精馏塔知识 —— 查缺补漏

       精馏技术广泛应用于各类化学品的生产中，而精馏塔在化工厂也是较为常见的装置之一。要学懂精馏，对精馏塔的结构功能也要充分领会。今天精馏塔厂家带大家了解一下精馏塔以及各个结构部件。

1、精馏塔如何分类？

      精馏塔可分为板式塔和填料塔。板式塔又分为有溢流装置和无溢流装置。有溢流装置的塔板有：泡罩塔板、S型塔板、浮阀塔板、筛板、舌型塔板、浮动喷射塔板和斜孔塔板。没有溢流装置的塔板有：筛板及筛孔穿流板和波纹塔板。填料塔有：填料塔、多管填料塔、乳化填料塔等。

2、塔的结构有哪些共同要求？

      塔设备主要用于气液相间、液相与液相间的传质。塔内装有填料或塔板，使气液能多次接触，以达到预定的分离要求。

塔设备虽然种类繁多，其共同要求是一致的。主要有以下几点：

（1）技术指标先进。要求有较高的分离效率和较大的处理量，同时要求在宽广的气液负荷范围内塔板效率较高而且稳定，并要求蒸汽通过塔的阻力较小。

（2）使用方便。要求塔的操作稳定可靠，调节方便，同时要求易于清理和检修。

（3）要求结构简单。不仅材料消耗量小，价廉，而且制造及安装方便。

3、什么是填料塔？

      填料塔在塔内装有一定高度的填料，属于气液连续接触的传质设备。塔内的上升蒸汽沿着填料的孔隙由下而上的流动；塔顶留下的液体沿着填料表面自上而下的流动。气液两相间的物质与热的传递，是借助于在填料表面上形成较薄的液膜表面进行的。

填料塔突出的优点是：流体流动的阻力小，结构简单，钢材用量少，造价低，安装检修方便，填料便于用耐腐蚀的材料制成。

4、填料的选择要求有哪些？

     填料塔中，蒸汽与液体相接触进行热量和物质的交换主要是在填料表面进行的，因此填料的性能直接影响填料塔的性能。为了使填料塔能有效的操作，所用填料应具备以下条件：

（1）填料的比表面应大，（比表面是指单位体积填料所具有的总表面积a=na0。式中a为比表面积，a0为一个填料的表面积，即一个填料的内表面和外表面之和。n为每立方米的填料个数）以保证气液接触良好。

（2）填料的自由体积（又称空隙率，是指干燥状态下，填料所占有的体积中能流通气体的那部分体积，ε＝（1-nV0）×100%。式中ε为空隙率；V0为一个填料的体积）要大，以保证气流上升时阻力较小。

（3）具有足够的化学稳定性，不被蒸气及液体所腐蚀。

（4）重度要小，以减轻填料的自重，并应有足够的机械强度。

（5）价格便宜，容易得到。

      目前应用较广泛的填料为陶瓷、金属或塑料制成的环形填料（又称拉西环），以及鲍尔环、鞍形填料、螺旋形填料，也有采用焦炭及石英为填料的。另外规整的波纹填料和蜂窝填料也得到了广泛应用，并且得到了良好的效果。

5、使用填料时有哪些要求？

      首先，由于填料和塔壁之间的缝隙较填料层中间的缝隙为大，故液体容易向塔壁流动而影响传质效果，通常称这为边壁效应。过去认为，填料直径越大，边壁效应越严重。一般填料塔要求塔径D与填料直径d之比大于10:1。对于高塔而言，则边壁效应更为严重，因此，常采用分段填装或用液体再分布器来解决这一问题。一般情况下，填料装填的高度H与填料塔直径D之比为2～6时较为适宜。    

      其次，对填料的排序，也有要求。当D/d大于8时，填料要采用整齐排放。当填料乱堆时，设备内应先加水，然后把填料放到水中，以免破碎造成堵塞，填料装完后，再把水放掉。    

      第三，当填料塔停车后，应检查填料的破损和污染的情况，并决定清洗或更换。

6、泡罩塔的结构是怎样的？

     泡罩塔是由很多构造相同的泡罩塔板组成。每块塔板上均有：泡罩、升气管、降液管和溢流堰。

（1）泡罩：有圆形泡罩和条件泡罩两种，泡罩下沿有许多小缝，称为齿缝，其气体从升气管上升后通过齿缝穿过液层，并进行传质和传热。

（2）升气管是上升气体的通道，它的高度应比溢流堰低。

（3）降液管是上层塔板的液体流入下层塔板的通道，又称溢流管。通常，根据塔径的大小，分为单溢流和多溢流。若按其排列分，又有直径方向，半径方向和圆周方向的溢流。其主要原则是应保证液体在塔板上的停留时间，并使液体分布均匀。

（4）溢流堰保证塔板上有一定的液层高度。

7、泡罩塔的优缺点是什么？

      泡罩塔是气液传质设备中应用较早的塔型之一，也是广泛应用的一种塔型。其优点主要有：液体易在塔板上存留，而不易发生涌液现象。在蒸汽速度很小的操作条件下，适应性比其他类型的塔板要强，操作稳定可靠。所以目前仍然应用于生产之中。

泡罩塔的缺点是：结构比较复杂，造价较高，安装检修均不很方便。泡罩塔板的液面落差较大，使气液负荷分布不均，从而降低塔板的效率，蒸气流动的压降也较大。

8、浮阀塔板的结构是怎样的？

      浮阀塔是我国近十余年来广为使用的一种新型企业传质设备。目前它广泛应用在石油化工中，并取得了令人满意的效果。浮阀塔的结构较为简单，主要结构有受液盘，降液管，溢流堰，浮阀和塔板。

9、浮阀塔板有哪些优缺点？

      浮阀塔板的性能兼有泡罩塔板与多孔塔板的优点，并改进了它们的缺点。泡罩塔板由于齿缝开度是固定的，因此其对蒸汽负荷变动的适应性能不好。汽速小时，气液接触不好，气速大时，又易使蒸汽吹开液体。多孔塔板虽然结构简单，处理能力大，但操作弹性比较小，对于浮阀塔来说，阀片的开度则随汽速而变。低气速时，阀片在重力作用下自动落下，以减少泄漏。所以，浮阀塔的效率较高，操作弹性大，能较好的适应进料量的变化，有实验表明，其最大负荷与最小负荷的比可达到7～9左右。浮阀塔结构简单，自由截面积较大，造价比泡罩塔降低12～15%，处理能力比泡罩塔板提高20～40%左右。由于浮阀塔板的蒸汽是水平地吹入液层，因此，气液搅动好，雾沫夹带小，接触时间长，传质效果好，其效率比泡罩塔板约高15%。

      浮阀塔板的主要缺点是蒸气沿上升蒸气孔的周边喷出，仍然有液体的逆向混合，从而会降低传质效率。另外，阀片容易被卡住、锈住或粘住，影响其自由开启。