精馏塔塔板类型的选择精馏塔的类型•精馏塔两大类型精馏塔分为板式塔和填式塔两大类型。板式塔通常是由一个圆柱型的壳体及沿塔高按一定的间距水平设置的若干层塔板(或塔盘)所组成。板式塔的塔板可分为有降液管及无降液管两大类出气回流出料进气进料54321板式塔结构示意图1-塔体;2-塔;3-溢流堰;4-受液盘;5-降液管•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:•(1)u型流亦指回转流,降液和受液装置都安排在塔的同一侧。•(2)单溢流又称直径流,液体横过整个塔板,自受液盘流向溢流堰。•(3)双溢流又称半径流,来自上一塔板的液体分别从左右两侧的降液管进入塔板,横过半个塔板进入中间的降液管,在下一塔板,液体则分别流向两侧的降液管。•(4)阶梯式双溢流,塔板做成阶梯形式,目的在于减小液面落差而不缩短液体流经。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-塔板泡罩塔板的优点:因升气管高出液层,不易发生漏液现象,有较好的操作弹性,即当气液有较大的波动时,仍能维持几乎恒定的板效率,塔板不易堵塞,适于处理各种物料。泡罩塔板的缺点:塔板结构复杂,金属耗量大,,造价高;板上液层厚,气体流径曲折,塔板压降大,兼因雾沫夹带现象较严重,限制了气速的提高,致使生产能力及板效率均降低。近年来泡罩塔已逐渐被筛板塔和浮阀塔所取代2.筛板结构示意图(a)筛板操作示意图(b)筛孔布置图筛板按孔径大小不同可以分为:(1)单孔径筛板;(2)双孔径筛板:集中型和混合型;筛板的优点:结构简单、造价低,板上液面落差小,气体压降低。与泡罩塔比较,其生产能力、板效率约高10%~15%。缺点:筛孔孔径小,易堵塞,不宜处理易结焦、粘度大的物料。同时筛板塔的设计和操作精度要求较高,随着现代设计和控制水平的不断提高,筛板塔的应用日趋广泛。3.浮阀塔板——————浮阀形式(a)F1型1-浮阀片;2-凸缘;3-浮阀”腿“;4-塔板上的孔(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。4.喷射型塔板————I舌形塔板舌形塔板结构示意图I舌形塔板•对于舌形塔板,塔板上冲出许多舌形孔,舌叶与板面成一定角度,向塔板的溢流出口侧张开。上升气流穿过舌孔后,沿舌叶的张角向斜上方以较高速度(20~30m/s)喷出。从上层塔板降液管流出的液体流过每排舌孔时,即为喷出的气流强烈扰动而形成泡沫体,并有部分液滴被斜向喷射到液层上方。•最后,在塔板的出口侧,被喷射的液流高速冲至降液管上方的塔壁,流入降液管。舌形塔板的液流出口侧不设溢流堰,而降液管截面积要比一般塔板设计得大些。•舌形塔板开孔率较大,故可采用较大空速,生产能力比泡罩、筛板等塔型的都大。气体由舌孔斜向上喷出时,与板上液流方向一致,使液流受到推动,避免了板上液体的逆向混合及液面落差问题,板上滞留液量也较少,故操作灵敏且压力降小。•舌形塔板也有对负荷波动的适应能力较差的特点。II----浮动喷射塔板示意图浮动喷射塔板这种塔板的主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。优点:生产能力大,操作弹性大,压力降小,持液量少。•缺点•操作波动较大时液体入口处泄漏较多;液量少时,板上易“干吹”;液量大时,板上液体出现水浪式的脉动,因而影响接触效果,板效率低。踏板结构较复杂,浮动也易磨损及脱落。III浮舌结构示意图浮舌塔板•浮舌塔板是综合浮阀和固定舌形塔板的优点而提出的又一种新型塔板。•特点:操作弹性大,负荷变动范围甚至可超过浮阀塔,压力降小,特别适宜于减压蒸馏;结构简单,制造方便,效率也较高,介于浮阀塔板与固定舌形塔板之间。••在板上开有向上的与板面成一定角度的斜孔,开口方向与液流方向垂直,相邻两排孔的气体向相反的方向喷出。板面上液层低而均匀,气液接触良好,传质效率提高。斜孔塔板生产能力比浮阀塔板大30%左右,效率与之相当,且结构简单,加工制造方便,是一种性能优质的塔板。IV————斜孔塔板斜孔塔板示意图•斜孔塔板塔板上液层低而均匀,气液接触良好,传质效率高。生产能力比浮阀塔板大30%左右,结构简单,制造方便,是一种优良的塔板。V——穿流栅孔塔板示意图液相气相穿流栅孔塔板•穿流栅孔塔板亦称淋降板,是一种结构简单的板型,没有将液管,塔板上开有栅缝或筛孔,气、液两相同时逆流通过。操作时气体由孔或缝中上升,对液体产生阻滞作用,在板上造成一定的液层,气体穿过部分筛板或缝鼓入此液层,形成泡沫层和雾滴层进行气液接触。•在塔板上与气体接触的液体又不断的通过部分筛板或缝下落,在筛孔或缝中形成了气、液的上下穿流。但气、液并非同时在所有的同一筛孔中穿流,而是气流通过部分筛孔或缝,在塔板上与液体形成鼓泡层;液体则经另外部分筛孔或缝落下,而且气、液交叉通过的孔或缝的位置是不断变化着的。常见塔板的性能比较塔板类型相对生产能力相对塔板效率操作弹性压力降结构成本泡罩塔板1.01.0中高复杂1.0筛板1.2~1.41.1小低简单0.4~0.5浮阀塔板1.2~1.31.1~1.2大中一般0.7~0.8舌形塔板1.3~1.51.1小低简单0.5~0.6斜孔塔板1.5~1.81.1中低简单0.5~0.6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。