摘要: 對填料塔設計的內部結構合理設定進行分析, 並通過實際操作進行對比觀察, 結果發現, 填料塔的結構設定合理, 能明顯提高氣液傳質效果, 增強分離能力。
填料塔是化工型別工業中最常用的氣液傳質裝置之一。在塔體內設定填料使氣液兩相能夠達到良好的傳質接觸狀況。填料塔具有結構簡單, 便於用耐腐蝕材料製造, 造價低以及壓降小等優點。
此外填料塔還具有很多適用性, 被廣泛應用在小直徑塔上。如填料塔設計合理, 可以取得很好的分離效果, 從而得到很好的經濟效果。
1 現有設計缺陷和原因分析
目前, 許多在用的填料分離塔存在一些問題, 影響了塔的分離效果。儘管這些塔的塔徑、填料高度均計算合理, 塔內構件齊全, 但往往忽略了各塔件的合理布置, 有些則圖結構簡單, 省略了一些不能省略的部件, 從而使氣液兩相的傳質狀況大受影響, 降低了塔的分離能力。經了解, 廣西許多製藥廠中使用的酒精**塔就普遍存在以下一些問題, 這些問題產生的主要原因是, 設計時沒有意識到這些問題的重要性, 以及在實際操作中所產生的後果, 現就存在的問題分析如下:
111 沒有設定液相再分配裝置在用的許多小直徑填料分離塔中, 為了充分利用高度, 簡化結構, 未設定液相再分配器。塔內液體沿填料層下流時往往有逐漸靠塔壁方向集中的趨勢, 液體沿塔壁走短路至塔底, 降低了傳質效果。實際上, 在小塔中, 由於單位截面的周邊率大, 此效應大為顯著, 減少填料的表面有效利用率達30 %以上, 影響裝置效率。
112 各液相再分配裝置分配不合理儘管有些在用的填料塔也設定了液相再分配裝置, 但在設計中忽視了再分配器的分布, 只圖設計安裝方便, 不重視設定位置, 也起不到克服液相走短路的狀況。
113 液相噴淋裝置與填料的距離不合理液相噴淋裝置與填料的高度也沒有引起足夠的注意。液相噴淋裝置與填料的距離控制不合理, 會引起液相分布不均, 影響傳質效果。
114 液相再分配裝置與填料的距離不合理液相再分配器與填料的空間距離, 在實際操作中很重要, 合理地安排一定的空間距離, 使氣液有乙個再平衡空間, 對提高傳質效率大有好處。
115 塔頂氣相出口與填料的空間距離不合理塔頂氣相出口與填料的空間距離。這個問題在《化學工程設計手冊》中沒有任何規定和說明, 氣相出口處存在一定的空間, 使氣相進行再平衡分配, 這不論在實際還是理論上對提高分離效率很有好處。
2 解決辦法
以上闡述了填料塔設計中存在的問題和原因、後果。那麼, 今後怎樣對填料塔設計、解決上述問題。其詳細介紹如下, 結構示意圖如圖1。
211 設定液相再分配器解決液體往下流時逐漸靠塔壁方向集中的現象, 填料每隔一定距離, 需設定液相再分配裝置。再分配器之間的距離z0, 可按不同填料進行選取。對拉西環:
z0 = ( 2.5～ 3 )dt , dt 為塔徑。對á 400 mm 以下小塔, 可允許比上值較大的z0, 對於大塔, z0 不宜超過6 m。
對於鮑爾環或鞍型填料, z0= (5～ 10)d r, 對大塔, z0 不宜超過6 m。圖1 塔結構示意圖
212 液相噴淋器與填料的距離
液相噴淋器與填料的距離y 影響到液相的分布狀況, 直接影響到傳質效果。一般取y= (015～110)dt (dt 為塔徑) 比較合理。
213 液相再分配器與填料的距離
在實際應用中該距離影響較大。距離設定合理,氣相在通過每段填料後有再平衡空間, 重新進行分配, 傳質狀況更好, 能大大提高分離效果。經過多次實踐, 在充分利用填料塔高度的基礎上, 合適的距離是選取s= 100 mm 左右為好。
214 塔頂氣相出口與填料之間的距離通過大量的實踐總結可知, 塔頂氣相出口與填料之間存在一定的距離, 使最後通過填料的氣相有再平衡空間, 物料重新分配, 可提高分離效果。因此,在填料塔的設計中, 盡量留出一定的填料到氣相出口的距離, 一般在200 mm 以上為好。
3 結論
由於醋酸產品含量要求必需在98 % 以上, 而以往本人在設計中沒有注意以上問題, 故在操作時沒有達到要求。後經過改進, 嚴格按照以上要求對各塔件進行合理布置, 改造後塔的分離效果大大提高, 醋酸產品含量達到99.5 % 以上, 大大滿足了生產要求, 取得了很好的經濟效益。
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