1、氣液傳質(zhì)設(shè)備高效培訓(xùn)教材二、評(píng)價(jià)塔設(shè)備性能的指標(biāo)1. 生產(chǎn)能力大；2. 別離效率高；3. 阻力小，壓降低；4. 操作彈性大；5. 滿足工業(yè)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的一般要求：結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單、造價(jià)低、安裝維修方便等。2三、塔設(shè)備研制開(kāi)發(fā)思路1. 總體上保證氣液兩相呈逆流流動(dòng)提供最大的傳質(zhì)推動(dòng)力2. 每塊板上或填料層內(nèi)保證氣液兩相充分接觸保證傳質(zhì)充分，盡可能減小傳質(zhì)阻力3. 提供足夠大的氣液兩相通道保證大通量、低壓降、合適的彈性311.1 板式塔一、板式塔類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、作用及特點(diǎn)：降液管平頂型溢流堰受液區(qū)開(kāi)孔區(qū)4塔板的作用：氣液兩相傳質(zhì)，傳熱的場(chǎng)所?？傮w上氣液呈逆流流動(dòng)； 每塊塔板上呈均勻錯(cuò)流。11.1 板式塔5一泡

2、罩塔在工業(yè)上最早1813年應(yīng)用的一種塔板，其主要元件由升氣管和泡罩構(gòu)成操作示意圖11.1 板式塔6篩板塔的主要結(jié)構(gòu)：篩孔 提供氣體上升的通道；2. 溢流堰 維持塔板上一定高度的液層，以保證在 塔板上氣液兩相有足夠的接觸面積；3. 降液管 作為液體從上層塔板流至下層塔板的通道。二篩板塔11.1 板式塔7三浮閥塔工作原理11.1 板式塔8閥型：F1型、V型、T型、A型 各種浮閥：11.1 板式塔9三種塔板的比較:1. 生產(chǎn)能力： 2. 壓降： 3. 操作彈性： 4. 造價(jià)： 5. 板效率：篩板 浮閥 泡罩；泡罩 浮閥 篩板；浮閥 泡罩 篩板；泡罩 浮閥 篩板；浮閥、篩板相當(dāng) 泡罩。 四噴射型塔板如

3、：舌形塔板與浮舌塔板 五穿流塔板11.1 板式塔10二、板式塔的水力學(xué)性能一塔板上氣液兩相的接觸狀態(tài)11.1 板式塔鼓泡狀態(tài)、蜂窩狀態(tài)、泡沫狀態(tài)、噴射狀態(tài)111. 鼓泡接觸狀態(tài) 液體連續(xù)相 氣體分散相 兩相接觸面積： 氣泡外表11.1 板式塔122. 泡沫接觸狀態(tài) 液體連續(xù)相 氣體分散相 兩相接觸面積：不斷更新的液膜外表11.1 板式塔13氣體連續(xù)相 液體分散相兩相接觸面積：不斷更新的液滴外表3. 噴射接觸狀態(tài)11.1 板式塔泡沫狀和噴射狀均為優(yōu)良的塔板工作狀態(tài)為減小液沫夾帶，大多數(shù)塔都控制在泡沫接觸狀態(tài)下操作14二 氣體通過(guò)塔板的壓力降氣量 Ht液量 Ht板結(jié)構(gòu)：開(kāi)孔率u0 Ht 總壓力降：

4、Ht=h0+he干板壓降 h0液層阻力 he壓降由兩局部構(gòu)成影響因素一般，常壓塔：?jiǎn)伟鍓航?065mmH2O 減壓塔：?jiǎn)伟鍓航?035mmH2O11.1 板式塔液層靜壓力液體外表張力15三塔板上的液面落差液面落差：塔板進(jìn)、出口側(cè)的清液高度差液面落差氣流的不均勻分布嚴(yán)重漏液板效率下降與塔板結(jié)構(gòu)、塔徑、流量有關(guān)。產(chǎn)生原因： 液體在塔板上橫向流動(dòng)時(shí)要克服 流動(dòng)阻力11.1 板式塔板面上的摩擦阻力、障礙物上的形體阻力和氣流造成的阻力直徑較大的塔，可采用雙溢流和階梯溢流減小液面落差1611.1 板式塔17三、板式塔的操作特性一塔板上的異常操作現(xiàn)象1. 漏液當(dāng)氣速過(guò)小或氣液分布不均勻時(shí)，有的篩孔無(wú)氣體通過(guò)

5、，造成液體短路，大量液體由篩孔漏下。氣量過(guò)小 ；塔板開(kāi)孔率大。產(chǎn)生原因漏液兩相在塔板上的接觸時(shí)間板效率11.1 板式塔18控制：漏液量不大于液體流量的10%。漏液氣速：漏液量到達(dá)10%的氣體速度。板式塔操作的氣速下限2. 液沫夾帶影響因素空塔氣速：空塔氣速減小，液沫夾帶量減小塔板間距：板間距增大，液沫夾帶量減小現(xiàn)象：液滴隨氣體進(jìn)入上層塔板。后果：過(guò)量液沫夾帶，造成液相在板間的返混，板效率下降11.1 板式塔193. 液泛 定義：液體進(jìn)塔量大于出塔量，塔內(nèi)不斷積液， 直至塔內(nèi)充滿液體，破壞塔內(nèi)正常操作液泛夾帶液泛降液管液泛由液沫夾帶引起 氣速過(guò)大。由降液管通過(guò)液體能力不夠而引起 液量過(guò)大。11.

6、1 板式塔20 與板間距HT有關(guān)： HT uF， 與液量有關(guān)：VL uF 與物系性質(zhì)有關(guān)：易發(fā)泡，uF影響液泛氣速 uF 的因素：適宜氣速：u=(0.7-0.8)uF u/uF液泛分率 不易液泛 綜上所述，造成液泛的原因主要是液量過(guò)大、板壓降過(guò)大即氣量過(guò)大或降液管堵塞。11.1 板式塔214. 氣泡夾帶： 液體在降液管中停留時(shí)間太短， 大量氣泡被液體卷進(jìn)下層塔板。液沫夾帶是液體的返混，氣泡夾帶是氣體的返混。液沫夾帶和氣泡夾帶夾帶量需嚴(yán)格地制在最大允許值范圍內(nèi)。 二塔板的負(fù)荷性能圖11.1 板式塔22操作點(diǎn)11.1 板式塔231. 液體流量下限線由how = 6mm 確定。 2. 液體流量上限線

7、由液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間=35s計(jì)算。 3. 漏液線 由發(fā)生漏液時(shí)的干板壓降計(jì)算。4. 過(guò)量液沫夾帶線由液沫夾帶量eG = 0.1kg液沫/kg干氣確定。5. 液泛線由Hd = (HT + hw)確定。11.1 板式塔各條線確實(shí)定見(jiàn)P14124物系一定時(shí)，負(fù)荷性能圖中各線的相對(duì)位置隨塔板尺寸而變例：加大板間距或增大塔徑可使液泛線 增加降液管截面積可使液相上限線 減少塔板開(kāi)孔率可使漏液線 空塔氣速增加，液沫夾帶線 板間距增大，液沫夾帶線上移，右移，下移，下移，上移。11.1 板式塔2511.2 填料塔 一、填料塔與塔填料26 一填料塔的結(jié)構(gòu)與作用11.2 填料塔27*填料層：提供氣液傳質(zhì)面填料

8、外表形成的液膜面。*液體分布器：均勻分布液體，以防止發(fā)生溝流現(xiàn)象。*液體再分布器：防止壁流現(xiàn)象發(fā)生。*支撐板：支撐填料層，使氣體均勻分布。*除沫器：防止塔頂氣體出口處夾帶液體。 二填料類(lèi)型環(huán)形 鞍形波紋形形狀拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)矩鞍形、弧鞍形板波紋、網(wǎng)狀波紋11.2 填料塔28材料：陶瓷、金屬、塑料堆放方式 亂堆填料： 整砌填料： 拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、鞍形、網(wǎng)環(huán) 波紋板、波紋網(wǎng) 1拉西環(huán)Rasching ring 11.2 填料塔29鮑爾環(huán)Pall ring階梯環(huán)Cascade ring11.2 填料塔30陶瓷弧鞍Berl saddle 矩鞍Intalox saddle ring11.2 填料塔

9、31環(huán)絲網(wǎng)波紋板波紋11.2 填料塔32三填料作用及特性1、填料作用1提供氣液接觸面；2強(qiáng)化氣體湍動(dòng)，降低氣相傳質(zhì)阻力；3更新液膜外表，降低液相傳質(zhì)阻力。2、填料特性1比外表積 a 定義：?jiǎn)挝欢逊e體積所具有的外表積， m2/m3、1/m。11.2 填料塔332空隙率 定義：?jiǎn)挝惑w積填料中所具有的空隙體積 ， m3/m3。（3）干填料因子 a / 3與（濕）填料因子（濕）填料因子 液泛條件下測(cè)得的 a/ 3 。4堆積密度 P 單位體積填料所具有的質(zhì)量， kg/m3。11.2 填料塔34二、填料塔的水力學(xué)特性一氣體通過(guò)填料層的壓降 L=0 干填料L，空隙率，氣體流通通道減小，同一氣速下，噴淋密度大

10、，壓降大。大（空塔氣速）11.2 填料塔351、恒持液量區(qū) L點(diǎn)以上，u大，阻礙液體順暢下流，持液量增加，此為攔液現(xiàn)象，出現(xiàn)攔液現(xiàn)象時(shí)的氣速為載點(diǎn)氣速，超過(guò)載點(diǎn)氣速后，Pu2.0 。載點(diǎn)以下， u小，Pu1.82.0，根本上與干填料平行。2、載液區(qū)11.2 填料塔載液區(qū)為塔的正常操作區(qū)36 u，液體在塔內(nèi)積累而發(fā)生液泛，此時(shí)的氣速稱(chēng)泛點(diǎn)氣速。Pu 斜率急劇增加,填料塔不能正常操作。3、液泛區(qū)11.2 填料塔影響泛點(diǎn)氣速的因素：填料特性、流體物性、液氣比37二、泛點(diǎn)氣速的計(jì)算埃克特Eckert通用關(guān)聯(lián)圖11.2 填料塔38應(yīng)用：求泛點(diǎn)氣速根據(jù)允許壓降值計(jì)算空塔氣速或根據(jù)空塔氣速計(jì)算壓降。常壓塔：P = 1550 mmH2O/ m填料；真空塔：P 8 mmH2O/ m填料 此圖顯示出壓降與泛點(diǎn)、填料因子、液汽比等參數(shù)的關(guān)系。11.2 填料塔39三、持液量定義：操作時(shí)單位體積填料層內(nèi)持有的液體體積。總持液量 靜持液量與動(dòng)持液量之和 靜持液量：指填料層靜止接受?chē)娏芤后w并經(jīng)過(guò)規(guī) 定的滴液時(shí)間后，仍然停留在填