《气液传质设备》PPT课件.ppt

第八章,气液传质设备,板式塔,81板式塔主要类型的结构和特点一、工业上常用的板式塔有：泡罩塔浮阀塔筛板塔,二、浮阀塔具有的优点：生产能力大塔板效率高操作弹性大结构简单，安装方便。,塔板结构图,82板式塔的流体力学特性一、塔内气、液两相的流动1、设计意图A使气液两相在塔板上进行充分接触以增强传质效果B使气液两相在塔内保持逆流，并在塔板上使气液相保持均匀的错流接触，以获得较大的传质推动力。2、气泡夹带(与气体主体流动方向相反的流动),液体在下降过程中，有一部分该层板上面的气体被带到下层板，这种现象称为气泡夹带。3、液（雾）沫夹带：(与液体主体流动方向相反的流动)气体离开液层时带上一些小液滴，其中一部分可能随气流进入上一层塔板，这种现象称为液（雾）沫夹带。,4、液面落差液体从降液管流出在横跨塔板流动时，必须克服阻力，故进口一侧的液面将比出口这一侧的高。此高度差称为液面落差。液面落差过大，可使气体向上流动不均，板效率下降。可采用双溢流等方法解决。,二、气体通过塔板的压力降,1、压力降的影响：A气体通过塔板的压力降直接影响到塔底的操作压力，故此压力降数据是决定蒸馏塔塔底温度的主要依据。B压力降过大，会使塔的操作压力改变很大。C压力降过大，对塔内气液两相的正常流动有影响。说明：浮阀塔的压力降一般比泡罩塔板的小，比筛板塔的大。在正常操作情况，塔板的压力降以290490N/m2.在减压塔中为了减少塔的真空度损失，一般约为98245Pa通常应在保证较高塔板效率的前提下，力求减少塔板压力降，以降低能耗及改善塔的操作性能。,三、液泛（淹塔）定义：汽液两相中之一的流量增大到某一数值，上、下两层板间的压力降便会增大到使降液管内的液体不能畅顺地下流。当降液管内的液体满到上一层塔板溢流堰顶之后，便漫到上层塔板上去，这种现象，称为液泛（淹塔）如气速过大，便有大量液滴从泡沫层中喷出，被气体带到上一层塔板，或有大量泡沫生成。如当液体流量过大时，降液管的截面便不足以使液体及时通过，于是管内液面升高。上述两种导致液泛的情况中，比较常遇到的是气体流量过大，故设计时均先以不发生过量液沫夹带为原则，定出气速的上限，在此限度内再选定一个合理的操作气速。,四、液沫夹带定义：是指板上液体被上升气流带入上一层塔板的现象。为了保证板式塔能维持正常的操作效果，应使每千克上升气体夹带到上一层塔板的液体量不超过0.1kg，即控制雾沫夹带量eV0.1kg（液）/kg（气）。影响因素：雾沫夹带的因素很多，最主要的是空塔气速和塔板间距。对于浮阀塔板上雾沫夹带量的计算，迄今尚无适用于一般工业塔的确切公式。通常是间接地用操作时的空塔气速与发生液泛时的空塔气速的比值作为估算雾沫夹带量大小的指标。此比值称为泛点百分数或称泛点率。在下列泛点率数值范围内，一般可保证雾沫夹带量达到规定的指标，即eVh0。3、弓形降液管的宽度和截面积降液管应有足够的横截面积，保证液体在降液管内有足够的沉将时间分离其中夹带的气泡。因此要验算降液管内液体停留时间。,四、浮阀的数目与布置（1）数目：浮阀塔的操作性能以浮阀刚刚全开时的最好。此时F0=811。所以设计时可在此范围内选择合适的F0，然后计算出U0（2）排列：正三角形等腰三角形对于整块塔板多采用正三角形叉排，孔心距t75mm,100mm,125mm,150mm等。对于分块式塔板，宜采用等腰三角形叉排，t为75mm,t为65mm,80mm,100mm等几种尺寸，必要时还可以调整孔心距，阀数，重新作图。并验算F0=811之间。（3）开孔率在开孔区，筛孔总面积与开孔区面积之比称为开孔率。值可按一个小单元计算得。,常压塔（减压塔）开孔率常在1013%。加压塔开孔率10%，常见的为69%五、塔板的流体力学验算目的：验算所确定的塔，在设计任务规定的气液两相负荷下，能否正常操作。内容：压降、液泛、液沫夹带、泄漏等项，直到合适为止。,填料塔的结构及填料特性,一、填料塔结构及作用,1、填料层提供气液接触的场所。,2、液体分布器均匀分布液体，以避免发生沟流现象。3、液体再分布器避免壁流现象发生。4、支撑板支撑填料层，使气体均匀分布。5、除沫器防止塔顶气体出口处夹带液体。,二、填料作用及特性,1、填料作用（1）提供气液接触面；（2）强化气体湍动，降低气相传质阻力；（3）更新液膜表面，降低液相传质阻力。,2、填料特性（1）比表面积a定义：单位堆积体积所具有的表面积，m2/m3、1/m。,（2）空隙率定义：单位体积填料中所具有的空隙体积，m3/m3。,（3）干填料因子a/3与（湿）填料因子,（湿）填料因子液泛条件下测得的a/3。,（4）堆积密度P单位体积填料所具有的质量，kg/m3。,气体短路壁流现象严重,三、常用填料,材料：陶瓷、金属、塑料堆放：整砌、乱堆,环形（拉西环、鲍尔环、阶梯环）鞍形（矩鞍形、弧鞍形）波纹形（板波纹、网状波纹）,拉西环,鲍尔环,阶梯环,环,板波纹,丝网波纹,鞍形环,槽式液体分布器,板式塔与填料塔比较一、板式塔1、适用于塔径较大；2、不易被堵塞3、适于大液量操作；4、板式塔便于侧线采出。5、压降比较大。,二、填料塔1、便于安装2、填料塔压力降较小，适用于真空操作；3、适用于处理易发泡的液体。4、适用于处理有腐蚀性的物料；5、适用于间歇蒸馏或热敏性物料的蒸馏；6、操作弹性较小。7、检修及清理较麻烦。,6-51浮阀塔板的开孔率一般在（D）之间。A.1%3%B.15%20%C.25%30%D.4%15%,