填料精馏塔相关知识

1. 塔径计算 u

4D πs

V =

其中：D - 精馏塔塔径；m

Vs - 塔内气体体积流量，由设计任务决定；m 3/s u - 空塔气速；m/s 1.1 V s 与 u 的计算：

V s ：在常低压条件下，可按理想气体计算

u ：根据泛点率u/u F =0.6-0.95（规整填料）计算，其中①易起泡物质，取低限；②减压操作，取较低限。

1.1.1 u F :泛点气速，开始出现液泛现象时的气速可根据Bain-Hougen 经验关联式计算

/14

/12.032lg ???

? ??????

??-=??

?????? ?????? ???L V V L L L V F W W K A a g u ρρμρρε

????

??状、材质有关：关联常数，与填料形、：填料层空隙率，：填料比表面积，填料参数，：液相、气相质量流量、操作参数：液体粘度，：气相、液相密度，、物性常数：重力加速度，泛点气速，K A /m m /m m a h /kg W W s

mPa kg/m m/s g m/s :u 3

2V L L 3

L V 2

εμρρF

1.2 由上可知，塔径与V s 、 u 有关。V s 由设计任务决定，u 与物性、操作条件、填料相关。

1.3 塔径对间歇精馏的影响

1.3.1 u 一定，D ↑，V s ↑，产能↑；

1.3.2 D ↑，塔内持液量↑，过渡馏分↑；D ↑，连接管道直径可能↑，管道持液量↑，过渡馏分↑； 1.3.3 V s 一定，D ↑，u ↓，压降↓，传质效率↓；

1.3.4 D 一定，V s ↑，u ↑，压降↑，若u>u F ，则导致液泛。

2. 填料层压力降

2.1 产生原因：在操作过程中，从塔顶喷淋下来的液体，依靠重力在填料表面成膜状向下流动，上升气体与下降液膜的摩擦阻力形成了填料层的压降。

2.2 影响因素：压降与液体喷淋量及气速有关：（1）一定的气速下，液体喷淋量越大，压降越大；（2）在一定的液体喷淋量下，气速越大，压降也越大。 2.2.1 液体喷淋量与蒸发量、回流比等相关；气速与蒸发量、塔径、填料特性、物性等相关。规整填料压降关联式：

()

V V m /kg m/s

u u Z

：气体密度，：空塔气速，：关联式常数

、ρβαραβ?=?

3. 喷淋密度U

指单位塔截面积上，单位时间内喷淋的液体体积，以U 表示，单位为m3/（m2·h ）。 3.1最小喷淋密度U min

为保证填料层的充分润湿，喷淋密度大于最小喷淋密度

()()32min W min W min /m :L L U m a a

：比表面积，验值公式计算，也可采用经最小润湿速率，由经验

?= 4. 回流温度对精馏的影响：

（1）回流温度较低，相当于增加回流比，使得产品纯度升高，产品采出变小；

（2）回流温度较低，相当于增加了塔釜热负荷；

（3）回流温度过低，有些时候，过低的回流温度它会造成塔顶的最上的几块塔板成为换热板，降低了塔板效率（塔内液相回流最好是在饱和温度附近，才有利于传质过程）。

（4）回流温度过低，增加了塔内液体回流量，可能会导致液泛；（5）回流温度较高，使冷凝器热负荷增大，如仍不调节冷却剂量，塔顶温度会升高，塔的汽液平衡被破坏，塔顶产品重组分增高。 5.一种新型间歇精馏操作方式

塔顶累积全回流操作：塔顶设置一定容量的累积罐，加料后进行全回流操作，使轻组分在塔顶累积罐内快速浓缩，当累积罐内轻组分达到指定浓度后，将累积罐内全部液体放出作为塔顶产品，可明显缩短操作时间。此法尤其适用于提取含少量轻组分的料液。

间歇精馏过渡馏分脉冲操作：在塔顶设置一定容量的累积罐，在前一馏分馏出结束，该累积罐被无回流充满后，开始进行全回流操作，使塔顶累积罐内轻组分快速浓缩，视其浓缩情况适时放出作为过渡馏分。如下图。

操作步骤：

（1）正常操作时，阀门V1、V2、V4关闭；

（2）前一馏分结束后，开启V1、V2，关闭V3，将馏分流至累积罐，罐满后，进行全回流操作，使轻组分浓缩，一定时间后，开启 V4将罐内液体放至过渡馏分罐。

（3）累积罐放空后，关闭V4，继续充罐-全回流-放料操作，直至过渡馏分全部出完。

（4）关闭阀门V1、V2、V4，开启V3，进行下一馏分采集。