蒸馏及吸收—塔设备

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1、蒸馏及吸收设备——塔讨论实现精馏和吸收过程的主要设备——塔设备作为分离过程，吸收和精馏基于不同的物理化学原理，但均同属于气液传质过程，因此有着很多的共同性，本章统一介绍气液传质设备。气液传质设备虽然种类繁多，但基本上可以分成两大类：逐级接触式和微分接触式。本章以板式塔为逐级接触式的代表；而以填料塔为微分接触式的代表，分别予以介绍。塔设备指高＞＞直径的圆筒型设备。1第一节板式塔一、基本结构（以筛板塔为例）板式塔称为逐级接触式的气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干块按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有

2、很多筛孔，液体靠重力作用由上层塔板经降液管流至下层塔板，最后由塔底流出；气体靠压强差推动，逐板由下向上穿过筛孔及板上液层而流向塔顶。气体通过每层板上液层时，形成气泡与液沫，泡沫可为两相接触提供足够大的相际接触面，有利于相间传质，气液组成沿塔高逐渐增大。请看演示1请看演示221.泡罩塔每层塔板上开有若干个孔，升气管上覆以泡罩，上升气体通过泡罩进入液层时，被分散成许多细小的气泡，为气液两相提供了大量的传质界面。优点：泡罩塔操作稳定，操作弹性大。缺点：结构比较复杂，造价高，阻力也大，气液通过量较低，板效率较低

3、。现已逐渐被其他塔型所替代。请看图片请看演示32.筛板塔塔板上开有许多均布的筛孔，孔径一般为3～8mm。操作时，上升气流通过筛孔分散成细小的流股，在板上液层中鼓泡而出，气液间密切接触而进行传质。在通常的操作气速下，通过筛孔上升的气流，应能阻止液体经筛孔向下泄漏。优点:结构简单，造价低廉，气体压降小，板上液层落差也较小，筛孔板很快被普遍应用,生产能力及效率均较泡罩塔高。缺点:是操作弹性小，筛孔小时容易堵塞，但已有大孔应用。请看图片43.浮阀塔塔板上开有若干大孔（标准孔径为39mm），每个孔上装有一个可以上

4、下浮动的阀片，阀片本身有三条“腿”，插入阀孔后将各股底脚板转90°，用以限制操作时阀片在板上升起的最大高度,阀片周边又冲出三块略向下弯的定距片，当气速很低时，靠这个定距片使阀片与塔板呈点接触而坐落在阀孔上。优点：生产能力提高，操作弹性大，气液流动阻力比泡罩塔小，但比筛孔板大。塔板效率较高。缺点：浮阀装卸清洗较困难，造价高。浮阀塔在工业上应用十分普遍。56浮阀在塔板上的布置情况如下图所示7上述泡罩、筛板及浮阀塔板都属于气相为分散相的板型，即气体在鼓泡或泡沫状态下进行气液接触。但为防止严重的雾沫夹带，生产能

5、力受到限制。而近年来发展起来的喷射型塔板克服了这个弱点。喷射型塔板上，气体喷出的方向与液体流动的方向一致，充分利用气体的动能来促进两相的接触。因气体不再通过较深的液层而鼓泡，所以塔板压降降低，雾沫夹带量减小，不仅提高了传质效果，而且提高了生产能力。1.舌形塔板舌形塔板是喷射型塔板的一种，其结构如下图所示。塔板上冲出许多舌形孔，舌片与板成一定角度，向塔板的溢流出口侧张开，舌孔按正三角形排列。8塔板的液流出口处不设溢流堰，只保留降液管，上升气流穿过舌孔后，以较高的速度（20～30m／s）沿舌片的张角向斜上方

6、喷出。液体流过每排舌孔时，即为喷出的气流强烈扰动而形成泡沫体，喷射的液流冲至降液管上方的塔壁后流入降液管中。优点：舌形塔板生产能力大,具有较高的塔板效率．塔板压强降小．缺点：操作弹性小，被气体喷射的液流在通过降液管时，会夹带气泡到下塔板，气相夹带现象严重。92．浮动喷射塔板浮动喷射塔板是兼有浮阀塔板的可变气道截面及舌形塔板的并流喷射特点的新型塔板，这种塔板由一系列平行的浮动板组成，同样，上升气流则沿塔板间的缝隙喷出，喷出方向与液流方向一致。优点：可保持很高气流喷射速度，操作弹性大，压强降小，液面落差小。

7、缺点：有漏液及吹干现象，影响传质效果，使板效率降低，塔板结构较复杂。103．浮舌塔板浮舌塔板是综合浮阀和固定舌形塔板的优点而提出的又一种新型塔板。仅将固定舌形板的舌片改成浮动舌片。特点：操作弹性大，负荷变动范围甚至可超过浮阀塔；压强降小，特别适宜于减压蒸馏；结构简单，制造方便；效率也较高，介于浮动塔板与固定舌形塔板之间。请看演示11层出不穷的新型塔板结构各具特点，应根据不同的工艺及生产需要来选择塔型。不是任何情况下都追求高的塔板效率，一般来说，对难分离物系的高纯度分离希望得到高的板效率，而处理量大又易分

8、离的物系，往往追求高的生产能力，若真空精馏则需要较低的压强降。总结：塔板评价指标（1）生产能力大（即气液相负荷高）；（2）塔板效率要高（往往与生产能力冲突）；（3）操作弹性大（最大负荷/最小负荷=大）；（4）压降低（尤其是对于真空精馏）；（5）价格低廉，易于制造。12二、气液流道基本形式下面介绍塔板上几种主要构造：1.塔板上的气体通道塔板上均匀地开有一定数量的供气体自下而上流动的通道，例如图所示的浮阀，上升的气体经浮阀孔上升并分散后穿过板上