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1、1.1.1.1 填料塔与板式塔的比较表8-2 精馏塔的重要类型及特点类 型板式 塔填 料塔构造特点每层板上装配有不同型式的气液接触元件或特殊构造,如筛板、泡罩、浮阀等；塔内设立有多层塔板，进行气液接触 塔内设立有多层整砌或乱堆的填料,如拉西环、鲍尔环、鞍型填料等散装填料,格栅、波纹板、脉冲等规整填料;填料为气液接触的基本元件操作特点气液逆流逐级接触微分式接触,可采用逆流操作,也可采用并流操作设备性能空塔速度(亦即生产能力）高,效率高且稳定；压降大，液气比的适应范畴大,持液量大,操作弹性小大尺寸空塔气速较大,小尺寸空塔气速较小;低压时分离效率高,高压时分离效率低,老式填料效率较低,新型乱堆及规整
2、填料效率较高；大尺寸压力降小，小尺寸压力降大；规定液相喷淋量较大，持液量小，操作弹性大（续表）制造与维修直径在600mm如下的塔安装困难,安装程序较简朴，检修清理容易，金属材料耗量大 新型填料制备复杂,造价高，检修清理困难,可采用非金属材料制造,但安装过程较为困难合用场合解决量大,操作弹性大,带有污垢的物料解决强腐蚀性，液气比大，真空操作规定压力降小的物料1.1.1.2 板式塔塔型选择一般原则：选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。)下列状况优先选用填料塔：.在分离限度规定高的状况下，因某些新型填料具有很高的传质效率，故可采用新型填料以减少塔的高度
3、;b对于热敏性物料的蒸馏分离,因新型填料的持液量较小，压降小,故可优先选择真空操作下的填料塔；.具有腐蚀性的物料,可选用填料塔。由于填料塔可采用非金属材料,如陶瓷、塑料等；.容易发泡的物料,宜选用填料塔。2)下列状况优先选用板式塔：.塔内液体滞液量较大,操作负荷变化范畴较宽，对进料浓度变化规定不敏感，操作易于稳定;b.液相负荷较小；.含固体颗粒，容易结垢,有结晶的物料,由于板式塔可选用液流通道较大的塔板,堵塞的危险较小；d.在操作过程中随着有放热或需要加热的物料,需要在塔内设立内部换热组件,如加热盘管,需要多种进料口或多种侧线出料口。这是由于一方面板式塔的构造上容易实现,此外,塔板上有较多的滞
4、液以便与加热或冷却管进行有效地传热；e在较高压力下操作的蒸馏塔仍多采用板式塔。1.1.1.3 板式塔塔盘的类型与选择)塔板种类根据塔板上气、液两相的相对流动状态,板式塔分为穿流式和溢流式。目前板式塔大多采用溢流式塔板。穿流式塔板操作不稳定,很少使用。2）多种塔盘性能比较工业上需分离的物料及其操作条件多种多样，为了适应多种不同的操作规定，迄今已开发和使用的塔板类型繁多。这些塔板各有各的特点和使用体系，现将几种重要塔板的性能比较。表8-3塔板性能的比较塔盘类型长处缺陷合用场合泡罩板浮阀板较成熟、操作稳定构造复杂、造价高、塔板阻力大、解决能力小特别容易堵塞的物系效率高、操作范畴宽浮阀易脱落分离规定高
5、、负荷变化大筛板构造简朴、造价低、塔板效率高易堵塞、操作弹性较小分离规定高、塔板数较多舌型板构造简朴且阻力小操作弹性窄、效率低分离规定较低的闪蒸塔表8-4重要塔板性能的量化比较塔板类型生产能力塔板效率操作弹性压降构造成本泡罩板1.0101复杂浮阀板12-131290一般.70.9筛板1.4.13.5简朴.5舌型板1.3-1.51308简朴0.5-61.1.1.4 填料塔填料的选择塔填料是填料塔的核心构件，它为气液两相间热、质传递提供了有效的相界面，只有性能优良的塔填料再辅以抱负的塔内件,才有望构成技术上先进的填料塔。因此，人们对塔填料的研究十分活跃。对塔填料的发展、改善与更新，其目的在于改善流
6、体的均匀分布，提高传递效率,减少流动阻力，增大流体的流动通量以满足降耗、节能、设备放大、高纯产品制备等多种需要。填料的几何特性数据重要涉及比表面积、空隙率、填料因子等,是评价填料性能的基本参数。 ） 比表面积单位体积填料的填料表面积称为比表面积,以a表达,其单位为m/。填料的比表面积愈大,所提供的气液传质面积愈大。因此，比表面积是评价填料性能优劣的一种重要指标。 2) 空隙率单位体积填料中的空隙体积称为空隙率,以 表达，其单位为3/3，或以%表达。填料的空隙率越大，气体通过的能力越大且压减少。因此,空隙率是评价填料性能优劣的又一重要指标。）填料因子填料的比表面积与空隙率三次方的比值,即a/3，
7、称为填料因子,以 表达,其单位为1/m。它表达填料的流体力学性能, 值越小，表白流动阻力越小。 填料性能的优劣一般根据效率、通量及压降三要素衡量。在相似的操作条件下,填料的比表面积越大，气液分布越均匀，表面的润湿性能越好，则传质效率越高;填料的空隙率越大，构造越开敞,则通量越大，压降亦越低。国内学者采用模糊数学措施对九种常用填料的性能进行了评价如表所示：表85 九种常用填料的性能对比填料名称评估值评价排序丝网波纹填料0.较好1孔板波纹填料金属Intaox金属鞍形环0.相称好20.5相称好057相称好4金属阶梯环金属鲍尔环.53一般好0.51一般好6瓷Intal0.较好7瓷鞍形环.8略好瓷拉西环
8、略好9填料的选择涉及拟定填料的种类、规格及材质等。所选填料既要满足生产工艺的规定，又要使设备投资和操作费用最低。1.1.2 塔型的构造与选择 塔设备的总体构造均涉及:塔体、内件、支座及附件。塔体是典型的高大直立容器，多由筒节、封头构成。当塔体直径不小于00mm时，各塔节焊接成一种整体；直径小的塔多分段制造,然后再用法兰连接起来。内件是物料进行工艺过程的地方，由塔盘或填料支承等件构成。支座常用裙式支座。附件涉及人、手孔，多种接管、平台、扶梯、吊柱等。图8- 板式塔1吊柱；2排气口；回流液入口；4精馏段塔盘；壳体；进料口;7人孔; 提馏段塔盘;进气口;10裙座； 11排液口;12裙座人孔图82填料
9、塔吊柱；2排气口;3喷淋装置;壳体;5液体再分派器；6填料;7卸填料人孔; 8支撑装置；9进气口；10排液口； 11裙座; 2裙座人孔综合塔型的选择原则,考虑到各塔的操作压力、操作温度、解决负荷、物料性质、前后设备的具体状况以及工业上的经验等,最后拟定各塔的类型如表所示:表8-6 塔型拟定塔设备编号塔设备名称设备类型备注11裂解油预分塔填料塔填料类型选择M250Y型规整填料；02隔壁塔填料塔C3抽提塔填料塔C1溶剂回收塔填料塔201塔填料塔C202二甲苯塔筛板塔（续表）C40平流双段反映耦合精馏塔筛板塔C5抽取液塔填料塔02抽余液塔填料塔1.1.3 填料塔的设计对抽提塔T103进行设计:抽提塔
10、003是萃取精馏塔，操作压力2bar，塔顶温度93.，塔底温度1790,理论塔板数块，两股进料，萃取剂环丁砜从塔顶进入，原料C5C7从第36块理论版，即第5块塔板进料,T1的具体计算过程如下文所述。1.1.3.1 水力学参数获得采用Apen lus对103添加Pak Szn，选用MELAPK50型塔板，查询填料手册可知，该类型塔板的特性总结如表所示：表8-7 M20Y规整填料的特性数据填料型号填料规格填料表面材质比表面积波纹倾角Mellak250Y金属薄片不锈钢250m2345水力直径1m空隙率峰高金属板片厚度密度每米填料理论板数95%15mm0.2m200/kg25填料因子等板高度持液量参数
11、载点因子泛点因子3.280m-1.443973.1572.464到水力学参数表后,从中选择流量最大的塔板，作为设计的计算根据:表-8Apen Plus模拟的T0103工艺规定SageTemperaure lqdfom/Tprtre var t/Ms flow lqud frm/(kg/hr）as flowvapr to/（kgr）37118.72819.9529274310904.7Vle flw liquid om /（/h）Vou flo apor o /(m3r）Moleclar w liq rmMoleclar w vaprtDensit iqufrom /（kgm3)60543556
12、.8.1967980086475svapor t （kgm3）Viscosty liquid fromcViscosty vapo to/Sface tensinliudfrom(mNm)Foaing inex5.01373.3696770.0912.70657-0.1071.1.3.2 工艺尺寸概算)泛点气速与空塔气速采用Bai-Houge关联式,可以计算填料的泛点气速lguF2ga3VLL0.2=A-K(WLWV)0.25(VL)0.125液相质量流量WL=521927.4kg/hr气相质量流量WV=310904.7kg/hr气相密度V=5.4kg/m3液相密度L=864.8kg/m3液相
13、黏度L=0.37cP空隙率=0.95填料因子=3.2808m-1比表面积a=250m2/m3重力加速度g=9.81m/s2对金属孔板波纹填料,常数A=.91，K=1.75，得泛点气速:uF=1.062m/s泛点率的选择重要考虑一下两方面的因素，一是物性的发泡状况，对于易起泡沫的物系，泛点率应取低限值,而无泡沫的物系,可以取较高的泛点率；二是填料塔的操作压力，对于加压操作的塔，应取较高的泛点率,对于减压操作的塔,应取较低的泛点率。考虑到石油组分可近似看做无泡沫物系,且为加压操作,取泛点率：uuF=0.8故空塔气速u=0.850m/s。2）气相动能因子F与气相负荷因子CSF=uV=1.98 在工业设计中推荐的12.的范畴之内。CS=uVL-V=0.00673）塔径计算D=4Vsu=4.89m5000mm（圆整）塔横截面积S=D24=19.635m24）填料装填计算等板高度取HETP=0.4m；理论板数NT=40,则填料层高度：Z=HETP（NT-2）=15.2m填料堆积设计
