一般的精餾裝置由精餾塔塔身、冷凝器、回流罐，以及再沸器等設備組成。進料從精餾塔中某段塔板上進人塔內(nèi)，這塊塔板稱為進料板。進料板將精餾塔分為上下兩段，進料板以上部分稱為精餾段，進料板以下部分稱為提餾段。
精餾塔分類
塔板的分類
板式塔是一種應用極為廣泛的氣液傳質設備，它由一個通常呈圓柱形的殼體及其中按一定間距水平設置的若干塔板所組成。板式塔正常工作時，液體在重力作用下自上而下通過各層塔板后由塔底排出；氣體在壓差推動下，經(jīng)均布在塔板上的開孔由下而上穿過各層塔板后由塔頂排出，在每塊塔板上皆儲有一定的液體，氣體穿過板上液層時，兩相接觸進行傳質。
板式塔種類繁多，通?？煞诸惾缦拢?/span>
①按塔板結構分，有泡罩板、篩板、浮閥板、網(wǎng)孔板、舌形板等等。歷史上應用*早的有泡罩塔及篩板塔，20世紀50年代前后，開發(fā)了浮閥塔板。現(xiàn)應用*廣的是篩飯和浮閥塔板，其他不同型式的塔板也有應用。一些新型塔板或傳統(tǒng)塔板的改進型也在陸續(xù)開發(fā)和研究中。
②按氣液兩相的流動方式分，有錯流式塔板和逆流式塔板，或稱有降液管塔板和無降液管塔板。有降液管塔板應用極廣，它們具有較高的傳質效率和較寬的操作范圍；無降液管的逆流式塔板也常稱為穿流式塔板，氣液兩相均由塔板上的孔道通過。塔板結構簡單，整個塔板面積利用較充分。常用的有穿流式篩板、穿流式柵板、穿流式波紋板等。
③按液體流動型式分，有單流形、雙流形、U形流形及其他流形(如四流形、階梯形、環(huán)流形等)。
單流形塔板應用*為廣泛，它結構簡單，液流行程長，有利于提高塔板效率。但當塔徑或液量過大時，塔板上液面梯度會較大，導致氣液分布不均，或造成降液管過載，影響塔板效率和正常操作。
雙流形塔板宜用于塔徑較大及液流量較大時，此時，液體分流為兩股，可以減少溢流堰的液流強度和降液管負荷，同時，也減小了塔板上的液面梯度。但塔板的降液管要相間地置于塔板的中間或兩邊，多占一些塔板傳質面積。
U形流形的塔板進出口堰均置于塔板的同一側。其間置有高于液層的隔板。以控制液流呈U形流，從而延長液流行程，此種板型在小直徑塔及低液量時采用。
四流形、階梯流形則適于更大直徑的塔和很大的液量情況。
填料的分類
填料塔是以塔內(nèi)裝有大量的填料為相間接觸構件的氣液傳質設備。填料塔于19世紀中期已應用于工業(yè)生產(chǎn)，此后，它與板式塔競相發(fā)展，構成了兩類不同的氣液傳質設備。
填料塔的塔身是一直立式圓筒，底部裝有支承板。填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。在填料的上方安裝填料壓板，以限制填料隨上升氣流的運動。液體從塔頂加入，經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經(jīng)氣體分布裝置(小直徑塔一般不設氣體分布裝置)分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙。在填料表面氣液兩相密切接觸進行傳質。填料塔屬于連續(xù)接觸式的氣液傳質設備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相。
當液體沿填料層下流時，有逐漸向塔壁集中的趨勢，使得塔壁附近的液流量逐漸增大，這種現(xiàn)象稱為壁流，壁流效應造成氣液兩相在填料層分布不均勻，從而使傳質效率下降。為此，當填料層較高時，需要進行分段，中間設置再分布裝置。液體再分布裝置包括液體收集器和液體再分布器兩部分，上層填料流下的液體經(jīng)液體收集器收集后，送到液體再分布器，經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料的上方。
填料是填料塔的核心構件，它提供了氣液兩相接觸傳質的相界面，是決定填料塔性能的主要因素。填料的種類很多，根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。
1.散裝填料
散裝填料是一粒粒具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體。一般以散裝方式堆積在塔內(nèi)，又稱為亂堆填料或顆粒填料。散裝填料根據(jù)結構特點不同，又可分為環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等。較為典型的散裝填料主要有：拉兩環(huán)填料，鮑爾環(huán)填料，階梯環(huán)填料，弧鞍填料，矩鞍填料，金屬環(huán)矩鞍填料，球形填料。
2.規(guī)整填料
規(guī)整填料是一種在塔內(nèi)按均勻幾何圖形排列，整齊堆砌的填料。該填料的特點是規(guī)定了氣液流徑，改善了填料層內(nèi)氣液分布狀況，在很低的壓降下，可以提供更多的比表面積，使得處理能力和傳質性能均得到較大程度的提高。
規(guī)整填料種類很多，根據(jù)其幾何結構可以分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等，現(xiàn)介紹幾種較為典型的規(guī)整填料。
(1)格柵填料
格柵填料是以條狀單元體按一定規(guī)則組合而成的，其結構隨條狀單元體的形式和組合規(guī)則而變，因而具有多種結構形式。工業(yè)上應用*早的格柵填料為木格柵填料。應用較為普遍的有格里奇格柵填料、網(wǎng)孔格柵填料、蜂窩格柵填料等，其中以格里奇格柵填料*具代表性。格柵填料的比表面積較低，因此主要用于要求低壓降、大負荷及防堵等場合。
(2)波紋填料
波紋填料是一種通用型規(guī)整填料，工業(yè)上應用的規(guī)整填料絕大部分屬于此類。波紋填料是由許多波紋薄板組成的圓盤狀填料，波紋與塔軸的傾角有30。和45。兩種，組裝時相鄰兩波紋板反向靠疊。各盤填料垂直裝于塔內(nèi)，相鄰的兩盤填料間交錯90。排列。
波紋填料的優(yōu)點是結構緊湊，具有很大的比表面積，其比表面積可由波紋結構形狀而調整，常用的有125、150、250、350、500、700等幾種。相鄰兩盤填料相互垂直，使上升氣流不斷改變方向，下降的液體也不斷重新分布，故傳質效率高。填料的規(guī)則排列，使流動阻力減小，從而處理能力得以提高。波紋填料的缺點是不適于處理黏度大、易聚合或有懸浮物的物料，此外，填料裝卸、清理較困難，造價也較高。
波紋填料按材質結構可分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料兩大類，其材質又有金屬、塑料和陶瓷等之分。
(3)脈沖填料
脈沖填料是由帶縮頸的中空棱柱形單休，按一定方式拼裝而成的一種規(guī)整填料。脈沖填料組裝后，會形成帶縮頸的多孔棱形通道，其縱面流道交替收縮和擴大，氣液兩相通過時產(chǎn)生強烈的湍動。在縮頸段，氣速較快，湍動劇烈，從而強化傳質。在擴大段，氣速減到*小，實現(xiàn)兩相的分離。流道收縮、擴大的交替重復，實現(xiàn)了“脈沖”傳質過程。
脈沖填料的特點是處理量大，壓力降小，是真空精餾的理想填料。因其優(yōu)良的液體分布性能使放大效應減少，故特別適用于大塔徑的場合。
精餾塔的平衡操作
精餾塔的操作應掌握物料平衡、氣液相平衡和熱量平衡。
物料平衡指的是單位時間內(nèi)進塔的物料量應等于離開塔的諸物料量之和。物料平衡體現(xiàn)了塔的生產(chǎn)能力，它主要是靠進料量和塔頂、塔底出料量來調節(jié)的。操作中，物料平衡的變化具體反應在塔底液面上。當塔的操作不符合總的物料平衡時，可以從塔壓差的變化上反映出來。例如，進得多，出得少，則塔壓差上升。對于一個固定的精餾塔來講，塔壓差應在一定的范圍內(nèi)，塔壓差過大，塔內(nèi)上升蒸氣的速度過大，霧沫夾帶嚴重，甚至發(fā)生液泛而破壞正常的操作；塔壓差過小，塔內(nèi)上升蒸氣的速度過小，塔板上氣液兩相傳質效果降低，甚至發(fā)生漏液，大大降低了塔板效率。物料平衡掌握不好，會使整個塔的操作處于混亂狀態(tài)，掌握物料平衡是塔操作中的一個關鍵。如果正常的物料平衡受到破壞，它將影響另兩個平衡，即氣液相平衡達不到預期的效果，熱平衡也被破壞而需重新予以調整。
氣液相平衡主要體現(xiàn)了產(chǎn)品的質量及損失情況。它是靠調節(jié)塔的操作條件(溫度、壓力)及塔板上氣液接觸的情況來達到的。只有在溫度、壓力固定時，才有確定的氣液相平衡組成，當溫度、壓力發(fā)生變化時，氣液相平衡所決定的組成就發(fā)生變化，產(chǎn)品的質量和損失情況隨之發(fā)生變化。氣液相平衡與物料平衡密切相關，物料平衡掌握好了，塔內(nèi)上升蒸氣速度合適，氣液接觸良好，則傳熱傳質效率高，塔板效率亦高。當然溫度、壓力也會隨著物料平衡的變化而改變。
熱量平衡是指進塔熱量和出塔熱量的平衡，具體反應在塔頂溫度上。熱量平衡是物料平衡和氣液相平衡得以實現(xiàn)的基礎，反過來又依附于它們。沒有熱的氣相和冷的回流，整個精餾過程就無法實現(xiàn)；而塔的操作壓力、溫度的改變(即氣液相平衡組成改變)，則每塊塔板上氣相冷凝的放熱量和液體汽化的吸熱量也會隨之改變，體現(xiàn)于進料供熱和塔頂取熱發(fā)生的變化上。
掌握好物料平衡、氣液相平衡和熱量平衡是精餾操作的關鍵所在，三個平衡之間相互影響、相互制約。在操作中通常是以控制物料平衡為主，相應調節(jié)熱量平衡，*終達到氣液相平衡。
(1)要保持塔底液面穩(wěn)定平衡，必需穩(wěn)定：①進料量和進料溫度；②塔頂、側線及塔底抽出量；③塔頂壓力。
(2)要保持穩(wěn)定的塔頂溫度，必需穩(wěn)定：①進料量和進料溫度；②頂回流、循環(huán)回流各中段回流量及溫度；③塔頂壓力；④汽提蒸汽量；⑤原料及回流不帶水。
只要密切注意塔頂溫度、塔底液面，分析波動原因，及時加以調節(jié)，就能掌握塔的三個平衡，保證塔的正常操作
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