填料塔液体分布器设计.pdf

1998年第1期
化工生产与技术
(总17期)
CHEMICAL PRODUCTION AND TECHNOLOGY
(SumN2.17)
新技术讲座
填料塔液体分布器的设计
董谊仁
(浙江工业大学,杭州310014)
第一讲总论
摘要介绍填料塔液体分布器设计中涉及的一些基础知识,内容包括
液体分布器的重要性、基本要求、分类和结构概况、孔流和堰流特性、分
布质量评价方法。
关键词液体分布器液体再分布器填料塔孔流堰流设计
分布质量
本系列讲座在已发表的专题讲座“现代填
许多著名学者在这方面进行了理论和实验
料塔技术”的基础上,进一步介绍填料塔液体分研究。 Kister专著中』,提出了采用4种不同分
布器的设计,内容包括:
布器设计所得到的HETP与流体流动速率关
第一讲总论
联图(图1),由图可见:高性能分布器(A),在宽
第二讲排管式液体分布器的设计
广的操作范围内,可获得最高的塔效率(HETP
第三讲孔盘式液体分布器的设计
最小);中性能的通用型分布器(B),有较大的
第四讲槽盘式液体分布器的设计
操作弹性,效率较A低;低性能分布器(C),仅
第五讲液体再分布器的设计
在高负荷区达到要求的效率,低负荷区急剧下
第六讲特种要求液体分布器
降了;劣等分布器(D),效率随负荷的减小而急
填料塔液体分布器的设计者,对分布器在剧降低,且在正常负荷范围效率最低。此前
填料塔操作中的重要地位、基本要求、类型和结 Strike也有类似的结论2。Ioek指出,对于1
构概况、液体穿孔和越堰流动规律、分布质量评英寸填料,由于分布不良其HETP值会增大1
价方法等问题,总体上应有一个全面、深刻的认
2倍。FRI提供了两个实例,图2为25
识,这样才能根据某一特定的工况,正确、合理、mm鲍尔环用于环己烷-正庚烷精馏,当使用不
经济、因地制宜地进行选择和设计。
同形式液体分布器吋HETP的差别,实线代表
液体分布器的重要性
使用堰槽型,淋降点密度32点/m2,虚线指孔
在精馏、吸收、解吸填料塔操作中、液体分盘型,104点/m2;图3表示直径3.2m乙烯氧
布器是最重要的塔内件,这是因为
化塔分布质量与理论级数间的关系,通过改善
1.1不良初始液体分布,必然导致分离效率急分布质量,分离级几儿乎达到原来的2倍。Al-
剧下降
bright通过计算机模拟试验也证明了分布器的
收稿日期:1997-12-29
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1998年第1期
化工生产与技术
N.11998
(总17期)
CHEMICAL PRODUCTION AND TECHNOLOGY
Sum N. 17)
设计对填料塔的总效率有可观的影响。
过计算机模拟证明:每一种填料有一自然流分
实践证明没有良好的液体分布器,新型高布,不论初始分布好坏,只要有一段足够高度的
效填料的优越性难以发挥,填料塔甚至不可能填料层,初始分布终会转化为自然流分布,理想
正常操作。由 Norton公司开发的IMTP填料的初始分布将衰变为自然流分布;不良分布,有
是一种性能优越的填料,该公司认为这种填料时要经历很长一…段流动距离,再慢慢转化为自
操作的好坏,关键在于分布器的设计上,为此他然流分布。这些结论还被Hoek等人的实验研
们在推出填料前,在塔内件研究上做了大量工究所证实。 Perry等在直径1.2m的精馏塔
作
中,使用25mm鲍尔环,测定了使用不同液体
不良分布对效率的影响,在塔径与填料直分布器时,填料层各截面的效率变化(图4)
径比特大(>40)和特小(<10)的场合尤其严对比两种初始分布沿塔各截面的效率变化,不
重3。对难分离物系(相对挥发度小于1.2)、低良初始分布要经过一半床层高度(称恢复段高
喷淋密度系统的分布器设计应特别加以关注。度),流动才能达到自然流,效率趋向稳定的较
高值
塔顶
塔底
气体流量一
液体流量
图4效率随床高的变化
图1分布器性能对HETP的影响
▲良好分布不良分布
型
盐型
负荷百分率
图2液体不良分布对效率的影响
填料尺寸.mm
图5径向分布系数
惑1
拉西环鲍尔环▲纳特环
1.3新型高效填料一般具有较小的径向分布
G1サ2)3046G0703090100
系数
布质蜇
为表示规整和散装填料液体径向分布的需
图3乙烯氧化吸收塔分布质量
要,Hoek等人发展了径向分布系数的慨念。径
1.2不良液体初始分布难以达到填料层的自向分布系数愈大,初始液体分布愈易趋近于自
然流分布
然流分布,此外径向混合还会补偿因液体分布
Albright提出自然流分布的概念部,并通不良导致传质推动力下降的影响,从这一点看,
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