什麼是影響塔板效率?影響塔板效率的主要因素有哪些

時間 2021-08-11 17:37:27

1樓:育龍單招網

精餾塔在實際執行中,由於氣液相傳質阻力、混合、霧沫夾帶等原因,氣液相的組成與平衡狀態有所偏離,所以在確定實際塔板數量時,應考慮塔板效率。系統物性、流體力學、操作條件和塔板結構引數等都對塔板效率有影響,塔板效率還不能精確地**。

塔板效率一般是根據經驗來確定的。常用的經驗關聯式是基於一些工業裝置的資料,分析歸納成為經驗式求取塔的效率,適用於一般烴類物系和化學物系的大多數設計。如德里卡默和布羅德福(drickarner,h.g.和bradford,j.r.)經驗關係曲線、奧康奈爾(0’connell,h.e.)經驗關係曲線等。

對於丙烯精餾塔來說,一般塔的操作壓力在2.0御a左右,塔頂塔底平均溫度在53℃左右,該溫度下其進料粘度為0.055~0.

065rnpa·s,丙烯一丙烷相對揮發度為1.2。

影響塔板效率因素理論分析:

丙烯精餾塔板效率經驗關係曲線和實際執行結果均可達到95%,文獻報道的資料甚至高達100%以上。從物系分析來看,丙烯精餾操作壓力高,意味著操作溫度高,液相粘度和相對揮發度均較小,均對提高塔板效率有利。隨著裝置規模日趨大型化,精餾塔直徑隨之增大,塔內液流長度增加,減少了液流的軸向返混,增加了液體與汽體的接觸傳質時間,也對提高塔板效率有利。

文獻。j分析認為:“塔內液體流過塔板時,不起返混作用,故液體進入塔板時含低沸物較多,經過兩相汽液接觸,離開此塔板時,則含量變低,上升蒸氣與進入塔板的液體接觸,致使蒸汽離開塔板時的組成,較離開塔板的液體的平衡蒸氣組成高”。

又認為:“在c2~c4烴類的加壓普通精餾時,應用浮閥塔全塔效率經常在100%左右,有時可超過100%,若在加壓下進行丙烯一丙烷的分離,則塔板效率超過100%”。

改進措施:

(1)採用pr0/ⅱ軟體,選用正確的熱力學方法和丙烯一丙烷二元互動作用引數,模擬計算結果與實際情況符合良好。

(2)通過模擬計算與實際情況的對比和理論分析認為.丙烯精餾塔板效率可達100%甚至100%以上。

(3)氣體分餾裝置新建和擴建改造,應根據企業實際情況確定合理的丙烯收率和丙烷純度;丙烯精餾塔的設計可選取較高的塔板效率,兼顧考慮原料變化情況,建議塔板效率選取範圍為93%~98%。

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塔板效率是理論塔板數與實際塔板數之比。其影響因素有:

1、氣相與液相中物質交換速度的快慢;

2、塔板上氣液的混合程度;

3、蒸汽夾帶液體霧滴進入上層塔板的多少;

4、塔板的設計和佈置;

5、操作條件;

6、處理物料的物理效能。

隨著催化裂化裝置工藝技術的進步、原料多樣化和多產液態烴等新工藝的不斷推廣應用,液態烴產量不斷增加,特別是作為氣體分餾裝置經濟效益核心的丙烯產量更是呈現出大幅上升的趨勢。一般氣體分餾裝置中丙烯精餾塔的實際塔板數較多,迴流比較大,對塔板進行較為深入地分析研究,確定合理的設計引數,對節省工程投資和提高經濟效益具有非常重要的意義。

影響色譜柱理論塔板高度的因素有哪些

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影響柱效的因素較多,載氣種類,柱子引數,固定液膜厚等等

由色譜流出曲線方程可知:當內t=tr時,濃度c有極大值。cmax就是色容譜峰的峰高。

因此:①當實驗條件一定時(即σ一定),峰高h與組分的量c0(進樣量)成正比,所以正常峰的峰高可用於定量分析。②當進樣量一定時,σ越小(柱效越高),峰高越高,因此提高柱效能提高hplc分析的靈敏度。

塔板理論反色譜柱看作一個蒸餾塔,借用蒸餾塔中“塔板”的概念來描述組分在兩相間的分配行為.它的貢獻在於解釋色譜流出曲線的形狀,推匯出色譜流出曲線方程,及理論塔板數的計算公式,併成功地解釋了流出曲線的形狀及濃度極大值的位置,還提出了計算和評價柱效的引數。 速率理論提出,色譜峰受渦流擴散、分子擴散、氣液兩相間的傳質阻力等因素控制,從動力學基礎上較好解釋影響板高的各種因素,對選擇合適的操作條件具有指導意義.根據三個擴散方程對塔板高度h的影響,匯出速率理論方程或稱van deemter方程式: h=a + b/u + cu 式中u為流動相的線速度;a,b,c為常數,分別代表渦流擴散項係數、分子擴散項係數、傳質阻力項係數。

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由色譜流出曲線方程可知:當t=tr時,濃度c有極大值。cmax就是色譜峰的峰高。

因此:①當實回驗條件一定時(即答σ一定),峰高h與組分的量c0(進樣量)成正比,所以正常峰的峰高可用於定量分析。②當進樣量一定時,σ越小(柱效越高),峰高越高,因此提高柱效能提高hplc分析的靈敏度。

塔板理論之缺點

5樓:匿名使用者

減壓精餾塔的塔板數少,壓降小,真空度高,塔徑大。為了儘量提高拔出深度而又避免分解,要求減壓塔在經濟合理的條件下儘可能提高汽化段的真空度。因此,一方面要在塔頂配備強有力的抽真空裝置,同時要減小塔板的壓力降。

減壓塔內應採用壓降較小的塔板,常用的有舌型塔板、網孔塔板、篩板塔盤、泡罩塔盤等。減壓餾分之間的分餾精確度要求一般比常壓蒸餾的要求低,因此通常在減壓塔的兩個側線餾分之間只設3~5塊精餾塔板。在減壓下,塔內的油汽、水蒸汽、不凝氣的體積變大,減壓塔徑變大。

它們的特點是:

1、篩板塔盤:篩板塔是扎板塔的一種,內裝若干層水平塔板,板上有許多小孔,形狀如篩;並裝有溢流管或沒有溢流管。操作時,液體由塔頂進入,經溢流管(一部分經篩孔)逐板下降,並在板上積存液層。

氣體(或蒸氣)由塔底進入,經篩孔上升穿過液層,鼓泡而出,因而兩相可以充分接觸,並相互作用。泡沫式接觸氣液傳質過程的一種形式,效能優於泡罩塔。為克服篩板安裝水平要求過高的困難,發展了環流篩板;克服篩板在低負荷下出現漏液現象,設計了板下帶盤的篩板;減輕篩板上霧沫夾帶縮短板間距,製造出板上帶擋的的篩板和突孔式篩板和用斜的增泡臺代替進口堰,塔板上開設氣體導向縫的林德篩板。

篩板塔普遍用作h2s-h2o雙溫交換過程的冷、熱塔。應用於蒸餾、吸收和除塵等。

2、舌形塔盤:舌形塔是噴射型塔,氣體噴出的方向和液體流動的方向一致,可充分利用氣體動能促進氣液兩相間的接觸,提高傳質效率。氣體不必通過較深的液層,壓力降小,霧沫夾帶小,可採用較大氣速,故生產能力高。

結構簡單,安裝、維修方便。

缺點:液體被氣體衝至塔壁落入降液管,帶有大量泡沫,氣相夾帶嚴重,塔板效率低。固定舌形塔操作彈性小,氣流量小時易漏液;浮動舌形塔浮舌易損壞。

3、泡罩塔盤: 泡罩塔板是工業上應用最早的塔板,它主要由升氣管及泡罩構成。泡罩安裝在升氣管的頂部,分圓形和條形兩種,以前者使用較廣。

泡罩有f80、f100、f150mm三種尺寸,可根據塔徑的大小選擇。泡罩的下部周邊開有很多齒縫,齒縫一般為三角形、矩形或梯形。泡罩在塔板上為正三角形排列。

操作時,液體橫向流過塔板,靠溢流堰保持板上有一定厚度的液層,齒縫浸沒於液層之中而形成液封。升氣管的頂部應高於泡罩齒縫的上沿,以防止液體從中漏下。上升氣體通過齒縫進入液層時,被分散成許多細小的氣泡或流股,在板上形成鼓泡層,為氣液兩相的傳熱和傳質提供大量的介面 泡罩塔板的優點是操作彈性較大,塔板不易堵塞;缺點是結構複雜、造價高,板上液層厚,塔板壓降大,生產能力及板效率較低。

泡罩塔板已逐漸被篩板、浮閥塔板所取代,在新建塔裝置中已很少採用。

4、浮閥塔盤:浮閥塔板具有泡罩塔板和篩孔塔板的優點,應用廣泛。浮閥的型別很多,國內常用的有f1型、v-4型及t型等。

浮閥塔板的優點是結構簡單、造價低,生產能力大,操作彈性大,塔板效率較高。其缺點是處理易結焦、高粘度的物料時,閥片易與塔板粘結;在操作過程中有時會發生閥片脫落或卡死等現象,使塔板效率和操作彈性下降。

概括:浮閥、篩板、圓形泡罩、槽型、舌型、浮舌、浮動噴射、網孔、斜孔等形式的塔板。優缺點及適用範圍如下:

圓形泡罩:優點:較成熟,操作範圍寛;缺點:結構複雜、阻力大、生產能力低;適用於某些要求彈性好的特殊塔。

浮閥板:優點:效率高,操作範圍寬;缺點:需要不鏽鋼,浮閥易脫落;適用於分餾要求高,負荷變化大的塔。

篩板:優點:效率高,成本低;缺點:安裝要求水平,易堵塞;適用於分餾要求高,塔板數較多的塔。

舌型板:優點:結構簡單生產能力大;缺點:操作範圍窄,效率低;適用於分離要求較低的閃蒸塔。

浮噴板:優點:壓降小,生產能力大;缺點:浮板易脫落,效率低;適用於分離要求較低的塔;

網孔板:優點:壓降小,生產能力大,效率高;缺點:操作範圍窄;較多用於潤滑油型減壓塔。

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塔板理論評價:

貢獻:(1)解釋了流出曲線的形狀和濃度極大點的位置;

(2)匯出了評價色譜柱柱效能的指標n和h。

不足:(1)不能解釋哪些因素影響板高;

(2)不能解釋載氣流速為什麼會影響板高。

色譜理論可分為熱力學及動力學理論兩方面:

熱力學理論是由相平衡觀點來研究分離過程 ——塔板理論;研究試樣中各組分在兩相間的分配情況;

動力學理論是以動力學觀點—速度來研究各種動力學因素對柱效的影響——速率理論。研究各組分在色譜柱中的運動情況。

塔板理論把色譜柱比作一個分餾塔,塔板的概念是從分餾中借用來的,實際上色譜柱中並無塔板,只是引用了處理分餾過程的概念和理論來解釋色譜的分離過程。

塔板理論把色譜柱想象成由許多塔板組成,在每一個塔板內,一部分空間為塗在擔體上的液相佔據,另一部分空間充滿載氣,載氣所佔據的空間體積稱為板體積。組分隨載氣進入色譜柱後,在兩相間進行分配。

塔板理論假設:

(1)在色譜柱中的每一個小段長度h內,組分可以迅速在氣液兩相間達到分配平衡,這一小段稱為理論塔板(實際在柱內不存在),其長度稱為理論塔板高度,簡稱板高,以h表示。

(2)載氣不是連續流過色譜柱,而是脈衝式(間歇式),每次通過一個塔板體積。

(3)樣品都加到第1塊塔板上,且組分沿色譜柱(縱)向擴散可以忽略不計。

(4)某一組分的分配係數在所有塔板上是常數。

根據上述假設,試樣由載氣帶進色譜柱,與固定液接觸而被溶解,在每個塔板高度內被分離的組分在氣相和液相之間達成一次分配平衡,隨著載氣的不斷進入,被溶解的組分又從固定液中揮發出來,揮發出來的組分隨載氣向前移動又再次被固定液溶解。經過若干個塔板即經過溶解一揮發的多次反覆分配(103~106次),待分離組分由於分配係數不同而彼此分離,分配係數小(揮發性大)的組分首先由色譜柱中流出,顯然,當塔板數足夠多時,即使分配係數差異微小的組分也能得到良好的分離效果。

2. 柱效能指標(n、h )——可以由塔板理論匯出

(1)理論塔板數 (n):柱長 (l)一定時,n 越大,柱效就越高:

經驗公式 :

(12)

式中:tr、y1/2、y應該採用同一單位(時間或長度)

(2)理論塔板高度(h ):設色譜柱長為l,則理論塔板高度

由此可見:色譜峰越窄即y1/2 或 y 越小,理論數塔板 n越大,對給定長度的色譜柱而言,塔板高度 h 越小,組分在柱內被分配的次數愈多,則柱效越高。因此 n 和 h 可作為描述柱效能的指標。

(3)有效(理論)塔板數(neft)

在實際應用中,常常出現計算出的n雖然很大,但色譜柱的效卻不高,這是由於保留時間tr中包含了死時間t0,而t0並不參加柱內的分配過程,因此理論塔板數和理論塔板高度並不能真實地反映色譜柱分離效能的好壞。為此,提出

用有效塔板數neft 和有效高度heft評價柱效能的指標,即:

(4)有效塔板高度 heft

(15)

物質在給定色譜柱上的neft越大,說明該物質在柱中進行分配平衡的次數越多,對分離有利,但不能表示該物質的實際分離效果。是否能在色譜柱上分離,主要取決於各組分在兩相間分配係數 k 的差異。如果兩組分在同一色譜柱上的分配係數相同,無論 neft 有多大,這兩種組分也無法被分離開.

塔板理論在解釋色譜圖的形狀,計算 n和 h方面是成功的。但其某些基本假設不完全符合色譜的實際情況(如 k 和組分的量無關、組分在兩項中分配能迅速達到平衡、縱向擴散可以忽略等)。塔板理論只能定性地給出塔板高度的概念,而未能找出影響板高h的因素,也就更無法提出降低板高的途徑;這主要是由於塔板理論沒有考慮到動力學因素對色譜分離過程的影響。

注意:同一色譜柱對不同物質的柱效能是不一樣的,當用這些指標表示柱效能時,必須說說明是對什麼物質而言的。

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假面 塔板效率是理論塔板數與實際塔板數之比。其影響因素有 1 氣相與液相中物質交換速度的快慢 2 塔板上氣液的混合程度 3 蒸汽夾帶液體霧滴進入上層塔板的多少 4 塔板的設計和布置 5 操作條件 6 處理物料的物理效能。隨著催化裂化裝置工藝技術的進步 原料多樣化和多產液態烴等新工藝的不斷推廣應用,液...

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