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解读超重力精馏设备中安全技术
点击次数:562 发布时间:2017-07-24
超重力精馏设备包括精馏塔、再沸器和冷凝器等设备。主要设备是精馏塔,其基本功能是为气液相提供充分接触的机会,使传热和传质过程迅速而有效地进行;并且使接触后的气、液两相及时分开,互不夹带。根据塔内气、液接触部件的结构形式,精馏塔可分为板式塔和填料塔两大类型。
(一) 板式塔的结构
超重力精馏设备板式塔通常是由一个呈圆柱形壳体及沿塔高按一定的间距水平设置的若干层塔板所组成,如图10—17所示。在操纵时,液体靠重力作用由顶部逐板向塔底排出,并在各层塔板的板面上形成活动的液层;气体则在压力差的推动下,由塔底向上经过均布在塔板上的开孔依次穿过各层塔板由塔顶排出。塔内以塔板作为气液两相接触传质的基本构件。
产业生产中的板式塔,常根据塔板间有无降液管沟通而分为有降液管及无降液管两大类,用得zui多的是有降液管式的板式塔(如图10—17所示),它主要由塔体、溢流装置和塔板构件等组成。
(1)塔体通常为圆柱形,常用钢板焊接而成,有时也将其分成若干塔节,塔节间用法兰联接。
(2)溢流装置包括出口堰、降液管、进口堰、受液盘等部件。
1)出口堰保证气液两相在塔板上有充分接触时间,塔板上必须贮有一定量的液体。为此,在塔板的出口端设有溢流堰,称出口堰。塔板上的液层厚度或持液量很大程度上由堰高决定。生产中zui常用的是弓形堰,小塔中也有用圆形降液管升出板面一定高度作为出口堰的。
2)降液管降液管是塔板之间液流通道。也是溢流液中所夹带气体分离的场所。正常工作时,液体从上层塔板的降液管流出,横向流过塔板,翻越溢流堰,进进该层塔板的降液管,流向下层板。降液管有圆形和弓形两种,弓形降液管具有较大的降液面积,气液分离效果好,降液能力大,因此生产上广泛采用。
为了保证液流能顺畅的流人下层塔板,并防止沉淀物堆积和堵塞液流通道,降液管与下层塔板间应有一定的间距。为了保持降液管的液封,防止气体由下层塔进进降液管,此间距应小于出口堰高度。
3)受液盘降液管下方部分的塔板通常又称为常驻液盘。有凹型及平型两种,一般较大的塔采用凹型受液盘,平型则就是塔板面本身。
4)进口堰在塔径较大的塔中,为了减少液体自降液管下方流出的水平冲击,常设置进口堰。可用扁钢或Ф8——10mm的圆钢直接点焊在降液管四周的塔板上而成。为保证液流畅通,进口堰与降液管间的水平间隔不应小于降液管与塔板之间距。
(3)塔板及其构件塔板是板式塔内气、液接触的场所,操纵时气、液在塔板上接触的好坏,对传热、传质效率影响很大。在长期的生产实践中,人们不断地研究和开发出新型塔板,以改善塔板上的气、液接触状况,进步板式塔的效率。目前产业生产中使用较为广泛的塔板类型有泡罩塔板、筛孔塔板、浮阀塔板等几种,但泡罩塔已越来越少。
(二) 超重力精馏设备板式塔的类型
(1)泡罩塔泡罩塔是随产业蒸馏的建立而发展起来的,是应用zui早的塔型,其结构如图10—18所示。塔板上的主要元件为泡罩,泡罩尺寸一般为80、100、150三种,可根据塔径的大小来选择,泡罩的底部开有齿缝,泡罩安装在升气管上,从下一块塔板上升的气体经升气管从齿缝中吹出,升气管的顶部应高于泡罩齿缝的上沿,以防止液体从中漏下,由于有了升气管,泡罩塔即使在很低的气速下操纵,也不致于产生严重的漏液现象。因此,该种塔运作很稳定并有完整的设计资料和部分标准。不足是结构复杂、压降大、造价高,已逐渐被其他的塔型取代,新建塔很少再用此种塔板。
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(2)筛板塔筛板塔出现略迟于泡罩塔,与泡罩塔的差别在于取消了泡罩与升气管,直接在板上开很多的小直径的筛孔。操纵时,气体高速通过小孔上升,板上的液体不能从小孔中落下,只能通过降液管流到下层板,上升蒸汽或泡点的条件使板上液层成为强烈搅动的泡沫层。筛板用不锈钢板制成,孔的直径约为Ф8mm。筛板塔结构简单、造价低、生产能力大、板效率高、压降低,随着对其性质的深进研究,已成为应用zui广泛的一种。
(3)浮阀塔 浮阀塔是在第二次世界大战后开始研究。自20世纪50年代起使用的一种新型塔板。其特点是在筛板上每个筛孔处安装一个可以上下浮动的阀体,当筛孔气速高时,阀片被顶起而上升,气速低时,阀片因自重而下降。阀体可随上升气量的变化而自动调节开度,这样可使塔板上进进液层的气速不至于随气体负荷的变化而大幅度变化,同时气体从阀体下水平吹出加强了气液接触。浮阀的形式很多。其中F—1型研究和推广较早,如图10—19所示。分轻阀和重阀两种,轻阀重25g,由1.5mm薄板冲压而成;重阀重33g,由2mm薄板冲压而成。阀孔直径39mm,阀片有三条带钩的腿,插进阀孔后将其腿上的钩扳转90°,可防止被气体吹走;此外,浮阀边沿冲压出三块向下微弯的“脚”。当气速低浮阀降至塔板时,靠这三只“脚”使阀片与塔板间保持2.5mm左右的间隙。

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