精馏塔技术问答题含解析-10

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1、1. 为什么要在泡置塔的塔盘上开设泪孔？ 答：因为泡罩塔板上的升气管出口伸到板面以上，故上升气流即使暂时中断，塔板上的液体也不会流尽，气体流量减少，对其操作影响也小。泡罩塔的这一特点，可以在气、液负荷变化较大的范围内正常操作，并保持一定的效率。为便于停工以后能放净塔板上所积存的液体，每层塔板上都开少数排液孔，称为泪孔，直径10mm左右，位于塔板面上靠近溢流堰入口一侧。 2. 泡罩塔有什么优缺点？ 答：泡罩塔操作稳定，操作弹性大，能正常操作的最大负荷与最小负荷之比可达到4~5。但是，由于它的构造比较复杂、造价高、阻力大，而且气、液通过的量和板效率比其他类型板式塔低，是为工业蒸馏操作所采用的

2、一种气液传质设备，现已逐渐被其他形式的塔所取代。 优点：①不易发生漏液现象，有较好的操作弹性，即使当气、液两相负荷有较大的波动时，仍能维持几乎恒定的板效率；②塔板不易堵塞，对于各种物料的适应性强。 缺点：①塔板结构复杂，金属耗量大，造价高；②板上液层厚，气体流径曲折，塔板压降大，兼有因雾沫夹带现象较严重，限制了气速的提高，故生产能力不大；③塔板上液流遇到的阻力大，致使液面落差大，气体分布不均，也影响了板效率的提高。基于以上缺点，近年来泡罩塔已经很少在生产中建造和使用了。3. 浮阀塔的作用原理是什么？答：在浮阀塔板上开有按正三角形排列的阀孔，每个孔的上方安置一个阀片，从塔板下上升的气

3、流速度达到一定程度时，阀片被推起，但受到脚钩的限制，推到最高也不脱离阀孔。气速减少到一定值后则阀片落到板上，靠阀片底部三处突出物支撑住，仍与板面保持约2.5mm的距离。塔板上阀孔开启的数量按气体流量的大小而有所改变。因此气体从浮阀送出的线速度变动不大，鼓泡性能可以保持均衡一致，使得浮阀具有较大的操作弹性，一般为3~4，最高可到6。4. 浮阀塔的结构特点导致其有什么缺点？答：因为阀片活动，在生产过程中有可能松脱或被卡住，造成该阀孔处的气、液通过状况失常，为避免阀片生锈后与塔板粘连，以致盖住阀孔而不能浮动，浮阀及塔板都用不锈钢制成。但是，对于胶黏性液体或液体中有固体颗粒介质，都不宜采用浮阀塔，因为

4、这类介质易将阀片粘住或使阀片被架起，导致阀孔盖不上。 5. 浮阀塔的优点有哪几方面？ 答：浮阀塔在一定程度上兼有泡罩塔、筛板塔的优点。浮阀塔的优点有以下几方面：(1) 生产能力大。由于浮阀安排比较紧凑，塔板的开孔面积大于泡罩塔板，故其生产能力约比圆形泡罩塔板大20%~40%，而与筛板塔相近。(2) 操作弹性大。由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，故其维持正常操作所容许的负荷波动范围比泡罩塔及筛板塔都宽。(3) 塔板效率高。由于上升气体以水平方向吹入液层，故气液接触时间较长而雾沫夹带量较小，板效率较高。 (4) 气体压强降及液面落差较小。因为气、液流过浮阀塔板时所遇到的阻力较小，故气

5、体的压强降及板上的液面落差都比泡罩塔板小。 6. 精馏塔和吸收塔既有采用板式塔的也有采用填料塔的，两者在传质上有什么不同? 答：通常的精馏、吸收操作过程中，精馏塔和吸收塔大都采用板式塔和填料塔两种塔型。板式塔属于分级接触型的传质设备，就大多数塔板形式而言，气、液两相按错流方式流动，传质是在塔板上进行的。填料塔是连续型的传质设备，气、液两相按逆流方式流动，传质主要在覆盖于填料表面上的液膜中进行。 7. 高压操作的蒸馏塔般选用什么塔型？ 答：高压操作的蒸馏塔，推荐使用板式塔。如果选用填料塔，则会因塔内气液比较小等因素的影响，导致分离效果不好。 8. 通常用哪些指标来评价板式塔性能的优劣？

6、 答：尽管实际生产中板式塔以各种类型的塔板形式出现，但在评价板式塔性能的优劣时，通常归结为以下几个性能指标。 (1)生产的能力指标，即单位塔截面、单位时间处理的汽液负荷能力。 (2)塔板的效率指标。 (3)塔板的压降指标。 (4)操作的弹性指标。 9. 常用的环形填料有哪些？其结构及实用特性如何？答：填料可用陶瓷、金属、塑料等不同材料制成。常用的环形填料有拉西环、鲍尔环、阶梯环。 拉西环是最古老最典型的一种环形填料，形状简单。目前拉西环虽仍是一种应用较广泛、具有代表性的填料，但阻力大，传质效率差，已逐渐为新型填料所代替。常用的拉西环为外径与高相等的圆筒。 鲍尔环的形状是在普通的

7、拉西环壁上开一层(25mm以下的环)或两层(50mm以上的环)长方形小窗，制造时窗孔的母材并不从环上剪下，而是向中心弯入，在中心处相搭，上下两层窗位置交错。 10. 鞍形填料有几种形式？性能怎样？ 答：鞍形填料有矩形和弧形两种形式。鞍形填料是一种像马鞍形的敞开式填料。它与鲍尔环都被认为是效率高、阻力小的性能较好的工业用填料。 11. 金属波纹网填料的结构形式如何？ 答：金属波纹网填料是一种新型规整填料，填料由平行丝网波纹垂直排列组装而成。网片波纹的方向与塔轴成一定的倾角（一般为30°或45°)，相邻两网片的波纹倾斜方向相反，使波纹片之间形成一系列相互交叉的三角形流道，相邻两盘成90

8、°交叉安放。该类型填料对其流体力学及传质规律研究得比较完善。 12. 什么情况下一般优先采用板式塔？ (1) 在处理易结垢或含有固体颗粒的物料时，应选择板式塔。板式塔中，气、液负荷都比较大，以高速通过塔板时有“清扫”的功能，可防止堵塞。(2) 液体负荷过大时，填料塔和板式塔的生产能力都会下降，但在板式塔中可应用多溢流的方法予以避免。(3) 液体负荷过小时，填料塔的表面不易被全部润湿，而在板式塔中可增加溢流堰的高度以保持较高的持液量，使气液能充分接触，这对蒸馏、吸收或有化学反应的操作过程是有利的。(4) 高压操作的蒸馏塔，推荐使用板式塔。如用填料塔，则因塔内气液比小等因素的影响，分离效果不好

9、。(5) 操作过程中有热量放出或吸入时，用板式塔较为有利。塔板上有较大的持液量以便放置换热管。此外板式塔上还可根据工艺上的需要设置多个加料管与侧线出料口。如果安装在填料塔上则需加设液体分布器或液体收集器，从而增加了费用。(6) 塔内温度有周期性变化时，对板式塔影响较小，而在填料塔中，有些力学性能较差的填料将被挤坏。(7) 便于检修与清洗时，选用板式塔。13. 什么情况下优先采用填料塔？(1) 要求低压降时应选择填料塔。因为填料塔的自由截面积一般均大于50%，气体阻力小。如处理热敏性物料，在高温下易发生分解或聚合，在真空下操作可以降低塔底的温度，用填料塔便很适合。(2) 易发泡的物料，在板式塔中

10、易引起液泛，而填料在多数情况下能使泡沫破裂。(3) 处理腐蚀性的物料时，选用填料塔较为有利，因为填料的用材很广泛，陶瓷、塑料等非金属材料均可，既便宜，效果也好。板式塔塔板的材料一般以金属为主，选择余地小。(4) 传质速率受气膜控制时，选用填料塔。因填料表面覆盖的是薄的液膜，气相湍动有利于减少气膜阻力，与此相反，如传质速率受液膜控制时，则可选用板式塔，塔板上可维持液相湍动状态。 (5) 塔的直径小于800mm时，一般以采用填料塔为宜。如用板式塔，则塔板的固定与密封都会有困难。目前由于新型填料特别是规整填料的发展，大直径的填料塔也大量应用。其中波纹填料塔的直径已超过14m。 14. 在设计塔设

11、备结构形式时，在物料性质方面需要考虑哪些问题？ 答: 从以下几个方面考虑： (1) 易起泡的物料，如处理量不大时，以选择填料塔为宜。因为填料能使泡沫破裂，在板式塔中则易引起液泛。 (2) 具有腐蚀性的介质，可选用填料塔，如必须用板式塔，宜选用结构简单、造价便宜的筛板塔、穿流式塔盘或舌形塔盘，以便及时更换。 (3) 具有热敏性的物料需减压操作，为防止热引起分解或聚合时，应选用压力降较小的塔型，如可采用装填规整填料的塔、湿壁塔等。(4) 黏性较大的物料，可以选用大尺寸填料。板式塔的传质效率太差。含有悬物的物料，应选择液流通道较大塔型，以板式塔为宜。可选用泡罩塔、浮阀塔、栅板塔、舌形塔和孔径

12、较大筛板塔等。不宜使用小填料。(5) 操作过程中有热效应的系统，用板式塔为宜。因塔盘上有液层，可在其中安放换热管，进行有效的加热或冷却。15. 在塔类设备的生产操作中，工况条件及操作要求对塔设备的选用有哪些影响？(1) 若气相传质阻力大(即气相控制系统，如低黏度液体的蒸馏、空气增湿等)，应采用填料塔，因填料层中气相呈湍流，液相为膜状流。反之，受液相控制的系统，应采用板式塔，因为板式塔中液相呈湍流，气体在液层中鼓泡。(2) 对于较大的液体负荷，可选用填料塔；若采用板式塔时，应选用气液并流的塔型，如喷射型塔盘，或选用板上液流阻力较小的塔型，如筛板和浮阀。此外，导向筛板塔盘和多降液管筛板塔盘都能承受

13、较大的液体负荷。(3) 对于较低的液体负荷，一般不宜采用填料塔，因为填料塔要求一定数量的喷淋密度。如果特殊需要用填料塔，可以选用网体填料，这样可以适度地提高喷淋密度，但其应用的范围较窄。(4) 从气液比波动的适宜性看，板式塔要优于填料塔，所以对于气液比波动较大的宜采用板式塔。(5) 从操作弹性看，板式塔的操作弹性要比填料塔宽。在板式塔中，以浮阀塔为最大，泡罩塔次之，一般地说，穿流塔的操作弹性最小。16. 从经济的角度上，填料塔和板式塔的设计选用各有哪些不同？ (1) 在多数情况下，塔径大于800mm时，宜用板式塔。塔径小于800mm,宜用填料塔。但也有例外，在大型填料塔中使用鲍尔环及某些新型

14、填料的效果可优于板式塔。同样，塔径小于800mm时，也有使用板式塔的。 (2) 一般填料塔比板式塔重。 (3) 大塔以板式塔造价较经济。因为填料价格约与塔体的容积成正比，板式塔按单位面积计算价格，随着塔径增大而减小。 17. 为什么要对塔类设备进行挠度控制？ 答：一般认为，塔设备高度与塔径之比较大(通常将高径比大于5且高度大于10m的直立容器视为塔器)，而设备简体壁厚较薄，在风载荷作用下，会造成塔体顶部挠度太大。(1) 对板式塔而言，塔盘倾斜严重，气液传质不均匀，导致塔板效率下降，影响产品质量及企业经济效益;(2) 与塔体连接的接管因塔的摆动量过大，连接处受压、拉、扭，常出现泄漏，

15、这对于易燃易爆有毒的介质来说是相当危险的，后患无穷;(3) 塔体顶部挠度过大，也就是意味着塔设备在摆动过程中最大位移处离中心轴线的绝对距离较大，由此将产生相当大的附加偏心弯矩，影响塔设备的使用寿命。通常塔板效率是一个很重要的因素，为了确保塔设备的正常操作和安全运行，需要对塔(尤其是板式塔)的顶部挠度进行适当的控制。18. 如何对塔类设备进行挠度控制？ 答：在塔高、塔径确定的情况下，塔挠度值的大小与壁厚直接相关，提高刚度必然要增加壁厚及投资费用，因此需统筹兼顾。目前一般均按塔高的1/200控制，对于板式塔从严要求，对小直径的低压塔可适当放宽，例如对塔径1m以内的按1/100塔高控制，塔径1~2

16、m的按塔设备的高径比H/D控制。总之要安全性和经济性并重。 19. 为什么填料塔内要安装液体再分布器？ 答：由于塔类设备安装后的不垂直度的存在，会导致从塔顶喷淋下来的液体会逐渐偏向塔璧一侧，在实际生产中，我们会发现在离填料顶面一定距离处，喷淋下来的液体开始向塔壁偏流，然后沿塔壁下流，塔中心填料得不到好的润湿，形成了所谓“干锥体”的不正常现象，减少了气液两相的有效接触面积。为了消除因不垂直度引起的液体偏流，每隔一定距离必须设置液体的再分布装置，以保证液体与塔内填料均匀充分地润湿。工厂中常用的再分布装置是截锥形再分布装置，它可使塔壁处的液体再导至塔的中央。 20. 塔内件的检修要求是什么？ (1) 塔板支撑圈水平允差要符合要求； (2) 降液管(板)用螺栓固定在支撑板上，支撑板的偏差应符合要求； (3) 支撑梁安装后，其上表面与支撑圈上表面应在同一水平面上，梁的水平度与受液盘的水平度应符合要求； (4) 塔板两端支撑板间距允差、塔板长度宽度尺寸允差、塔板在整个板面内的平面度、水平度符合标准; (5) 堰顶端水平度允差符合标准。