精馏塔的结构简图演示教学

目前使用广泛的塔板类型有泡罩塔板、筛孔塔板、浮阀塔板。
塔板：气体通道
三、板式塔的类型及特点
化工单元操作技术
板式塔的特点
化工单元操作技术
分 类
结构
特点
应用
塔板间设有降液管。 适当安排降液管位置和溢流堰 应用广
液体横向流过塔板， 高度，可以控制板上液层厚度， 泛。
错 流
塔 板
气体经过塔板上的孔 从而获得较高的传质效率。但
化工单元操作技术
板式塔的工作原理
、液两相接触方式
全塔：逆流接触 塔板上：错流接触
液体：重力 两相流动的推动力
气体：压力差
化工单元操作技术
三、板式塔的基本结构
化工单元操作技术
板式塔一般由一个呈圆柱形的壳体及沿塔高按一定的间距 水平设置的若干层塔板所组成。主要由塔体、溢流装置和塔板 构件等组成。
塔内气、液两相在塔板上互相接触，进行传热和传质，属于 逐级接触式塔设备。
精馏操作可采用板式塔，也可采用填料塔。通常板式塔用于生产能力较大或需要较大 塔径的场合。板式塔中，蒸汽与液体接触比较充分，传质良好，单位容积的生产强度比填 料塔大。
作用：（1）为气液两相提供充分接触
的机会，使传热和传质过程有 效地进行； （2）使接触后的气液两相及时分 开，互不夹带。
逐级接触式板式塔
道上升，在塔板上气、 是降液管约占塔板面积的20％，
液两相呈错流接触， 影响了塔的生产能力，而且，
如图（a）所示。
液体横过塔板时要克服各种阻
力，引起液面落差，液面落差
大时，能引起板上气体分布不
均匀，降低分离效率。
逆 塔板间无降液管，气、 结构简单、板面利用充分，无
流 液同时由板上孔道逆 液面落差，气体分布均匀，但

q<0
q>1
f 0 < q <1
q=0
q=1
e
xW
精馏
xF
xD
6
双组分连续精馏塔的计算
图解法
1
逐板法原理
4 5
2
3
xW
精馏
xF
xD
7
双组分连续精馏塔的计算
图解法（续）
1
实际图解过程
4
2
3
5
xW
精馏
xF
xD
e
xF
进料状况
冷液体
进料的焓 IF IF<IL
q值
q>1
q线斜率 q/q1 +
饱和液体
气液混合 物
IF=IL
IL<IF<IV
q=1
0 < q <1
无穷大
–
0
饱和蒸汽
IF=IV
q=0
精馏
5
双组分连续精馏塔的计算
– 不同q值对 操作线的影 响
q值不同改变的 是提馏段的操作线 方程。当进料组成、 回流比及分离要求 一定时，q值的减少 使提馏段操作线越 来越靠近平衡线。
精馏
xD R1 b
3
双组分连续精馏塔的计算
由于提馏段下降 液体量L’不易确定，所 以提馏段操作线的实际 应用价值不大。但提馏 段操作线一定通过C点 （xW，xW）（间接蒸汽 加热方式）
c
d
xWHale Waihona Puke xD精馏4
双组分连续精馏塔的计算 – 不同 q值对应的 q线方 程
f q=1 0 < q <1
q=0 q<0 q>1

塔釜釜残液组成：环己醇1%，苯酚99% 5. 塔顶压强：101kPa（绝压） 6. 公用工程：循环冷却水：进口温度32℃，出口温度38℃
导热油：进口温度260℃，出口温度250℃
筛板精馏塔设计
总体要求： 绘制带控制点工艺流程图，完成精馏塔工艺设计以及有关附
属设备的计算与选型。绘制塔板结构简图，编制设计说明书。 1. 精馏塔工艺设计内容：全塔物料恒算、确定回流比；确定塔
2. 确定操作回流比R 由Fenske方程计算最小理论板数Nmin
Nminlg1xlD xgDm 1xwxw13.9(不包括)塔釜
筛板精馏塔设计
利用吉利兰关联图，计算NT ~ R如下：
R 0.863 0.988 1.140 1.292 1.444 1.520
NT 14.7 11.8 10.7 9.9 9.3 9.0
筛板精馏塔设计
3.3 全塔物料衡算
料液平均分子量：Mm = 0.3×100 + 0.7×94 = 95.8 进料流量：F = 50000×103 /8000×95.8 = 65.24 kmol/h
F=D+W
D=19.5 kmol/h
Fxf = DxD + Wxw
W=45.74 kmol/h
表1 物料衡算表
绘制NT ~ R关系图，找出最佳回流比。
说明：R取(1.0、1.2、1.4、1.6、 1.8、2.0)Rmin 6 个点
筛板精馏塔设计
3. 图解法求理论板数及加料板位置 图解法求得NT =5.5（不包括塔釜） 加料板位置nT = 3.0
4.实际板数及加料板位置的确定 全塔效率由O’connell关联式计算：
筛板精馏塔设计
苯酚组成 74% 77%

3.浮阀塔板——————浮阀形式
1-浮阀片；2-凸缘；3-浮阀”腿“；4-塔板上的孔
（a）F1型
（b）V-4型
（c）T型
浮阀塔板
• 优点:能适应气体流量在较大范围内
的波动，具有较大的操作弹性，生产 能力大，板效率高。
•缺点:是处理胶粘性和含固体颗
粒物料时，易导致阀片与塔板粘结 或被架起，同时在操作过程中可能 会发生阀片脱落或卡死等现象，使 塔板效率和操作弹性下降。
出料
• 精馏塔的内部原理：
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。
• 在有降液管式的塔板上，有专供液体流通 的降液管，每层板上的液层高度可以由适 当的溢流挡板调节。在塔板上气、液两相 成错流方式接触。 • 板式塔的溢流装置是指溢流堰和看、降液 管。降液管的布置规定了板上液体流动的 途径，一般有以下几种形式：
精馏塔板的选择：
• 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踏板效率，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，而对处理量大又易分离的 物系，往往追求高的生产能力，真空精馏 则需要低的压力降。
精馏塔常用的板型主要有四类：



（1）泡罩塔板； （2）筛板； （3）浮阀塔板； （4）喷射型塔板： ①舌形塔板 ②浮动喷射塔板 ③浮舌塔板 ④斜孔塔板 ⑤穿流栅孔塔板
1.泡罩塔板结构示意图
(a)泡罩塔板操作状态示意图
(b) 圆 形 泡 罩 结 构 图
1-升气管；2-泡罩；3-塔板
II----体由一系列平行的浮 动板组成，浮动板支承在支架的三 角槽内，可在一定角度内转动。

填料塔工作原理
塔内装有大比表面和高空隙率的填料，当回流液 或料液进入时，将填料表面润湿，液体在填料表 面展为液膜，流下时又汇成液滴，当流到另一填 料时，又重展成新的液膜。当气相从塔底进入时， 在填料孔隙内沿塔高上升，与展在填料上的液沫 连续接触，进行传质，使气、液两相发生连续的 变化，故称填料塔为微分接触设备。
观察流速和流向
塔板介绍 舌型塔板
❖ 将塔上冲压成斜向舌形孔，张角20°左右。气相从斜孔中喷射出来，一方面将液相分散 成液滴和雾沫，增大了两相传质面，同时驱动液相减小液面落差。液相在流动方向上， 多次被分散和凝聚，使表面不断更新，传质面湍动加剧，提高了传质效率。
❖ 特点：结构简单，生产能力大，压降小， 操作弹性小，塔板效率低
精馏知识培训
主讲人：生产05区 马钧
2014.3.26
精馏概述
概述
精馏在石油化工行业中占有很重要的地位，是化工企业和炼油企业生产过程中应用极 为广泛的传质传热设备，其目的是将混合物中的各组分分离，达到规定的纯度。因此 精馏装置操作的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。
概述
❖ 精馏操作的用途：许多生产工艺常常涉及到互溶液体混合物的分离问题，如有机合成 产品的提纯，溶剂回收和废液排放前的达标处理等等。分离的方法有多种，精馏就是 工业上最常用的方法之一。
板式塔工作原理
塔为一圆形筒体，塔内 设多层塔板，塔板上设 有气、液两相通道。塔 板具有多种不同型式， 分别称之为不同的板式 塔。
混合物的气、液两 相在塔内逆向流动，气 相从下至上流动，液相 依靠重力自上向下流动， 在塔板上接触进行传质。 两相在塔内各板逐级接 触中，使两相的组成发 生阶跃式的变化，故称 板式塔为逐级接触设备。
塔板流型

总结词
进料控制是精馏塔操作中的重要环节，它直接影响到塔内物质平衡和产品纯度。
详细描述
进料量的多少、进料温度的高低以及进料中各组分的浓度都会影响精馏塔的操作。通过控制进料量，可以调节塔 内物质平衡，进而影响产品纯度和产量。进料温度和组分浓度的变化也会影响塔内温度和组分分布，因此需要实 时监测和调整。
塔顶温度控制
精馏塔的流程
进料
将待分离的液体混合物 加入精馏塔的底部。
加热
通过塔顶的热源对液体 混合物进行加热，使其
汽化。
汽化与冷凝
汽化的蒸汽在塔内上升 过程中与较冷的液体接 触，发生冷凝作用，释
放出潜热。
产品收集
根据需要，将不同组分 的液体从塔的不同部位 导出，得到所需的产品。
03
精馏塔操作与控制
进料控制
总结词
塔底温度是精馏塔操作中的另一个重要参数，它对产品的产量和分离效果有重要影响。
详细描述
塔底温度的高低直接影响到产品的产量和分离效果。如果塔底温度过高，可能会导致高 沸点组分无法完全分离；如果塔底温度过低，则低沸点组分可能无法被充分蒸出，影响 产品的产量。因此，需要精确控制塔底温度，以获得符合要求的产品和保持较高的生产
总结词
塔顶温度是精馏塔操作中的关键参数，它决定了产品的纯度和质量。
详细描述
塔顶温度的高低直接影响到产品的纯度和质量。如果塔顶温度过高，会导致高沸点杂质被蒸出，使产 品纯度下降；如果塔顶温度过低，则低沸点组分无法完全分离，同样会影响产品纯度。因此，需要精 确控制塔顶温度，以获得符合要求的产品。
塔底温度控制
定期对设备进行检查和维护，确 保设备处于良好状态，提高操作 稳定性。
05
精馏塔的维护与保养

填料塔的附属结构填料支承板（Packing support plate ）主要包括：填料支承装置；液体分布及再分布装置；气体进口分布装置；除沫装置等。

要求：（1）足够的机械强度以承受设计载荷量，支承板的设计载荷主要包括填料的重量和液体的重量。

（2）足够的自由面积以确保气、液两相顺利通过。

总开孔面积应不小于填料层的自由截面积。

一般开孔率在70%以上。

常用结构：栅板；升气管式；气体喷射式。

栅板（support grid）：优点是结构简单，造价低；缺点是栅板间的开孔容易被散装填料挡住，使有效开孔面积减小。

升气管式：具有气、液两相分流而行和开孔面积大的特点。

气体由升气管侧面的狭缝进入填料层。

气体喷射式（multibeam packing support plate）：具有气、液两相分流而行和开孔面积大的特点。

气体由波形的侧面开孔射入填料层。

床层限位圈和填料压板（Bed limiter and hold down plate）填料压紧和限位装置安装在填料层顶部，用于阻止填料的流化和松动，前者为直接压在填料之上的填料压圈或压板，后者为固定于塔壁的填料限位圈。

规整填料一般不会发生流化，但在大塔中，分块组装的填料会移动，因此也必需安装由平行扁钢构造的填料限制圈。

液体分布器（Liquid distributor）作用：将液体均匀分布于填料层顶部。

莲蓬头分布器：一种结构十分简单的液体喷洒器，其喷头的下部为半球形多孔板，喷头直径为塔径的1/3~1/5，一般用于直径在0.6m以下的塔中。

它的主要缺点是喷洒孔易堵塞，且气量较大时液沫夹带量大。

压力型多孔管式分布器：有环形和梯形两种。

优点：结构简单、造价低、易于支承。

自由面积较大，气体阻力小，适用于气体流量很大的场合。

其操作弹性在2~2.5:1之间。

缺点：也存在小孔易堵塞的问题，故被喷淋的液体不能有固体颗粒或悬浮物。

梯形二级槽式液体分布器优点：具有较多的喷淋点数，分布质量比较高，且操作弹性可高达4:1。

底产品罐 V13
釜排液前阀
V14 此段管路无 塔底产品冷却器水阀 离心泵 V15直排
回水
原料罐 倒料路径
水表
进水
中控教仪UTS-JL-2J精馏装置图（含减压系统）
产品冷却器
顶冷 V32 顶温
冷凝液温
回流温度
接真空
塔顶放空阀
V26
V50 外 回 流 L1 V52 V40 V49 产品罐
采 出 量 凝液罐
接真空
平衡管
V25 ▲不能以液位高 度判断产品量
凝液罐清空阀 采出泵 齿轮全开 装的高 度不一致 V29 真空缓冲罐 真空泵 A真空管路 蒸 气 量 V2
原料换热后出顶冷↓ 加料口 B接塔顶产品 罐
平衡管接塔顶
原料进顶冷↑
10板 产品罐 清空阀
TIC712 测温点
进料回流L3
蒸气量V1
产品出料 接软管 12板 V03 视镜 鼓泡 预热温 直接回水阀 底产品温度 排釜液流量 V10 V21 接真空

•
4、泡罩塔盘 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用
•
•
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
•
3、什么是连续精馏？ 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用
连续精馏指的是精馏操作连续进行、连续采
出。连续精馏的塔一般一般是由精馏段和提馏段 组成，此两段是以进料板为分界，进料板以上的 部分为进料段，进料板以下的部分为提馏段（包 括进料板）。但是少数的连续精馏塔，他们或者 只有精馏段而无提馏段，或者只有提馏段而无精 馏段。
•
金属丝网波纹填料简称金属丝网填料。金 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用
属丝网波纹填料是目前世界各国应用比较广泛的
高效填料，它是由若干平行直列的金属波纹网片
排列组成的圆盘状填料，波纹对轴线倾角30度或
• 2）气体压力降大，雾沫夹带较严重，因此限制 了气速的提高，生产能力不大。
• 3）不好操作，液体或蒸汽流量很小时，会形成 气液接触不良或蒸汽流动的脉动；反之会形成雾 沫夹带、液泛等。
•
5、浮阀塔盘 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用
贮槽；另一部分送至塔底部的蒸发釜（再沸器） 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用

较完全地分离，生产出所需纯度的两种产品。 十一、间歇精馏 间歇精馏过程的特点 当混合液的分离要求较高而料液品种或组成经常变化时， 采用间歇精馏的操作方式比较灵活机动。从精馏装置看， 间歇精馏与连续精馏大致相同。作间歇精馏时，料液成 批投入精馏釜，逐步加热气化，待釜液组成降至规定值 后将其一次排出。由此不难理解，间歇精馏过程具有如 下特点。 ① 间歇精馏为非定态过程。在精馏过程中，釜液组成不 断降低。若在操作时保持回流比不变，则馏出液组成将 随之下降；反之，为使馏出液组成保持不变，则在精

坏。如果塔板的正常操作范围大，对气液负荷变化的适应性好， 就称这些塔板的操作弹性大。浮阀塔和泡罩塔的操作弹性较大， 筛板塔稍差。这三种塔型在正常范围内操作的板效率大致相同。



精馏操作按不同方法进行分类。根据操作方式，可分为 连续精馏和间歇精馏；根据混合物的组分数，可分为二 元精馏和多元精馏；根据是否在混合物中加入影响汽液 平衡的添加剂，可分为普通精馏和特殊精馏（包括萃取 精馏、恒沸精馏和加盐精馏）。若精馏过程伴有化学反 应，则称为反应精馏。 双组分混合液的分离是最简单的精馏操作。典型的精馏 设备是连续精馏装置（图1 ），包括精馏塔、再沸器、 冷凝器等。精馏塔供汽液两相接触进行相际传质，位于 塔顶的冷凝器使蒸气得到部分冷凝, 部分凝液作为回流 液返回塔顶, 其余馏出液是塔顶产品。位于塔底的再沸 器使液体部分汽化，蒸气沿塔上升，余下的液体作为

(1)用于精馏时，填料直径：d=25mm时，HETP为0.46m； d=38mm时，HETP为0.66m；d=50mm时，HETP为0.9m。 (2)用于吸收时，HETP为1.5～1.8m。 (3) 用于小塔[塔径<0.6m]时，HETP等于塔径。(4)用于 真空操作时，HETP在上述数据加0.1。 九、精馏 一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法， 是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石 油、化工、轻工、食品、冶金等部门。

维护规范 为确保精馏塔的维护效果，应制定详细的维护规 范，包括维护计划、实施步骤和质量标准等。
安全规范 为确保精馏塔的安全运行，应制定明确的安全规 范，包括安全设施、应急处理和环境保护等方面 的要求。
1.谢谢聆 听
根据使用频率和环境因素，建议定期对塔板进行保养，以延长其 使用寿命。
塔板的腐蚀与防护
腐蚀原因
塔板腐蚀可能是由于化学腐蚀、电化学腐蚀或微生物腐蚀等原因 引起的。
防护措施
为防止塔板腐蚀，可采用耐腐蚀材料、涂层或电化学保护等措施。
监测方法
应定期监测塔板的腐蚀情况，以便及时采取防护措施。
塔板的故障排除与维修
02
蒸馏过程中，加热源将混合物加热至沸腾，产生的蒸气 向上流动，经过冷凝器冷却后，液相和气相得以分离。
03
蒸馏过程中，温度和压力是重要的控制参数，直接影响 分离效果。
精馏原理
精馏是蒸馏的一种，其特点是在蒸馏过程中多次进行汽化和冷凝操作，以实现更精 确的分离。
精馏过程中，塔内装有多层塔板，每层塔板上都有液相和气相，通过塔板的分离作 用，使不同沸点的组分得以分离。
气流速度
气体的流量与流速的关系。
压降
液体和气体在塔板上的压 力损失。
塔板的热力学分析
汽液相平衡
利用相平衡关系，确定适宜的回 流比。
传热性能
分析塔板在不同操作条件下的传热 性能。
热负荷
根据工艺要求，确定每层塔板的热 负荷。
塔板的操作条件分析
操作压力
分析不同操作压力对塔板 性能的影响。
操作温度
分析不同操作温度对塔板 性能的影响。
精馏塔工作原理分析 课件
目录
• 精馏塔概述 • 精馏塔工作原理 • 精馏塔的设计与分析 • 精馏塔的优化与改进 • 精馏塔的维护与管理

10. 气液传质设备精馏和吸收都属气液传质过程，过程进行的主要设备是塔设备。

它广泛用于各种化工生产中。

本章主要讨论其设计和应用、操作情况。

塔设备可按气液接触部件的结构形式分为：板式塔和填料塔。

无论哪一种塔设备，其基本功能都在于提供气、液两相充分接触的机会，使热质两种传递过程能够有效的进行，还要使接触后两相及时分开，互不夹带。

评价塔设备的基本指标主要包括：1、生产能力：即单位塔截面上单位时间的物料处理量；2、分离效率：对板式塔是指每层塔板可达到的分离程度；对填料塔是指单位高度填料层所能达到的分离程度；3、适应能力及操作弹性：指对各种物料性质的适应性以及在负荷波动时维持稳定操作而且保持较高分离效率的能力；4、流动阻力：即气相通过每层塔板或单位高度填料层的压强降；5 造价和安装、维修的难易。

在实际生产中，一个塔的性能不仅与其结构因素有关，还与设计是否合理、使用是否得当、操作范围是否在适宜范围之内等因素有关。

10.1 板式塔10.1.1 概述板式塔的设计意图 板式塔的结构简图见图10-1。

塔体是圆柱形，塔内每隔一定间距装一块塔板。

液体由上部进入流过每层塔板，气体由下部进入穿过每层塔板，板上有一定液层，以保持气液接触。

在总体上汽液呈逆流，在每块塔板上汽液成错流。

筛孔塔板的构造 塔板是板式塔的主要部件。

塔板的形式有许多种，此处以筛孔塔板为例进行介绍。

塔板的主要构件或结构包括：1、塔板上的气体通道，主要是使气体通过并与板上液体接触。

对筛板塔、筛孔就是按一定排列方式钻出的小孔，孔径一般3～8mm，也有大孔径12～25mm。

2、溢流堰为使塔板上保留一定液层，板出口处装置溢流堰，大液量采用平直堰，小液量采用齿形堰，高用hw，长度用lw表示。

3、降液层每层塔板下流的液体经降液管流入下层塔板。

对小塔采用管式降液管，对稍大一点的塔都采用弓形降液管。

降液层下部必须液封，以防止气体短路，从降液管进入上层塔板。

液封的方法有两种：一是在降液管前安装进口堰，但进口堰高度必须小于出口堰高，另一种是采用凹形受液盘，即如图所示。