多晶硅提纯塔

多晶硅提纯塔简介

2012年12月提纯塔一、提纯塔的种类1、以加料形式分1）气提塔原料从塔顶加入，重点分离易挥发性物质2）提浓塔原料从塔底加入，重点分离难挥发性物质2、以操作状态分1）连续精馏塔原料不断加入，产品不断流出，废液不断排除。2）间歇精馏塔加一批料，出一批产品，除去一批废液。3、以结构形状分1）空塔如单管塔、排管膜式塔。2）填料塔单管填料塔、多管式填料塔。3）板式塔栅板塔按其栅孔形状有圆孔、长方形、半圆形、椭圆形、半椭圆形、三角形，其中圆孔形板式塔称筛板塔。此外，还有其它结构形状塔板，如转盘式、卧式，具有测流精馏塔。4、以气液流体力学分1）穿流塔如无降液管板式塔2）益流塔如有降液管板式塔3）定向喷射塔如舌型塔、S型塔板4）膜式塔排管降膜塔、填料塔；5）乳化塔填料乳化塔6）卧式塔5、以制备材料分不锈钢、氟塑料、石英、玻璃等。6、以操作压力分常压精馏塔、减压、高压、真空精馏塔。把液体混合物进行多次部分汽化，同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分离为所要求组分的操作过程称为精馏，当对部分汽化所得蒸汽进行部分冷凝时，因高沸点物易于冷凝，液体气化要吸收热量，气体冷凝要放出热量。为了合理的利用热量，我们可以把气体冷凝时放出的热量供给液体气化时使用，也就是使气液两相直接接触，在传热同时进行传质。

精馏塔是由若干塔板组成的，塔的最上部称为塔顶，塔的最下部称为塔釜。塔内的一块塔盘只进行一次部分汽化和部分冷凝，塔盘数愈多，部分汽化和部分冷凝的次数愈多，分离效果愈好。

通过整个精馏过程，最终由塔顶得到高纯度的易挥发组分，塔釜得到的基本上是难挥发的组分。一、板式塔泡罩塔筛板塔浮阀塔（1）板式塔的塔型简介固定舌型塔浮动喷射塔（2）板式塔的操作原理液层底部属鼓泡区液层表面属泡沫区液层上方空间属雾沫区精馏与简单蒸馏的区别：汽相和液相的部分回流。也是精馏操作的基本条件。提馏段：下降液体（包括回流液和料液中的液体部分）中的轻组分向汽相（回流）传递，而汽相中的重组分向液相传递，从而完成下降液体重组分的提浓。精馏段：汽相中的重组分向液相（回流液）传递，而液相中的轻组分向汽相传递，从而完成上升蒸气的精制。料液,XF

馏出液,XD釜残液,XW液相回流汽相回流精馏段提馏段再沸器冷凝器（3）塔径的计算：

D——塔内径，m；

VS——塔内上升蒸汽的体积流量，m3/s；

u——空塔速度，m/s；

第5节两组分连续精馏的计算(4)塔板的共同结构1．塔板的几个区域各种塔板版面大致可分为三个区域：降液管所占的部分称为溢流区；塔板开空部分称为鼓泡区；图中阴影部分称为无效区。在容易形成滞流的弓形区布置导向性能的导向筛孔，减少传质死区。（5）降液管1、降液管的作用和液体在降液管的停留时间一般要求停留时间大于3～5s,即按下式计算：2、降液管的形状堰长：为使液流均匀通过塔板，一般对单溢流对双溢流一般堰上最大液流量，不宜超过100～130m3/(mh)。（6）

溢流堰(9)降液管到下板间距一般情况下，

值应使液体通过降液管的阻力不要超过25mm。此外，应浸没在液层中以保持液封防止气体进入降液管，所以此值应小于堰高

，一般取

(7)堰上液层高度(8)液体通过降液管的阻力（10）筛板塔筛板的开孔为了使筛板的利用率高，筛孔多取三角形排列（见图１０－２１）。当孔间距和孔径确定后，开孔面积与塔板开孔区面积之比（），由下式计算：开孔区面积对于单溢流塔板可用下式计算：对于双溢流塔板塔板上的筛孔总数n可用下式计算：（11）塔板流动形式有降液管的板式塔常用得塔板液流型式有以下几种：1．单溢流型如图8—17（a）。2．双溢流型如图8—17（b）3．U形溢流型如图8—17（c）。4．四溢流型如图8—17（d）传统塔板上有较大的液面梯度，液流不畅，存在着非活化区、液相返混，容易堵塔、液泛，通量小、效率低的缺点。高效导向筛板的工作原理：在高效导向筛板上开设了大量筛孔及少部分导向孔，通过筛孔的气体在塔板上与液体错流，穿过液层垂直上升，通过导向筛板的气体，沿塔板水平前进，将动量传递给塔板上水平流动的液体，从而推动液体在塔板上均匀稳定前进，克服了原来塔板上的液面落差和液相返混，提高了生产能力和板效率，解决了堵塔、液泛等问题。导向筛板特点生产能力大，比传统塔盘生产能力高出50%～100%：（1）克服了液流上游存在的非活化区，使得气流通道增加了1/3以上。

（2）消除了液面梯度，使得气速均匀。

（3）从筛孔中和导向孔中上升的气体的合成气速是斜向上方的。延长了气体夹带雾滴的运动轨迹，减小了雾沫夹带。效率高，高出20-40%：（1）由于克服了非活化区，使得塔板上鼓泡区域增加，增加了气液传质机会。（2）液相返混是影响塔板效率的最重要的因素之一。高效导向筛板很好地克服了液相返混。（3）消除了液面梯度，降低了漏液量和雾沫夹带导向筛板特点导向筛板特点

压降低：与泡罩塔板、浮阀塔板、筛板塔板等相比，导向筛板的压降比筛板塔板的还低10％左右。

抗堵能力强从导向孔中喷出的气体推动物料在塔板上水平前进，这样可以强化液体在塔板上的流动，对粘性物料，可以多设置导向孔

结构简单、造价低廉传统塔盘与导向塔盘液流分布对比图固阀实物图:以下图片是在结垢严重体系运行6个月后两者的对比图片填料塔（PackedTower）

塔体：一般取为圆筒形，可由金属、塑料或陶瓷制成，金属筒体内壁常衬以防腐材料。填料：大致可分为散装填料和规整填料两大类，是传热和传质的场所。塔内件：包括填料支承与压紧装置、液体与气体分布器、液体再分布器以及气体除沫器等。操作原理：液体经塔顶喷淋装置均匀分布于填料上，依靠重力作用沿填料表面自上而下流动，并与在压强差推动下穿过填料空隙的气体相互接触，发生传热和传质。7653421液体气体8填料（Towerpacking）堆积密度

p

：单位体积填料的质量(kg/m3)。在机械强度允许的条件下，填料壁要尽量薄，以减小填料的堆积密度，从而既可降低成本又可增加空隙率。机械强度大，化学稳定性好以及价格低廉等也是优良填料应尽量兼有的性质。注意：一些难以定量表达的因素(几何形状)对填料的流体力学和传质性能也有重要的影响。新型填料的开发一般是改进填料几何形状使之更为合理，从而获得高的填料效率。常用的填料（Typicaltowerpacking）常用的填料可分为散装填料和规整填料两大类。散装填料在塔内可乱堆，也可以整砌。拉西环（Raschigring）填料鲍尔环（Pallring）填料鲍尔环填料的优良性能使它一直为工业所重视，应用十分广泛。可由陶瓷、金属或塑料制成。最早使用的一种填料，为高径比相等的陶瓷和金属等制成的空心圆环。在环的侧壁上开一层或两层长方形小孔，小孔的母材并不脱离侧壁而是形成向内弯的叶片。上下两层长方形小孔位置交错。这样的结构使得阶梯环填料的性能在鲍尔环的基础上又有提高，其生产能力可提高约10%，压降则可降低25%，且由于填料间呈多点接触，床层均匀，较好地避免了沟流现象。阶梯环填料（Stairring）阶梯环填料的结构与鲍尔环填料相似，环壁上开有长方形小孔，环内有两层交错45°的十字形叶片，环的高度为直径的一半，环的一端成喇叭口形状的翻边。阶梯环一般由塑料和金属制成，由于其性能优于其它侧壁上开孔的填料，因此获得广泛的应用。优点：网丝细密，空隙很高，比表面积很大。由于毛细管作用，填料表面润湿性能很好。故网体填料气体阻力小，传质速率高。缺点：造价很高，故多用于实验室中难分离物系的分离。金属英特洛克斯（IMTP）填料有环形与鞍形的结构特点，生产能力大、压降低、液体分布性能好、传质速率高及操作弹性大，在减压蒸馏中其优势更为显著。与实体填料对应的另一类填料为网体填料。有多种形式，如金属丝网制成的网环和鞍型网等。网体填料（Wiregauzepackings）IMTP填料（即双弧填料）和PRM填料（即鲍尔环填料）是由兰州石油机械研究所在国内首先研究开发出来的高效率、通量大、压降低的散堆填料，有25#、50#等多种型号。兰州石油机械研究所在国内率先对上述两种填料进行了深入、全面的流体力学性能测试和传质性能测试，回归出了完整的设计计算方法，为以上两种填料在国内的推广应用做出了较大的贡献。IMTP和PRM填料见文献：1、《化工炼油机械》，1981年第3期，“50#金属英特洛克斯填料的研究”；2、《石油化工设备》，1985年第14卷第6期，“新型、高效25#双弧填料的开发”。

QH-3型扁环填料

1.采用内弯形筋片结构，使填料内部的流道更为合理，促进了液滴群的分散—聚合—再分散循环，大大提高了填料的传质效率。同时，这种结构能够提高填料的强度，避免使用可能引起液滴聚结或物料结焦的翻边。2.采用0.2至0.3的极低的高径比，使填料在乱堆时也能体现一定程度的有序排列的特点，从而降低了填料的阻力降，有效地抑制两相的非理想流动，有助于进一步提高处理能力和传质效率。3.可以根据体系和生产要求，采用多种材质加工制造。主要有Φ16mm、Φ25mm、Φ38mm、Φ50mm和Φ75mm等多种规格。因而选用范围宽、设计弹性大。规整填料

规整填料一般由波纹状的金属网丝或多孔板重叠而成。使用时根据填料塔的结构尺寸，叠成圆筒形整块放入塔内或分块拼成圆筒形在塔内砌装。优点：空隙大，生产能力大，压降小。流道规则，只要液体初始分布均匀，则在全塔中分布也均匀，因此规整填料几乎无放大效应，通常具有很高的传质效率。填料塔内的气、液分布大尺度不良分布：由液体初始分布不均、填料层结构不均和塔体倾斜等非正常因素所引起。壁效应：若塔壁附近空隙率显著大于填料主体区，则会造成液体向壁区偏流并最终形成沿塔壁垂直向下的壁流，减少了填料气体区的液流量。塔体倾斜会造成液体优先流向下方塔壁而汇集，上方塔壁及靠壁区液体分布则不足。填料破碎、变形等也会造成大范围的液流分布不均。大尺度液流不均还会引发气流分布不均，造成气体走短路，使填料塔操作恶化。改进措施：加强液流入塔的初始分布均匀性，在塔内设置液体再分布器，填料充填均匀，对大型塔填料尺寸与塔径之比不大于1/30以避免壁效应等。填料塔的附属结构填料支承板（Packingsupportplate）主要包括：填料支承装置、液体分布及再分布装置、气体进口分布装置及出口除沫装置等。附属结构的选型、设计、安装是否正确合理，对填料塔的操作和传质分离效果都会有直接影响，应给予足够的重视。用以支承填料的部件。它应具有：(1)足够的机械强度以承受设计载荷量，支承板的设计载荷主要包括填料的重量和液泛状态下持液的重量。(2)足够的自由面积以确保气、液两相顺利通过。总开孔面积应尽可能不小于填料层的自由截面积。开孔率过小可导致液泛提前发生。一般开孔率在70%以上。常用的支承板有栅板、升气管式和气体喷射式等类型。填料支承板（Packingsupportplate）栅板(supportgrid)：优点是结构简单，一般用于规整填料塔。气体喷射式(multibeampackingsupportplate)：采用金属结构的支承板除具有结构合理、强度和刚度较高、抗堵塞性能好、易安装等特点外；还具有气体通道大，开孔率一般都在100%左右，塔径大开孔率更大；流体力学性能优良，气、液分流，气体从波峰的两侧面向上流出，液体集中到波谷流下，避免了气液间的相互夹带，同时有利于气体均匀分布和混合，允许气液通量大；经济性好，省材、重量轻。

床层限位圈和填料压板(Bedlimiterandholddownplate)填料压板不能用在金属和塑料制作的填料床上，因为它会压坏填料或使其变形。为保证这两类填料床的正常结构，须采用填料床层限制器，它可以阻挡填料层向上膨胀，床层限制器不是直接压在填料层上，而是固定