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精餾塔是選填料還是塔板?
精餾中所用的塔器可分為兩大類(lèi):板式塔和填料塔,如何選取適宜的塔型,往往給工程設(shè)計(jì)和業(yè)主決策造成很多困惑。在實(shí)際中,塔型選取主要根據(jù)塔的性能表現(xiàn),物性特征、經(jīng)濟(jì)性以及特殊要求進(jìn)行綜合考慮。在精餾塔中,塔的整體性能通常由三個(gè)方面的要素表征
1.傳質(zhì)效率,即塔板的板效率或填料的等板高度HETP或者是傳質(zhì)單元高度HTU。
2.通量,在一定氣液比下的氣體操作負(fù)荷,通常用Cs表示。
其中:Cs——為通量負(fù)荷影子 Umax——為氣相流速。
3.在設(shè)計(jì)操作狀態(tài)下的壓力降。
較低的壓降可以縮小塔頂和塔釜的溫差,對(duì)于實(shí)現(xiàn)熱泵精餾和多效精餾更為有利。塔型選取原則一通常填料塔具有較高的傳質(zhì)效率,較小的壓降,但塔效率會(huì)隨著操作狀態(tài)的變化而變化。塔內(nèi)的操作狀態(tài)和用流動(dòng)參數(shù)來(lái)進(jìn)行量化,流動(dòng)參數(shù)FP。其定義為:
其中:L——塔內(nèi)液相流率,kg/hG——塔內(nèi)氣相流率,kg/hρL——塔內(nèi)液相密度,kg/cumρG——塔內(nèi)氣相密度,kg/cum精餾專家Kister曾提出依據(jù)流動(dòng)參數(shù)來(lái)選取塔型,經(jīng)研究,根據(jù)塔內(nèi)的流動(dòng)參數(shù),分為以下三種情況:1. 當(dāng)FP在0.02~0.1的范圍內(nèi)時(shí),塔板和散堆填料具有大致相同的分離效率和通量,但規(guī)整填料的效率比塔板和散堆填料高50%。此時(shí)選用規(guī)整填料具有明顯優(yōu)勢(shì)。2. 當(dāng)FP在0.1~0.3的范圍內(nèi)時(shí),塔板、散堆填料、規(guī)整填料效率通量相當(dāng),三者可以任選。但需考慮成本,安裝可行性,腐蝕性等其他因素。3. 當(dāng)FP大于0.3時(shí),規(guī)整填料的通量和效率隨著FP的增大迅速降低。此時(shí)不宜選用規(guī)整填料。選用塔板較為適宜。塔型選取原則二還可根據(jù)塔內(nèi)操作壓力選取塔內(nèi)件,具體如下:1.對(duì)于低壓精餾(操作壓力小于大氣壓)此情況的特點(diǎn)是高氣速,低液相負(fù)荷,低流動(dòng)參數(shù)。且往往對(duì)塔壓降要求嚴(yán)格。規(guī)整填料。其次散堆填料。2.對(duì)于中壓精餾(1大氣壓~4大氣壓)此時(shí)類(lèi)似于流動(dòng)參數(shù)FP在0.1~0.3的范圍內(nèi)時(shí),塔內(nèi)件選擇余地較大,塔板、散堆填料、規(guī)整填料可以任選,主要考慮結(jié)垢、腐蝕、起泡以及投資。格柵填料具有較好的抗結(jié)垢、結(jié)焦能力。塔板造價(jià)比規(guī)整填料低,且耐腐蝕性好。3.高壓精餾(大于4個(gè)大氣壓) 高壓精餾的特點(diǎn)是低氣速、高氣相密度、高流動(dòng)參數(shù),對(duì)壓降要求不嚴(yán),氣液相密度差較小,表面張力低,一般采用高操作彈性的塔板。 對(duì)于一些特殊的條件和要求,塔型的選擇也要特殊考慮,比如物系的結(jié)垢、腐蝕、起泡等,特殊的材質(zhì)要求、抗結(jié)垢設(shè)計(jì)、特殊的停留時(shí)間設(shè)計(jì)、高操作彈性設(shè)計(jì)、低壓降設(shè)計(jì)等,多進(jìn)料塔、中間再沸器塔、中段循環(huán)塔、側(cè)線抽出塔等,都是決定塔型選取的重要因素。



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