板式精馏塔结构设计

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1、板式精馏塔的结构设计精馏过程是借助于塔设备来实现气液相间的质量传递的。精馏操作既可采用板式塔，，也可采用填料塔。填料塔的设计已经在第三章中作了详细介绍，本章只介绍板式塔的设计。塔设备除了应满足特定的化工工艺条件（如温度、压力及耐腐蚀等）外，为了适应工业生产的需要还应达到下列要求：①生产能力大，即单位塔截面积的处理量大；②操作稳定，弹性大，即气液负荷有较大波动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作，并能保持长期连续运转；③分离效率高，即气液有充分的接触面积和接触时间，达到规定分离要求的塔高要低；④

2、流体流动的阻力小，即流体流经塔设备的压力降小，以达到节能和降低操作费用的目的；⑤结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。实际上，任何塔设备要满足上述所有要求是困难的，因此，只能从生产需要及经济合理的要求出发，抓住主要矛盾进行设计。1.5.1塔板的布置及主要参数在板式塔中，塔内装有一定数量的塔板，气体自塔底向上以鼓泡喷射的形式穿过塔板上的液层，使两相密切接触，进行传质。两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。塔板是气液接触的元件，也是气液分离的场所。塔板上通常划分为鼓泡区，溢流区，安定区和边缘区等4个区域

3、，如图1-3所示。1.5.2常用板式塔类型及结构板式塔种类多，根据塔板上气液接触元件的不同，可分为筛板塔、舌形塔、穿流多孔塔板、浮动喷射塔等多种。随着石油、化学工业的迅速发展，又开发使用了一些新型塔板，如斜孔塔板、S型板、导向筛板、网孔筛板、大孔筛板、浮阀-筛板复合塔板、旋流塔板、旋叶塔板、角钢塔板等。目前精馏过程常用的板式塔为浮阀塔、筛板塔和泡罩塔，前两者使用尤为广泛，因此，本节只讨论浮阀塔和筛板塔的设计。1.5.2.1筛板塔的特性筛板塔是最早使用的板式塔之一，它的主要优点有：①结构简单，易于加

4、工，造价为泡罩塔的60%左右，为浮阀塔的80%左右；②在相同条件下，生产能力比泡罩塔大20%～40%；③塔板效率较高，比泡罩塔高15%左右，但稍低于浮阀塔；④气体压力降较小，每板压力降比泡罩塔约低30%左右。筛板塔的缺点是：①小孔筛板易堵塞，不适宜处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液；②操作弹性较小（约2～3）。1.5.2.2浮阀塔的特性浮阀塔兼有泡罩塔和筛板塔的优点，目前已成为国内应用最广泛的塔型。大型浮阀塔的塔径可达10m，塔高达83m，塔板数多达数百块。其主要优点为：①在相同的条件下，生产能

5、力与筛板塔接近；②塔板效率比泡罩塔高15%左右；③操作弹性大，一般为5～9；④气体压力降小，在常压塔中每块板的压力降一般为400～666Pa；⑤液面落差小；⑥不易积垢堵塞，操作周期长；⑦结构比较简单，安装容易，制造费用仅为泡罩塔的60%～80%（但为筛板塔的120%～130%）。浮阀的形式有多种，国内最常用的是F1型浮阀，已确定为部颁标准（JB1118-68）其结构如图1-4所示，图中符号代表的尺寸见表1-1。表1-1F1型浮阀基本参数序号型式代号阀片厚度δ/mm/mm阀重/g适用于塔板厚度S/m

6、mH/mmL/mm1F1Q-4A1.524.9412.516.52F1Z-4A233.13F1Q-4B1.524.64F1Z-4B232.65F1Q-3A1.524.7311.515.56F1Z-3A232.87F1Q-3B1.524.38F1Z-3B232.49F1Q-3C1.524.810F1Z-3C23311F1Q-3D1.52512F1Z-3D233.213F1Q-2C1.524.6210.514.514F1Z-2C232.715F1Q-2D1.524.716F1Z-2D232.9 F1型

7、浮阀分轻阀（代表符号Q）和重阀（代表符号Z）两种。一般重阀应用较多，轻阀泄漏量较大，只有在要求塔板压降小的时候（如减压蒸馏）才采用虽然浮阀塔具有很多优点，但在处理粘稠度较大的物料方面不及泡罩塔；在结构、生产能力、塔板效率、压力降等方面不及筛板塔。1.5.2.3整块式和分块式塔板从装配特点来分，塔板有整块式和分块式两种。当塔径小于900mm时采用整块式塔板；当塔径大于800mm时，由于人能在塔内进行装拆，可采用分块式塔板；塔径为800~900mm时，可根据制造和安装的具体情况任意选用上述两种结构。⑴

8、整块式塔板整块式塔板分为定距管式和重叠式两类。定距管式塔板结构如图1-5所示，一个塔节中安装若干塔板，用拉杆和定距管将塔板紧固在塔节内的支座上。定距管起着支承塔板和保持塔板间距的作用。塔板与塔壁间的缝隙，以软填料密封后，用压块及压圈压紧。塔节的长度取决于塔径和板间距。当塔径为300~500mm时，只能伸入手臂安装，塔节长度以800~1000mm为宜；塔径为500~800mm时，人勉强可以进入塔内安装，塔节不宜超过2000~2500mm；塔径大于800mm时，由于受拉杆长度的限制，为