板式塔的种类

南京工业大学

《化工原理》课程设计

设计题目常 常压二元筛板精馏塔的设计

学生姓名 杨广明 班级、学号 化工070615

指导教师姓名 金万勤、顾学红

课程设计时间2010年6月14日-2010年6月25日

课程设计成绩

百分制 权重

设计说明书、计算书及设计图纸质量，70%

独立工作能力、综合能力、设计过程表现、设计答辩及回答问题情况，30%

设计最终成绩（五级分制）

指导教师签字 南京工业大学化学化工学院

化工原理课程设计 2 化学化工学院

课程名称 化工原理课程设计

设计题目 常压二元筛板精馏塔的设计

学生姓名 杨广明 专业 化工工程与工艺

班级学号 1001070615

设计日期 2010 年 6 月 14 日至 2009 年 6 月 25日

设计条件及任务：

设计体系： 乙醇—水

设计条件:

已知：进料量F= 200 kmol/h

进料浓度ZF= 0.30 （摩尔分数，下同）

进料状态：q＝ 0.5

操作条件：塔顶压强为4 kPa(表压)，单板压降不大于0.7kPa。

塔顶冷凝水采用深井水，温度t＝12℃；

塔釜加热方式：间接蒸汽加热，用3kgf/cm2水蒸汽

全塔效率：ET = 52%

分离要求：XD=88%；XW=1%；回流比R/Rmin =1.6 。

指导教师 金万勤、顾学红

急冷塔[宝典]

板式塔的结构

板式塔的塔盘形式虽然多样，但就其整体构造而言，基本上都是由塔盘板、传质元件(浮阀、泡罩等)、溢流装置、连接件等构成。塔盘若只有一块塔盘板，称为整块式塔，若是由两块以上塔盘板组成则称为分块式塔盘。

按液体在塔盘上的流动情况，有单溢流、双溢流、三溢流和U形流等，最常见的是单溢流和双溢流。流动形式的选择基本上是按照塔负荷来设计的,在满足工艺要求的同时，还要考虑塔盘连接的刚度和便于安装维修。

塔器附件还包括除沫器和防涡器。除沫器安装在塔顶，其作用是分离塔顶气体中夹带的液滴。目前使用的除沫器有折板形、丝网形和旋流式，其中以丝网形应用最为广泛。丝网除沫器具有比表面积大、重量轻、空隙大心脏使用方便、除沫效率高、压降小等优点。适用于清洁的气体，不宜用在液滴中含有固体物质或易析出固体物质的场合。

塔底液体流出时，若带有漩涡则会将气体带入泵内，容易使泵发生抽空等故障，为此塔底装有防涡器。排液管直径小于150mm时，用一块钢板插焊在管口，直径大于150mm时，用十字形板插焊于管口。排液管可伸入塔底内一定高度，以防杂质、沉淀物或塔内小的内构件被吸入泵内。

选择填料塔的急冷塔

填料塔也是炼油化工生产中较常用的一种气、液传质设备，国内一些尾气处理装置也将填料塔应用到尾气急冷塔和吸收塔中。与板式塔相比，填料塔具有结构简单、压降小、填料易用耐腐蚀材料制造等优点。但填料安装清洗、检修都较麻烦，对含固体杂质、易结焦、易聚合的物料适应能力较差。在实际实用中选哪一种形式的塔，很难有一个绝对的标准，选用时往往要考虑如物料性质、操作条件、经济方面的因素等等。表1是板式塔与填料塔的性能比较。

表1

板式塔与填料塔的性能比较

塔

型

项目

填料塔 板式塔

压力降 压力降小，较适于要求压力降小

压力降一般比填料塔大

的场合

空塔气速(生产能空塔气速大 空塔气速小

力)

效率较稳定，大塔板效率比小一般塔径φ1500mm以下效率塔效率

精馏塔的介绍

无论是平衡蒸馏还是简单蒸馏，虽然可以起到一定的分离作用，但是并不能将混合物分离为具有一定量的高纯度产品。在石油化工生产中常常要求获得纯度很高的产品，通过精馏过程可以获得这种高纯度的产品。

精馏过程所用的设备称为精馏塔，大体上可以分为两大类：①板式塔，气液两相总体上作多次逆流接触，每层板上气液两相一般作交叉流。②填料塔，气液两相作连续逆流接触。

一般的精馏装置由精馏塔塔身、冷凝器、回流罐，以及再沸器等设备组成。进料从精馏塔中某段塔板上进人塔内，这块塔板称为进料板。进料板将精馏塔分为上下两段，进料板以上部分称为精馏段，进料板以下部分称为提馏段。

塔板的分类

板式塔是一种应用极为广泛的气液传质设备，它由一个通常呈圆柱形的壳体及其中按一定间距水平设置的若干塔板所组成。板式塔正常工作时，液体在重力作用下自上而下通过各层塔板后由塔底排出；气体在压差推动下，经均布在塔板上的开孔由下而上穿过各层塔板后由塔顶排出，在每块塔板上皆储有一定的液体，气体穿过板上液层时，两相接触进行传质。

板式塔种类繁多，通常可分类如下：

按塔板结构分，有泡罩板、筛板、浮阀板、网孔板、舌形板等等。历史上应用最早的有泡罩塔及筛板塔，20世纪50年代前后，开发了浮阀塔板。现应用最广的是筛饭和浮阀塔板，其他不同型式的塔板也有应用。一些新型塔板或传统塔板的改进型也在陆续开发和研究中。

按气液两相的流动方式分，有错流式塔板和逆流式塔板，或称有降液管塔板和无降液管塔板。有降液管塔板应用极广，它们具有较高的传质效率和较宽的操作范围；无降液管的逆流式塔板也

常称为穿流式塔板，气液两相均由塔板上的孔道通过。塔板结构简单，整个塔板面积利用较充分。常用的有穿流式筛板、穿流式栅板、穿流式波纹板等。

按液体流动型式分，有单流形、双流形、U形流形及其他流形(如四流形、阶梯形、环流形等)。

1. 蒸馏和精馏的联系与区别：它们同属蒸馏操作。蒸馏是不稳定操作，只能得到一种产品，产品无需回流，产量小。精馏是复杂的蒸馏，可以是连续稳定过程，也可以是间歇过程。精馏在塔顶，塔顶获得两种产品，精馏必须有回流。

2. 进料热状况有哪些？q值分别如何？冷液进料 q>1；饱和液体进料 q=1；气液混合进料

0

3. 全回流与最小回流比的意义是什么？各有什么用处？一般最适宜回流比为最小回流比的多少倍？▲全回流时，达到指定分离要求的理论板数最少。开工时为不稳定过程，为了尽快达到分离要求，采用全回流操作，然后再慢慢减小回流比，至规定回流比。▲最小回流比是指达到指定分离要求的理论板数最多到无穷。▲是选择适宜回流比的依据。一般适宜回流比是最小回流比的1.1~2.0倍。

4. 亨利定律的表达式？适用条件？各个系数的单位如何？

▲Pi*=Exi E亨利系数kpa▲Pi*=Ci/H H溶解度系数 kmol/（m3.kpa）▲ Y=mxi 相平衡系数 1，总压不高，温度一定，稀溶液

5. 简述菲克定律，举出两种表达形式上与菲克定律相类似的两个定律，并说明其含义。

当物质A在介质B发生扩散时，任一点处物质A的扩散通量与该位置上的A的浓度梯度成正比。菲克定律是对物质分子扩散现象基本规律的描述。它与描述热传导规律的傅里叶定律以及描述黏性流体内摩擦规律的牛顿黏性定律在表达形势上有共同的特点，因为它们都是描述某种传递现象的方程。

6. 吸收剂用量对吸收操作有何影响？如何确定适宜的液气比？

吸收剂用量的大小对吸收操作费用及设备的投资费用密切相关。在L>Lmin前提下，若L越大，塔高可降低而设备费用较低，但操作费用较高，反之，L越小，则操作费用降低而设备费用增高，故应选择适宜的吸收剂用量，使两者之和最低。为此须通过经济衡算确定适宜的吸收及用量和适宜的液气比。一般计算中可取经验值，即L/V=（1.1~2.0）（L/V）min或L=（1.1~2.0）Lmin。