精餾塔工作原理及動(dòng)圖
精餾塔是進(jìn)行精餾的一種塔式氣液接觸裝置,也是石油化工生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛的一種傳質(zhì)傳熱裝置。在石油化工生產(chǎn)中常常要求獲得純度很高的產(chǎn)品,通過精餾過程可以獲得這種高純度的產(chǎn)品。
01 精餾原理
精餾是利用混合液中各組分的沸點(diǎn)或揮發(fā)性差異,經(jīng)過連續(xù)多次部分氣化、多次部分冷凝,使輕重組分完全分離的單元操作。
02 精餾塔主要結(jié)構(gòu)
精餾塔主要包括:再沸器、冷凝器、精餾塔。
再沸器:再沸器對(duì)釜液加熱至沸騰,提供一定流量的上升蒸汽,同時(shí)部分釜液作為塔釜產(chǎn)品采出。
塔頂冷凝器:將進(jìn)入塔頂?shù)纳仙羝淠淠阂徊糠至魅胨?nèi)為回流液、一部分采出為塔頂產(chǎn)品。
塔板:塔板上液相和氣相充分接觸混合,進(jìn)行傳熱傳質(zhì),每一塊塔板氣相和液相雙向傳質(zhì),上升蒸汽部分冷凝,下降回流液部分氣化,逐級(jí)使輕、重組分進(jìn)一步分離。每一塊塔板相當(dāng)于進(jìn)行一次蒸餾。
03 精餾塔分類
1、板式塔:篩板塔、泡罩塔、浮閥塔
在圓柱形殼體內(nèi)按一定間距水平設(shè)置若干層塔板,液體靠重力作用自上而下流經(jīng)各層板后從塔底排出,各層塔板上保持有一定厚度的流動(dòng)液層;氣體則在壓強(qiáng)差的推動(dòng)下,自塔底向上依次穿過各塔板上的液層上升至塔頂排出。氣、液在塔內(nèi)逐板接觸進(jìn)行質(zhì)、熱交換,故兩相的組成沿塔高呈階躍式變化。
1)篩板塔結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)特點(diǎn):塔板上有許多均勻小孔,孔徑3-8mm(10-25mm),篩孔呈△排列,塔板上設(shè)溢流堰。操作時(shí)氣體通過篩孔分散成細(xì)小氣流,鼓泡通過液層。正常操作時(shí),上升氣流能阻止液體液體經(jīng)篩孔向下漏液。優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單,造價(jià)低;塔板液面落差小,流動(dòng)阻力小,氣體壓降低;生產(chǎn)能力大,塔板效率高(與泡罩塔比,氣體分散好,氣液接觸充分)。缺點(diǎn):操作彈性?。獾烂娣e固定,不能調(diào)節(jié));篩孔易堵塞,不宜處理易結(jié)焦、粘度大的物料。
2)泡罩塔結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)特點(diǎn):升氣管+泡罩(帶齒縫),操作時(shí),液體橫向流過塔板,溢流堰保持一定液層厚度,沿升氣管上升氣體折流經(jīng)過齒縫進(jìn)入液層,被分散成細(xì)小的氣泡或流股,在板上形成鼓泡層和泡沫層。優(yōu)點(diǎn):不易漏液,操作彈性大(維持塔板效率基本不變,氣流負(fù)荷允許波動(dòng)的范圍);塔板不易堵塞(齒孔較大)缺點(diǎn):結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價(jià)高;塔板壓降大,流體阻力大;霧沫夾帶嚴(yán)重;生產(chǎn)能力及塔板效率較低(氣液接觸越充分效率越高)。泡罩塔已經(jīng)逐漸被篩板、浮閥塔取代,很少使用。
3)浮閥塔結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)特點(diǎn):開孔+可浮動(dòng)閥片,操作時(shí),由閥孔上升的氣流經(jīng)閥片與塔板間隙沿水平方向進(jìn)入液層,增加氣液接觸時(shí)間,浮閥開度隨氣體負(fù)荷可變,當(dāng)氣量低時(shí),氣體可通過靜止開度的縫隙而鼓泡;高氣量時(shí),閥片浮起,開度增大。優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單,造價(jià)低;生產(chǎn)能力達(dá)(較大開孔率,大于泡罩20%-40%,接近篩板);操作彈性大(閥片可升降,容許的氣速波動(dòng)范圍比泡罩或篩板要寬);塔板效率較高(氣體水平吹入液層,氣液接觸時(shí)間長);氣體壓降及液面落差?。狻⒁航?jīng)過閥片時(shí)阻力?。┤秉c(diǎn):處理易結(jié)焦、高粘度的物料時(shí),閥片易與塔板粘結(jié);操作時(shí)閥片易脫落或卡死,造成塔板效率和操作彈性下降。
2、填料塔
在圓柱形殼體內(nèi)裝填一定高度的填料,液體經(jīng)塔頂噴淋裝置均勻分布于填料層頂部上,依靠重力作用沿填料表面自上而下流經(jīng)填料層后自塔底排出;氣體則在壓強(qiáng)差推動(dòng)下穿過填料層的空隙,由塔的一端流向另一端。氣液在填料表面接觸進(jìn)行質(zhì)、熱交換,兩相的組成沿塔高連續(xù)變化。
1)填料類型
04 板式塔與填料塔比較