板式精餾塔的案例
精餾塔的設計和優化，看完你就是專家！
化工生產過程中，應用最多就是分離設備，其中又以精餾塔和吸收塔最為常見，無論是在煉油、煤化、高分子、精細化工精餾塔都是隨處可見的。你知道你每天都操作的精餾塔是如何設計出來的嗎？如何優化操作參數？
精餾塔設計
1、設計步驟
根據流程整體工藝路線，確定分離要求，進行工藝參數計算得到回流比、進料位置、塔頂溫度、塔底溫度、進料組成、測線采出位置（多組分）、塔板數（板式塔）或填料高度（填料塔）等。之后再進行流體力學計算，計算出板間距、壓降、塔高、塔徑等參數由此選出塔板類型或填料類型等塔內部件。之后進行強度計算及校核，選出塔體壁厚及材料，最后確定控制方案。
2、工藝計算
工藝計算是根據進料組成與分離要求計算工藝參數，分為手算與軟件計算兩種，目前工業上多用軟件進行模擬，我們在Aspen教程中會重點進行講解。這里我們舉一個最簡單二元物系板式精餾塔的手動計算流程方便大家理解計算原理。
? 物料衡算與物性估算
對于二元物性而言物料衡算很簡單，但是對于多元物系就必須先規定輕重關鍵組分。根據熱力學方程估算物性參數，多采用逸度法或活度系數法。同時計算出物系汽液相平衡方程。
? 確定塔板數
根據物料衡算結果計算R（min）＝L／D，實際回流比一般為最小回流比的1.2-2倍。然后分別計算出精餾段、提餾段操作線方程。采用操作線方程與汽液相平衡方程交替主板計算確定理論塔板數，或采用圖解法原理相同。再將理論塔板數除以塔板效率，得到實際塔板數。
展開 動畫演示多種塔設備工作原理及特點
塔設備是石油化工行業最顯著的設備，在塔設備內可進行氣液或液液兩相間的充分接觸，實施相間傳質，因此在生產過程中常用塔設備進行精餾、吸收、解吸、氣體的增濕及冷卻等單元操作過程。
1. 填料吸收塔
填料吸收塔
介紹：填料塔是以塔內的填料作為氣液兩相間接觸構件的傳質設備。填料塔塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支撐板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。液體從塔頂經液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經氣體分布裝置(小直徑塔一般不設氣體分布裝置)分布后，與液體呈逆流連續通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質。填料塔屬于連續接觸式氣液傳質設備，兩相組成沿塔高連續變化，在正常操作狀態下，氣相為連續相，液相為分散相。
優點：生產能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等。
缺點：填料造價高;當液體負荷較小時不能有效地潤濕填料表面，使傳質效率降低;不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料;對側線進料和出料等復雜精餾不太適合等。
2. 板式精餾塔
板式精餾塔
板式精餾塔內部流動情況
板式塔為逐級接觸式氣液傳質設備，它主要由圓柱形殼體、塔板、溢流堰、降液管及受液盤等部件構成。
原理：液體依靠重力作用，由上層塔板的降液管流到下層塔板的受液盤，然后橫向流過塔板，從另一側的降液管流至下一層塔板。溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液層。氣體則在壓力差的推動下，自下而上穿過各層塔板的氣體通道（泡罩、篩孔或浮閥等），分散成小股氣流，鼓泡通過各層塔板的液層。在塔板上，氣液兩相密切接觸，進行熱量和質量的交換。
展開 化工塔器設備工作原理動圖
塔設備是石油化工行業最顯著的設備，在塔設備內可進行氣液或液液兩相間的充分接觸，實施相間傳質，因此在生產過程中常用塔設備進行精餾、吸收、解吸、氣體的增濕及冷卻等單元操作過程。本期內蒙古化工微信公眾號小編就與大家聊聊這個。
1. 填料吸收塔
填料吸收塔
介紹：填料塔是以塔內的填料作為氣液兩相間接觸構件的傳質設備。填料塔塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支撐板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。液體從塔頂經液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經氣體分布裝置(小直徑塔一般不設氣體分布裝置)分布后，與液體呈逆流連續通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質。填料塔屬于連續接觸式氣液傳質設備，兩相組成沿塔高連續變化，在正常操作狀態下，氣相為連續相，液相為分散相。
優點：生產能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等。
缺點：填料造價高;當液體負荷較小時不能有效地潤濕填料表面，使傳質效率降低;不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料;對側線進料和出料等復雜精餾不太適合等。
2. 板式精餾塔
板式精餾塔
板式精餾塔內部流動情況
板式塔為逐級接觸式氣液傳質設備，它主要由圓柱形殼體、塔板、溢流堰、降液管及受液盤等部件構成。
原理：液體依靠重力作用，由上層塔板的降液管流到下層塔板的受液盤，然后橫向流過塔板，從另一側的降液管流至下一層塔板。溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液層。氣體則在壓力差的推動下，自下而上穿過各層塔板的氣體通道（泡罩、篩孔或浮閥等），分散成小股氣流，鼓泡通過各層塔板的液層。在塔板上，氣液兩相密切接觸，進行熱量和質量的交換。
展開 化工塔器設備工作原理動圖
填料吸收塔
填料吸收塔
介紹：填料塔是以塔內的填料作為氣液兩相間接觸構件的傳質設備。填料塔塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支撐板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。液體從塔頂經液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經氣體分布裝置(小直徑塔一般不設氣體分布裝置)分布后，與液體呈逆流連續通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質。填料塔屬于連續接觸式氣液傳質設備，兩相組成沿塔高連續變化，在正常操作狀態下，氣相為連續相，液相為分散相。
優點：生產能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等。
缺點：填料造價高;當液體負荷較小時不能有效地潤濕填料表面，使傳質效率降低;不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料;對側線進料和出料等復雜精餾不太適合等。
2. 板式精餾塔
板式精餾塔
板式精餾塔內部流動情況
板式塔為逐級接觸式氣液傳質設備，它主要由圓柱形殼體、塔板、溢流堰、降液管及受液盤等部件構成。
原理：液體依靠重力作用，由上層塔板的降液管流到下層塔板的受液盤，然后橫向流過塔板，從另一側的降液管流至下一層塔板。溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液層。氣體則在壓力差的推動下，自下而上穿過各層塔板的氣體通道（泡罩、篩孔或浮閥等），分散成小股氣流，鼓泡通過各層塔板的液層。在塔板上，氣液兩相密切接觸，進行熱量和質量的交換。在板式塔中，氣液兩相逐級接觸，兩相的組成沿塔高呈階梯式變化，在正常操作下，液相為連續相，氣相為分散相。
3. 氣體冷卻塔
氣體冷卻塔
冷卻塔作用：工業生產過程中產生的廢熱，一般要用冷卻水來帶走。冷卻塔的作用就是將挾帶廢熱的冷卻水在塔內與空氣進行熱交換，使廢熱傳輸給空氣并散入大氣中。
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動畫演示｜12種塔設備工作原理（收藏）
塔設備是石油化工行業最顯著的設備，在塔設備內可進行氣液或液液兩相間的充分接觸，實施相間傳質，因此在生產過程中常用塔設備進行精餾、吸收、解吸、氣體的增濕及冷卻等單元操作過程。
1. 填料吸收塔
填料吸收塔
介紹：填料塔是以塔內的填料作為氣液兩相間接觸構件的傳質設備。填料塔塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支撐板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。液體從塔頂經液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經氣體分布裝置(小直徑塔一般不設氣體分布裝置)分布后，與液體呈逆流連續通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質。填料塔屬于連續接觸式氣液傳質設備，兩相組成沿塔高連續變化，在正常操作狀態下，氣相為連續相，液相為分散相。
優點：生產能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等。
缺點：填料造價高;當液體負荷較小時不能有效地潤濕填料表面，使傳質效率降低;不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料;對側線進料和出料等復雜精餾不太適合等。
2. 板式精餾塔
板式精餾塔
板式精餾塔內部流動情況
板式塔為逐級接觸式氣液傳質設備，它主要由圓柱形殼體、塔板、溢流堰、降液管及受液盤等部件構成。
原理：液體依靠重力作用，由上層塔板的降液管流到下層塔板的受液盤，然后橫向流過塔板，從另一側的降液管流至下一層塔板。溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液層。氣體則在壓力差的推動下，自下而上穿過各層塔板的氣體通道（泡罩、篩孔或浮閥等），分散成小股氣流，鼓泡通過各層塔板的液層。在塔板上，氣液兩相密切接觸，進行熱量和質量的交換。在板式塔中，氣液兩相逐級接觸，兩相的組成沿塔高呈階梯式變化，在正常操作下，液相為連續相，氣相為分散相。
3.
展開 動畫演示｜12種塔設備工作原理（建議收藏）
塔設備是石油化工行業最顯著的設備，在塔設備內可進行氣液或液液兩相間的充分接觸，實施相間傳質，因此在生產過程中常用塔設備進行精餾、吸收、解吸、氣體的增濕及冷卻等單元操作過程。
1. 填料吸收塔
填料吸收塔
介紹：填料塔是以塔內的填料作為氣液兩相間接觸構件的傳質設備。填料塔塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支撐板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。液體從塔頂經液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經氣體分布裝置(小直徑塔一般不設氣體分布裝置)分布后，與液體呈逆流連續通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質。填料塔屬于連續接觸式氣液傳質設備，兩相組成沿塔高連續變化，在正常操作狀態下，氣相為連續相，液相為分散相。
優點：生產能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等。
缺點：填料造價高;當液體負荷較小時不能有效地潤濕填料表面，使傳質效率降低;不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料;對側線進料和出料等復雜精餾不太適合等。
2. 板式精餾塔
板式精餾塔
板式精餾塔內部流動情況
板式塔為逐級接觸式氣液傳質設備，它主要由圓柱形殼體、塔板、溢流堰、降液管及受液盤等部件構成。
原理：液體依靠重力作用，由上層塔板的降液管流到下層塔板的受液盤，然后橫向流過塔板，從另一側的降液管流至下一層塔板。溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液層。氣體則在壓力差的推動下，自下而上穿過各層塔板的氣體通道（泡罩、篩孔或浮閥等），分散成小股氣流，鼓泡通過各層塔板的液層。在塔板上，氣液兩相密切接觸，進行熱量和質量的交換。在板式塔中，氣液兩相逐級接觸，兩相的組成沿塔高呈階梯式變化，在正常操作下，液相為連續相，氣相為分散相。
3.
展開 精餾塔出現“液泛”現象該如何解決？答案在這里
隨氣速增大，使塔板阻力增大，上層塔板上液層增厚，塔板液流不暢，液層迅速積累，以致充滿整個空間，即液泛。
由此原因誘發的液泛為液沫夾帶液泛。開始發生液泛時的氣速稱之為液泛氣速。
降液管液泛：
當塔內氣、液兩相流量較大，導致降液管內阻力及塔板阻力增大時，均會引起降液管液層升高。當降液管內液層高度難以維持塔板上液相暢通時，降液管內液層迅速上升，以致達到上一層塔板，逐漸充滿塔板空間，即發生液泛。并稱之為降液管內液泛。
根據塔型的不同，液泛可以分為板式塔液泛和吸收塔液泛兩大類。
板式精餾塔液泛：
原因：
由于上升蒸汽量太大，造成液相下降阻力增大；進料量增加，處理不過來，造成降液阻力太大；回流量、蒸汽量同時增加，造成了液層增加；塔盤堵塞等原因，造成板式塔液泛。
影響：
液泛降低塔板傳質分離效率，影響產品質量，嚴重時損害設備。
處理措施：
改變塔的操作壓力
減少氣相的量
減少回流，從而減少塔中的氣液相流率
減少處理量，減少進料負荷，降低氣液相負荷。
設備問題引起的，應該停車檢修 。
展開 萃取精餾、反應精餾、精餾塔的工藝參數調節
反應A←→C，若反應物比產物易揮發αA ＞αC，進料位置在塔上部或塔頂。
反應A←→C＋D 或A→C→D，C 為目的產物，相對揮發度αC＞αA ＞αD。
反應A+B←→C+D，反應物的揮發度介于兩產物之間，αC＞αA＞αB ＞αD。
反應A+B←→C+D，相對揮發度，αA＞αB ＞αC＞αD。
工業上一個典型的催化精餾過程，甲醇和異丁烯在強酸性離子交換樹脂上催化反應生成甲基叔丁基醚（簡寫為MTBE）:
幾種催化精餾流程的反應段位置：
a-異戊烯醚脫醚；b-苯烷基化；c-合成MTBE
注：催化劑填充段應放在反應物含量最大的區域
精餾操作中怎樣調節塔的壓力？
影響塔壓變化的因素是什么？
塔的壓力是精餾塔主要的控制指標之一。任何一個精餾塔的操作，都應把塔壓控制在規定的指標內，以相應地調節其它參數。塔壓波動過大，就會破壞全塔的物料平衡和氣液平衡，使產品達不到所要求的質量。所以，許多精餾塔都有其具體的措施，確保塔壓穩定在適宜范圍內。
對于加壓塔的塔壓，主要有以下兩種調節方法。
①塔頂冷凝器為分凝器時，塔壓一般是靠氣相采出量來調節的。在其它條件不變的情況下，氣相采出量增大，塔壓下降；氣相采出量減小，塔壓上升。
②塔頂冷凝器為全凝器時，塔壓多是靠冷劑量的大小來調節，即相當于調節回流液溫度。在其它條件不變的前提下，加大冷劑量，則回流液的溫度降低，塔壓降低；若減少冷劑量，回流液溫度上升，塔壓上升。
對于減壓精餾塔的壓力控制，主要有以下兩種方法。
展開 干貨：萃取精餾、反應精餾、精餾塔的工藝參數調節
幾種反應精餾流程：
反應A←→C，若產物比反應物易揮發αC＞αA， 進料位置在塔下部或塔釜。
反應A←→C，若反應物比產物易揮發αA ＞αC，進料位置在塔上部或塔頂。
反應A←→C＋D 或A→C→D，C 為目的產物，相對揮發度αC＞αA ＞αD。
反應A+B←→C+D，反應物的揮發度介于兩產物之間，αC＞αA＞αB ＞αD。
反應A+B←→C+D，相對揮發度，αA＞αB ＞αC＞αD。
工業上一個典型的催化精餾過程，甲醇和異丁烯在強酸性離子交換樹脂上催化反應生成甲基叔丁基醚（簡寫為MTBE）:
幾種催化精餾流程的反應段位置：
a-異戊烯醚脫醚；b-苯烷基化；c-合成MTBE
注：催化劑填充段應放在反應物含量最大的區域
精餾操作中怎樣調節塔的壓力？
影響塔壓變化的因素是什么？
塔的壓力是精餾塔主要的控制指標之一。任何一個精餾塔的操作，都應把塔壓控制在規定的指標內，以相應地調節其它參數。塔壓波動過大，就會破壞全塔的物料平衡和氣液平衡，使產品達不到所要求的質量。所以，許多精餾塔都有其具體的措施，確保塔壓穩定在適宜范圍內。
對于加壓塔的塔壓，主要有以下兩種調節方法。
①塔頂冷凝器為分凝器時，塔壓一般是靠氣相采出量來調節的。在其它條件不變的情況下，氣相采出量增大，塔壓下降；氣相采出量減小，塔壓上升。
②塔頂冷凝器為全凝器時，塔壓多是靠冷劑量的大小來調節，即相當于調節回流液溫度。在其它條件不變的前提下，加大冷劑量，則回流液的溫度降低，塔壓降低；若減少冷劑量，回流液溫度上升，塔壓上升。
對于減壓精餾塔的壓力控制，主要有以下兩種方法。
展開 填料塔、板式塔的區別及選型
填料塔、板式塔的區別
板式塔和填料塔是精餾塔的兩種主要類型。雖然它們在精餾操作中很常見，但是它們之間的區別大著呢！塔型的選擇、操作特點、設備性能、適用場合都有各自的特點。
板式塔和填料塔的區別
填料塔與板式塔的比較
在化工操作中，精餾塔分為板式塔和填料塔兩種主要類型。對于操作要求、設備行性能、設備維修、試用場合都有各自的特點。
類 型
板式塔
填料塔
操作特點
氣液逆流逐級接觸
微分式接觸，可采用逆流操作，也可采用并流操作
設備性能
空塔速度（亦即生產能力）高，效率高且穩定；壓降大，液氣比的適應范圍大，持液量大，操作彈性小
大尺寸空塔氣速較大，小尺寸空塔氣速較??；低壓時分離效率高，高壓時分離效率低，傳統填料效率較低，新型亂堆及規整填料效率較高；
大尺寸壓力降小，小尺寸壓力降大；
要求液相噴淋量較大，持液量小，操作彈性大
制造與維修
直徑在600mm以下的塔安裝困難，安裝程序較簡單，檢修清理容易，金屬材料耗量大
新型填料制備復雜，造價高，檢修清理困難，可采用非金屬材料制造，但安裝過程較為困難
結構特點
每層板上裝配有不同型式的氣液接觸元件或特殊結構，如篩板、泡罩、浮閥等；塔內設置有多層塔板，進行氣液接觸
塔內設置有多層整砌或亂堆的填料，如拉西環、鮑爾環、鞍型填料等散裝填料，格柵、波紋板、脈沖等規整填料；填料為氣液接觸的基本元件
適用場合
處理量大，操作彈性大，帶有污垢的物料
處理強腐蝕性，液氣比大，真空操作要求壓力降小的物料
板式塔和塔盤的選型
板式塔塔型選擇一般原則：
選擇時應考慮的因素有：物料性質、操作條件、塔設備性能及塔的制造、安裝、運轉、維修等。
展開 
設計一個大型的精餾塔，需要注意些什么？
另外大型塔吊裝時一般會把部分梯子平臺，甚至有時候會把保溫都裝上再起吊，以減少高空作業的工作量，因此吊耳設計時需將這些重量考慮計入。
板式塔設計計算.
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最常見的精餾塔異?，F象和錯誤操作
在化工裝置生產中，精餾塔是最常見的、典型的分離設備，任何從事化工生產的人對精餾塔都不會陌生，但對精餾塔操作中常見的突出問題，比如：液泛、淹塔、沖塔現象，原因都不是很清楚，出現問題時對于塔的參數變化反應也不敏感，這樣往往延遲了問題的解決時間，影響裝置生產。
今天，就上面提出的幾個問題原因做個詳細分析，另外舉出實例來展示生產中出現問題時的參數變化和錯誤操作！
首先來看我們最熟悉的液泛現象
? 什么是液泛呢？
在精餾塔中，由于各種原因造成液相堆積超過其所處空間范圍，稱為液泛。液泛可分為降液管液泛、霧沫夾帶液泛等。
降液管液泛是指降液管內的液相堆積至上一層塔板。霧沫夾帶液泛是指塔板上開孔空間的氣相流速達到一定速度，使得塔板上的液相伴隨著上升的氣相進入上一層塔板。
產生液泛時的操作狀態稱為液泛點。在設計精餾塔時，必須控制維持液泛率在一定的范圍內以保證精餾塔的穩定運行。液泛開始時，塔的壓降急劇上升，效率急劇下降。隨后塔的操作遭到破壞。
? 是什么原因導致液泛現象的產生？
1、降液管內液體倒流回上層板
由于塔板對上升的氣流有阻力，下層板上方的壓力比上層板上方的壓力大，降液管內泡沫液高度所相當的靜壓頭能夠克服這一壓力差時，液體才能往下流。
當液體流量不變而氣體流量加大，下層板與上層板間的壓力差亦隨著增加，降液管內的液面隨之升高。
若氣體流量加大到使得降液管內的液體升高到堰頂，管內的液體便不僅不能往下流，反而開始倒流回上層板，板上便開始積液；加以操作時不斷有液體從塔外送入，最后會使全塔充滿液體。就形成了液泛。
展開 最常見的精餾塔異?，F象和錯誤操作
在化工裝置生產中，精餾塔是最常見的、典型的分離設備，任何從事化工生產的人對精餾塔都不會陌生，但對精餾塔操作中常見的突出問題，比如：液泛、淹塔、沖塔現象，原因都不是很清楚，出現問題時對于塔的參數變化反應也不敏感，這樣往往延遲了問題的解決時間，影響裝置生產。
今天，就上面提出的幾個問題原因做個詳細分析，另外舉出實例來展示生產中出現問題時的參數變化和錯誤操作！
首先來看我們最熟悉的液泛現象
? 什么是液泛呢？
在精餾塔中，由于各種原因造成液相堆積超過其所處空間范圍，稱為液泛。液泛可分為降液管液泛、霧沫夾帶液泛等。
降液管液泛是指降液管內的液相堆積至上一層塔板。霧沫夾帶液泛是指塔板上開孔空間的氣相流速達到一定速度，使得塔板上的液相伴隨著上升的氣相進入上一層塔板。
產生液泛時的操作狀態稱為液泛點。在設計精餾塔時，必須控制維持液泛率在一定的范圍內以保證精餾塔的穩定運行。液泛開始時，塔的壓降急劇上升，效率急劇下降。隨后塔的操作遭到破壞。
? 是什么原因導致液泛現象的產生？
1、降液管內液體倒流回上層板
由于塔板對上升的氣流有阻力，下層板上方的壓力比上層板上方的壓力大，降液管內泡沫液高度所相當的靜壓頭能夠克服這一壓力差時，液體才能往下流。
當液體流量不變而氣體流量加大，下層板與上層板間的壓力差亦隨著增加，降液管內的液面隨之升高。
若氣體流量加大到使得降液管內的液體升高到堰頂，管內的液體便不僅不能往下流，反而開始倒流回上層板，板上便開始積液；加以操作時不斷有液體從塔外送入，最后會使全塔充滿液體。就形成了液泛。
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