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1、1. 為什么要在泡置塔的塔盤上開設淚孔?
答:因為泡罩塔板上的升氣管出口伸到板面以上,故上升氣流即使暫時中斷,塔板上的液體也不會流盡,氣體流量減少,對其操作影響也小。泡罩塔的這一特點,可以在氣、液負荷變化較大的范圍內(nèi)正常操作,并保持一定的效率。為便于停工以后能放凈塔板上所積存的液體,每層塔板上都開少數(shù)排液孔,稱為淚孔,直徑10mm左右,位于塔板面上靠近溢流堰入口一側。
2. 泡罩塔有什么優(yōu)缺點?
答:泡罩塔操作穩(wěn)定,操作彈性大,能正常操作的最大負荷與最小負荷之比可達到4~5。但是,由于它的構造比較復雜、造價高、阻力大,而且氣、液通過的量和板效率比其他類型板式塔低,是為工業(yè)蒸餾操作所采用的
2、一種氣液傳質(zhì)設備,現(xiàn)已逐漸被其他形式的塔所取代。
優(yōu)點:①不易發(fā)生漏液現(xiàn)象,有較好的操作彈性,即使當氣、液兩相負荷有較大的波動時,仍能維持幾乎恒定的板效率;②塔板不易堵塞,對于各種物料的適應性強。
缺點:①塔板結構復雜,金屬耗量大,造價高;②板上液層厚,氣體流徑曲折,塔板壓降大,兼有因霧沫夾帶現(xiàn)象較嚴重,限制了氣速的提高,故生產(chǎn)能力不大;③塔板上液流遇到的阻力大,致使液面落差大,氣體分布不均,也影響了板效率的提高。基于以上缺點,近年來泡罩塔已經(jīng)很少在生產(chǎn)中建造和使用了。3. 浮閥塔的作用原理是什么?答:在浮閥塔板上開有按正三角形排列的閥孔,每個孔的上方安置一個閥片,從塔板下上升的氣
3、流速度達到一定程度時,閥片被推起,但受到腳鉤的限制,推到最高也不脫離閥孔。氣速減少到一定值后則閥片落到板上,靠閥片底部三處突出物支撐住,仍與板面保持約2.5mm的距離。塔板上閥孔開啟的數(shù)量按氣體流量的大小而有所改變。因此氣體從浮閥送出的線速度變動不大,鼓泡性能可以保持均衡一致,使得浮閥具有較大的操作彈性,一般為3~4,最高可到6。4. 浮閥塔的結構特點導致其有什么缺點?答:因為閥片活動,在生產(chǎn)過程中有可能松脫或被卡住,造成該閥孔處的氣、液通過狀況失常,為避免閥片生銹后與塔板粘連,以致蓋住閥孔而不能浮動,浮閥及塔板都用不銹鋼制成。但是,對于膠黏性液體或液體中有固體顆粒介質(zhì),都不宜采用浮閥塔,因為
4、這類介質(zhì)易將閥片粘住或使閥片被架起,導致閥孔蓋不上。
5. 浮閥塔的優(yōu)點有哪幾方面?
答:浮閥塔在一定程度上兼有泡罩塔、篩板塔的優(yōu)點。浮閥塔的優(yōu)點有以下幾方面:(1) 生產(chǎn)能力大。由于浮閥安排比較緊湊,塔板的開孔面積大于泡罩塔板,故其生產(chǎn)能力約比圓形泡罩塔板大20%~40%,而與篩板塔相近。(2) 操作彈性大。由于閥片可以自由升降以適應氣量的變化,故其維持正常操作所容許的負荷波動范圍比泡罩塔及篩板塔都寬。(3) 塔板效率高。由于上升氣體以水平方向吹入液層,故氣液接觸時間較長而霧沫夾帶量較小,板效率較高。
(4)?氣體壓強降及液面落差較小。因為氣、液流過浮閥塔板時所遇到的阻力較小,故氣
5、體的壓強降及板上的液面落差都比泡罩塔板小。
6. 精餾塔和吸收塔既有采用板式塔的也有采用填料塔的,兩者在傳質(zhì)上有什么不同?
答:通常的精餾、吸收操作過程中,精餾塔和吸收塔大都采用板式塔和填料塔兩種塔型。板式塔屬于分級接觸型的傳質(zhì)設備,就大多數(shù)塔板形式而言,氣、液兩相按錯流方式流動,傳質(zhì)是在塔板上進行的。填料塔是連續(xù)型的傳質(zhì)設備,氣、液兩相按逆流方式流動,傳質(zhì)主要在覆蓋于填料表面上的液膜中進行。
7. 高壓操作的蒸餾塔般選用什么塔型?
答:高壓操作的蒸餾塔,推薦使用板式塔。如果選用填料塔,則會因塔內(nèi)氣液比較小等因素的影響,導致分離效果不好。
8. 通常用哪些指標來評價板式塔性能的優(yōu)劣?
6、
答:盡管實際生產(chǎn)中板式塔以各種類型的塔板形式出現(xiàn),但在評價板式塔性能的優(yōu)劣時,通常歸結為以下幾個性能指標。
(1)生產(chǎn)的能力指標,即單位塔截面、單位時間處理的汽液負荷能力。
(2)塔板的效率指標。
(3)塔板的壓降指標。
(4)操作的彈性指標。
9. 常用的環(huán)形填料有哪些?其結構及實用特性如何?答:填料可用陶瓷、金屬、塑料等不同材料制成。常用的環(huán)形填料有拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)。
拉西環(huán)是最古老最典型的一種環(huán)形填料,形狀簡單。目前拉西環(huán)雖仍是一種應用較廣泛、具有代表性的填料,但阻力大,傳質(zhì)效率差,已逐漸為新型填料所代替。常用的拉西環(huán)為外徑與高相等的圓筒。
鮑爾環(huán)的形狀是在普通的
7、拉西環(huán)壁上開一層(25mm以下的環(huán))或兩層(50mm以上的環(huán))長方形小窗,制造時窗孔的母材并不從環(huán)上剪下,而是向中心彎入,在中心處相搭,上下兩層窗位置交錯。
10. 鞍形填料有幾種形式?性能怎樣?
答:鞍形填料有矩形和弧形兩種形式。鞍形填料是一種像馬鞍形的敞開式填料。它與鮑爾環(huán)都被認為是效率高、阻力小的性能較好的工業(yè)用填料。
11. 金屬波紋網(wǎng)填料的結構形式如何?
答:金屬波紋網(wǎng)填料是一種新型規(guī)整填料,填料由平行絲網(wǎng)波紋垂直排列組裝而成。網(wǎng)片波紋的方向與塔軸成一定的傾角(一般為30°或45°),相鄰兩網(wǎng)片的波紋傾斜方向相反,使波紋片之間形成一系列相互交叉的三角形流道,相鄰兩盤成90
8、°交叉安放。該類型填料對其流體力學及傳質(zhì)規(guī)律研究得比較完善。
12. 什么情況下一般優(yōu)先采用板式塔?
(1) 在處理易結垢或含有固體顆粒的物料時,應選擇板式塔。板式塔中,氣、液負荷都比較大,以高速通過塔板時有“清掃”的功能,可防止堵塞。(2)?液體負荷過大時,填料塔和板式塔的生產(chǎn)能力都會下降,但在板式塔中可應用多溢流的方法予以避免。(3)?液體負荷過小時,填料塔的表面不易被全部潤濕,而在板式塔中可增加溢流堰的高度以保持較高的持液量,使氣液能充分接觸,這對蒸餾、吸收或有化學反應的操作過程是有利的。(4)?高壓操作的蒸餾塔,推薦使用板式塔。如用填料塔,則因塔內(nèi)氣液比小等因素的影響,分離效果不好
9、。(5)?操作過程中有熱量放出或吸入時,用板式塔較為有利。塔板上有較大的持液量以便放置換熱管。此外板式塔上還可根據(jù)工藝上的需要設置多個加料管與側線出料口。如果安裝在填料塔上則需加設液體分布器或液體收集器,從而增加了費用。(6)?塔內(nèi)溫度有周期性變化時,對板式塔影響較小,而在填料塔中,有些力學性能較差的填料將被擠壞。(7)?便于檢修與清洗時,選用板式塔。13. 什么情況下優(yōu)先采用填料塔?(1)?要求低壓降時應選擇填料塔。因為填料塔的自由截面積一般均大于50%,氣體阻力小。如處理熱敏性物料,在高溫下易發(fā)生分解或聚合,在真空下操作可以降低塔底的溫度,用填料塔便很適合。(2)?易發(fā)泡的物料,在板式塔中
10、易引起液泛,而填料在多數(shù)情況下能使泡沫破裂。(3)?處理腐蝕性的物料時,選用填料塔較為有利,因為填料的用材很廣泛,陶瓷、塑料等非金屬材料均可,既便宜,效果也好。板式塔塔板的材料一般以金屬為主,選擇余地小。(4)?傳質(zhì)速率受氣膜控制時,選用填料塔。因填料表面覆蓋的是薄的液膜,氣相湍動有利于減少氣膜阻力,與此相反,如傳質(zhì)速率受液膜控制時,則可選用板式塔,塔板上可維持液相湍動狀態(tài)。
(5)?塔的直徑小于800mm時,一般以采用填料塔為宜。如用板式塔,則塔板的固定與密封都會有困難。目前由于新型填料特別是規(guī)整填料的發(fā)展,大直徑的填料塔也大量應用。其中波紋填料塔的直徑已超過14m。
14. 在設計塔設
11、備結構形式時,在物料性質(zhì)方面需要考慮哪些問題?
答: 從以下幾個方面考慮:
(1)?易起泡的物料,如處理量不大時,以選擇填料塔為宜。因為填料能使泡沫破裂,在板式塔中則易引起液泛。
(2) 具有腐蝕性的介質(zhì),可選用填料塔,如必須用板式塔,宜選用結構簡單、造價便宜的篩板塔、穿流式塔盤或舌形塔盤,以便及時更換。
(3)?具有熱敏性的物料需減壓操作,為防止熱引起分解或聚合時,應選用壓力降較小的塔型,如可采用裝填規(guī)整填料的塔、濕壁塔等。(4)?黏性較大的物料,可以選用大尺寸填料。板式塔的傳質(zhì)效率太差。含有懸物的物料,應選擇液流通道較大塔型,以板式塔為宜??蛇x用泡罩塔、浮閥塔、柵板塔、舌形塔和孔徑
12、較大篩板塔等。不宜使用小填料。(5) 操作過程中有熱效應的系統(tǒng),用板式塔為宜。因塔盤上有液層,可在其中安放換熱管,進行有效的加熱或冷卻。15. 在塔類設備的生產(chǎn)操作中,工況條件及操作要求對塔設備的選用有哪些影響?(1) 若氣相傳質(zhì)阻力大(即氣相控制系統(tǒng),如低黏度液體的蒸餾、空氣增濕等),應采用填料塔,因填料層中氣相呈湍流,液相為膜狀流。反之,受液相控制的系統(tǒng),應采用板式塔,因為板式塔中液相呈湍流,氣體在液層中鼓泡。(2) 對于較大的液體負荷,可選用填料塔;若采用板式塔時,應選用氣液并流的塔型,如噴射型塔盤,或選用板上液流阻力較小的塔型,如篩板和浮閥。此外,導向篩板塔盤和多降液管篩板塔盤都能承受
13、較大的液體負荷。(3) 對于較低的液體負荷,一般不宜采用填料塔,因為填料塔要求一定數(shù)量的噴淋密度。如果特殊需要用填料塔,可以選用網(wǎng)體填料,這樣可以適度地提高噴淋密度,但其應用的范圍較窄。(4) 從氣液比波動的適宜性看,板式塔要優(yōu)于填料塔,所以對于氣液比波動較大的宜采用板式塔。(5) 從操作彈性看,板式塔的操作彈性要比填料塔寬。在板式塔中,以浮閥塔為最大,泡罩塔次之,一般地說,穿流塔的操作彈性最小。16. 從經(jīng)濟的角度上,填料塔和板式塔的設計選用各有哪些不同?
(1) 在多數(shù)情況下,塔徑大于800mm時,宜用板式塔。塔徑小于800mm,宜用填料塔。但也有例外,在大型填料塔中使用鮑爾環(huán)及某些新型
14、填料的效果可優(yōu)于板式塔。同樣,塔徑小于800mm時,也有使用板式塔的。
(2) 一般填料塔比板式塔重。
(3)?大塔以板式塔造價較經(jīng)濟。因為填料價格約與塔體的容積成正比,板式塔按單位面積計算價格,隨著塔徑增大而減小。
17. 為什么要對塔類設備進行撓度控制?
答:一般認為,塔設備高度與塔徑之比較大(通常將高徑比大于5且高度大于10m的直立容器視為塔器),而設備簡體壁厚較薄,在風載荷作用下,會造成塔體頂部撓度太大。(1) 對板式塔而言,塔盤傾斜嚴重,氣液傳質(zhì)不均勻,導致塔板效率下降,影響產(chǎn)品質(zhì)量及企業(yè)經(jīng)濟效益;(2) 與塔體連接的接管因塔的擺動量過大,連接處受壓、拉、扭,常出現(xiàn)泄漏,
15、這對于易燃易爆有毒的介質(zhì)來說是相當危險的,后患無窮;(3) 塔體頂部撓度過大,也就是意味著塔設備在擺動過程中最大位移處離中心軸線的絕對距離較大,由此將產(chǎn)生相當大的附加偏心彎矩,影響塔設備的使用壽命。通常塔板效率是一個很重要的因素,為了確保塔設備的正常操作和安全運行,需要對塔(尤其是板式塔)的頂部撓度進行適當?shù)目刂啤?8. 如何對塔類設備進行撓度控制?
答:在塔高、塔徑確定的情況下,塔撓度值的大小與壁厚直接相關,提高剛度必然要增加壁厚及投資費用,因此需統(tǒng)籌兼顧。目前一般均按塔高的1/200控制,對于板式塔從嚴要求,對小直徑的低壓塔可適當放寬,例如對塔徑1m以內(nèi)的按1/100塔高控制,塔徑1~2
16、m的按塔設備的高徑比H/D控制??傊踩院徒?jīng)濟性并重。
19. 為什么填料塔內(nèi)要安裝液體再分布器?
答:由于塔類設備安裝后的不垂直度的存在,會導致從塔頂噴淋下來的液體會逐漸偏向塔璧一側,在實際生產(chǎn)中,我們會發(fā)現(xiàn)在離填料頂面一定距離處,噴淋下來的液體開始向塔壁偏流,然后沿塔壁下流,塔中心填料得不到好的潤濕,形成了所謂“干錐體”的不正?,F(xiàn)象,減少了氣液兩相的有效接觸面積。為了消除因不垂直度引起的液體偏流,每隔一定距離必須設置液體的再分布裝置,以保證液體與塔內(nèi)填料均勻充分地潤濕。工廠中常用的再分布裝置是截錐形再分布裝置,它可使塔壁處的液體再導至塔的中央。
20. 塔內(nèi)件的檢修要求是什么?
(1)?塔板支撐圈水平允差要符合要求;
(2) 降液管(板)用螺栓固定在支撐板上,支撐板的偏差應符合要求;
(3)?支撐梁安裝后,其上表面與支撐圈上表面應在同一水平面上,梁的水平度與受液盤的水平度應符合要求;
(4)?塔板兩端支撐板間距允差、塔板長度寬度尺寸允差、塔板在整個板面內(nèi)的平面度、水平度符合標準;
(5)?堰頂端水平度允差符合標準。