塔设备选型

塔设备选型

1.1设计标准

1.2塔设备设计原则

塔设备设计应满足以下原则：

(1)生产能力大。在较大的气(汽)液流速下，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏正常操作的现象。

(2)操作稳定、弹性大。当塔设备的气(汽)液负荷量有较大的波动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作，并且塔设备应保证能长期连续操作。

(3)流体流动阻力小，即流体透过塔设备的压力降小。这将大大节省生产中的动力消耗，以降低操作费用。对于减压蒸馏操作，较大的压力降还将使系统无法维持必要的真空度。

(4)结构简单、材料耗用量小、制造和安装容易。这可以减少基建过程中的投资费用。

(5)耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。

1.3塔型的选择

1.3.1板式塔与填料塔的比较

精馏塔按传质元件区别可分为两大类，即板式精馏塔和填料精馏塔。根据上述要求，可对板式塔和填料塔的性能作一简要的比较，详见表1-1 所示。

表1-1 板式塔与填料塔的对比

1.3.2塔型选择时应考虑的因素

选择塔型时应考虑的因素有很多，主要有：物料性质、操作条件、塔设备的性能，以及塔设备的制造、安装、运输和维修等，具体如下：

与物性有关的因素

a）易起泡的物系，如处理量不大时，以选择填料塔为宜。因为填料能使泡沫破裂，在板式塔中则易引起液泛。

b）具有腐蚀性的介质，可选用填料塔，如必须用板式塔，宜选用结构简单、造价便宜的筛板塔、穿流式塔盘或舌形塔盘，以便及时更换。

c）具有热敏性的物料需减压操作，以防过热引起分解或聚合时，应选用压力降较小的塔型，如可采用装填规整填料的塔、湿壁塔等，当要求真空度较低时，宜用筛板塔和浮阀塔。

d）粘性较大的物系，可以选用大尺寸填料。板式塔的传质效率太差。含有悬浮物的物料，应选择液流通道较大的塔型，以板式塔为宜。可选用泡罩塔、浮阀塔、栅板塔、舌形塔和孔径较大的筛板塔等。不宜使用小填料。

e）操作过程中有热效应的系统，用板式塔为宜。因塔盘上有液层，可在其中安放换热管，进行有效的加热或冷却。

与操作条件有关的因素

a）若气相传质阻力大（即气相控制系统，如低粘度液体的蒸馏，空气增湿等），宜采用填料塔，因填料层中气相呈湍流，液相为膜状流。反之，受液相控制的系统，宜采用板式塔，因为板式塔中液相呈湍流，用气体在液层中鼓泡。

b）大的液体负荷，可选用填料塔，若用板式塔时，宜选用气液并流的塔型（如喷射型塔盘）或选用板上液流阻力较小的塔型（如筛板和浮阀）。此外，导向筛板塔

盘和多降液管筛板塔盘都能承受较大的液体负荷。

c）低的液体负荷，一般不宜采用填料塔。因为填料塔要求一定数量的喷淋密度，但网体填料能用于低液体负荷的场合。

d）液气比波动的适宜性，板式塔优于填料塔，故当液气比波动较大的宜用板式塔。

e）操作弹性，板式塔较填料塔大，其中以浮阀塔为最大，泡罩塔次之，一般地说，穿流式塔的操作弹性较小。

其他原因

a）对于多数情况，塔径大于800mm 时，宜用板式塔，小于800mm 时，宜用填料塔。但也有例外，鲍尔环及某些新型填料在大塔中的使用效果可优于板式塔。同样，塔径小于800mm 时，也有使用板式塔的。

b）一般填料塔比板式塔重。

c）大塔以板式塔造价较廉。因填料价格约与塔体的容积成正比，板式塔按单位面积计算价格，随塔径增大而减小。

1.4板式塔中板型的选择

1.4.1塔盘的选择

板式塔的塔盘有泡罩、筛板、浮阀及穿流式，其性能比较如1-2 表所示：表1-

2 板式塔塔盘比较

塔板形式蒸汽量液量效率操作弹性压力降造价可靠性

各塔板的优缺点及用途比较如表1-3 所示

表1-3 塔板优缺点比较

1.4.2溢流形式的选择

塔盘上液相流动形式取决于液相负荷的范围，单流型是最常用的；当塔径较大，或液相负荷较大时，宜采用双流型。甚至三、四流型或阶梯型；在液气比很小时才采用U形流型。下表1-4 是液相负荷( m3 / h)与塔板溢流型式的关系表。

表1-4 液相负荷(m3/h )与塔板溢流形式的关系

表给出了几种主要塔板性能的量化比较。

几种主要塔板性能的量化比较

1.5环己烷精制塔T302 的工艺设计

1.5.1概述

T302为环己烷精制塔。根据Aspen Plus模拟的结果可得环己烷精制塔T302 各塔板参数，各塔板参数详见表1-5。本工艺的主要物料为含有部分氢气和甲烷的环己烷，物料洁净、腐蚀性小，粘度小，且无悬浮物，整套装置产量及气液相负荷较大，结合表1-1，本项目设计小组拟采用板式塔。又参照表1-2 和1-3 各种塔板形式的比较，可知浮阀塔板集合了泡罩塔和筛板塔的优点，它结构简单、造价

低、制造方便、生产能力大、操作弹性大，因此本工艺选用浮阀塔板，溢流形式为单溢流。

1.5.2 C YH 精馏塔 T302 具体工艺设计

1.5.

2.1 塔径 D 的计算

因精馏段气相流量较大， 故以精馏段数据确定全塔塔径更为安全可靠， 本设 计以精馏段数据为设计依据。

设板间距 H T =0.45m ，板上清液层高度为 h L =0.07m 计算两相流动参数

L h L

0.5 FLV= L

h L

=0.42

V h V

由（H T -h L ）及 FLV 查Smith 关联图得C 20=0.05m/s ，故

0.2

C C 20

=0.0486m/s

20

20

液泛气速

LV

u max c L V

=0.02m/s

对于一般液体，泛点率为 0.6～ 0.8，此处泛点率取 0.8，则表观空塔气速

u 0.8u max =0.016m/s

故塔径

D= 4VS

= 0.752m ，圆整为 0.8m 。

u

1.5.

2.2 塔高的计算

实际塔板数的确定：

12 12

N 12 12

23.1,圆整取 24.

E t

0.52 圆整取

釜液高度的计算： 1 2

2 A T = D =0.20m 2

T 4

H B 1.0m

塔顶空间高度取 1.0m

塔板间距：每隔 6块塔板开一人孔， 共需人孔 4个（不包括塔顶和塔底的） 开设人孔处的塔板间距改为 0.80m ，进料口处离上板高度为 0.80m.