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蒸馏塔塔底“换热器”蒸发器中塔器的特点



板式蒸馏塔塔底换热器蒸发器对塔器的特点

一、板式蒸馏塔塔塔盘的形式及特点

 板式蒸馏塔是化工生产中广泛采用的一种传质设备,板式蒸馏塔的塔盘结构是决定塔特性的关键,常用塔盘有泡罩形、浮阀形、筛板形、舌形及浮动喷射形等。下面讨论常用塔盘结构及特点。

1.泡罩塔盘

泡罩塔盘是工业上应用最早的塔盘之一,如图6-3所示。在塔盘板上开许多圆孔,每个孔上焊接一个短管,称为升气管,管上再罩一个“帽子“,称为泡罩,泡罩周围开有许多条形空孔。工作时,液体由上层塔盘经降液管流入下层塔盘,然后横向流过塔盘板、流入再下一层塔盘;气体从下一层塔盘上升进入升气管,通过环行通道再经泡罩的条形孔流散到液体中。泡罩塔盘具有如下特点。

(1)气、液两相接触充分,传质面积大,因此塔盘效率高。

(2)操作弹性大,在负荷变动较大时,仍能保持较高的效率。

(3)具有较高的生产能力,适用于大型生产。

(4)不易堵塞,介质适用范围广。

(5)结构复杂、造价高,安装维护麻烦;气相压降较大,但若在常或加压下操作,这并不是主要问题。


2.浮阀塔盘

 浮阀塔盘是在塔盘板上开许多圆孔,每一个孔上装一个带三条腿可上下浮动的阀。浮阀是保证气液接触的元件,浮阀的形式主要有F-1型、V-4型、A型和十字架型等,最常用的是F-1型,如图6-4所示。

F-1型浮阀有轻重两种,轻阀厚1.5mm、重25g,阀轻惯性小,振动频率高,关阀时滞后严重,在低气速下有严重漏液,宜用在处理量大并要求压降小(如减压蒸馏)的场合。重阀厚2mm、重33g,关闭迅速,需较高气速才能吹开,故可以减少漏液、增加效率,但压降稍大些,一般采用重阀。

 操作时气流自下而上吹起浮阀,从浮阀周边水平地吹入塔盘上的液层;液体由上层塔盘经降液管流入下层塔盘,再横流过塔盘与气相接触传质后,经溢流堰入降液管,流入下一层塔盘。浮阀塔盘上气液接触状况如图6-5所示。

综上所述,盘式浮阀塔盘具有如下特点。

(1)处理量较大,比泡罩塔提高20~40%,这是因为气流水平喷出,减少了雾沫夹带,以及浮阀塔盘可以具有较大的开孔率的缘故。

(2)操作弹性比泡罩塔要大。

 (3)分离效率较高,比泡罩塔高15%左右。因为塔盘上没有复杂的障碍物,所以液面落差小,塔盘上的气流比较均匀。

(4)压降较低,因为气体通道比泡罩塔简单得多,因此可用于减压蒸馏。

(5)塔盘的结构较简单,易于制造。

(6)浮阀塔不宜用于易结垢、结焦的介质系统,因垢和焦会妨碍浮阀起落的灵活性。

3.筛板塔盘

 筛板塔盘是在塔盘板上开许多小孔,操作时液体从上层塔盘的降液管流入,横向流过筛板后,越过溢流堰经降液管导入下层塔盘;气体则自下而上穿过筛孔,分散成气泡通过液层,在此过程中进行传质、传热。由于通过筛孔的气体有动能,故一般情况下液体不会从筛孔大量泄漏。筛板塔盘的结构及气、液接触情况如图6-6所示。

 筛板塔盘的小孔直径是一个重要参数,小则气流分布较均匀,操作较稳定,但加工困难,容易堵塞。目前工业筛板塔常用孔径为3~8mm。筛板开孔的面积总和与开孔区面积之比称为开孔率,是另一个重要参数。在同样的空塔速度下,开孔率大则孔速小,易产生漏液,降低效率,但雾沫夹带也减少;开孔率过小,塔盘阻力大,易造成大的雾沫夹带和液泛,限制塔的生产能力。通常开孔率在5~15%。筛孔一般按正三角形排列,孔间距与孔径
之比通常为2.5~5。

筛板塔具有如下的特点。

(1)结构简单,制造方便,便于检修,成本低。

(2)塔盘压降小。                                 

 (3)处理量大,可比泡罩塔提高20~40%。

(4)塔盘效率比泡罩塔提高15%,但比浮阀塔盘稍低。

(5)弹性较小,筛孔容易堵塞。

4.舌形和浮舌塔盘

舌形塔盘是在塔盘板上冲有一系列舌孔,舌片与塔盘板呈一定倾角,如图6-7所示。气流通过舌孔时,利用气体喷射作用,将液相分散成液滴和流束而进行传质,并推动液相通过塔盘。舌孔与塔盘板的倾角一般有18º、20º和25º三种,通常是20º,舌孔常用25×25mm和50×50mm两种,舌孔按三角形排列。

舌形塔盘具有结构简单、安装检修方便 ,处理能力大,压力降小,雾沫夹带少等优点,但由于舌孔的倾角是固定的,在低负荷下操作时易产生漏液现象,故操作弹性较小。  
浮舌塔盘是结合浮阀塔和舌形塔的优点而发展出起来的一种塔盘,其结构如图6-8所示。将舌形塔的固定舌片改成浮动舌片而成,与浮阀塔类似,随气体负荷改变,浮舌可以上下浮动,调节气流通道面积,从而保证适宜的缝隙气速,强化气液传质,减少或消除漏液。当浮舌开启后,又与舌形塔盘相同,气液并流,利用气相的喷射作用将液相分散进行传质。浮舌塔盘具有如下特点。

(1)具有大的操作弹性,操作稳定。在保证较高效率条件下,它的负荷变化范围甚至可超过浮阀塔。

(2)具有较大的气液相的处理能力,压降又小,特别适宜于减压蒸馏。

(3)结构简单,制作方便。但舌片易损坏。

(4)效率较高,介于浮阀与舌形塔板之间,效率随气速变化比浮阀稍大。

除以上常用塔盘外,还有网孔塔盘、穿流塔盘等对蒸发换热器冷凝器都有很大的不同区别。

 


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