針對精餾塔塔阻的一些看法（精餾從業(yè)人員必讀） |
塔板塔—精餾塔體中，以金屬塔板形式作為精餾媒介的精餾塔的形式。 填料塔—精餾塔體中，以金屬或耐腐材料填充作為精餾媒介的精餾塔的形式。 所謂塔阻，就是指物料在加熱段到氣相出口行程中克服力的總和。一個精餾塔，塔阻越大，勢必?zé)崮芎脑礁�，因為其消耗熱能產(chǎn)生突破的難易程度決定的。眾所周知，一個空筒子，里面沒有任何的阻擋物，那么它的阻力是最小的。精餾時候，塔體中必然是有填料或者塔板作為筒子的填充物，由下往上，被精餾物必須突破整個塔體的填料或者塔板，最終以氣態(tài)形式夾帶著熱能從塔頂氣相管道出來，這個過程勢必形成一定的阻力，這個阻力我們稱之為塔阻。而塔阻的大小，不是單純的底端加熱，頂端出汽化物時候的壓力差，這是空塔塔阻，而空塔塔阻所有等高度的填料塔和塔板塔差異很小，這個不需要詳細(xì)論述。我們需要研究的是塔體帶物料的時候，也就是中等負(fù)荷連續(xù)進料、連續(xù)出料所形成壓力差的大小，也就是實際大生產(chǎn)時候的塔的阻力，這個才是塔阻的關(guān)鍵。 實際大生產(chǎn)中，我們操作者或者管理者，在精餾的時候會發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)負(fù)荷越大塔頂和塔底的壓力差會越大。只專注塔頂物料純凈度的操作只需要關(guān)注塔頂溫度就可以了。而對于塔底出料的操作者來說，生產(chǎn)負(fù)荷越大，塔底物質(zhì)的純凈度為了得到保證，比較負(fù)荷小的時候溫度有所增高，這就是塔阻導(dǎo)致的沸點差的變化。如果一味地將操作溫度指標(biāo)控制在一個溫度點上，負(fù)荷增大，塔底物質(zhì)肯定達不到合格，這就是塔阻帶給我們認(rèn)知的結(jié)果，在連續(xù)兩塔三塔操作中，這個問題必須要較高的認(rèn)知度。 塔板塔的生產(chǎn)塔阻來自每一塊板上存有的液體的高度，其塔阻是幾十塊塔板液層高度的總和帶來的阻力。一般情況，每塊板上的液層高度是1.5-2CM，幾十塊板的總和液層高度是1米左右，那么一米液柱（以水來計）的壓力大概是0.01MPA，也就是說，正常生產(chǎn)的時候塔底和塔頂?shù)膲毫Σ顟?yīng)該在0.01-0.018MPA左右，這就是塔板塔的塔阻。該塔生產(chǎn)時候低于這個壓力差，效果應(yīng)該是下降，其表現(xiàn)為負(fù)荷過小，塔板有空塔的現(xiàn)象。高于這個壓力差，效果也將下降，其表現(xiàn)為負(fù)荷過大，塔板滿板現(xiàn)象。一般情況，塔板塔的生產(chǎn)負(fù)荷是設(shè)計負(fù)荷的正負(fù)30%的操作彈性，過大過小都將影響精餾效果。 而填料塔的生產(chǎn)阻力不是它自身所決定的，它的結(jié)構(gòu)不同于塔板塔。也就是說，填料塔自身沒有液層的分布，精餾時候形成的塔阻主要來自連續(xù)進料連續(xù)回流時候液體向下氣體往上，氣液交換時候產(chǎn)生的動態(tài)阻力。為了達到最佳的精餾效果，塔內(nèi)的阻力必然需要形成在一定的范圍，也就導(dǎo)致了填料塔必須要很大的回流比才能夠達到較好的精餾效果的原因。根據(jù)實測，填料塔的塔頂塔底壓力差在0.008-0.015之間。同等塔徑，填料塔的通氣率高于塔板塔，塔阻略微小于塔板塔，因此物料在塔體內(nèi)停留的時間低于塔板塔，用較大的回流去強制氣液交換是填料塔生產(chǎn)的一個根本原因。不難看出，其弊端的能耗，勢必大于塔板塔。為了克服液體在塔內(nèi)停留時間短，于是增加塔體的高度，因此填料塔一般都有較大的高度。而填料塔過大的進料量和過小的回流比，都將直接影響塔體的精餾效率。 通過比對，我們大致上分清楚了填料塔和塔板塔之間的阻力關(guān)系。這里總結(jié)一下，同等塔直徑、同等高度的兩種塔型，填料塔的阻力應(yīng)該低于塔板塔，理論上是，實際大生產(chǎn)也是一樣。于是在很多企業(yè)在塔型認(rèn)知上得出結(jié)論：因為填料塔的塔阻小，塔底的加熱溫度低于塔板塔，在加溫上，在能耗上，填料塔優(yōu)于塔板塔。填料塔有無數(shù)塊理論塔板數(shù)，而塔板塔只有有限的塔板數(shù)，分離效果填料塔優(yōu)于塔板塔。在制作上，填料塔簡易，塔板塔復(fù)雜，成本上又優(yōu)于塔板塔。這樣的結(jié)論，從表面上看是沒有錯的，但這是一般層面上的理解，只是個表觀現(xiàn)象，我有文章《精餾中填料塔和塔板塔優(yōu)缺點比較》詳細(xì)說明兩者之間的利弊關(guān)系，這里我不重復(fù)，主要談?wù)勛枇τ诜蛛x的理解。 精餾，是將兩種或兩種以上物質(zhì)通過沸點差進行分離的形式。我們都知道一個現(xiàn)象，壓力是改變沸點的一個關(guān)鍵因素，因此改變壓力，可以改變分離溫度。高沸點物質(zhì)，我們使用真空的形式來改變沸點達到低溫汽化精餾分離。而常壓分離中，塔阻所形成的壓力卻是改變分離物質(zhì)沸點的一個關(guān)鍵因素。如果精餾兩組分物質(zhì)沸點差不大，或很小，塔阻大，在增加輕組分沸點的同時更大地增加了重組分的沸點，也就是說塔阻微妙地加大了兩者之間的沸點差。而輕組分是走向塔頂塔壓最小的點，重組分是走向塔壓最大的點，這個差異來說對于靠沸點差來分離的兩相物質(zhì)來說，塔阻的大是明顯有利于分離的。所以，對于難分離的物質(zhì)來說，塔板塔是更利于分離的。同時，塔板塔可以根據(jù)實際情況，設(shè)計出塔阻更大地S型塔板（或者提高每板液層高度），實際應(yīng)用效果非常理想。填料塔沒有辦法做到固定的高塔阻，只有增加塔的高度來做到好的精餾效率，一方面是增加精餾段，另一方面是產(chǎn)生了高塔阻便于了分離。在真空精餾中，由于沸點差縮小，塔阻在某些時候的確是會提高了塔底加熱溫度，而對于精餾效果而言仍然比較明顯，只是看我們在選擇的時候側(cè)重點的定位罷了。 阻力大不一定是壞事，有時候我們巧妙利用阻力，做到難分離物質(zhì)的最低塔的高度，從而降低設(shè)備制造成本。而對于能耗這一長時間需要付出的成本來說，塔板塔的節(jié)能性完全優(yōu)于填料塔。在這個科技突飛猛進的市場大潮中，我們認(rèn)知的多少直接影響我們生產(chǎn)成本的控制，最終達到最合理的附加值。淘汰不合理的低效率、高能耗的填料塔，是我從事精餾行業(yè)到現(xiàn)在一直努力的方向！ 已閱：12142次
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