板式塔和填料塔对比

1.1.1.1填料塔与板式塔的比较

表8-2 精馏塔的主要类型及特点

类型板式塔填料塔

结构特点每层板上装配有不同型式的

气液接触元件或特殊结构，

如筛板、泡罩、浮阀等；塔

设置有多层塔板，进行气液

接触塔设置有多层整砌或乱堆的填料，如拉西环、鲍尔环、鞍型填料等散装填料，格栅、波纹板、脉冲等规整填料；填料为气液接触的基本元件

操作特点气液逆流逐级接触微分式接触，可采用逆流操作，

也可采用并流操作

设备性能空塔速度（亦即生产能力）

高，效率高且稳定；压降大，

液气比的适应围大，持液量

大，操作弹性小大尺寸空塔气速较大，小尺寸空塔气速较小；低压时分离效率高，高压时分离效率低，传统填料效率较低，新型乱堆及规整填料效率较高；

大尺寸压力降小，小尺寸压力降大；

要求液相喷淋量较大，持液量小，操作弹性大

（续表）

制造与维修直径在600mm以下的塔安装

困难，安装程序较简单，检

修清理容易，金属材料耗量

大新型填料制备复杂，造价高，检修清理困难，可采用非金属材料制造，但安装过程较为困难

适用场合处理量大，操作弹性大，带

有污垢的物料处理强腐蚀性，液气比大，真空操作要求压力降小的物料

1.1.1.2板式塔塔型选择一般原则：

选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。

1）下列情况优先选用填料塔：

a.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；

b.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；

c.具有腐蚀性的物料，可选用填料塔。因为填料塔可采用非金属材料，如瓷、

塑料等；

d.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：

a.塔液体滞液量较大，操作负荷变化围较宽，对进料浓度变化要求不敏感，

操作易于稳定；

b.液相负荷较小；

c.含固体颗粒，容易结垢，有结晶的物料，因为板式塔可选用液流通道较大

的塔板，堵塞的危险较小；

d.在操作过程中伴随有放热或需要加热的物料，需要在塔设置部换热组件，

如加热盘管，需要多个进料口或多个侧线出料口。这是因为一方面板式塔的结构上容易实现，此外，塔板上有较多的滞液以便与加热或冷却管进行有效地传热；

e.在较高压力下操作的蒸馏塔仍多采用板式塔。

1.1.1.3板式塔塔盘的类型与选择

1）塔板种类

根据塔板上气、液两相的相对流动状态，板式塔分为穿流式和溢流式。目前板式塔大多采用溢流式塔板。穿流式塔板操作不稳定，很少使用。

2）各种塔盘性能比较

工业上需分离的物料及其操作条件多种多样，为了适应各种不同的操作要求，迄今已开发和使用的塔板类型繁多。这些塔板各有各的特点和使用体系，现将几种主要塔板的性能比较。

表8-3 塔板性能的比较

塔盘类型优点缺点适用场合

泡罩板浮阀板较成熟、操作稳定结构复杂、造价高、塔

板阻力大、处理能力小

特别容易堵塞的物系效率高、操作围宽浮阀易脱落分离要求高、负荷变化大

筛板结构简单、造价低、

塔板效率高

易堵塞、操作弹性较小分离要求高、塔板数较多舌型板结构简单且阻力小操作弹性窄、效率低分离要求较低的闪蒸塔

表8-4 主要塔板性能的量化比较

塔板类型生产能力塔板效率操作弹性压降结构成本

泡罩板 1.0 1.0 5 1 复杂 1

浮阀板 1.2-1.3 1.1~1.2 9 0.6 一般0.7-0.9 筛板 1.2-1.4 1.1 3 0.5 简单0.4-0.5 舌型板 1.3-1.5 1.1 3 0.8 简单0.5-0.6

1.1.1.4填料塔填料的选择

塔填料是填料塔的核心构件，它为气液两相间热、质传递提供了有效的相界面，只有性能优良的塔填料再辅以理想的塔件，才有望构成技术上先进的填料塔。因此，人们对塔填料的研究十分活跃。对塔填料的发展、改进与更新，其目的在于改善流体的均匀分布，提高传递效率，减少流动阻力，增大流体的流动通量以满足降耗、节能、设备放大、高纯产品制备等各种需要。

填料的几何特性数据主要包括比表面积、空隙率、填料因子等，是评价填料性能的基本参数。

1）比表面积单位体积填料的填料表面积称为比表面积，以a表示，其单位为m2/m3。填料的比表面积愈大，所提供的气液传质面积愈大。因此，比表面积是评价填料性能优劣的一个重要指标。

2）空隙率单位体积填料中的空隙体积称为空隙率，以表示，其单位为m3/m3，或以%表示。填料的空隙率越大，气体通过的能力越大且压降低。因此，空隙率是评价填料性能优劣的又一重要指标。

3）填料因子填料的比表面积与空隙率三次方的比值，即3，称为填料因子，以表示，其单位为1/m。它表示填料的流体力学性能，值越小，表明流动阻力越小。

填料性能的优劣通常根据效率、通量及压降三要素衡量。在相同的操作条件下，填料的比表面积越大，气液分布越均匀，表面的润湿性能越好，则传质效率越高；填料的空隙率越大，结构越开敞，则通量越大，压降亦越低。国学者采用模糊数学方法对九种常用填料的性能进行了评价如表所示：

表8-5 九种常用填料的性能对比

填料名称评估值评价排序

丝网波纹填料0.86 很好 1

孔板波纹填料金属Intalox 金属鞍形环0.61 相当好 2 0.59 相当好 3 0.57 相当好 4

金属阶梯环金属鲍尔环0.53 一般好 5 0.51 一般好 6

瓷Intalox 0.41 较好7

瓷鞍形环0.38 略好8

瓷拉西环0.36 略好9

填料的选择包括确定填料的种类、规格及材质等。所选填料既要满足生产工艺的要求，又要使设备投资和操作费用最低。

1.1.2塔型的结构与选择

塔设备的总体结构均包括：塔体、件、支座及附件。

塔体是典型的高大直立容器，多由筒节、封头组成。当塔体直径大于800mm 时，各塔节焊接成一个整体；直径小的塔多分段制造，然后再用法兰连接起来。

件是物料进行工艺过程的地方，由塔盘或填料支承等件组成。

支座常用裙式支座。

附件包括人、手孔，各种接管、平台、扶梯、吊柱等。

图8-1 板式塔

11—吊柱；2—排气口；3—回流液入口；4—精馏段塔盘；5—壳体；6—进料口；7—人孔； 8—提馏段塔盘；9—进气口；10—裙座； 11—排液口；12—裙座人孔

图8-2 填料塔

1—吊柱；2—排气口；3—喷淋装置；4—壳体；5—液体再分配器；6—填料；7—卸填料人孔； 8—支撑装置；9—进气口；10—排液口； 11—裙座；12—裙座人孔

综合塔型的选择原则，考虑到各塔的操作压力、操作温度、处理负荷、物料性质、前后设备的具体情况以及工业上的经验等，最终确定各塔的类型如表所示：

表8-6 塔型确定

塔设备编号 塔设备名称 设备类型 备注 C101 裂解油预分塔 填料塔 填料类型选择M250Y 型规整填

料；

C102 隔壁塔 填料塔 C103 抽提塔 填料塔 C104 溶剂回收塔 填料塔 C201 BT 塔 填料塔 C202 二甲苯塔

筛板塔

（续表）

C401 平流双段反应耦合

精馏塔 筛板塔

C501 抽取液塔 填料塔 C502

抽余液塔

填料塔

1.1.3 填料塔的设计

对抽提塔T0103进行设计：

抽提塔T0103是萃取精馏塔，操作压力2bar ，塔顶温度93.9℃，塔底温度179.0℃，理论塔板数40块，两股进料，萃取剂环丁砜从塔顶进入，原料C5~C7从第36块理论版，即第35块塔板进料，T0103的详细计算过程如下文所述。

1.1.3.1 水力学参数获得

采用Aspen Plus 对C103添加Pack Sizing ，选用MELLAPAK 250Y 型塔板，查询填料手册可知，该类型塔板的特性总结如表所示：

表8-7 M250Y 规整填料的特性数据

填料型号 填料规格 填料表面 材质 比表面积 波纹倾角 Mellapak 250Y 金属薄片 不锈钢 250m2/m3 45° 水力直径 15mm 空隙率 峰高 金属板片厚

度 密度 每米填料

理论板数

95% 12.5mm 0.2mm 200m3/kg 2.5 填料因子 等板高度 持液量参数 载点因子 泛点因子 3.2808m-1 0.4 43.97 3.157 2.464

到水力学参数表后，从中选择流量最大的塔板，作为设计的计算依据：

表8-8 Aspen Plus 模拟的T0103工艺要求

Stage

Temperature liquid from/℃ Temperature vapor to/℃ Mass flow

liquid from /（kg/hr ） Mass flow vapor

to /（kg/hr ）

37

118.72387 119.6598 521927.4

310904.7

Volume flow

liquid from

/（m3/hr）

Volume flow

vapor to /

（m3/hr）

Molecular

wt liquid

from

Molecular wt

vapor to

Density liquid

from /（kg/m3）

603.5343 57560.3 88.19679 78.09038 864.785 Density

vapor to /

（kg/m3）

Viscosity

liquid

from/cP

Viscosity

vapor to/cP

Surface tension

liquid from

（mN/m）

Foaming index 5.401373 0.369677 0.00991 21.70657 -0.10785

1.1.3.2工艺尺寸概算

1）泛点气速与空塔气速

采用Bain-Hougen关联式，可以计算填料的泛点气速

液相质量流量

气相质量流量

气相密度

液相密度

液相黏度

空隙率

填料因子

比表面积

重力加速度

对金属孔板波纹填料，常数A=0.291，K=1.75，得泛点气速：

泛点率的选择主要考虑一下两方面的因素，一是物性的发泡情况，对于易起泡沫的物系，泛点率应取低限值，而无泡沫的物系，可以取较高的泛点率；二是填料塔的操作压力，对于加压操作的塔，应取较高的泛点率，对于减压操作的塔，应取较低的泛点率。考虑到石油组分可近似看做无泡沫物系，且为加压操作，取

泛点率：

故空塔气速。

2）气相动能因子与气相负荷因子

在工业设计中推荐的1.8~2.1的围之。

3）塔径计算

塔横截面积

4）填料装填计算

等板高度取；理论板数，则填料层高度：

填料堆积设计高度：

填料装填体积：

填料装填质量：

5）喷淋密度

液体喷淋密度是指单位塔截面积上，单位时间喷淋的液体体积，单位是m3/（m2·h）。填料塔中汽液两相的相间传质主要是在填料表面流动的液膜上进行的。要形成液膜，填料表面必须被液体充分润湿，而填料表面的润湿状况取决于塔的液体喷淋密度以及填料材质的表面润湿性能。

板式塔发展现状

一、板式塔的发展历程与研究方向 蒸馏是一种量大而面广的工业分离混合物的方法，广泛应用于化工、炼油、食品、轻工业等许多工业部门，在国民经济中占有很大的比重。据统计，塔设备的投资费用占化工和石化过程共投资费用的25%，占总能耗的40%。此外，塔设备性能的好坏对产品质量和产量起着十分重要的作用，对降低能耗、降低生产成本和提高企业竞争实力有着重大的意义。 近年来，尽管涌现出很多新的分离技术，在实际生产过程中，蒸馏操作仍占据这很重要的地位。虽然从20世纪80年代开始，高效规整填料在工业塔中的成功应用改变了工业蒸馏设备长期以来已板式塔为主的的局面，但板式塔因其设备造价低廉、操作范围广、对各种物系适应强、易于清理和检修等优点，在蒸馏操作中仍占有不可替代的地位。特别是高压、高粘度等特殊工况条件下，板式塔仍占有优势。由于板式塔在蒸馏设备中占有重要地位，所以各国研究者对塔板性能的研究和新型塔板的开发与应用方面做了大量的工作，其中一个重要的方面就是对塔板的流体力学性能和塔板上流体流动状况的研究，另外就是开发高效、节能、结构简单和的新型塔设备。板式塔作为完成蒸馏操作的过程的一个主要设备，得到了广泛深入的研究。 二、板式塔发展历史 早在1813年Cellier就提出了泡罩塔，筛板塔也早在1832年开始用于生产。19世纪初，新的炼油工艺又推动了塔设备的发展。进入20世纪后，石油成为主要能源和石油化学工业的原料，早期的塔设备已不能满足这些不断更新的工艺过程需要，这就促进了精馏技术和塔设备有了新的发展。塔设备的发展大致可分为四个阶段：

(1)第二次世界大战结束前，塔设备主要用于炼油工业，塔型中以泡罩塔为主，而在无机酸工业中则多用于填料塔。 （2）第二次世界大战结束后，炼油和石油化学工业有了较大的发展，促使塔设备不断增加，除了对筛板、泡罩等原有塔型进行改进外，也出现了一些新型塔板。（3）进入60年代以后，炼厂生产能力不断增大，使设备向大型化方向发展，与此同时，石油化工凶猛发展，提出了对塔型的某些特殊要求，因此出现了一些具有相应性能的塔板，适应高压、减压、高效、大液负荷、高弹性等要求。 （4）70年代后，塔板研究逐年减少。据报道，欧美等国大学中研究新塔板的课题为数不多，其原因是他们认为现有的各类塔板性能颇为接近，基本上可以满足所有蒸馏操作的要求。有人预言，除“并流”塔以外，近期内不会有彻底革新的新型踏板问世。但是由于能源愈益紧张而昂贵，使得能耗巨大的蒸馏过程与设备的研究开发工作仍在持续进行，新型塔板不断仍不断出现，尤其是那些大通量、低压降和高效率的塔板，更受人们欢迎。 三、塔板的发展概况 板式塔的种类繁多，根据其板内件的结构不同可分为泡罩型塔板、浮阀型塔板和筛孔型塔板等。 1.泡罩型塔板 泡罩塔是最早的典型的板式塔，自从1813年Cellier提出泡罩塔，并在化学工业生产上采用以来，泡罩塔在蒸馏、吸收等两相传质设备中曾占主导地位。泡罩塔在1920年被引入炼油工业，但是直到1924年在克劳斯过程中获得成功，泡罩塔才被广泛应用。近二三十年来，出现了许多新型塔板和高效填料。与泡罩塔相比，具有处理能力大、压降低、结构简单、制造方便和费用低廉的优点，因此，泡罩塔已

用Aspen模拟板式塔与填料塔的区别

用Aspen 模拟塔单元操作分为操作模拟和设计计算。两种模拟计算方法有所不同。 1 填料塔操作模拟 模拟已知的填料操作可以用radFrace 和rateFrace模块。 模拟操作是对已有的塔进行操作模拟，塔的结构参数是已知的，通过调节某些参数来与实际生产情况吻合。填料塔操作模拟要有两个难点问题：一是平衡级数的选择，二是调节那些参数选择。 1.1 平衡级数 rateFrace 和radFrace 模块要求输入板数，和板式塔模拟操作一样，操作模拟数据应该是实际塔的参数，这里要输入实际塔的板数。对于板式塔没有问题，但对于填料塔的实际板数如何取？ 作操作模拟时，和rateFrace和radFrace模块板数（平衡级数）可以任意取，只是计算精度的问题。然后，设置填料核算（Pack Rating）中的每段填料高度（Section pack height）与之对应。如：某填料塔实际填料高度15m，进行操作模拟时，塔板数（Number of stages）输入为5，则在下面的Pack Rating 页的Packed height 栏选择Section packed height 并填入3。 这里的实际级数最好不要小于理论级数，在不确定理论级数时应尽量多取。 1.2 调节参数 进行塔操作模拟时，通过调节塔板效率来与实际相吻合。 和板式塔一样，如果不输入塔板效率则系统按选择的计算方法计算塔板效率（这个效率计算方法有两种：Vaporization efficiencies和Murphree efficiencies）。作操作模拟时按计算效率得到的结果和实际值会不一致，这时通过调节塔板效率来与实际相吻合。 2 填料塔设计 填料精馏塔与填料吸收塔的设计计算有所区别，对于单进料的精馏塔，与板式塔设计计算一样，首先用简捷模块计算理论板数，然后radFrace 或rateFrace 模块进行详细计算。无论用那种模块，设计计算都要用到设计规定，通过调整填料高度来满足设计要求。 填料塔设计比板式塔复杂，原因是由于填料塔设计本身的复杂性，设计软件无法依据给定的设计参数，按照某一个不变的设计路线作出最后的设计结果，需要设计者利用各模块的功能，自己设计一个计算路线，完成给定的设计任务。 2.1 用RadFrace计算 1.吸收剂用量的初步估算（手算）

板式塔介绍

塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。 根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。 板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。 填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。 目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。 本章重点介绍板式塔的塔板类型，分析操作特点并讨论浮阀塔的设计，同时还介绍各种类型填料塔的流体流体力学特性和计算。 第1节板式塔 板式塔为逐级接触式气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管。气液两相在塔板内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。板式塔的空塔气速很高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、清理方便 3.1.1塔板类型 按照塔内气液流动的方式，可将塔板分为错流塔板与逆流塔板两类。 错流塔板：塔内气液两相成错流流动，即流体横向流过塔板，而气体垂直穿过液层，但对整个塔来说，两相基本上成逆流流动。错流塔板降液管的设置方式及堰高可以控制板上液体流径与液层厚度，以期获得较高的效率。但是降液管占去一部分塔板面积，影响塔的生产能力；而且，流体横过塔板时要克服各种阻力，因而使板上液层出现位差，此位差称之为液面落差。液面落差大时，能引起板上气体分布不均，降低分离效率。错流塔板广泛用于蒸馏、吸收等传质操作中。 逆流塔板亦称穿流板，板间不设降液管，气液两相同时由板上孔道逆向穿流而过。栅板、淋降筛板等都属于逆流塔板。这种塔板结构虽简单，板面利用率也高，但需要较高的气速才能维持板上液层，操作范围较小，分离效率也低，工业上应用较少。 本教材只介绍错流塔板。

板式塔和填料塔对比

板式塔和填料塔对比 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】

1.1.1.1填料塔与板式塔的比较 表8-2 精馏塔的主要类型及特点 类型板式塔填料塔 结构特点每层板上装配有不同型式的 气液接触元件或特殊结构， 如筛板、泡罩、浮阀等；塔 内设置有多层塔板，进行气 液接触塔内设置有多层整砌或乱堆的填料，如拉西环、鲍尔环、鞍型填料等散装填料，格栅、波纹板、脉冲等规整填料；填料为气液接触的基本元件 操作特点气液逆流逐级接触微分式接触，可采用逆流操作，也 可采用并流操作 设备性能空塔速度（亦即生产能力） 高，效率高且稳定；压降 大，液气比的适应范围大， 持液量大，操作弹性小大尺寸空塔气速较大，小尺寸空塔气速较小；低压时分离效率高，高压时分离效率低，传统填料效率较低，新型乱堆及规整填料效率较高； 大尺寸压力降小，小尺寸压力降大； 要求液相喷淋量较大，持液量小， 制造与维修直径在600mm以下的塔安装 困难，安装程序较简单，检 修清理容易，金属材料耗量 大新型填料制备复杂，造价高，检修清理困难，可采用非金属材料制造，但安装过程较为困难 适用场合处理量大，操作弹性大，带 有污垢的物料处理强腐蚀性，液气比大，真空操作要求压力降小的物料 1.1.1.2板式塔塔型选择一般原则： 选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。 1）下列情况优先选用填料塔： a.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； b.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； c.具有腐蚀性的物料，可选用填料塔。因为填料塔可采用非金属材料，如陶瓷、塑料等； d.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： a.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； b.液相负荷较小； c.含固体颗粒，容易结垢，有结晶的物料，因为板式塔可选用液流通道较大的塔板，堵塞的危险较小； d.在操作过程中伴随有放热或需要加热的物料，需要在塔内设置内部换热组件，如加热盘管，需要多个进料口或多个侧线出料口。这是因为一方面板式塔的

板式塔和填料塔对比

表8-2 精馏塔的主要类型及特点 类型板式塔填料塔 结构特点每层板上装配有不同型式的 气液接触元件或特殊结构，如 筛板、泡罩、浮阀等；塔内设 置有多层塔板，进行气液接触塔内设置有多层整砌或乱堆的填料，如拉西环、鲍尔环、鞍型填料等散装填料，格栅、波纹板、脉冲等规整填料；填料为气液接触的基本元件 操作特点气液逆流逐级接触微分式接触，可采用逆流操作，也 可采用并流操作 设备性能空塔速度（亦即生产能力）高， 效率高且稳定；压降大，液气 比的适应范围大，持液量大， 操作弹性小大尺寸空塔气速较大，小尺寸空塔气速较小；低压时分离效率高，高压时分离效率低，传统填料效率较低，新型乱堆及规整填料效率较高；大尺寸压力降小，小尺寸压力降大；要求液相喷淋量较大，持液量小，操作弹性大 （续表） 制造与维修直径在600mm以下的塔安装困 难，安装程序较简单，检修清 理容易，金属材料耗量大新型填料制备复杂，造价高，检修清理困难，可采用非金属材料制造，但安装过程较为困难 适用场合处理量大，操作弹性大，带有 污垢的物料处理强腐蚀性，液气比大，真空操作要求压力降小的物料 1.1.1.1板式塔塔型选择一般原则： 选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。 1）下列情况优先选用填料塔： a.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； b.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； c.具有腐蚀性的物料，可选用填料塔。因为填料塔可采用非金属材料，如陶瓷、塑料等； d.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： a.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； b.液相负荷较小； c.含固体颗粒，容易结垢，有结晶的物料，因为板式塔可选用液流通道较大的塔板，堵塞的危险较小； d.在操作过程中伴随有放热或需要加热的物料，需要在塔内设置内部换热组件，如加热盘管，需要多个进料口或多个侧线出料口。这是因为一方面板式塔的结构上容易实现，此外，塔板上有较多的滞液以便与加热或冷却管进行有效地传热； e.在较高压力下操作的蒸馏塔仍多采用板式塔。 1.1.1.2板式塔塔盘的类型与选择 1）塔板种类 根据塔板上气、液两相的相对流动状态，板式塔分为穿流式和溢流式。目前板式塔大多采用溢流式塔板。穿流式塔板操作不稳定，很少使用。 2）各种塔盘性能比较 工业上需分离的物料及其操作条件多种多样，为了适应各种不同的操作要求，迄今已开发和使用的塔板类型繁多。这些塔板各有各的特点和使用体系，现将几种主要塔板的性能比较。 表8-3 塔板性能的比较 塔盘类型优点缺点适用场合 泡罩板较成熟、操作稳定结构复杂、造价高、塔 特别容易堵塞的物系 板阻力大、处理能力小

板式塔和填料塔对比

1.1.1.1填料塔与板式塔的比较 表8-2 精馏塔的主要类型及特点 类型板式塔填料塔 结构特点每层板上装配有不同型式的 气液接触元件或特殊结构， 如筛板、泡罩、浮阀等；塔 内设置有多层塔板，进行气 液接触塔内设置有多层整砌或乱堆的填料，如拉西环、鲍尔环、鞍型填料等散装填料，格栅、波纹板、脉冲等规整填料；填料为气液接触的基本元件 操作特点气液逆流逐级接触微分式接触，可采用逆流操作， 也可采用并流操作 设备性能空塔速度（亦即生产能力） 高，效率高且稳定；压降大， 液气比的适应范围大，持液 量大，操作弹性小大尺寸空塔气速较大，小尺寸空塔气速较小；低压时分离效率高，高压时分离效率低，传统填料效率较低，新型乱堆及规整填料效率较高； 大尺寸压力降小，小尺寸压力降大； 要求液相喷淋量较大，持液量小，操作弹性大 （续表） 制造与维修直径在600mm以下的塔安装 困难，安装程序较简单，检 修清理容易，金属材料耗量 大新型填料制备复杂，造价高，检修清理困难，可采用非金属材料制造，但安装过程较为困难 适用场合处理量大，操作弹性大，带 有污垢的物料处理强腐蚀性，液气比大，真空操作要求压力降小的物料 1.1.1.2板式塔塔型选择一般原则： 选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。 1）下列情况优先选用填料塔： a.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； b.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； c.具有腐蚀性的物料，可选用填料塔。因为填料塔可采用非金属材料，如陶

板式塔与填料塔在炼油中的应用及成本分析

点。大大提高了减速机齿轮、轴承的使用寿命。油冷却器的选用应根据热平衡平均温度差计算 。 图3　带冷却循环润滑系统示意图 4　易损件的设计 榨膛内榨螺、榨条是易损件,使用一段时间后, 由于榨螺、榨条的磨损,榨膛内间隙增加,压力降低, 饼残油增加需及时更换榨螺、榨条。传统榨油机榨 螺、榨条采用低碳钢渗碳淬火提高榨螺、榨条的耐磨性。Y Z 390大型榨油机的榨螺、榨条表面采用熔接合金层的方法,使榨螺、榨条的耐磨性提高几倍。榨笼板由传统组装结构,改为铸钢整体结构,减少加工成本,榨笼板在机架上通过转轴联接,开合自如,更换榨螺、榨条更方便快捷。5　结束语 目前植物油厂的发展向大型化、规模化发展,实践证明,公司研制的Y Z 390大型榨油机适用于各种油料的一次压榨及预榨,该机能耗低、产量大、占地小、压缩比大、操作简便、饼成形快、易于浸出、回渣少、油质清、易于精炼,值得推广使用。 收稿日期:2005-06-20 作者简介:王定平(1970-),男,技术经理;主要从事油厂生产管理工作。 文章编号:1003-7969(2005)09-0057-02 中图分类号:TS22316 文献标识码:A 板式塔与填料塔在炼油中的应用及成本分析 王定平 (厦门沃尔油脂技术工程有限公司,361009福建省厦门市莲钱西路2号) 摘要:对填料塔和板式塔脱臭工作原理进行了分析,填料式脱臭塔相对板式塔由于油在塔内呈膜状蒸馏,,故需要的汽提蒸汽和抽真空用的动力蒸汽较少,仅为板式塔的30%左右,因此填料式脱臭塔的炼油成本很低,是一种理想的脱臭节能设备。 关键词:脱臭塔;板式塔;填料塔;工艺;成本 1　填料塔和板式塔工作原理[1] 1.1　填料塔原理 图1为填料塔脱臭示意图。我们把整个脱臭工艺过程明确地分两段进行:一是脱臭段,在高温高真空下用搅拌蒸汽脱除油中游离脂肪酸和气味组分;二是维持段,让脱臭油在高温、高真空状态下停留一段时间,使热敏性色素及过氧化物彻底分解,保证油 品质量及稳定性。 由于油在填料上分布成约10μm 厚左右的油膜,故油滴在整个塔内的压降仅为200Pa (如图1中最低点B 1及任意一点A 1),只需约50kPa 直接蒸汽、5min 即可将脱色油中游离脂肪酸含量从0.3%左右降到0.02%或更低,同时彻底脱除脱色油中气味组分,这是脱臭的第一阶段。 第二阶段我们称为 图1　填料塔脱臭原理示意图 “维持段”或“脱色段”,在这一阶段需30min 将脱臭 油中热敏性色素及过氧化物彻底分解,因为如果油的色素分解不彻底会影响精炼油品质和稳定性。1.2　板式塔工作原理 图2为板式塔脱臭原理示意图。从图2可知,若板式塔内真空为250Pa ,则在油位为50cm 的塔盘中,盘底B 2处的压降由于50cm 油位的存在将增 7 52005年第30卷第9期 中　国　油　脂

设备选型—板式塔

物质在相间的转移过程称为传质(分离)过程。常见的有蒸馏、吸收、萃取和干燥等单元操作。 蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作。它是通过加热造成气液两相物系，利用物系中各组分的挥发度不同的特性以实现分离的目的。 塔设备是能够实现蒸馏和吸收两种分离操作的气液传质设备，按结构形式可以分为板式塔和填料塔两大类。在工业生产上，一般当处理量大时多采用板式塔，处理量小时采用填料塔。 选用原则（典型的） 1、腐蚀性介质，易起泡物系，热敏性物料，高粘性物料通常选用填料塔。 2、对于中、小规模的塔器，和塔径小于600mm时，宜选用填料塔，可节省费用并方便施工。 3、对于处理易聚合或含颗粒的物料，宜采用板式塔。不易堵塞也便于清洗。 4、对于在分离过程中有明显吸热或放热效应的介质，宜采用板式塔。 5、对于有多个进料及侧线出料的塔器，且各侧线之间板数较少，宜采用板式塔。采用填料塔时内件结构较复杂。 6、对于处理量或负荷波动较大的场合，宜采用板式塔。因液体量过小会造成填料层中液体分布不均匀，填料表面未充分润湿，影响塔的效率；当液体量过大时易产生液流影响传质，采用条阀等板式塔具有较大的操作弹性。 7、对于塔顶、塔底产品均有质量要求的塔系，宜采用板式塔。 8、根据各种工艺流程和特点，在同一塔内，可以采用板式及填料共存的塔型，即混合塔型。适用于沿塔高气、液负荷变化较大的塔系。 板式塔为逐板接触式气液传质设备。 ● 评价塔设备性能的主要指标：生产能力、塔板效率、操作弹性、塔板压强降 ● 浮阀塔的工艺计算：包括塔径、塔高及塔板上主要部件工艺尺寸的计算。 一、工艺模拟计算后能够确定的参数（模拟计算可求得理论板层数、回流比、馏出液量、釜残液量、塔径、每层塔板的气液相负荷、冷凝器和再沸器负荷）1、估算塔径 最常用的标准塔径（mm）为600，700，800，1000，1200，1400， (4200) 原料通常从与原料组成相近处（加料板）进入塔内。加料板以上的塔段称为精馏段，以下（包括加料板）成为提馏段。 当精馏塔的精馏段和提馏段上升气量差别较大时，两段的塔径应分别计算（需要圆整）。

用Aspen模拟板式塔与填料塔的区别

用 Aspen 模拟塔单元操作分为操作模拟和设计计算。两种模拟计算方法有所不同。 1 填料塔操作模拟 模拟已知的填料操作可以用radFrace 和rateFrace模块。 模拟操作是对已有的塔进行操作模拟，塔的结构参数是已知的，通过调节某些参数来与实际生产情况吻合。填料塔操作模拟要有两个难点问题：一是平衡级数的选择，二是调节那些参数选择。 平衡级数 rateFrace 和 radFrace 模块要求输入板数，和板式塔模拟操作一样，操作模拟数据应该是实际塔的参数，这里要输入实际塔的板数。对于板式塔没有问题，但对于填料塔的实际板数如何取 作操作模拟时，和rateFrace和radFrace模块板数（平衡级数）可以任意取，只是计算精度的问题。然后，设置填料核算（Pack Rating）中的每段填料高度（Section pack height）与之对应。如：某填料塔实际填料高度15m，进行操作模拟时，塔板数（Number of stages）输入为5，则在下面的Pack Rating 页的 Packed height 栏选择Section packed height 并填入3。 这里的实际级数最好不要小于理论级数，在不确定理论级数时应尽量多取。 调节参数 进行塔操作模拟时，通过调节塔板效率来与实际相吻合。 和板式塔一样，如果不输入塔板效率则系统按选择的计算方法计算塔板效率（这个效率计算方法有两种：Vaporization efficiencies和Murphree efficiencies）。作操作模拟时按计算效率得到的结果和实际值会不一致，这时通过调节塔板效率来与实际相吻合。 2 填料塔设计 填料精馏塔与填料吸收塔的设计计算有所区别，对于单进料的精馏塔，与板式塔设计计算一样，首先用简捷模块计算理论板数，然后radFrace 或 rateFrace 模块进行详细计算。无论用那种模块，设计计算都要用到设计规定，通过调整填料高度来满足设计要求。 填料塔设计比板式塔复杂，原因是由于填料塔设计本身的复杂性，设计软件无法依据给定的设计参数，按照某一个不变的设计路线作出最后的设计结果，需要设计者利用各模块的功能，自己设计一个计算路线，完成给定的设计任务。 用RadFrace计算 1.吸收剂用量的初步估算（手算） 目的：为 RateFrace 计算填料高度准备数据。 2.确定理论板数（手算） 目的：为 RadFrace 详细设计计算准备数据（ RadFrace 模型需要理论平衡级数）。 3.用 RateFrace 模块确定填料高度 目的：为 RadFrace 详细设计计算提供数据。 4.用 RadFrace 模块详细设计计算 5.核算 该方案手算内容较多，是很难接受的一种算法。 用RateFrace计算 1.吸收剂用量的初步估算（手算） 目的：为 RateFrace 计算填料高度准备数据。 2. 初步计算填料高度 估算一塔径，用 RateFrace 模块的设计规定，初步计算填料高度。 3.确定塔径与填料高度 用灵敏度分析，研究填料高度与塔径的关系，选择合适的塔径及对应的填料高度， 4.核算 对确定的塔径和填料高度的塔进行最后核算，得出最后结果。

板式塔

板式塔 一、板式塔的概念、用途、示意图 板式塔是一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，由圆筒形塔体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成。 用途：广泛应用于精馏和吸收,有些类型（如筛板塔）也用于萃取，还可作为反应器用于气液相反应过程。操作时（以气液系统为例），液体在重力作用下,自上而下依次流过各层塔板,至塔底排出；气体在压力差推动下，自下而上依次 穿过各层塔板，至塔顶排出。每块塔板上保持着一定深度的液层， 气体通过塔板分散到液层中去，进行相际接触传质。 板式塔结构示意图如右图： 塔板又称塔盘，是板式塔中气液两相接触传质的部位，塔板 决定了塔的操作性能，一般由以下三个部分组成： 1 气体通道为保证气液两相充分接触 2 溢流堰为保证气液两相在塔板上形成足够的相际传质表面 3 降液管使液体有足够的停留时间 二、各类型塔板的结构及其特点： 按照塔内气、液流动方式，可将塔板分为错流塔板与逆流塔板两类。 错流塔板为塔内气、液两相成错流流动，即液体横向流过塔板，而气体垂直穿过液层，错流塔板广泛用于蒸馏、吸收等传质操作中。 逆流塔板亦称穿流板，板上不设降液管，气、液两相同时由板上孔道逆向穿流而过。这种塔板结构虽简单，板面利用率也高，但需要较高的气速才能维持板上液层，操作范围较小，分离效率也低，工业上应用较少。 常见塔板 泡罩塔板 Bubble-cap tray 泡罩塔塔板上的主要部件是泡罩。 罩内覆盖着一段很短的升气管，升气管的上口高于罩下沿的小孔或齿缝。塔下方的气体经升气管进入罩内之后，折向下到达罩与管之间的环形空隙，然后从

罩下沿的小孔或齿 缝分散气泡而进入板上的液层。 优点：弹性大、操作稳定可靠。 缺点：结构复杂，成本高，压降大。对于大直径塔，塔板液面落差大，导致塔板操作不均匀。 现状：近二、三十年来已趋于淘汰 三、板式塔的工艺设计 筛板塔化工设计计算 （1）塔的有效高度 Z 已知：实际塔板数 N P ； 塔板间距 H T ； 有效塔高： 塔体高度=有效高+顶部+底部+其他 （2）塔径 确定原则： 防止过量液沫夹带液泛 步骤： 先确定液泛气速 uf (m/s)； 然后选设计气速 u ； 最后计算塔径 D 。 ① 液泛气速 C ：气体负荷因子，与 HT 、 液体表面张力和两相接触状况有关。 两相流动参数 FLV ： ② 选取设计气速 u 选取泛点率： u / u f 一般液体， 0.6 ~0.8 易起泡液体，0.5 ~ 0.6 设计气速 u = 泛点率 ×u f p T N H Z ?= V V L f C u ρρρ-=2.02020??? ??=σC C L V m V m L v l VV VL L V q q q q F s s ρρρρ==