化工原理 下册 天津大学柴诚敬 17－18学时.ppt

8.7.1 塔填料,第八章 气体吸收,8.7 填料塔,一、填料的类型,二、填料的性能及其评价,三、填料的选择,1.填料类型的选择,填料类型的选择考虑因素,填料的传质效率要高,填料的通量要大,填料的压降要低,填料抗污堵性能强,填料便于拆装、检修,2.填料规格的选择,散装填料常用的规格（公称直径） DN16 DN25 DN38 DN50 DN76,(1)散装填料规格的选择,填料规格,传质效率,填料层压降,选择原则：D/d 8,塔径,填料公称直径,三、填料的选择,(2)规整填料规格的选择,规整填料常用的规格（比表面积） 125 150 250 350 500 700,同种类型的规整填料，其比表面积越大，传质效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用也明显增加。故选用时，应从分离要求、通量要求、场地条件、物料性质以及设备投资、操作费用等方面综合考虑。,三、填料的选择,8.7.1 塔填料,第八章 气体吸收,8.7 填料塔,8.7.2 填料塔的流体力学性能与操作特性,一、填料塔的流体力学性能,填料层的持液量是指在一定操作的条件下，在单位体积填料层内所积存的液体体积。,持液量,总持液量 Ht,动持液量 Ho,静持液量 Hs,1.填料层的持液量,HtHo Hs,分析,Ht,填料层 压降,传质效率,生产能力,填料层的压降形成,液膜与填料表面的摩擦,液膜与上升气体的摩擦,u 一定,L,L 一定,u,填料塔的流 体力学性能,分析,u,单位高度填料层压降,一、填料塔的流体力学性能,2.填料层的压降,填料层的P u关系,液泛区,载液区,恒持液量区,泛点,载点,二、填料塔的操作特性,气液两相的均匀分布是填料塔设计与操作中十分重要的问题。,气液 分布,初始分布,动态分布,1.填料塔内的气液分布,进塔的气液两相通过分布装置所进行的强制分布。,在一定的操作条件下，气液两相在填料层内，依靠自身性质与流动状态所进行的随机分布。,2.液体喷淋密度与填料表面的润湿,单位塔截面积上单位时间内喷淋的液体体积液体喷淋密度。,m3/(m2h), 液体体积流量，m3/s, 填料塔的截面积，m2,二、填料塔的操作特性,（1）液体喷淋密度,(2)最小液体喷淋密度,为保证填料层的充分润湿，必须保证液体喷淋密度大于某一极限值 最小液体喷淋密度。,Umin,最小液体喷淋密度，m3/(m2h),最小喷淋密 度计算式, 最小润湿速率，m3/(mh),经验值,二、填料塔的操作特性,在泛点气速下，持液量的增多使液相由分散相变为连续相，而气相则由连续相变为分散相，此时气体呈气泡形式通过液层，气流出现脉动，液体被带出塔顶，塔的操作极不稳定，甚至被破坏，此种情况称为液泛。,液泛时的空塔气速,泛点气速 uF,二、填料塔的操作特性,3.液泛,(1)填料塔的液泛现象,uF,影响液泛 的因素,填料特性,流体物性,L,L,V,液气比,分析,uF,uF,uF,uF,二、填料塔的操作特性,(2)影响液泛的因素,(3)泛点率,散装填料,规整填料,85%,95%,二、填料塔的操作特性,为保证填料塔正常操作，其操作气速应低于泛点气速，操作气速与泛点气速的比值称为泛点率。,安全系数,uF,u,(4)泛点气速的计算,二、填料塔的操作特性, 贝恩霍根关联式,A、K 关联式常数，由表 8-9 查出。, 埃克特(Eckert)通用关联图,散装填料的泛点气速可用埃克特通用关联图计算。,埃克特通用关联图,横坐标,纵坐标,泛点填料因子,二、填料塔的操作特性,a、b 关联式常数，由有关手册查出。,为了工程计算方便，将散装填料的泛点填料因子进行归纳整理，得到与液体喷淋密度无关的泛点填料因子平均值，部分散装填料的泛点填料因子平均值见表 8-10。,在填料塔内，气液两相的逆流并不呈理想的活塞流状态，而是存在着不同程度的返混。,造成返混现象原因,返混的影响,传质推动力变小，传质效率降低放大效应。,填料层内的气液分布不均,气体和液体在填料层内的沟流,气液的湍流脉动使气液微团停留时间不一致,二、填料塔的操作特性,4.填料塔的返混,8.7.1 塔填料,第八章 气体吸收,8.7 填料塔,8.7.2 填料塔的流体力学性能与操作特性,8.7.3 填料塔的内件,一、 填料支承装置,填料支承装置的作用是支承塔内的填料。,填料支承 装置类型,栅板型,孔管型,驼峰型,二、填料压紧装置,填料上方安装压紧装置可防止在气流的作用下填料床层发生松动和跳动。,填料压紧 装置类型,栅板型,网板型,三、液体分布装置,液体分布装置作用是将进塔液体均匀分布，以喷洒在填料层的上方。,液体分布 装置类型,喷头式,盘式,管式,槽式,槽盘式,喷头式液体分布器,盘式液体分布器,管式液体分布器,槽式液体分布器,槽盘式液体分布器,四、液体收集及再分布装置,液体沿填料层向下流动时，有偏向塔壁流动的现象壁流。壁流导致填料层内气液分布不均，使传质效率下降。为减小壁流现象，可间隔一定高度在填料层内设置液体再分布装置。,液体收集及再分布装置类型,截锥式,斜板式,槽盘式液体分布器,截锥式液体收集及再分布器,斜板式液体收集器,课外资料：国内常用的填料手册,1. 李锡源等. 新型工业塔填料应用手册散装填 料部分. 西安: 化学工业部第六设计院,1989 2. 刘乃鸿等. 工业塔新型规整填料应用手册. 天 津: 天津大学出版社,1993 3. 王树楹等. 现代填料塔技术指南.北京:中国石 化出版社,1998 4. 徐崇嗣等. 塔填料产品及技术手册.北京:化学 工业出版社,1995,练 习 题 目,思考题,作业题: 15,1.填料塔的流体力学性能包括哪些方面，对填料 塔的传质过程有何影响？ 2.填料塔有哪些操作特性？ 3.最小液体喷淋