塔器设备分类及性能
根据按气、液接触构造的特点,可将塔器设备分为两大类:板式塔与填料塔。筛板塔操作时液体横过塔板,气体则自板上小孔(筛孔)鼓泡进入板上液层。
1.板式塔
板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘),液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底,并在各块板面上形成流动的液层;气体则靠压强差推动,由塔底向上依次穿过各塔板塔设备的结构,除了种类繁多的各种内件外,其余构件大致相同,如塔体、塔体支架。按照塔器内气、液流动方式,可将塔板分为错流塔板与逆流塔板两类。
2.填料塔
在塔器设备内装入填料即为填料塔。填料塔也是一种重要的气液传质设备。它主要由塔体、喷淋装置、填料、填料支承装置及液体分解装置、气液出口等部件组成。液体自塔顶的分布装置淋下,沿着填料表面在膜状流下,气体自塔低部进入、沿着填料间的空隙上升,成为逆流接触,促进传质过程的进行。塔壳可由陶瓷、金属、玻璃、塑料制成、必要时可在金属筒体内衬以防腐材料。为保证液体在整个截面上的均匀分布,塔体应具有良好的垂直度。
填料塔不仅结构简单,而且有阻力小和便于用耐腐材料制造等优点,尤其对于直径较小的塔,处理有腐蚀性的物料或要求压强较小的真空蒸馏系统,都表现出明显的优越性。另外,对于某些液气量比较大的蒸馏或吸收操作,若采用板式塔,则降液板将占用过多的塔截面积,此时也宜采用填料塔。
泡罩塔是1813年Cellier提出的,它在化工生产中一直占有重要的地位。按照塔器内气、液流动方式,可将塔板分为错流塔板与逆流塔板两类。 1832年开始用于酿造工业,使出现较早的并获得广泛应用的一种塔型。1830 年出现了筛板塔,它们都是板式塔。工业规模的填料塔始于1881年的蒸馏操 作中,1904年才用于炼油工业,当时的填料是碎砖瓦、小石块。 20世纪初,随着炼油工业的发展和石油化工工业的兴起,塔设备开始被广 泛采用,并逐渐积累了有关设计、制造、安装、操作等方面的数据和经验。 20世纪中期,为了适应各种化工产品的生产和发展,不仅需要新建大量的 塔,还得对原有的塔设备进行技术改造,故而陆续出现了一批能适应各方面 要求的新塔型。这一时期的板式塔按塔盘类型可分为如下几种:泡罩型、筛 板型、浮阀型、喷射型。
精馏塔操作过程中,会出现下列几种现象。
1、液泛
当气液两相之一的流量增大,使降液管内液体不能顺利下流,造成两板间液体相连。
2、雾沫夹带
上升气流穿过塔板上液层时,将板上液体带入上层塔板的现象。
3、漏液
当上升气体流速减小,气体通过升气孔道的动压不足以阻止板上液体经孔道流下,便会出现漏液现象。
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