
精餾中所用的塔器可分為兩大類:板式塔和填料塔,如何選取適宜的塔型,往往給工程設計和業主決策造成很多困惑。在實際中,塔型選取主要根據塔的性能表現,物性特征、經濟性以及特殊要求進行綜合考慮。在精餾塔中,塔的整體性能通常由三個方面的要素表征
1.傳質效率,即塔板的板效率或填料的等板高度HETP或者是傳質單元高度HTU。
2.通量,在一定氣液比下的氣體操作負荷,通常用Cs表示。
其中:Cs——為通量負荷影子 Umax——為氣相流速。
3.在設計操作狀態下的壓力降。
較低的壓降可以縮小塔頂和塔釜的溫差,對于實現熱泵精餾和多效精餾更為有利。塔型選取原則一通常填料塔具有較高的傳質效率,較小的壓降,但塔效率會隨著操作狀態的變化而變化。塔內的操作狀態和用流動參數來進行量化,流動參數FP。其定義為:
其中:L——塔內液相流率,kg/hG——塔內氣相流率,kg/hρL——塔內液相密度,kg/cumρG——塔內氣相密度,kg/cum精餾專家Kister曾提出依據流動參數來選取塔型,經研究,根據塔內的流動參數,分為以下三種情況:1. 當FP在0.02~0.1的范圍內時,塔板和散堆填料具有大致相同的分離效率和通量,但規整填料的效率比塔板和散堆填料高50%。此時選用規整填料具有明顯優勢。2. 當FP在0.1~0.3的范圍內時,塔板、散堆填料、規整填料效率通量相當,三者可以任選。但需考慮成本,安裝可行性,腐蝕性等其他因素。3. 當FP大于0.3時,規整填料的通量和效率隨著FP的增大迅速降低。此時不宜選用規整填料。選用塔板較為適宜。塔型選取原則二還可根據塔內操作壓力選取塔內件,具體如下:1.對于低壓精餾(操作壓力小于大氣壓)此情況的特點是高氣速,低液相負荷,低流動參數。且往往對塔壓降要求嚴格。規整填料。其次散堆填料。2.對于中壓精餾(1大氣壓~4大氣壓)此時類似于流動參數FP在0.1~0.3的范圍內時,塔內件選擇余地較大,塔板、散堆填料、規整填料可以任選,主要考慮結垢、腐蝕、起泡以及投資。格柵填料具有較好的抗結垢、結焦能力。塔板造價比規整填料低,且耐腐蝕性好。3.高壓精餾(大于4個大氣壓) 高壓精餾的特點是低氣速、高氣相密度、高流動參數,對壓降要求不嚴,氣液相密度差較小,表面張力低,一般采用高操作彈性的塔板。 對于一些特殊的條件和要求,塔型的選擇也要特殊考慮,比如物系的結垢、腐蝕、起泡等,特殊的材質要求、抗結垢設計、特殊的停留時間設計、高操作彈性設計、低壓降設計等,多進料塔、中間再沸器塔、中段循環塔、側線抽出塔等,都是決定塔型選取的重要因素。