板框压滤机的选型及工作原理

精品文档 1欢迎下载 板框压滤机的选型及工作原理 板框压滤机由交替排列的滤板和滤框构成一组滤室 滤板的表面有沟槽 其凸出部位用以 支撑滤布 滤框和滤板的边角上有通孔 组装后构成完整的通道 能通入 悬浮液 洗涤水 和引出滤液 板 框两侧各有把手支托在横梁上 由压紧装置压紧板 框 板 框之间的 滤布起密封垫片的作用 由供料泵将悬浮液压入滤室 在滤 布上形成滤渣 直至充满滤室 滤液穿过滤布并沿滤板沟槽流至板框边角通道 集中排出 过滤完毕 可通入清洗涤水洗 涤滤渣 洗涤后 有时还通入压缩空气 除 去剩余的洗涤液 随后打开压滤机卸除滤渣 清洗滤布 重新压紧板 框 开始下一工作循环 板框压滤机对于滤渣压缩性大或近于不可压缩的悬浮液都能适用 适合的悬浮液的固 体颗粒浓度一般为 10 以下 操作压力一般为 0 3 0 6 兆帕 特殊 的可达 3 兆帕或更高 过滤面积可以随所用的板框数目增减 板框通常为正方形 滤框的内边长为 320 2000 毫 米 框厚为 16 80 毫米 过滤面积为 1 1200 米 2 板与框用手动螺旋 电动螺旋和液压 等方式压紧 板和框用木材 铸铁 铸钢 不 锈钢 聚丙烯和橡胶等材料制造 板框式压滤机主要由止推板 固定滤板 压紧板 活动滤板 滤板和滤框 横梁 扁铁 架 过滤介质 滤布或滤纸等 压紧装置 集液槽等组成 参见附图一 一八 其中过滤 介质和集液槽由用户自备 也可由本厂代配 板框压滤机有手动压紧 机械压紧和液压压紧二种形式 手动压紧是螺旋千斤顶推动 压紧板压紧 机械压紧是电动机配 H 型减速箱 经机架传动部件推动压紧板压紧 液压压 紧是有液压站经机架上的液压缸部件推动压紧板压紧 两横梁把止推板和压紧装置连在一 起构成机架 机架上压紧板与压紧装置饺接 在止推板和压紧板之间依次交替排列着滤板 和滤框 滤板和滤框之间夹着过滤介质 压紧装置推动压紧板 将所有滤板和滤框压紧在 机架中 达到额定压紧力后 即可进行过滤 悬浮液从止推板上的进料孔进入各滤室 滤框 与相邻滤板构成滤室 固体颗粒被过滤介质截留在滤室内 滤液则透过介质 由出液孔排 出机外 压滤机的出液有明流和暗流两种形式 滤液从每块滤板的出液孔直接排出机外的称明 流式 明流式便于监视每块滤板的过滤情况 发现某滤板滤液不纯 即可关闭该板出液口 若各块滤板的滤液汇合从一条出液管道排出机外的则称暗流式 暗流式用于滤液易挥发或 滤液对人体有害的悬浮液的过滤 压滤机根据是否需要对滤渣进行洗涤 又可分为可洗和不可洗两种形式 可以洗涤的 称可洗式 否则称为不可洗式 可洗式压滤机的滤板有两种形式 板上开有洗涤液进液孔 的称为有孔滤板 也称洗涤板 未开洗涤液进液孔的称无孔滤板 也称非洗涤板 可洗式 精品文档 2欢迎下载 压滤机又有单向洗涤和双向洗涤之分 单向洗涤是由有孔滤板和无孔滤板组合交替放置 双向洗涤滤板都为有孔滤板 但相邻两块滤板的洗涤应错开放置 不能同时通过洗涤液 压滤机工作原理 压滤机用于固体和液体的分离 与其它固液分离设备相比 压滤机过滤后的泥饼有更 高的含固率和优良的分离效果 固液分离的基本原理是 混合液流经过滤介质 滤布 固体停留在滤布上 并逐渐在滤布上堆积形成过滤泥饼 而滤液部分则渗透过滤布 成为 不含固体的清液 随着过滤过程的进行 滤饼过滤开始 泥饼厚度逐渐增加 过滤阻力加大 过滤时间 越长 分离效率越高 特殊设计的滤布可截留粒径小于 1 m 的粒子 压滤机除了优良的分 离效果和泥饼高含固率外 还可提供进一步的分离过程 在过滤的过程中可同时结合对过滤泥饼进行有效的洗涤 从而有价值的物质可得到回收并且可以获得高纯度的过滤泥饼 欢迎转载 请注明出处 谢谢 原文地址 关于滤渣量的问题 滤渣量与过滤面积没有直接必然的联系 滤渣量 压滤腔体积 充装系数 滤腔数量 压榨渣饼堆密度 关于是否容易卸料 1 充装系数取 0 5 左右 增大压榨压力 压榨时间 减少滤渣固含量 2 增大滤渣的颗粒度 3 滤渣本身性质不发粘 过滤操作的特点是 随着过滤操作的进行 滤饼厚度逐渐增大 过滤的阻力就逐渐增大 如果在一定的压力差 P1 P2 条件下操作 过滤速率必逐渐减小 如果想保持一定的过滤 速率 可以随着过滤操作的进行 逐渐增大压力差 来克服逐渐增大的过滤阻力 所以滤 饼的质量还与充许的压力差有关 精品文档 3欢迎下载 精馏塔的操作 给 2 楼解压后粘贴 填料塔的操作是从物料平衡 热量平衡 相平衡及填料塔性能等几个方面考虑 通过 控制系统建立并调节塔的操作条件 使填料塔满足分离要求 控制系统可采用手动 一般自动化仪表或智能计算机操作 一 控制参数 图中表示了塔操作控制的典型参数 其中 6 个流量参数 进料量 塔顶和塔釜产品流 量 冷凝量 蒸发量和回流量 除流量参数外 还有压力 塔釜液位 回流罐液位 塔顶产品组成和塔釜产品组成等 参数 精馏塔常用控制参数 压力和液位控制是为了建立塔稳态操作条件 液位恒定阻止了液体累积 压力恒定阻 止了气体累积 对于一个连续系统 若不阻止累积就不可能取得稳态操作 也就不可能稳 定 压力是精馏操作的主要控制参数 压力除影响气体累积外 还影响冷凝 蒸发 温度 组成 相对挥发度等塔内发生的几乎所有过程 产品组成控制可以直接使用产品组成测定值 也可以采用代表产品组成的物性 如密 度 蒸气压等 最常用的是采用灵敏点温度 二 填料塔操作瓶颈及解决方法 任何一个设计都不可能把装置中的每个设备及每个设备中的每个部分设计在同一最大 负荷百分数下操作 而许多工厂则希望采取各种手段使装置生产能力达到最大 这就使装置 中的至少一个部分成为操作瓶颈 填料塔操作中 填料塔的任一部分 塔顶冷凝器 塔釜再 沸器等都可能成为操作瓶颈 这里所指的瓶颈是指装置已达到设计负荷需进一步提高分离效 率和生产能力 而装置中的某一设备或某一设备的某一部分限制了生产能力和分离效率的提 高 1 填料塔为操作瓶颈 填料塔在设计气液负荷范围内操作可取得所需的分离效率 超过此负荷范围 会导致分 离效率下降 压降升高泛塔等现象 多数情况下填料塔操作提高处理能力和分离效率的瓶颈 是填料塔本身 1 填料塔处理能力的提高 增 降压操作 若设备及工艺条件允许 适当增 降塔压是提高填料塔处理能力的最好办法 在常压附近 提高压力可使处理量提高 低压 相对挥发度高及相对挥发度随压力变化 不大时 增压操作对处理量提高最大 压力较高 有时降低压力可提高处理能力 在高压 相 对挥发度低及相对挥发度随压力升高而降低很大的场合 降压操作处理量提高较大 进料的预热 填料塔进料以上填料段和进料以下填料段通常并不是在同一泛点百分数下操作 普通精 馏通常为泡点进料 若将进料预热或预冷 可以使塔的上下段负荷发生变化 若进料段以下为 操作瓶颈 热进料可降低塔釜热负荷和下段气液相负荷 代价为上段气液相负荷有所增加 相反 若上段为瓶颈 冷进料降低了上段的气液相负荷 代价是下段填料负荷有所增加 这种方法提高幅度通常较小 但对进料以下气液比很大的场合 这种方法调节幅度较大 这时对塔的效率影响也大 过热进料影响上段的分离效率 过冷进料影响下段的分离效率 一般认为过冷进料对塔本身的分离效率影响不大 只有一块理论板 但对高效填料塔影响会 超过此值 对于液气比很高的场合影响也会超过此值 过冷进料提高进料以上段的处理能力是以降低进料以下段的分离效率为代价的 液相 精品文档 4欢迎下载 过热进料对塔体本身的分离效率影响很小 气相过热进料降低了进料以上段的分离效率 增加操作的稳定性 填料塔阻力小 持液量低 耐波动性能差 填料塔在接近上限负荷操作 很小的波动就会 使塔超过负荷上限 效率下降 一旦效率下降 很难恢复 特别是理论级数多的塔 平衡时间很 长 为了能够使填料塔在上限操作 稳定操作 减少外界条件变化至关重要 好的控制系统起 很大作用 增强填料塔的操作稳定性 一般可提高 5 10 的处理能力 降低回收率 提高生产能力的另一办法是降低回流比 使回收率下降 这种方法虽不提倡 但工厂在生 产能力受限制时或多或少的不自觉地采用了 回收率降到某一数值后 继续降低收率提高处 理能力 不再经济 因为收率再降低 产品的生产能力也不再提高 采取以上措施应注意各 液体分布器的操作弹性 2 填料塔分离效率的提高 工厂经常会提出提高分离效率 以提高产品质量和收率的要求 与提高处理能力类似 可采用以下方法 增加回流 一个塔的分离效率一定 若不在最大负荷下操作 提高分离效率的最简单方法是增大回 流比 增 降压操作 前已叙述 一般物系压力上升 相对挥发度减小 降压操作可增大物系的相对挥发度 因 此若填料塔不在最大负荷下操作 可适当降压操作 提高分离效率 若填料塔已在最大负荷下 操作 可适当增压并增加回流比操作 进料的预冷 预热 为了提高塔上段的分离效率 可采用预冷进料 相反 为了提高塔下段的分离效率可采 用预热进料 增强塔操作的稳定性 增强塔操作的稳定性同样可以提高塔的分离效率 如图 2 所示 产品中杂质含量低意味 着需要较高的分离效率 稳定操作时需要的分离级数较少 从能耗角度看 稳定操作能耗最 少 降低收率 减小产品采出量 使产品质量提高 但收率降低 图 2 操作稳定性对产品质量的影响 2 塔顶冷凝器为操作瓶颈 塔顶冷凝器在操作后期经常会成为操作瓶颈 可采用以下措施 1 提高操作压力 压力升高塔顶温度提高 换热温差加大 2 降低进料温度 进料温度降低 进料以下内回流加大 从而减少上升蒸气量 减少塔 顶热负荷 3 塔釜再沸器为操作瓶颈 塔釜再沸器为操作瓶颈可采取以下措施解决 1 降低操作压力 压力降低 塔釜温度降低 换热温差加大 加热量增加 2 提高进料温度 进料温度提高 减少进料以下的内回流 从而减少了所需加热量 五 填料塔常见故障诊断与处理 填料塔达不到设计指标统称为故障 填料塔的故障可由一个因素引起 也可能同时由多 个因素引起 一旦出现故障 工厂总是希望尽快找出故障原因 以最少的费用尽快解决问题 精品文档 5欢迎下载 故障诊断者应对塔及其附属设备的设计及有关方面的知识有很深的了解 了解得越多 故障 诊断越容易 故障诊断应从最简单最明显处着手 可遵循以下步骤 若故障严重 涉及安全 环保或不能维持生产 应立即停车 分析 处理故障 若故障不严重 应在尽量减少对安全 环境及利润损害的前提下继续运行 在运 行过程中取得数据及一些特征现象 在不影响生产的前提下 做一些操作变动 以取得更多的 数据和特征现象 如有可能还可进行全回流操作 为故障分析提供分析数据 分析塔过去的操作数据 或与同类装置相比较 从中找出相同与不同点 若塔操作 由好变坏 找出变化时间及变化前后的差异 从而找出原因 故障诊断不要只限于塔本身 塔的上游装置及附属设备 如泵 换热器以及管道等 都应在分析范畴内 仪表读数及分析数据错误可能导致塔的不良操作 每当故障出现 首先对仪表读 数及分析数据进行交叉分析 特别要进行物料平衡 热量平衡及相平衡分析 以确定其准确性 有些故障是由于设计不当引起的 对设计引起故障的检查应首先检查图纸 看是 否有明显失误之处 分析此失误是否为发生故障的原因 其次 要进行流体力学核算 核算某 处是否有超过上限操作的情况 此外 还需对实际操作传质进行模拟计算 检查实际传质效率 的高低 精品文档 6欢迎下载 精馏塔的操作来源 填料塔的操作是从物料平衡 热量平衡 相平衡及填料塔性能等几个方面考虑 通过控制 系统建立并调节塔的操作条件 使填料塔满足分离要求 控制系统可采用手动 一般自动化仪表或智能计算机操作 一 控制参数 塔操作控制的典型参数 其中 6 个流量参数 进料量 塔顶和塔釜产品流量 冷凝量 蒸 发量和回流量 除流量参数外 还有压力 塔釜液位 回流罐液位 塔顶产品组成和塔釜产品组成等参数 精馏塔常用控制参数 压力和液位控制是为了建立塔稳态操作条件 液位恒定阻止了液体累积 压力恒定阻止了 气体累积 对于一个连续系统 若不阻止累积就不可能取得稳态操作 也就不可能稳定 压力是精馏操作的主要控制参数 压力除影响气体累积外 还影响冷凝 蒸发 温度 组 成 相对挥发度等塔内发生的几乎所有过程 产品组成控制可以直接使用产品组成测定值 也可以采用代表产品组成的物性 如密度 蒸气压等 最常用的是采用灵敏点温度 二 填料塔操作瓶颈及解决方法 任何一个设计都不可能把装置中的每个设备及每个设备中的每个部分设计在同一最大负荷 百分数下操作 而许多工厂则希望采取各种手段使装置生产能力达到最大 这就使装置中 的至少一个部分成为操作瓶颈 填料塔操作中 填料塔的任一部分 塔顶冷凝器 塔釜再 沸器等都可能成为操作瓶颈 这里所指的瓶颈是指装置已达到设计负荷需进一步提高分离 效率和生产能力 而装置中的某一设备或某一设备的某一部分限制了生产能力和分离效率 的提高 1 填料塔为操作瓶颈 填料塔在设计气液负荷范围内操作可取得所需的分离效率 超过此负荷范围 会导致分离 效率下降 压降升高泛塔等现象 多数情况下填料塔操作提高处理能力和分离效率的瓶颈 是填料塔本身 1 填料塔处理能力的提高 精品文档 7欢迎下载 增 降压操作 若设备及工艺条件允许 适当增 降塔压是提高填料塔处理能力的最好办法 在常压附近 提高压力可使处理量提高 低压 相对挥发度高及相对挥发度随压力变化不 大时 增压操作对处理量提高最大 压力较高 有时降低压力可提高处理能力 在高压 相对挥发度低及相对挥发度随压力升高而降低很大的场合 降压操作处理量提高较大 进料的预热 填料塔进料以上填料段和进料以下填料段通常并不是在同一泛点百分数下操作 普通精馏 通常为泡点进料 若将进料预热或预冷 可以使塔的上下段负荷发生变化 若进料段以下 为操作瓶颈 热进料可降低塔釜热负荷和下段气液相负荷 代价为上段气液相负荷有所增 加 相反 若上段为瓶颈 冷进料降低了上段的气液相负荷 代价是下段填料负荷有所增 加 这种方法提高幅度通常较小 但对进料以下气液比很大的场合 这种方法调节幅度较大 这时对塔的效率影响也大 过热进料影响上段的分离效率 过冷进料影响下段的分离效率 一般认为过冷进料对塔本身的分离效率影响不大 只有一块理论板 但对高效填料塔影响 会超过此值 对于液气比很高的场合影响也会超过此值 过冷进料提高进料以上段的处理能力是以降低进料以下段的分离效率为代价的 液相过热 进料对塔体本身的分离效率影响很小 气相过热进料降低了进料以上段的分离效率 增加操作的稳定性 填料塔阻力小 持液量低 耐波动性能差 填料塔在接近上限负荷操作 很小的波动就会 使塔超过负荷上限 效率下降 一旦效率下降 很难恢复 特别是理论级数多的塔 平衡 时间很长 为了能够使填料塔在上限操作 稳定操作 减少外界条件变化至关重要 好的 控制系统起很大作用 增强填料塔的操作稳定性 一般可提高 5 10 的处理能力 降低回收率 提高生产能力的另一办法是降低回流比 使回收率下降 这种方法虽不提倡 但工厂在生 产能力受限制时或多或少的不自觉地采用了 回收率降到某一数值后 继续降低收率提高 处理能力 不再经济 因为收率再降低 产品的生产能力也不再提高 采取以上措施应注 意各液体分布器的操作弹性 2 填料塔分离效率的提高 工厂经常会提出提高分离效率 以提高产品质量和收率的要求 与提高处理能力类似 可 采用以下方法 精品文档 8欢迎下载 增加回流 一个塔的分离效率一定 若不在最大负荷下操作 提高分离效率的最简单方法是增大回流 比 增 降压操作 前已叙述 一般物系压力上升 相对挥发度减小 降压操作可增大物系的相对挥发度 因 此若填料塔不在最大负荷下操作 可适当降压操作 提高分离效率 若填料塔已在最大负荷 下操作 可适当增压并增加回流比操作 进料的预冷 预热 为了提高塔上段的分离效率 可采用预冷进料 相反 为了提高塔下段的分离效率可采用 预热进料 增强塔操作的稳定性 增强塔操作的稳定性同样可以提高塔的分离效率 如图 2 所示 产品中杂质含量低意味着 需要较高的分离效率 稳定操作时需要的分离级数较少 从能耗角度看 稳定操作能耗最 少 降低收率 减小产品采出量 使产品质量提高 但收率降低 2 塔顶冷凝器为操作瓶颈 塔顶冷凝器在操作后期经常会成为操作瓶颈 可采用以下措施 1 提高操作压力 压力升高塔顶温度提高 换热温差加大 2 降低进料温度 进料温度降低 进料以下内回流加大 从而减少上升蒸气量 减少塔顶 热负荷 3 塔釜再沸器为操作瓶颈 塔釜再沸器为操作瓶颈可采取以下措施解决 1 降低操作压力 压力降低 塔釜温度降低 换热温差加大 加热量增加 2 提高进料温度 进料温度提高 减少进料以下的内回流 从而减少了所需加热量 三 填料塔常见故障诊断与处理 精品文档 9欢迎下载 填料塔达不到设计指标统称为故障 填料塔的故障可由一个因素引起 也可能同时由多个 因素引起 一旦出现故障 工厂总是希望尽快找出故障原因 以最少的费用尽快解决问题 故障诊断者应对塔及其附属设备的设计及有关方面的知识有很深的了解 了解得越多 故 障诊断越容易 故障诊断应从最简单最明显处着手 可遵循以下步骤 若故障严重 涉及安全 环保或不能维持生产 应立即停车 分析 处理故障 若故障不严重 应在尽量减少对安全 环境及利润损害的前提下继续运行 在运行过程中 取得数据及一些特征现象 在不影响生产的前提下 做一些操作变动 以取得更多的数据 和特征现象 如有可能还可进行全回流操作 为故障分析提供分析数据 分析塔过去的操作数据 或与同类装置相比较 从中找出相同与不同点 若塔操作由好变 坏 找出变化时间及变化前后的差异 从而找出原因 故障诊断不要只限于塔本身 塔的上游装置及附属设备 如泵 换热器以及管道等都应在 分析范畴内 仪表读数及分析数据错误可能导致塔的不良操作 每当故障出现 首先对仪表读数及分析 数据进行交 分析 特别要进行物料平衡 热量平衡及相平衡分析 以确定其准确性 有些故障是由于设计不当引起的 对设计引起故障的检查应首先检查图纸 看是否有明显 失误之处 分析此失误是否为发生故障的原因 其次 要进行流体力学核算 核算某处是否 有超过上限操作的情况 此外 还需对实际操作传质进行模拟计算 检查实际传质效率的高 低 精馏塔在开工前要进行水联运的 以水模拟物料 进行试车 一般运行运行 7 20 天 对 于精馏塔内的铁锈或油类基本可以除去 假若油类对于产品影响比较大的话 就有必要考 虑其他办法了 但是对于塔内件的焊渣 就必须除去 否则会影响液体的分布效果 新塔安装好后首先要做的是热紧 就是以水代料蒸馏 在此过程中把所有法兰连接处重新紧固 然后整个塔系统灌水打压试漏 没有问题了再以水代料蒸馏两次 确认放下来的水是干净的 如果不干净 再用乙醇蒸馏两次 确认无可见杂质和油污 方可为清洗干净 精品文档 10欢迎下载 精馏操作基本知识 1 何为相和相平衡 答 相就是指在系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分 不同相之间往往有一个 相界面 把不同的相分别开 系统中相数的多少与物质的数量无关 如水和冰混合在一起 水为液相 冰为固相 一般情况下 物料在精馏塔内是气 液两相 在一定的温度和压力下 如果物料系统中存在两个或两个以上的相 物料在各相的相对量 以及物料中各组分在各个相中的浓度不随时间变化 我们称系统处于平衡状态 平衡时 物质还是在不停地运动 但是 各个相的量和各组分在各项的浓度不随时间变化 当条件 改变时 将建立起新的相平衡 因此相平衡是运动的 相对的 而不是静止的 绝对的 比如 在精馏系统中 精馏塔板上温度较高的气体和温度较低的液体相互接触时 要进行 传热 传质 其结果是气体部分冷凝 形成的液相中高沸点组分的浓度不断增加 塔板上 的液体部分气化 形成的气相中低沸点组分的浓度不断增加 但是这个传热 传质过程并 不是无止境的 当气液两相达到平衡时 其各组分的两相的组成就不再随时间变化了 2 何为饱和蒸汽压 答 在一定的温度下 与同种物质的液态 或固态 处于平衡状态的蒸汽所产生的压强叫 饱和蒸汽压 它随温度的升高而增加 众所周知 放在杯子里的水 会因不断蒸发变得愈 来愈少 如果把纯水放在一个密闭容器里 并抽走上方的空气 当水不断蒸发时 水面上 方气相的压力 即水的蒸汽所具有的压力就不断增加 但是 当温度一定时 气相压力最 中将稳定在一个固定的数值上 这时的压力称为水在该温度下的饱和蒸汽压 应当注意的是 当气相压力的数值达到饱和蒸汽压力的数值是 液相的水分子仍然不断地 气化 气相中的水分子也不断地冷凝成液体 只是由于水的气化速度等于水蒸汽的冷凝速 度 液体量才没有减少 气体量也没有增加 气体和液体达到平衡状态 所以 液态纯物 质蒸汽所具有的压力为其饱和蒸汽压时 气液两相即达到了相平衡 3 何为精馏 精馏的原理是什么 答 把液体混合物进行多次部分汽化 同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝 使混合物分离 为所要求组分的操作过程称为精馏 为什么把液体混合物进行多次部分汽化同时又多次部分冷凝 就能分离为纯或比较纯的组 分呢 对于一次汽化 冷凝来说 由于液体混合物中所含的组分的沸点不同 当其在一定 温度下部分汽化时 因低沸点物易于气化 故它在气相中的浓度较液相高 而液相中高沸 点物的浓度较气相高 这就改变了气液两相的组成 当对部分汽化所得蒸汽进行部分冷凝 时 因高沸点物易于冷凝 使冷凝液中高沸点物的浓度较气相高 而为冷凝气中低沸点物 的浓度比冷凝液中要高 这样经过一次部分汽化和部分冷凝 使混合液通过各组分浓度的 改变得到了初步分离 如果多次的这样进行下去 将最终在液相中留下的基本上是高沸点 精品文档 11欢迎下载 的组分 在气相中留下的基本上是低沸点的组分 由此可见 多次部分汽化和多次部分冷 凝同时进行 就可以将混合物分离为纯或比较纯的组分 液体气化要吸收热量 气体冷凝要放出热量 为了合理的利用热量 我们可以把气体冷凝 时放出的热量供给液体气化时使用 也就是使气液两相直接接触 在传热同时进行传质 为了满足这一要求 在实践中 这种多次部分汽化伴随多次部分冷凝的过程是逆流作用的 板式设备中进行的 所谓逆流 就是因液体受热而产生的温度较高的气体 自下而上地同 塔顶因冷凝而产生的温度较低的回流液体 富含低沸点组分 作逆向流动 塔内所发生的 传热传质过程如下 1 气液两相进行热的交换 利用部分汽化所得气体混合物中的热来加 热部分冷凝所得的液体混合物 2 气液两相在热交换的同时进行质的交换 温度较低的液 体混合物被温度较高的气体混合物加热二部分汽化 此时 因挥发能力的差异 低沸点物 挥发能力强 高沸点物挥发能力差 低沸点物比高沸点物挥发多 结果表现为低沸点组分 从液相转为气相 气相中易挥发组分增浓 同理 温度较高的气相混合物 因加热了温度 较低的液体混合物 而使自己部分冷凝 同样因为挥发能力的差异 使高沸点组分从气相 转为液相 液相中难挥发组分增浓 精馏塔是由若干塔板组成的 塔的最上部称为塔顶 塔的最下部称为塔釜 塔内的一块塔 盘只进行一次部分汽化和部分冷凝 塔盘数愈多 部分汽化和部分冷凝的次数愈多 分离 效果愈好 通过整个精馏过程 最终由塔顶得到高纯度的易挥发组分 塔釜得到的基本上是难挥发的 组分 4 什么是露点 答 把气体混合物在压力不变的条件下降温冷却 当冷却到某一温度时 产生的第一个微 小的液滴 此温度叫做该混合物在指定压力下的露点温度 简称露点 处于露点温度下的 气体称为饱和气体 从精馏塔顶蒸出的气体温度 就是处在露点温度下 值得注意的是 第一个野地不是纯组分 塔时露点温度下与气相平衡的液相 其组成有相平衡关系决定 由此可见 不同组成的气体混合物 塔的露点是不同的 5 什么是泡点 答 液体混合物在一定压力下加热到某一温度时 液体中出现的第一个很小的气泡 即刚 开始沸腾时的温度叫该液体在指定压力下的泡点温度 简称泡点 处于泡点温度下的液体 称为饱和液体 即精馏塔的釜温温度 应该说明 这第一个很小的气泡 也不是纯组分 它的组成也是有相平衡关系决定的 6 什么是沸点 答 当纯液体物质的饱和蒸汽压等于外压时 液体就会沸腾 此时的温度叫做该液体在指 定压力下的沸点 纯物质的沸点是随外界压力的变化而改变的 当外界压力增大时 沸点 升高 外界压力降低时 沸点降低 对于纯物质来说 在一定压力下 泡点 露点 沸点 均为一个数值 7 什么是潜热 答 单位重量的纯物质在相变 在没有化学反应的条件下 物质发生了相态的改变 称相 变 如水结成冰或水汽化成水蒸气等成为相变过程 过程吸收或放出的热叫潜热 如 1 公 斤水由液态受热变成水蒸气的过程中所吸收的热叫水的汽化潜热 常用单位为千卡 公斤 值得注意的是 在相变时温度和压力都是不变的 否则不能称之为潜热 因此 在说潜热 数值时 要说明在什么温度什么压力下 进行何种相变过程 如 1 公斤水在 760 毫米汞柱 压力 100 摄氏度下汽化 汽化潜热为 539 6 千卡 相反 在此条件下 水蒸汽冷凝释放 出来的热 称为冷凝潜热 数值与上相等 混合物的潜热可以实测或计算 其数值的大小 除了和组分的性质有关外 还和组分的含量有关 不是一个固定的数值 精品文档 12欢迎下载 8 什么是显热 答 纯物质在不发生相变和化学反应的条件下 因温度的改变而吸收或放出的热量叫显热 9 什么是回流比 答 在精馏过程中 混合液加热后所产生的蒸汽由塔顶蒸出 进入塔顶冷凝器 蒸汽在此 冷凝 或部分冷凝 成液体 将其一部分冷凝液返回塔顶沿塔板下流 这部分液体叫做回 流液 将另一部分冷凝液 或未凝蒸汽 从塔顶采出 作为产品 回流比就是回流液量与 采出量的重量比 通常以通常以 R 来表示 即 R L D 式中 R 回流比 L 单位时间内塔顶回流液体量 公斤 小时 D 单位时间内塔顶采储量 公斤 小时 10 什么是最小回流比 答 在规定的分离精度要求下 即塔顶 塔釜采出的组成一定时 逐渐减少回流比 此时 所谓的理论板数逐渐增加 当回流比减少到某一数值时 所需的理论板数增加至无数多 这个回流比的数值 成为完成该项预定分离任务的最小回流比 通常操作时的实际回流比 取为最小回流比的 1 3 2 倍 11 什么是全回流 答 在精馏操作中 把停止塔进料 塔釜出料和塔顶出料 将塔顶冷凝液全部作为回流液 的操作 成为全回流 全回流操作 多半用在精馏塔的开车初期 或用在生产不正常时精 馏塔的自生循环操作中 12 最适宜回流比是怎样确定的 答 对固定分离要求的过程来说 当减少回流比时 运转费用 主要表现在塔釜加热量和 塔顶冷量 将减少 所需塔板数将增加 塔的投资费用增大 反之 当增加回流比时 可 减少塔板数 却增加了运转费用 因此 在设计时应选择一个最适宜的回流比 以使投资 费用和经常运转的操作费用之和在特定的经济条件下最小 此时的回流比称之为最适宜回 流比 最适宜回流比取为最小回流比的 1 3 2 倍 13 什么是精馏塔的压力降 答 所谓精馏塔的压力降 就是平时所说的塔釜和塔顶的压力差 对板式塔来说 塔板压 降主要是由三部分组成的 即干板压力降 液层压力降和克服液体表面张力的压力降 塔 釜与塔顶的压力差是全塔每块塔板压力降的总和 所谓干板压力降 就把精馏塔内上升的气体 或蒸汽 通过没有液体存在的塔板时 所产 生的压力降 当气体穿过每层塔板上的液体层时产生的压力降 叫做液层压力降 气体克 服液体表面张力所产生的压力降 叫液体表面张力压力降 对于固定的塔来说 在正常操作中 塔压力降主要随上升气体的流速大小而变化 有经验 表明 塔压力降与气体流速的平方成正比 14 什么是空塔速度 它与孔速有什么关系 答 空塔速度是指单位时间内精馏塔上升蒸汽的体积与塔截面积的比 即塔内上升蒸汽在 单位时间内流动的距离 单位为米 3 秒 米 2 或米 秒 公式为 W VsAa 式中 W 空塔速度 米 秒 Vs 上升蒸汽体积流量 米 3 秒 Aa 塔的总截面积 米 2 Aa 0 785D2 D 是塔内径 米 W Vs 0 785D2 精品文档 13欢迎下载 孔速度是指单位时间内通过升气孔道的上升蒸汽的体积与孔道总截面的比 即上升气体穿 过升气孔道的流速 单位为米 3 秒 米 2 或米 秒 公式 W 孔 Vs AT 式中 W 孔 孔速度 米 秒 AT 升气孔道总截面积 米 2 因为升气孔道总截面积是由塔板开孔率决定的 设开孔率为 则式为 W 孔 Vs 0 785D2 W 空塔速度是影响精馏操作的重要因素之一 对于已经确定的塔来说 如果在允许的范围内 提高空塔速度 则能提高塔的生产能力 当空塔速度提高到一定限度时 气液两相在塔板 上因接触时间过短 而且会产生严重的雾沫夹带 破坏塔的正常操作 一般是以雾沫夹带 量不大于 10 来确定空塔速度 称为最大允许速度 当空塔速度过低时 不利于气体穿过孔道 甚至托不住上层塔板的液体 塔板上的液体可 以经升气孔倒流至下层塔板 这种现象称之为液体泄漏 泄漏严重时 会降低精馏塔的分 离效果 特别是筛板塔 浮阀塔 舌形塔 尤其是这样 15 什么是塔的开孔面积 开孔率是怎样确定的 答 在精馏塔内流动着从下往上的蒸汽和从上往下的液体 而且它们要同时通过每层塔板 气体通过塔板的通道叫升气孔道 升气孔道的总截面积就是每块塔板的开孔面积 浮阀塔 的开孔面积就是所有浮阀孔截面积的总和 开孔截面积的选定 就是根据生产负荷的大小和允许蒸汽的速度确定的 通常所说的开孔 率就是选定的开孔面积和空塔总截面积的比值 以 表示 即 AT Aa 100 式中 开孔率 AT 开孔总截面积 米 2 Aa 空塔总截面积 米 2 有时为了适应塔中各板或各段不同的气体负荷 设计时可以选用不同的开孔率 开孔率不 同 其传质效率也不同 另外 开孔率对塔的处理能力也有很大的影响 在相同塔径中 处理能力随开孔率的增加而相应的提高 对于同一处理能力而言 开孔率增加 则塔径可 以减小 因此开孔率是设计中的重要指标之一 16 什么是液泛 答 在精馏操作中 下层塔板上的液体涌至上层塔板 破坏了塔的正常操作 这种现象叫 做液泛 液泛形成的原因 主要是由于塔内上升蒸汽的速度过大 超过了最大允许速度所造成的 另外在精馏操作中 也常常遇到液体负荷太大 使溢流管内液面上升 以至上下塔板的液 体连在一起 破坏了塔的正常操作的现象 这也是液泛的一种形式 以上两种现象都属于 液泛 但引起的原因是不一样的 17 什么是雾沫夹带 答 雾沫夹带是指气体自下层塔板带至上层塔板的液体雾滴 在传质过程中 大量雾沫夹 带会使不应该上到塔顶的重组分带到产品中 从而降低产品的质量 同时会降低传质过程 中的浓度差 只是塔板效率下降 对于给定的塔来说 最大允许的雾沫夹带量就限定了气 体的上升速度 影响雾沫夹带量的因素很多 诸如塔板间距 空塔速度 堰高 液流速度及物料的物理化 学性质等 同时还必须指出 雾沫夹带量与捕集装置的结构也有很大的关系 虽然影响雾 沫夹带量的因素很多 但最主要的影响因素是空塔速度和两块塔板之间的气液分离空间 对于固定的塔来说 雾沫夹带量主要随空塔速度的增大而增大 但是 如果增大塔板间的 距离 扩大分离空间 则相应提高空塔速度 精品文档 14欢迎下载 18 什么是液体泄漏 答 塔板上的液体从上升气体通道倒流入下层塔板的现象叫泄漏 在精馏操作中 如上升 气体所具有的能量不足以穿过塔板上的液层 甚至低于液层所具有的位能 这时就会托不 住液体而产生泄漏 空塔速度越低 泄漏越严重 其结果是使一部分液体在塔板上没有和上升气体接触就流到 下层塔板 不应留在液体中的低沸点组分没有蒸出去 致使塔板效率下降 因此 塔板的 适宜操作的最低空塔速度是由液体泄漏量所限制的 正常操作中要求塔板的泄漏量不得大 于塔板上液体量的 10 泄漏量的大小 亦是评价塔板性能的特性之一 筛板 浮阀塔板 和舌形塔板在塔内上升气速度小的情况下比较容易产生泄漏 19 什么是操作弹性 答 操作弹性是指上升气体速度的最小允许值 负荷下限 到最大允许值 负荷上限 之 间的范围 上升气体速度在此范围变动时 精馏塔能在一定的分离效果下 维持正常的操 作 前面已经谈过 精馏塔的负荷上限是以上升蒸汽的雾沫夹带量不超过蒸汽流量的 10 为限 制 负荷下限是以塔板上液体的泄漏量不超过液体流量的 10 为限制 一般的说 浮阀塔操作弹性最大 有的试验表明负荷上限与负荷下限之比可达 7 9 左右 泡罩塔次之 筛板塔最小 应当注意的是 当上升气体速度变化时 塔板效率要变化 这 会引起分离效果发生变化 20 什么是返混现象 答 在有降液管的塔板上 液体横过塔板与气体呈错流状态 液体中易挥发组分的浓度降 沿着流动的方向逐渐下降 但是当上升气体在塔板上是液体形成涡流时 浓度高的液体和 浓度低的液体就混在一起 破坏了液体沿流动方向的浓度变化 这种现象较做返混现象 返混现象能导致分离效果的下降 返混现象的发生 受到很多因素的影响 如停留时间 液体流动情况 流道的长度 塔板 的水平度 水力梯度等 21 什么是物料平衡 物料平衡在精馏操作中的意义是什么 答 物料平衡是质量不灭和转换守恒定律在化工上的应用 对于任何一个生产过程来说 按重量计 物料转化量应为产品生成量和物料损失量之和 通过物料衡算 可以知道原料转化为产品的情况及损失量的大小 以便寻求改善的途径 物料衡算对整个过程或过程的某个阶段同样适用 可对参与过程的全部物质进行衡算 也 可以对任意组分进行衡算 在操作中随时掌握精馏塔的物料平衡情况对于一个操作工来说是一个最基本和最起码的要 求 物料平衡掌握不好 一种是进料多 采出少 另一种是进料少 采出多 这两种情况 都不是正常操作 影响产品的质量和数量 因此 为了使精馏塔处于最佳条件下操作 为了提高产品的质量和数量 降低能耗 减少 加工损失 在实际操作中必须经常进行物料衡算 调整操作 22 什么是最适宜的进料板位置 答 最适宜的进料板位置就是指在相同的理论板数和同样的操作条件下 具有最大分离能 力的进料板位置或在同一操作条件下所需理论板数最少的进料板位置 在化学工业中 多数精馏塔都设有两个以上的进料板 调节进料板的位置是以进料组分发 生变化为依据的 当进料组分中的轻关键组分比正常操作较低时 应将进料板的位置向下 移 以增加精馏段的板数 从而提高精馏段的分离能力 反之 进料板的位置向上移 则 是为增加提馏段的板数 以提高提馏段的分离能力 总之 在进料板上进料组分中轻关键组分的含量应该小于精馏段最下一块塔板上的轻关键 精品文档 15欢迎下载 组分的含量 而大于提馏段最上一块塔板上的轻组分的含量 这样就使进料后不至于破坏 塔内各层塔板上的物料组成 从而保持平稳操作 23 什么是塔板效率 答 在精馏塔的实际操作中 由于受到传质时间和传质接触面积的限制 不能达到气液平 衡状态 即塔板上蒸汽中所含的低沸点组分的浓度较与液相达到平衡时的蒸汽中所含的低 沸点组分的浓度要低 因此一块实际塔板的作用总不及一块理论塔板的作用 从这个概念 出发 塔板效率可以表示为理论板数与实际板数之比 影响塔板效率的因素主要有 1 气相与液相交换的快慢 2 塔板上气液相混合的程 度 3 上升蒸汽夹带液体雾滴进入上层塔板的数量和塔板的液体泄漏量 上述三方面的因素又受塔板的设计和布置 操作条件以及所处理物料的物理性能等影响 塔板的设计和布置包括 塔板几何尺寸 塔板间距 溢流堰高度 开孔率 升气孔的排列 等 操作条件包括 上升蒸汽速度 塔板上液体停留的时间 温度和压力等 处理物料的 物理性能包括 相对挥发度 蒸汽与液体的粘度和重度 扩散系数和表面张力等 附带指 出 物料的物理性质随塔中操作温度和压力的不同而变化 生产中 选择塔板型式时 塔板应满足如下要求 1 板效率高 2 生产能力大 即允 许的气液相负荷都较高 使尺寸较小的塔能完成较大的生产任务 3 操作稳定 操作弹 性好 4 经济耐用 消耗钢材少 5 便于操作和检修 24 什么是填料的当量高度 答 填料的当量高度也叫填料的等板高度 相当于一层理论板分离程度所需的填料高度 亦可论述为与一层理论塔板的作用相当的填料高度 25 什么是填料的喷淋密度 答 填料的喷淋密度也叫液体的质量速度 每小时每平方米塔的横截面所喷淋的液体千克 质量数 26 什么是填料层的持液量 答 填料层操作时 在填料空隙中及填料表面上所积存的液量称为持液量 其表示单位为 m3 液体 m3 塔容积 持液量可分为两部分 1 静持液量 当填料塔停止喷淋液体及停止排滴后塔内所积持的液量称为静持量 净持 量只取决于填料的特性和液体的性质 而与液体喷淋量无关 2 动持量 当填料塔停止喷淋液体后排出来的液体量称为动持量 动持量除了与填料及 液体特性有关外 还与液体的喷淋密度有关 但在载点以下时 与气速无关 静持量与动 持量之和 即为总持液量 27 什么是填料塔 有什么优 缺点 答 填料塔在塔内装有一定高度的填料 属于气液连续接触的传质设备 塔内的上升蒸汽 沿着填料的孔隙由下而上的流动 塔顶留下的液体沿着填料表面自上而下的流动 气液两 相间的物质与热的传递 是借助于在填料表面上形成较薄的液膜表面进行的 填料塔突出的优点是 流体流动的阻力小 结构简单 钢材用量少 造价低 安装检修方 便 填料便于用耐腐蚀的材料制成 28 在使用填料时都有哪些要求 答 首先 由于填料和塔壁之间的缝隙较填料层中间的缝隙为大 故液体容易向塔壁流动 而影响传质效果 通常称这为边壁效应 过去认为 填料直径越大 边壁效应越严重 一 般填料塔要求塔径 D 与填料直径 d 之比大于 10 1 对于高塔而言 则边壁效应更为严重 因此 常用分段填装或用液体再分布起来解决这一问题 一般情况下 填料装填的高度 H 与填料塔径之比为 2 6 是较为适宜 其次 对填料的排序也有要求 当 D d 大于 8 时 填料最好采用整齐排放 当填料乱堆时 精品文档 16欢迎下载 设备内应先加水 然后把填料放到水中 以免破碎造成堵塞 填料装完后 再把水放掉 第三 当填料塔停车后 应检查填料的破损和污染情况 并决定清洗或更换 29 浮阀塔板的结构是怎样的 是怎样工作的 答 浮阀塔是我国近十余年来广为使用的一种新型企业传质设备 目前它广泛应用在石油 化工中 并取得了令人满意的效果 浮阀塔的结构较为简单 主要结构有受液盘 降液管 溢流堰 浮阀和塔板 30 浮阀塔板有哪些优缺点 答 浮阀塔板的性能兼有泡罩塔板与多孔塔板的优点 并改进了它们的缺点 泡罩塔板由 于齿缝开度是固定的 因此其对蒸汽负荷变动的适应性能不好 汽速小时 气液接触不好 气速大时 又易使蒸汽吹开液体 多孔塔板虽然结构简单 处理能力大 但操作弹性比较 小 对于浮阀塔来说 阀片的开度则随汽速而变 低气速时 阀片在重力作用下自动落下 以减少泄漏 所以 浮阀塔的效率较高 操作弹性大 能较好的适应进料量的变化 有实 验表明 其最大负荷与最小负荷的比可达到 7 9 左右 浮阀塔结构简单 自由截面积较大 造价比泡罩塔降低 12 15 处理能力比泡罩塔板提高 20 40 左右 由于浮阀塔板的蒸汽 是水平吹入液层 因此 气液搅动较好 雾沫夹带小 接触时间长 传质效果好 其效率 比泡罩塔板药膏 15 浮阀塔板的主要缺点是蒸汽沿上升蒸汽气孔的周边喷出 仍然有液体的逆向混合 因而会 降低传质效率 另外 阀片容易被卡住 锈住或粘住 影响开启 31 塔高 塔径对产量和质量有什么影响 答 塔径主要影响生产能力 塔高主要影响产品纯度 塔径与生产能力的关系可以用下式来说明 D v 0 785w 1 2 式中 D 塔的直径 米 v 塔内蒸汽的体积流量 米 3 秒 w 空塔流速 米 秒 对一定的塔来说 空塔流速是有一定限制的 在一定的空塔速度下 塔内蒸汽的体积流量 越大 则需要的塔径越大 同理 塔径越大 则允许的塔内蒸汽负荷越大 即生产能力越 大 因此塔径是影响生产能力的主要因素 塔的高度 在板效率和板间距确定的情况下 决定与实际塔板数 而实际塔板数又是由最 小理论塔板数决定的 最小理论塔板数愈多 而实际塔板数也愈多 塔径 塔高对生产的影响是辩证地 不可截然分开的 例如 增加塔高 则可减少回流比 从而提高生产能力 而增加塔径 则可加大回流比 达到降低塔高的目的 32 精馏操作的影响因素有哪些 答 除了设备问题以外 精馏操作过程的影响因素主要有以下几个方面 塔的温度和压力 包括塔顶 塔釜和某些有特殊意义的塔板 进料状态 进料量 进料组成 进料温度 塔内上升蒸汽速度和蒸发釜的加热量 回流量 塔顶冷剂量 塔顶采出量和塔底采出量 塔的操作就是按照塔顶和塔底产品的组成要求来对这几个影响因素进行调节 33 精馏塔操作压力的变化对精馏操作有什么影响 答 塔的设计和操作都是基于一定的压力下进行的 因此一般的精馏塔总是先要保持压力 的恒定 塔压波动对塔的操作将产生如下的影响 1 响产品质量和物料平衡 改变操作压力 将使每块塔板上的气液相平衡的组成发生改变 压力升高 则气相中的重 组份减少 相应的提高了气相中的轻组分的浓度 液相中的轻组分含量增加 同时也改变 了气液相的重量比 使液相量增加 气相量减少 总的结果是 塔顶馏分中的轻组分浓度 精品文档 17欢迎下载 增加 但数量却相对减少 釜液中的轻组分浓度增加 釜液量增加 同理 压力降低 塔 顶馏份的数量增加 轻组分浓度降低 釜液量减少 轻组分浓度减少 正常操作中应保持 恒定的压力 但若操作不正常 引起塔顶产品中重组分浓度增加时 则可采用适当升高操 作压力的办法 使产品质量合格 但此时液相中轻组分的损失增加 2 变组分间的相对挥发度 压力增加 组分间的相对挥发度降低 分离效率下降 反之亦然 3 改变塔的生产能力 压力增加 组分的重度增大 塔的处理能力增大 4 塔压的波动 这将引起温度和组成间对应关系的混乱 我们在操作中经常以温度作为衡量产品质量的间 接标准 但这只有在塔压恒定的情况下才是正确的 当塔压改变时 混合物的露点 泡点 发生改变 引起全塔的温度分布发生改变 温度和产品质量的对应关系也将发生改变 从以上分析来看 改变操作压力 将改变整个塔的工作状况 因此在正常操作中应维持恒 定的压力 只有在塔的正常操作受到破坏时 才可以根据上述分析 在工艺指标允许的范 围内 对塔的压力进行适当的调整 应当指出 在精馏操作过程中 进料量 进料组成和进料温度的改变 塔釜加热蒸汽量的 改变 回流量 回流温度 塔顶冷剂量的改变以及塔板的堵塞等 都有可能引起塔压的波 动 此时我们应先分析塔压波动的原因 及时处理 使操作恢复正常 34 进料状态对精馏操作有什么影响 答 进料情况有五种 1 冷进料 2 泡点进料 3 气液混合进料 4 饱和蒸汽 进料 5 过热蒸汽进料 为了便于分析 令 每公斤分子进料液体变成饱和蒸所需热量 每公斤分子进料的汽化潜热 从上式可以看出 冷进料时 1 泡点进料时 1 气液混合进料时 0 1 饱和蒸汽进料 时 0 过热蒸汽进料时 0 当进料状况发生变化 回流比 塔顶馏出物的组成为规定值 时 值也将发生变化 这 直接影响到提馏段回流量的改变 从而使提馏段操作线方程式改变 进料板的位置也随之 改变 线位置的改变 将引起理论塔板数和精馏段 提馏段塔板数分配的改变 对于固 定进料状况的某个塔来说 进料状况的改变 将会影响到产品质量及损失情况的改变 例如 某塔应为泡点进料 当改为冷液进料时 则精馏段塔板数过多 提馏段塔板数不足 结果是塔顶产品质量可能提高 而釜液中的轻组分的蒸出则不完全 若改为气液混合进料 或