4.8精馏塔的操作（课件）-《化工单元操作（第三版） 》同步教学（化工版·2022）

2024/4/13 1 第4章 液体蒸馏 4.8 精馏塔的操作 一、精馏塔 基本功能：为气液两相提供充分接触的机会，使传热和传质过程迅速而有效地进行；并且使接触后的气、液两相及时分开，互不夹带。 类型：板式塔(plate tower)和填料塔(packed tower) 板式塔结构图 1-塔体 2—进口堰 3—受液盘 4—降液管 5—塔板 6—出口堰 思考：（一）板式塔的主要结构？ ①塔体——圆柱形 常用钢板焊接而成，有时也将其分成若干塔节，塔节间用法兰盘联接。 ②溢流装置 包括出口堰、降液管、进口堰、受液盘等部件。 1-塔体 2—进口堰 3—受液盘 4—降液管 5—塔板 6—出口堰 ④辅助设备 精馏装置的辅助设备主要是各种型式的换热器，包括塔底再沸器、塔顶冷凝器、料液预热器、产品冷却器，另外还需管线以及流体输送设备等。 ③塔板及其构件 思考：（二）板式塔的气液流动类型？ 每块塔板上，气液间的相对流向有两种类型 ①错流式　液体沿水平方向横过塔板，气体则沿着与塔板垂直方向由下而上穿过板上的孔通过塔板，气液两相呈错流。 特点是具有降液管，降液管为液体从一块塔板流到下一块塔板提供了通道。 筛板塔、泡罩塔、浮阀塔等属此种类型。 ②逆流式　气液均沿与塔板相垂直的方向穿过板上的孔通过塔板。 特点是没有降液管，淋降筛板塔气液间的相对流动即属此种类型。 操作时塔板上都有积液，气体穿过板上小孔后在液层内生成气泡，泡沫层为气液接触传质的区域。 思考：（三）板式塔的类型及特点？ 1、泡罩塔的主要结构及特点 (a)操作状况；(b)板面布置；(c)圆形泡罩 泡罩塔特点：操作平稳并有完整的设计资料和部分标准；操作弹性大。 缺点：结构复杂、压降大、造价高，已逐渐被其它的塔型取代，新建塔很少再用此种塔板。 2、筛板塔的主要结构及特点 筛孔型塔板 筛板塔的特点：结构简单、造价低、生产能力大、板效率高、压降低，已成为应用最广泛的一种。 3、浮阀塔的结构及特点 浮阀（F-1型） 浮阀塔具有的特点： 生产能力大 塔板效率高 操作弹性大 结构简单、安装方便。 4、淋降筛板塔 淋降筛板塔即没有降液管的筛板塔，也称为无溢流型筛板塔。这种塔内任一块塔板上气液都穿过筛孔，又称为穿流式筛板塔。 淋降筛板塔因其操作弹性小现已很少使用，通常使用的是其改进型的波纹板塔。 思考：（四）板式塔的流体力学现象 ①塔板上气液接触状况 鼓泡接触状态 ： 蜂窝状接触状况 ： 泡沫状接触状态 ： 喷射接触的状态 ： ②塔板上的不正常现象 漏液 正常操作时，液体应横穿塔板，在与气体进行充分接触传质后流入降液管。但当气速较低时，液体从塔板上的开孔处下落，这种现象称为漏液(weeping)。严重漏液会使塔板上建立不起液层，会导致分离效率的严重下降。 气泡夹带：液体在下降过程中，有一部分该层板上面的气体被带到下层板上去，这种现象称为气泡夹带。 液（雾）沫夹带：气体离开液层时带上一些小液滴，其中一部分可能随气流进入上一层塔板，这种现象称为液（雾）沫夹带。 液泛 当塔板上液体流量很大，上升气体的速度很高时，液体被气体夹带到上一层塔板上的流量猛增，使塔板间充满气液混合物，最终使整个塔内都充满液体，这种现象称为夹带液泛。 因降液管通道太小，流动阻力大，或因其它原因使降液管局部地区堵塞而变窄，液体不能顺利的通过降液管下流，使液体在塔板上积累而充满整个板间，这种液泛称为溢流液泛。 （五）填料塔与板式塔的比较 1、填料塔操作范围较小，特别是对于液体负荷的变化更为敏感。当液体负荷较小时，填料表面不能很好的润湿，使传质效果急剧下降；当液体负荷过大时，则易产生液泛。设计良好的板式塔，则具有较大的操作范围。 2、填料塔不宜于处理易聚合或含固体悬浮物的物料，而某些类型的板式塔（如大孔径筛板、泡罩塔等）则可以有效的处理这些物系。另外板式塔比填料塔易于清洗。 3、当气液接触过程中需要冷却以移除反应热或溶解热时，填料塔因涉及液体均布问题而使结构复杂化。板式塔则可以较容易地在塔板上安装冷却盘管。 4、填料塔适于生产规模较小的场合。而板式塔塔径一般不小于0.6m，否则安装困难。 5、板式塔的设计资料易得可靠，因而板式塔的设计比较准确。 6、普通填料塔因结构简单，所以直径800mm以下的造价一般较板式塔造价便宜。直径大时则昂贵。 7、对于易起泡物系，填料塔更为适合，因为填料对泡沫有限制和破坏作用。 8、填料塔可处理强腐蚀物系，因可采用瓷质材料。 9、对于热敏性物系宜于采取填料塔，因为填料塔内的持液量比板式塔少，物料在塔内停留时间短。 10、填料塔的压降比板式塔的压降小，因而对减压操作更为适宜。此外也降低能耗。 二、精