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精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置。作为精馏过程的主要设备,有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。今天就带大家了解板式塔的结构和原理。

板式塔 板式塔通常是由一个圆柱型的壳体及沿塔高按一 定的间距水平设置的若干层塔板(或塔盘)所组成。

板式塔实物图

板式塔结构图

  板式塔塔板

  板式塔的塔板可分为有降液管及无降液管两大类。有降液管的一般液体呈错流式,无降液管的液体呈逆流式。

  板式塔由塔板不同可以分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、舌型板和斜孔板等等。其中以泡罩塔,浮阀塔和筛板塔在工业生产中使用最为广泛。

  1泡罩塔

  泡罩塔板是工业上应用最早的塔板,它由升气管及泡罩构成。泡罩安装在升气管的顶部,分圆形和条形两种,以前者使用较广。泡罩有f80、f100和f150mm三种尺寸,可根据塔径大小选择。泡罩下部周边开有很多齿缝,齿缝一般为三角形、矩形或梯形。泡罩在塔板上为正三角形排列。

  泡罩边缘开有纵向齿缝,中心装升气管。升气管直接与塔板连接固定。塔板下方的气相进入升管,然后从齿缝吹出与塔板上液相接触进行传质。由于升气管作用,避免了低气速下的漏液现象。

  优点:该塔板操作弹性,塔效率也比较高,运用较为广泛。 缺点:是结构复杂,塔压降低,生产强度低,造价高。

  2筛板塔

  筛孔塔板简称筛板,其结构特点是在塔板上开有许多均匀小孔,孔径一般为3~8mm。筛孔在塔板上为正三角形排列。塔板上设置溢流堰,使板上能保持一定厚度的液层。

  筛板塔的优点是结构简单、造价低,生产能力大,板上液面落差小,气体压降低,同时塔板效率较高。

  缺点是操作弹性小,筛孔易堵塞,不宜处理易结焦、黏度大的物料。

  3浮阀塔

  浮阀是20世纪二战后开始研究,50年代开始启用的一种新型塔板,后来又逐渐出现各种型式的浮阀。

  其型式有圆形、方形、条形及伞形等。较多使用圆形浮阀,而圆形浮阀又分为多种型式。

  其特点是浮阀取消了泡罩塔的泡罩与升气管,改在塔上开孔,阀片上装有限位的三条腿。但是操作时阀片易脱落或卡死。

  浮阀可随气速的变化上、下自由浮动,提高了塔板的操作弹性、降低塔板的压降,同时具有较高塔板效率,在生产中得到广泛的应用。

  横向比较

  板式塔溢流装置

  板式塔的溢流装置是指溢流堰(出口堰)和降液管。

板式塔内部原理

  液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底排出,并在各层塔板的板面上形成流动的液层;气体则在压力差推动下,由塔底向上经过均布在塔板上的开孔依次传播各层塔板由塔顶排出。

  塔板上气液两相的接触状态是决定板上两相流流体力学及传质和传热规律的重要因素。当液体流量一定时,随着气速的增加,可以出现一下几种接触状态:

  1鼓泡接触状态

  气速较低时,气体以鼓泡形式通过液层。由于气泡的数量不多,形成的气液混合物基本上以液体为主,气液两相接触的表面积不大,传质效率很低。

  2蜂窝状接触状态

  随着气速增加,气泡数量不断增加。当气泡形成速度大于气泡浮升速度时气泡在液层中累积。气泡间相互碰撞,形成各种多面体的大气泡。由于气泡不易破裂,表面得不到更新,所以此种状态不利于传热和传质。

  3泡沫接触状态

  当气速继续增加,气泡数量急剧增加,气泡不断发生碰撞和破裂,此时板上液体大部分以液膜的形式存在于气泡之间,形成一些直径较小,扰动十分剧烈动态泡沫,由于泡沫接触状态表面积大,并不断更新,是一种较好的接触状态。

  4喷射接触状态

  当气速继续增加,把板上液体向上喷成大小不等的液滴,直径较大的液滴受重力作用落回到塔板上,直径较小的液滴被气体带走,形成液沫夹带。液滴回到塔板上又被分散,这种液滴反复形成和聚集,使传质面积增加,表面不断更新,是一种较好的接触状态。

  工业生产中一般希望呈现泡沫态和喷射态两种状态。

  因喷射接触状态的气速高于泡沫接触状态,故喷射接触状态有较大的生产能力,但喷射状态液沫夹带较多,若控制不好,会破坏传质过程,所以多数塔均控制在泡沫接触状态下工作。


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