《化工原理第七章.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理第七章.ppt（71页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、2021/10/29,第七章 气液传质设备,一、板式塔的构造 二、板式塔的流体力学性质 三、板式塔的操作特性 四、塔板效率,第一节 板式塔,2021/10/29,逐级接触式,微分接触式,板式塔,填料塔,2021/10/29,一、板式塔的构造,1、板式塔的结构,1）塔板的构造,筛孔 降液管 溢流堰,（剖面图）,2021/10/29,2021/10/29,2021/10/29,降液管,受液区,俯视图,2021/10/29,2021/10/29,2021/10/29,2）塔板类型 a）泡罩塔板,2021/10/29,2021/10/29,2021/10/29,b）筛孔塔板,2021/10/29,20
2、21/10/29,c）浮阀塔板,2021/10/29,2021/10/29,2021/10/29,2021/10/29,d）舌型塔板,2021/10/29,2021/10/29,e）斜孔塔板,2021/10/29,3）塔板的比较,塔板性能比较,成本,泡罩板,1.0,1.0,10100,高,复杂,筛板,1.21.4,1.1,35100,低,简单,浮阀板,1.21.3,1.11.2,10100,中,一般,舌型塔板,1.31.5,01.1,50100,低,最简单,斜孔板,1.51.8,1.1,30100,低,简单,2021/10/29,各种塔板的优点及适用范围,适用范围,泡罩板,较成熟，操 作范围宽
3、,结构复杂，阻力大，生产能力低,浮阀板,效率高，操 作范围宽,采用不锈钢，浮阀易脱落,筛板,效率较高， 成本低,安装要求水平,易堵,操作范围窄,舌型板,结构简单,生产能力大,操作范围窄，效率较低,斜孔板,生产能力大,效率高,操作范围比浮阀塔和泡罩塔窄,2021/10/29,二、板式塔的流体力学性质,1、塔板上气液两相的接触状态,两相接触面积为气泡表面,1）鼓泡接触状态,2021/10/29,2）泡沫接触状态,传质表面面积很大的液膜,2021/10/29,3）喷射接触状态,两相传质面积是液滴的外表面,2021/10/29,2、气体通过塔板的压降,塔板压降,干板压降,液层阻力,压降增大,接触时间,
4、板效率,板数,设备费,塔釜温度,能耗,操作费,保证较高效率的前提下，力求减小塔板压降，以降低能耗和改善塔的操作。,克服板上泡沫层的静压 形成气液界面的能量消耗 通过液层的摩擦阻力损失,2021/10/29,3、塔板上的液面落差,液面落差：,塔板进、出口侧的清液高度差,液面落差,气流的不均匀分布,漏液,板效率下降,与塔板结构、塔径、流量有关。,2021/10/29,三、板式塔的操作特性,1、塔板上的异常操作现象,1）漏液,漏液,两相在塔板上的接触时间,板效率,控制：漏液量不大于液体流量的10%。,漏液气速：,漏液量达到10%的气体速度。,板式塔操作的气速下限,原因：,气速太小、板面上液面落差引起
5、的气流分布不均匀,安定区,2021/10/29,2021/10/29,2021/10/29,2021/10/29,2）液沫夹带,影响因素 空塔气速：空塔气速减小，液沫夹带量减小 塔板间距：板间距增大，液沫夹带量减小,现象：,液滴随气体进入上层塔板。,后果：,过量液沫夹带，造成液相在板间的返混，板效率下降,控制：,液沫夹带量eV0.1kg(液)/kg(气)。,2021/10/29,2021/10/29,2021/10/29,3）液泛,夹带液泛,降液管液泛,原因：,气液两相流速过大,影响因素：,流量、塔板结构,板间距大,液泛速度高,2021/10/29,2021/10/29,2021/10/29,
6、2021/10/29,2、塔板的负荷性能图,V,2021/10/29,雾沫夹带线（气体流量上限线）线1 液泛线（线2） 液相负荷上限线（线3） 漏液线（气体流量下限线，线4） 液相负荷下限线（线5）,1）负荷性能图中各线的意义,1，2，3，4，5五条线所包围的区域，既是一定物系在一定的结构尺寸塔板上正常操作区。,2021/10/29,2021/10/29,2021/10/29,2）负荷性能图的分析,V,2021/10/29,操作弹性:,两极限的气体流量之比,操作点位于操作区内的适中位置,可获得稳定良好的操作效果,同一层塔板，操作情况不同，控制负荷上下限的因素也不同,物系一定时，负荷性能图中各线
7、的相对位置随塔板尺寸而变 例：加大板间距或增大塔径可使液泛线上移， 增加降液管截面积可使液相上限线右移， 减少塔板开孔率可使漏液线下移。,2021/10/29,四、塔板效率,1、塔板效率的表示法,1）总板效率ET( 全塔效率）,达到指定分离效果所需理论板层数与实际板层数的比值。,简单地反映了整个塔内的平均传质效果。,2）单板效率EM(默弗里效率 ),直接反映该层塔板的传质效果,2021/10/29,分析：单板效率的数值有可能大于100%吗？,3）点效率EO,试比较点效率与单板效率、全塔效率,2021/10/29,2、塔板效率的估算,1）影响塔板效率的因素,a）物系性质：粘度、密度、表面张力及相
8、对挥发度等。 b）塔板结构：塔径、板间距、堰高及开孔率等。 c）操作条件：温度、压强、气体上升速度及气液流量比。,2）板效率的估算,注意公式适用条件,2021/10/29,第七章 气液传质设备,一、填料塔的结构与填料特性 二、填料塔的流体力学性能 三、填料塔的附件 四、板式塔与填料塔的比较,第一节 填料塔,2021/10/29,一、填料塔的结构与填料特性,1、填料塔的结构,2021/10/29,2021/10/29,2、填料特性,1）比表面积,单位体积填料层的填料表面积，以表示 ；单位：m2/m3。 同一种填料，尺寸愈小，比表面积愈大。 2）空隙率 单位体积填料层的空隙体积，以表示；单位为m3
9、/m3。 填料的空隙率大，气液通过能力大且气体流动阻力小。 3）填料因子,表示填料的流体力学性能。,干填料因子,湿填料因子,2021/10/29,3、填料类型,堆放方式,乱堆填料,整砌填料,拉西环、鲍尔环、鞍形、网环,波纹板、波纹网,基材,实体填料,网体填料,环形填料（拉西环、鲍尔环、阶梯环）、鞍形填料（弧鞍、矩鞍）、栅 板,鞍形环、网、波纹网,2021/10/29,1）拉西环（Rasching ring）,2021/10/29,2）鲍尔环(Pall ring),2021/10/29,3）阶梯环(cascade mini rings),2021/10/29,4）弧鞍与矩鞍（berl saddl
10、e and intolox saddle）,2021/10/29,5）金属鞍环,2021/10/29,6）波纹板及波纹网,2021/10/29,7）规整填料,2021/10/29,二、填料塔的流体力学性能,1、气体通过填料层的压强降,载点,泛点,恒持液量区,载液区,液泛区,2021/10/29,2021/10/29,2、泛点的关联式,埃克特通用关联图,3、润湿性能,液体的喷淋密度 ：,单位时间内单位塔截面上喷淋的液体体积。,润湿速率 ：,在塔的截面上，单位长度的填料周边上液体的体积流量。,最小喷淋密度与最小润湿速率的关系：,2021/10/29,2021/10/29,三、填料塔的附件,1、填料支承装置,2021/10/29,2021/10/29,2、液体分布装置 管式喷淋器 莲蓬头式喷淋器 盘式分布器 多孔管式分布器 槽式分布器,各种分布器的结构及优缺点,2021/10/29,2021/10/29,2021/10/29,3、液体再分布装置,2021/10/29,4、除沫装置,2021/10/29,四、板式塔与填料塔的比较,试从以下几方面对两种塔做出比较： 塔径大小 塔高 压降 持液量 物料沉积与清除 塔内设置换热构件与气液的加入与引出 制作材料 操作弹性 对起泡物料,