在各層塔板的板面上形成流

2、動的液層；氣體則在壓力差推動下，由塔底向上經(jīng)過均布在塔板上的開孔依次傳播各層塔板由塔頂排出。2、 汽、液相流程 液體：橫向流過塔板經(jīng)溢流堰溢流進入降液管，液體在降液管內(nèi)釋放夾帶的氣體，從降液管底隙流至下一層塔板。 氣體：穿過塔板上汽相通道，如篩孔、浮閥等，進入塔板上的液層鼓泡區(qū)，汽、液接觸進行傳質(zhì)。3、塔板的類型 塔板 有降液管式塔板 無降液管式塔板 塔板的分類a.有降液管式塔板b.無降液管式塔板錯流式逆流式1）. 塔板分類不同型式的塔板 2） 塔板型式泡罩塔板浮閥塔板篩板塔板其他型式的塔板工業(yè)上常用的板式塔有： 浮閥塔 泡罩塔篩板塔 如斜孔塔板，浮舌塔板，垂直篩孔塔板，多降液管塔板，無溢流柵

3、板和篩板等 (1)泡罩塔板 泡罩塔板是工業(yè)上應(yīng)用最早的塔板，它由升氣管及泡罩構(gòu)成。泡罩安裝在升氣管的頂部，分圓形和條形兩種，以前者使用較廣。泡罩有80、100和150mm三種尺寸，可根據(jù)塔徑大小選擇。泡罩下部周邊開有很多齒縫，齒縫一般為三角形、矩形或梯形。泡罩在塔板上為正三角形排列。2）. 塔板的主要形式 泡罩實物 泡罩塔板泡罩塔板a.操作示意圖；b.塔板平面圖；c.圓形泡罩特點：泡罩邊緣開有縱向齒縫，中心裝升氣管。 升氣管直接與塔板連接固定。塔板下方的氣相進 入升管，然后從齒縫吹出與塔板上液相接觸進行傳質(zhì)。由于升氣管作用，避免了低氣速下的漏液現(xiàn)象。優(yōu)點：該塔板操作彈性，塔效率也比較高，運用較

4、為廣泛。缺點：是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，塔壓降低，生產(chǎn)強度低，造價高。(2)篩孔塔板 篩孔塔板簡稱篩板，其結(jié)構(gòu)特點是在塔板上開有許多均勻小孔，孔徑一般為38mm。篩孔在塔板上為正三角形排列。塔板上設(shè)置溢流堰，使板上能保持一定厚度的液層。 篩孔塔板a.操作示意圖； b.篩孔布置圖篩孔塔板 板上液面落差小，氣體壓降低 生產(chǎn)能力大 操作彈性小 結(jié)構(gòu)簡單、造價低塔板效率較高篩孔塔板的優(yōu)缺點優(yōu)點 缺點 篩孔易堵塞，不宜處理易結(jié)焦、黏度大的物料(3)浮閥塔板 浮閥是20世紀二戰(zhàn)后開始研究，50年代開始啟用的一種新型塔板，后來又逐漸出現(xiàn)各種型式的浮閥。 其型式有圓形、方形、條形及傘形等。較多使用圓形浮閥，而圓形浮閥又分為

5、多種型式 特點：浮閥取消了泡罩塔的泡罩與升氣管，改在塔上開孔，閥片上裝有限位的三條腿。 浮閥可隨氣速的變化上、下自由浮動，提高了塔板的操作彈性、降低塔板的壓降，同時具有較高塔板效率，在生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。 特點：浮閥取消了泡罩塔的泡罩與升氣管，改在塔上開孔，閥片上裝有限位的三條腿。 浮閥可隨氣速的變化上、下自由浮動，提高了塔板的操作彈性、降低塔板的壓降，同時具有較高塔板效率，在生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。V-4型 A型方形浮閥F-1十字架型浮閥a.F1 型浮閥；b. V-4 型浮閥；c. T 型浮閥a.F1 型浮閥；b. V-4 型浮閥；c. T 型浮閥浮閥浮閥 操作彈性大 生產(chǎn)能力大 處理易結(jié)焦

6、、高黏度物料閥片易與塔板粘結(jié) 操作時閥片易脫落或卡死 結(jié)構(gòu)簡單、造價低 塔板效率較高浮閥塔板的優(yōu)缺點優(yōu)點 缺點 二、板式塔的流體力學(xué)性能 塔板上氣液兩相的接觸狀態(tài)是決定板上兩相流流體力學(xué)及傳質(zhì)和傳熱規(guī)律的重要因素。當(dāng)液體流量一定時，隨著氣速的增加，可以出現(xiàn)四種不同的接觸狀態(tài)： 鼓泡接觸狀態(tài) 蜂窩接觸狀態(tài) 泡沫接觸狀態(tài) 噴射接觸狀態(tài) 1. 塔板上氣液兩相的接觸狀態(tài)u（1）鼓泡接觸狀態(tài)鼓泡接觸狀態(tài) 氣速較低時，氣體以鼓泡形式通過液層。由于氣泡的數(shù)量不多，形成的氣液混合物基本上以液體為主，氣液兩相接觸的表面積不大，傳質(zhì)效率很低。 （2）蜂窩狀接觸狀態(tài)蜂窩狀接觸狀態(tài) 隨著氣速增加，氣泡數(shù)量不斷增加。當(dāng)

7、氣泡形成速度大于氣泡浮升速度時氣泡在液層中累積。氣泡間相互碰撞，形成各種多面體的大氣泡。由于氣泡不易破裂，表面得不到更新，所以此種狀態(tài)不利于傳熱和傳質(zhì)。 （3）泡沫接觸狀態(tài)泡沫接觸狀態(tài) 當(dāng)氣速繼續(xù)增加，氣泡數(shù)量急劇增加，氣泡不斷發(fā)生碰撞和破裂，此時板上液體大部分以液膜的形式存在于氣泡之間，形成一些直徑較小，擾動十分劇烈動態(tài)泡沫，由于泡沫接觸狀態(tài)表面積大，并不斷更新，是一種較好的接觸狀態(tài)。 （4）噴射接觸狀態(tài)噴射接觸狀態(tài) 當(dāng)氣速繼續(xù)增加，把板上液體向上噴成大小不等的液滴，直徑較大的液滴受重力作用落回到塔板上，直徑較小的液滴被氣體帶走，形成液沫夾帶。液滴回到塔板上又被分散，這種液滴反復(fù)形成和聚集，

8、使傳質(zhì)面積增加，表面不斷更新，是一種較好的接觸狀態(tài)。工業(yè)生產(chǎn)中一般希望呈現(xiàn)泡沫態(tài)和噴射態(tài)兩種狀態(tài)。因噴射接觸狀態(tài)的氣速高于泡沫接觸狀態(tài)，故噴射接觸狀態(tài)有較大的生產(chǎn)能力，但噴射狀態(tài)液沫夾帶較多，若控制不好，會破壞傳質(zhì)過程，所以多數(shù)塔均控制在泡沫接觸狀態(tài)下工作。（1）漏液 在正常操作塔板上，液體橫向流過塔板，然后經(jīng)降液管流下。當(dāng)氣體速度較小時，氣體通過升氣孔道的動壓不足以阻止板上液體經(jīng)孔道流下時，便會出現(xiàn)漏液現(xiàn)象。 為保證塔正常操作，漏液量應(yīng)不大于液體流量的10%。漏液量為10%的氣體速度稱為漏液速度，它是板式塔操作氣速的下限。 造成漏液的主要原因是氣速太小和板面上液面落差所引起的氣流分布不均勻。

9、在塔板液體入口處，液層較厚，往往出現(xiàn)漏液，為此常在塔板液體入口處留出一條不開孔的區(qū)域，稱為安定區(qū)2.塔板上的異常操作現(xiàn)象 上升氣流穿過塔板上液層時，必然將部分液體分散成微小液滴，氣體夾帶著這些液滴在板間的空間上升，如液滴來不及沉降分離，則將隨氣體進入上層塔板，這種現(xiàn)象稱為液沫夾帶。 為維持正常操作，需將液沫夾帶限制在一定范圍，一般為 eV 0.1kg(液)/ kg(氣)。 影響液沫夾帶量的因素很多，最主要的是空塔氣速和塔板間距?？账馑贉p小及塔板間距增大，可使液沫夾帶量減小。（2）液沫夾帶 霧沫夾帶量（3）液泛 （淹塔） 塔板正常操作時，在塔板上應(yīng)維持一定厚度的液層，以和氣體進行接觸傳質(zhì)。如果

10、由于某種原因?qū)е乱后w充滿塔板之間的空間，使塔的正常操作受到破壞，這種現(xiàn)象稱為液泛。 液泛夾帶液泛降液管液泛由霧沫夾帶限制當(dāng)塔板上液體流量很大，上升氣體的速度很高時，液體被氣體夾帶到上一層塔板上的量劇增，使塔板間充滿氣液混合物，最終使整個塔內(nèi)都充滿液體，這種由于液沫夾帶量過大引起的液泛稱為夾帶液泛。當(dāng)降液管內(nèi)液體不能順利向下流動時，管內(nèi)液體必然積累，致使管內(nèi)液位增高而越過溢流堰頂部，兩板間液體相連，塔板產(chǎn)生積液，并依次上升，最終導(dǎo)致塔內(nèi)充滿液體，這種由于降液管內(nèi)充滿液體而引起的液泛稱為降液管液泛。影響液泛的因素除氣液流量外，還與塔板的結(jié)構(gòu)，特別是塔板間距等參數(shù)有關(guān)，設(shè)計中采用較大的板間距，可提高

11、泛點氣速。液 泛精餾塔板的選擇：層出不窮的新型塔板結(jié)構(gòu)各具特點，應(yīng)根據(jù)不同的工藝及生產(chǎn)需要來選擇塔型。不是任何情況下都追求高的踏板效率，一般來說，對難分離物系的高純度分離希望得到高的板效率，而對處理量大又易分離的物系，往往追求高的生產(chǎn)能力，真空精餾則需要低的壓力降。4.換熱器5.再沸器塔板的負荷性能圖液相負荷上限線漏液線霧沫夾帶線液相負荷下限線液泛線操作點操作線(1)漏液線漏液線氣相負荷下限線漏液量 10液流量漏液氣速 umin(2)霧沫夾帶線霧沫夾帶線氣相負荷上限線霧沫夾帶量 0.1kg液/kg氣夾帶氣速 umax 四、塔板負荷性能圖和負荷上下限 (3) 液相負荷下限線 液流量過低，板上液層不均勻，氣體停留時間短，傳質(zhì)效率低。最小液流量 Lmin(4) 液相負荷上限線 液流量過高，液體通過降液管內(nèi)的停留時間較短，氣泡來不及與液體分離 氣泡夾帶。堰上液層高度 0.006 m最大液流量 Lmax液體在降液管停留時間 5 s(5) 液泛線 為防止液泛，降液管內(nèi)的液層高度應(yīng)不超過某一數(shù)值。液泛氣速 uF降液管內(nèi)液層高度安全系數(shù)塔板間距溢流堰高度 適宜操作區(qū) 操作點 操作線 操作控制 操作彈性 操作線的調(diào)節(jié)3.板式塔的操作分析 三 塔板上的液面落差 流體阻力與液面落差 塔板結(jié)構(gòu)與液面落差改善措施：單溢雙溢流或階梯溢流四 塔板上的異常操作現(xiàn)象 漏液、液泛和液