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板式塔与填料塔的比较与选用


  在我们学习化工原理(下册)的过程中,我们在吸收的单元操作中讲到了填料塔,在精馏的单元操作中讲到了板式塔。吸收和精馏都属于气液传质过程,板式塔和填料塔是两种主要的气液传质设备,对于需要通过气液传质来完成的分离任务,采用板式塔和填料塔都是可行的。在设计工作中应根据物系性质、气液负荷、分离要求、操作的工艺条件及经济上的合理性等具体情况进行选用。填料塔和板式塔有许多不同点,对这些不同点的了解、分析和比较,对合理选用塔设备是很有帮助的。

  (1)塔的高度 填料层如果太高,则塔底部填料支承板和塔侧壁所要承受的压力就会很大,塔身的强度要求就会很高;另外,填料层越高壁流现象越严重,需要更多的液体再分布器。所以,一般来说,当完成分离任务所需传质单元数或理论板数较多时宜选用板式塔。

  (2)塔的直径 塔径较小时,填料塔因结构简单而造价比较低。因此,工业上直径0.5m以下的塔一般采用填料塔。塔径较大时,液体不易分布均匀,因而直径较大的塔中板式塔居多。近年来随着规整填料及高效乱堆填料的发展,填料塔塔径也在逐渐增大。

  (3)压降 按每块理论塔板的压降计,板式塔约为400—1000Pa,乱堆开孔填料约为300Pa,整装填料只有15—100Pa。由于填料塔较低的压力降,要求压力非常低的真空蒸馏一般采用填料塔。

  (4)操作范围 填料塔正常操作范围较小,特别是对于液体负荷变化更为敏感。当液体流量过小,填料不能润湿;而液体流量过大则会发生液泛。设计良好的板式塔,则具有大得多的操作范围。

  (5)满足特殊操作需要 在如下特殊情况下使用板式塔。

  ①当塔内物料需要冷却以移走反应或溶解热时。此时,板式塔可方便地在塔板上安装冷却盘管;而填料塔因涉及液体均匀分布问题使结构复杂化。

  ②需要有侧线出料时。因塔板上有存液,且有较大的气相空间,侧线出料可以很方便地引出。

  ③液体流量比较小的场合。此时板式塔操作可能正常,而如果采用填料塔,则可能出现填料润湿不良的现象。

  (6)处理特殊物系

  ①对于易起泡的物系,宜采用板式塔,因填料对泡沫有限制和破碎的作用;

  ②对于腐蚀性物系,宜采用填料塔,因为填料可以采用瓷制材料;

  ③对于热敏性物系,宜采用填料塔,因填料塔内的持液量较板式塔少,液相在塔内停留时间较短;

  ④对于易聚合或含有固体颗粒的物系,宜采用板式塔,因黏度大的聚合物或固体物容易造成填料层的堵塞。

工程技术系化工组:张杨


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