简述塔板理论的前后发展简述塔板理论的前后发展105

2021-03-07 08:45:34 字数 5537 阅读 9517

1楼:五座飞卫

减压精馏塔的塔板数少,压降小,真空度高,塔径大。为了尽量提高拔出深度而又避免分解,要求减压塔在经济合理的条件下尽可能提高汽化段的真空度。因此,一方面要在塔顶配备强有力的抽真空设备,同时要减小塔板的压力降。

减压塔内应采用压降较小的塔板,常用的有舌型塔板、网孔塔板、筛板塔盘、泡罩塔盘等。减压馏分之间的分馏精确度要求一般比常压蒸馏的要求低,因此通常在减压塔的两个侧线馏分之间只设3~5块精馏塔板。在减压下,塔内的油汽、水蒸汽、不凝气的体积变大,减压塔径变大。

它们的特点是:1、筛板塔盘:筛板塔是扎板塔的一种,内装若干层水平塔板,板上有许多小孔,形状如筛;并装有溢流管或没有溢流管。

操作时,液体由塔顶进入,经溢流管(一部分经筛孔)逐板下降,并在板上积存液层。气体(或蒸气)由塔底进入,经筛孔上升穿过液层,鼓泡而出,因而两相可以充分接触,并相互作用。泡沫式接触气液传质过程的一种形式,性能优于泡罩塔。

为克服筛板安装水平要求过高的困难,发展了环流筛板;克服筛板在低负荷下出现漏液现象,设计了板下带盘的筛板;减轻筛板上雾沫夹带缩短板间距,制造出板上带挡的的筛板和突孔式筛板和用斜的增泡台代替进口堰,塔板上开设气体导向缝的林德筛板。筛板塔普遍用作h2s-h2o双温交换过程的冷、热塔。应用于蒸馏、吸收和除尘等。

2、舌形塔盘:舌形塔是喷射型塔,气体喷出的方向和液体流动的方向一致,可充分利用气体动能促进气液两相间的接触,提高传质效率。气体不必通过较深的液层,压力降小,雾沫夹带小,可采用较大气速,故生产能力高。

结构简单,安装、维修方便。缺点:液体被气体冲至塔壁落入降液管,带有大量泡沫,气相夹带严重,塔板效率低。

固定舌形塔操作弹性小,气流量小时易漏液;浮动舌形塔浮舌易损坏。3、泡罩塔盘:泡罩塔板是工业上应用最早的塔板,它主要由升气管及泡罩构成。

泡罩安装在升气管的顶部,分圆形和条形两种,以前者使用较广。泡罩有f80、f100、f150mm三种尺寸,可根据塔径的大小选择。泡罩的下部周边开有很多齿缝,齿缝一般为三角形、矩形或梯形。

泡罩在塔板上为正三角形排列。操作时,液体横向流过塔板,靠溢流堰保持板上有一定厚度的液层,齿缝浸没于液层之中而形成液封。升气管的顶部应高于泡罩齿缝的上沿,以防止液体从中漏下。

上升气体通过齿缝进入液层时,被分散成许多细小的气泡或流股,在板上形成鼓泡层,为气液两相的传热和传质提供大量的界面泡罩塔板的优点是操作弹性较大,塔板不易堵塞;缺点是结构复杂、造价高,板上液层厚,塔板压降大,生产能力及板效率较低。泡罩塔板已逐渐被筛板、浮阀塔板所取代,在新建塔设备中已很少采用。4、浮阀塔盘:

浮阀塔板具有泡罩塔板和筛孔塔板的优点,应用广泛。浮阀的类型很多,国内常用的有f1型、v-4型及t型等。浮阀塔板的优点是结构简单、造价低,生产能力大,操作弹性大,塔板效率较高。

其缺点是处理易结焦、高粘度的物料时,阀片易与塔板粘结;在操作过程中有时会发生阀片脱落或卡死等现象,使塔板效率和操作弹性下降。概括:浮阀、筛板、圆形泡罩、槽型、舌型、浮舌、浮动喷射、网孔、斜孔等形式的塔板。

优缺点及适用范围如下:圆形泡罩:优点:

较成熟,操作范围寛;缺点:结构复杂、阻力大、生产能力低;适用于某些要求弹性好的特殊塔。浮阀板:

优点:效率高,操作范围宽;缺点:需要不锈钢,浮阀易脱落;适用于分馏要求高,负荷变化大的塔。

筛板:优点:效率高,成本低;缺点:

安装要求水平,易堵塞;适用于分馏要求高,塔板数较多的塔。舌型板:优点:

结构简单生产能力大;缺点:操作范围窄,效率低;适用于分离要求较低的闪蒸塔。浮喷板:

优点:压降小,生产能力大;缺点:浮板易脱落,效率低;适用于分离要求较低的塔;网孔板:

优点:压降小,生产能力大,效率高;缺点:操作范围窄;较多用于润滑油型减压塔。

2楼:

1、由xd、xw、q值求出最小回流比;并选取合适的回流比; 2、求出全回流时的nmin(包括釜); 3、用已知的rminr计算(r-rmin)/(r+1),由gilliland图 或关联式求出(n-nmin)/(n+1),进而求出理论板数n(含塔釜)。

塔板理论之缺点

3楼:匿名用户

减压精馏塔的塔板数少,压降小,真空度高,塔径大。为了尽量提高拔出深度而又避免分解,要求减压塔在经济合理的条件下尽可能提高汽化段的真空度。因此,一方面要在塔顶配备强有力的抽真空设备,同时要减小塔板的压力降。

减压塔内应采用压降较小的塔板,常用的有舌型塔板、网孔塔板、筛板塔盘、泡罩塔盘等。减压馏分之间的分馏精确度要求一般比常压蒸馏的要求低,因此通常在减压塔的两个侧线馏分之间只设3~5块精馏塔板。在减压下,塔内的油汽、水蒸汽、不凝气的体积变大,减压塔径变大。

它们的特点是:

1、筛板塔盘:筛板塔是扎板塔的一种,内装若干层水平塔板,板上有许多小孔,形状如筛;并装有溢流管或没有溢流管。操作时,液体由塔顶进入,经溢流管(一部分经筛孔)逐板下降,并在板上积存液层。

气体(或蒸气)由塔底进入,经筛孔上升穿过液层,鼓泡而出,因而两相可以充分接触,并相互作用。泡沫式接触气液传质过程的一种形式,性能优于泡罩塔。为克服筛板安装水平要求过高的困难,发展了环流筛板;克服筛板在低负荷下出现漏液现象,设计了板下带盘的筛板;减轻筛板上雾沫夹带缩短板间距,制造出板上带挡的的筛板和突孔式筛板和用斜的增泡台代替进口堰,塔板上开设气体导向缝的林德筛板。

筛板塔普遍用作h2s-h2o双温交换过程的冷、热塔。应用于蒸馏、吸收和除尘等。

2、舌形塔盘:舌形塔是喷射型塔,气体喷出的方向和液体流动的方向一致,可充分利用气体动能促进气液两相间的接触,提高传质效率。气体不必通过较深的液层,压力降小,雾沫夹带小,可采用较大气速,故生产能力高。

结构简单,安装、维修方便。

缺点:液体被气体冲至塔壁落入降液管,带有大量泡沫,气相夹带严重,塔板效率低。固定舌形塔操作弹性小,气流量小时易漏液;浮动舌形塔浮舌易损坏。

3、泡罩塔盘: 泡罩塔板是工业上应用最早的塔板,它主要由升气管及泡罩构成。泡罩安装在升气管的顶部,分圆形和条形两种,以前者使用较广。

泡罩有f80、f100、f150mm三种尺寸,可根据塔径的大小选择。泡罩的下部周边开有很多齿缝,齿缝一般为三角形、矩形或梯形。泡罩在塔板上为正三角形排列。

操作时,液体横向流过塔板,靠溢流堰保持板上有一定厚度的液层,齿缝浸没于液层之中而形成液封。升气管的顶部应高于泡罩齿缝的上沿,以防止液体从中漏下。上升气体通过齿缝进入液层时,被分散成许多细小的气泡或流股,在板上形成鼓泡层,为气液两相的传热和传质提供大量的界面 泡罩塔板的优点是操作弹性较大,塔板不易堵塞;缺点是结构复杂、造价高,板上液层厚,塔板压降大,生产能力及板效率较低。

泡罩塔板已逐渐被筛板、浮阀塔板所取代,在新建塔设备中已很少采用。

4、浮阀塔盘:浮阀塔板具有泡罩塔板和筛孔塔板的优点,应用广泛。浮阀的类型很多,国内常用的有f1型、v-4型及t型等。

浮阀塔板的优点是结构简单、造价低,生产能力大,操作弹性大,塔板效率较高。其缺点是处理易结焦、高粘度的物料时,阀片易与塔板粘结;在操作过程中有时会发生阀片脱落或卡死等现象,使塔板效率和操作弹性下降。

概括:浮阀、筛板、圆形泡罩、槽型、舌型、浮舌、浮动喷射、网孔、斜孔等形式的塔板。优缺点及适用范围如下:

圆形泡罩:优点:较成熟,操作范围寛;缺点:结构复杂、阻力大、生产能力低;适用于某些要求弹性好的特殊塔。

浮阀板:优点:效率高,操作范围宽;缺点:需要不锈钢,浮阀易脱落;适用于分馏要求高,负荷变化大的塔。

筛板:优点:效率高,成本低;缺点:安装要求水平,易堵塞;适用于分馏要求高,塔板数较多的塔。

舌型板:优点:结构简单生产能力大;缺点:操作范围窄,效率低;适用于分离要求较低的闪蒸塔。

浮喷板:优点:压降小,生产能力大;缺点:浮板易脱落,效率低;适用于分离要求较低的塔;

网孔板:优点:压降小,生产能力大,效率高;缺点:操作范围窄;较多用于润滑油型减压塔。

4楼:手机用户

塔板理论评价:

贡献:(1)解释了流出曲线的形状和浓度极大点的位置;

(2)导出了评价色谱柱柱效能的指标n和h。

不足:(1)不能解释哪些因素影响板高;

(2)不能解释载气流速为什么会影响板高。

色谱理论可分为热力学及动力学理论两方面:

热力学理论是由相平衡观点来研究分离过程 ——塔板理论;研究试样中各组分在两相间的分配情况;

动力学理论是以动力学观点—速度来研究各种动力学因素对柱效的影响——速率理论。研究各组分在色谱柱中的运动情况。

塔板理论把色谱柱比作一个分馏塔,塔板的概念是从分馏中借用来的,实际上色谱柱中并无塔板,只是引用了处理分馏过程的概念和理论来解释色谱的分离过程。

塔板理论把色谱柱想象成由许多塔板组成,在每一个塔板内,一部分空间为涂在担体上的液相占据,另一部分空间充满载气,载气所占据的空间体积称为板体积。组分随载气进入色谱柱后,在两相间进行分配。

塔板理论假设:

(1)在色谱柱中的每一个小段长度h内,组分可以迅速在气液两相间达到分配平衡,这一小段称为理论塔板(实际在柱内不存在),其长度称为理论塔板高度,简称板高,以h表示。

(2)载气不是连续流过色谱柱,而是脉冲式(间歇式),每次通过一个塔板体积。

(3)样品都加到第1块塔板上,且组分沿色谱柱(纵)向扩散可以忽略不计。

(4)某一组分的分配系数在所有塔板上是常数。

根据上述假设,试样由载气带进色谱柱,与固定液接触而被溶解,在每个塔板高度内被分离的组分在气相和液相之间达成一次分配平衡,随着载气的不断进入,被溶解的组分又从固定液中挥发出来,挥发出来的组分随载气向前移动又再次被固定液溶解。经过若干个塔板即经过溶解一挥发的多次反复分配(103~106次),待分离组分由于分配系数不同而彼此分离,分配系数小(挥发性大)的组分首先由色谱柱中流出,显然,当塔板数足够多时,即使分配系数差异微小的组分也能得到良好的分离效果。

2. 柱效能指标(n、h )——可以由塔板理论导出

(1)理论塔板数 (n):柱长 (l)一定时,n 越大,柱效就越高:

经验公式 :

(12)

式中:tr、y1/2、y应该采用同一单位(时间或长度)

(2)理论塔板高度(h ):设色谱柱长为l,则理论塔板高度

由此可见:色谱峰越窄即y1/2 或 y 越小,理论数塔板 n越大,对给定长度的色谱柱而言,塔板高度 h 越小,组分在柱内被分配的次数愈多,则柱效越高。因此 n 和 h 可作为描述柱效能的指标。

(3)有效(理论)塔板数(neft)

在实际应用中,常常出现计算出的n虽然很大,但色谱柱的效却不高,这是由于保留时间tr中包含了死时间t0,而t0并不参加柱内的分配过程,因此理论塔板数和理论塔板高度并不能真实地反映色谱柱分离效能的好坏。为此,提出

用有效塔板数neft 和有效高度heft评价柱效能的指标,即:

(4)有效塔板高度 heft

(15)

物质在给定色谱柱上的neft越大,说明该物质在柱中进行分配平衡的次数越多,对分离有利,但不能表示该物质的实际分离效果。是否能在色谱柱上分离,主要取决于各组分在两相间分配系数 k 的差异。如果两组分在同一色谱柱上的分配系数相同,无论 neft 有多大,这两种组分也无法被分离开.

塔板理论在解释色谱图的形状,计算 n和 h方面是成功的。但其某些基本假设不完全符合色谱的实际情况(如 k 和组分的量无关、组分在两项中分配能迅速达到平衡、纵向扩散可以忽略等)。塔板理论只能定性地给出塔板高度的概念,而未能找出影响板高h的因素,也就更无法提出降低板高的途径;这主要是由于塔板理论没有考虑到动力学因素对色谱分离过程的影响。

注意:同一色谱柱对不同物质的柱效能是不一样的,当用这些指标表示柱效能时,必须说说明是对什么物质而言的。

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