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第三章 设备选型-精馏塔设计说明书

3.1 概述

本章是对各种塔设备的设计说明与选型。

3.2设计依据

气液传质分离用的最多的为塔式设备。它分为板式塔和填料塔两大类。板式塔和填料塔均可用作蒸馏、吸收等气液传质过程，但两者各有优缺点，根据具体情况进行选择。 设计所依据的规范如下：

《F1型浮阀》 JBT1118 《钢制压力容器》 GB 150-1998 《钢制塔式容器》 JB4710-92 《碳素钢、低合金钢人孔与手孔类型与技术条件》 HG21514-95 《钢制压力容器用封头标准》 JB/T 4746-2002 《中国地震动参数区划图》 GB 18306-2001 《建筑结构荷载规范》 GB50009-2001

3.3 塔简述

3.3.1填料塔简述

(1)填料塔

填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，由外壳、填料、填料支承、液体分布器、中间支承和再分布器、气体和液体进出口接管等部件组成。

填料是填料塔的核心，它提供了塔内气液两相的接触面，填料与塔的结构决定了塔的性能。填料必须具备较大的比表面，有较高的空隙率、良好的润湿性、耐腐蚀、一定的机械强度、密度小、价格低廉等。常用的填料有拉西环、鲍尔环、弧鞍形和矩鞍形填料，20世纪80年代后开发的新型填料如QH—1型扁环填料、八四内弧环、刺猬形填料、金属板状填料、规整板波纹填料、格栅填料等，为先进的填料塔设计提供了基础。

填料塔适用于快速和瞬间反应的吸收过程，多用于气体的净化。该塔结构简单，易于用耐腐蚀材料制作，气液接触面积大，接触时间长，气量变化时塔的适应性强，塔阻力小，压力损失为300～700Pa，与板式塔相比处理风量小，空塔气速通常为0.5-1.2 m/s，气速过大会形成液泛，喷淋密度6-8 m3/(m2.h)以保证填料润湿，液气比控制在2-10L/m3。填料塔不宜处理含尘量较大的烟气，设计时应克服塔内气液分布不均的问题。

(2)规整填料

塔填料分为散装填料、规整填料(含格栅填料) 和散装填料规整排列3种，前2种填料应用广泛。

在规整填料中，单向斜波填料如JKB，SM，SP等国产波纹填料已达到国外MELLAPAK、FLEXIPAC等同类填料水平；双向斜波填料如ZUPAK、DAPAK等填料与国外的RASCHIG SUPER-PAK、INTALOX STRUCTURED PACKING同处国际先进水平；双向曲波填料如CHAOPAK等乃最新自主创新技术，与相应型号的单向斜波填料相比，在分离效率相同的情况下，通量可提高25％-35％，比国外的单向曲波填料MELLAPAK PLUS通量至少提高5％。上述规整填料已成功应用于φ6400，φ8200，φ8400，φ8600，φ8800，φ10200mm等多座大塔中。

(3)板波纹填料

板波纹填料由开孔板组成，材料薄，空隙率大，加之排列规整，因而气体通过能力大，压降小。其比表面积大，能从选材上确保液体在板面上形成稳定薄液

层，使填料表面润湿率提高，避免沟留现象，从而提高传质效率。气液两相在填料中不断呈Z形曲线运动，流体分布良好，混合充分，无积液死角，因而放大效应很小，适用于大直径的塔。

3.3.2板式塔简述

（1） 板式塔

板式塔是一种逐级（板）接触型的汽液传质设备，塔内以塔板作为基本构件，气体以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，汽液两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。板式塔主要包括传统的筛板塔、泡罩塔、浮阀塔、舌片塔板与浮舌塔板、穿流塔板和各种改进型浮阀塔板、多种传质元件混排塔板和造成板上大循环的立体喷射塔板等。

（2)筛孔塔板

筛孔塔板简称筛板，结构特点为塔板上开设许多均匀的小孔。根据孔径的大小，分为小孔径塔板（孔径3～8 mm）和大孔径塔板（孔径为10～25mm）两类。工业应用以小孔径筛板为主，大空径筛板多用于某些特殊场合（如分离粘度大、易结焦的物系）。

3.4 选型原则

（1）下列情况优先选用填料塔：

1）在分离程度要求高的情况下，因某些新型填料具有很高的传质效率，故可采用新型填料以降低塔的高度;

2）对于热敏性物料的蒸馏分离，因新型填料的持液量较小，压降小，故可优先选择真空操作下的填料塔；

3）具有腐蚀性的物料，可选用填料塔，因为填料塔克采用非金属材料，如陶瓷、塑料等；

4）容易发泡的物料，宜选用填料塔。 （2）下列情况优先选用板式塔：

1) 塔内液体滞液量较大，操作负荷变化范围较宽，对进料浓度变化要求不敏感，操作易于稳定；