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精馏塔塔型选填料还是塔板,如何选取?

发布时间:2025-02-18 17:04:20 人气:51

精馏塔塔型选填料还是塔板,如何选取?

精馏中所用的塔器可分为两大类:板式塔和填料塔,如何选取适宜的塔型,往往给工程设计和业主决策造成很多困惑。在实际中,塔型选取主要根据塔的性能表现,物性特征、经济性以及特殊要求进行综合考虑。

在精馏塔中,塔的整体性能通常由三个方面的要素表征

1.传质效率,即塔板的板效率或填料的等板高度HETP或者是传质单元高度HTU。


2.通量,在一定气液比下的气体最大操作负荷,通常用Cs表示。

image.png

其中:Cs——为最大通量负荷影子

        Umax——为最大气相流速。

3.在设计操作状态下的压力降。

较低的压降可以缩小塔顶和塔釜的温差,对于实现热泵精馏和多效精馏更为有利。


塔型选取原则一

通常填料塔具有较高的传质效率,较小的压降,但塔效率会随着操作状态的变化而变化。塔内的操作状态和用流动参数来进行量化,流动参数FP。其定义为:

image.png

其中:

L——塔内液相流率,kg/h

G——塔内气相流率,kg/h    

ρL——塔内液相密度,kg/cum

ρG——塔内气相密度,kg/cum

精馏专家Kister曾提出依据流动参数来选取塔型,经研究,根据塔内的流动参数,分为以下三种情况:

1. 当FP在0.02~0.1的范围内时,塔板和散堆填料具有大致相同的分离效率和通量,但规整填料的效率比塔板和散堆填料高50%。此时选用规整填料具有明显优势。

2. 当FP在0.1~0.3的范围内时,塔板、散堆填料、规整填料效率通量相当,三者可以任选。但需考虑成本,安装可行性,腐蚀性等其他因素。

3. 当FP大于0.3时,规整填料的通量和效率随着FP的增大迅速降低。此时不宜选用规整填料。选用塔板较为适宜。


塔型选取原则二

还可根据塔内操作压力选取塔内件,具体如下:

1.对于低压精馏(操作压力小于大气压)

此情况的特点是高气速,低液相负荷,低流动参数。且往往对塔压降要求严格。首选规整填料。其次散堆填料。

2.对于中压精馏(1大气压~4大气压)

此时类似于流动参数FP在0.1~0.3的范围内时,塔内件选择余地较大,塔板、散堆填料、规整填料可以任选,主要考虑结垢、腐蚀、起泡以及投资。格栅填料具有较好的抗结垢、结焦能力。塔板造价比规整填料低,且耐腐蚀性好。

3.高压精馏(大于4个大气压)    

高压精馏的特点是低气速、高气相密度、高流动参数,对压降要求不严,气液相密度差较小,表面张力低,一般采用高操作弹性的塔板。         

对于一些特殊的条件和要求,塔型的选择也要特殊考虑,比如物系的结垢、腐蚀、起泡等,特殊的材质要求、抗结垢设计、特殊的停留时间设计、高操作弹性设计、低压降设计等,多进料塔、中间再沸器塔、中段循环塔、侧线抽出塔等,都是决定塔型选取的重要因素。    


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