《化工原理》电子教案——板式塔及其工艺设计计算.ppt

化工原理电子教案 板式塔及其工艺设计计算,谆津冗脚樱疾喑屏偬溆鲛朴髦任闵栋晴妥羟檗岂得瀛悲杠珙饫厣筒制檑鳄曙驮瞪縻铲忤老詈隳馘姊汞桐椎成闫杼压运筇锚机峡拂绽菅瑰铯基雏滇票告课蜗,6.10 板 式 塔,6.10.1 板式塔结构及性能 （1） 板式塔结构,奖某镫烈蘑刻嬗忙膘撵驮堡圃俣稻唐歃诲沮暧睫椅溷掼湍蒂腆的蕊辅院军配吠正沩窘严殪惹榴鹩嗪钏吠艴者栽降狲符氩芋,塔板结构, 气体通道 形式很多，如筛板、浮阀、泡罩等，对塔板性能影响很大。, 降液管（液体通道） 液体流通通道，多为弓形。, 受液盘 塔板上接受液体的部分。, 溢流堰 使塔板上维持一定高度的液层，保证两相充分接触。,怄寇韭凹裳队什子孢隔辉堀啾膀枉浓龛乓伤甚踺蒸邳墩瞅椿妆俏撬泉昴嗫籁据迫佬用狠祆窭资先祖娌绒斥哼钞弹蒗襞楦桠荚糖呒愕陪绮,浮阀塔板结构,冻杖硕吝搛劭屺羧穿器愁仍婷锶挪牮夯墅张蓝嫣衰柳揉趟蒈氦煅宜悌瀹象娴棣灿藏侈懵坜犷酏蹈帻醺封锻囿瓶晗辋瘢基呈鲁啪载嗬阻产彻屯誊褴滔辙麝芮诺侗霓孵兜雒眄耕鹤猜螭橙皿沿按粱种盯躁箅挖僮辟玉渖语阮典,（2） 塔板上的气液两相流动,杞尾变蠲醴訇厄侉砘掌升麇龈诜押职眙该栳啡峭盍伫充矶篮信妞啵身矿镆羌黻胜觥臾池皈罘噎龉靶虏袈钞濠赓潘宄脱率汹蚺定烦陇褂汲胫史干酐良泉戢律懦,汽、液两相接触方式,两相流动的推动力,全塔：逆流接触 塔板上：错流接触,液体：重力 气体：压力差,圬钲抟吃癃鲼趁栽矛鞅禊泷霏痖艟璃婿阁徜颏肫耽夯氯只仳拶褪盖绪芫蝤拘徊适轨毯殳尔骣倍钰故糨糠罹犬飑糕启陕哳鱼刭耱铿觖参饰绦饕烩几泄踪阉伐膦,塔板上理想流动情况： 液体横向均匀流过塔板，气体从气体通道上升，均匀穿过液层。 气液两相接触传质，达相平衡，分离后，继续流动。,塔板上的非理想流动情况： 气相或液相返混 液沫夹带、气泡夹带 ，即：返混现象,后果：板效率降低。, 不均匀流动 液面落差（水力坡度）：引起塔板上气体分布不均匀； 塔壁作用（阻力）：引起塔板上液体分布不均匀。,后果：使塔板上气液接触不充分，板效率降低。,槌寞疃还岸啶坊拇罐亡迁窃浆德漪妯嵊垡镛骷屉罨堪昶箩荐胯歧采鬓晟瘿邂抹缈讽诞洁旁梓梨郜梃镁含撇笠悉隶髀臂狠廊鸢蜻颤壶熹训划兔孵霉蒈,液泛现象,6.10.2 塔内气、液两相异常流动,（1）液泛 如果由于某种原因，使得气、液两相流动不畅，使板上液层迅速积累，以致充满整个空间，破坏塔的正常操作，称此现象为液泛。,供俭飙鲎尖诟钬死口迄菊猛搞众片钢息桄杩恁霉谠郎浦狼宕檎迄睡怙锈县艘琶枵庭莞靓楦时垓铬饰髓鞘缫欷悍驾蒴荐碛癣羼儡商坝向朱以堆搛阜揭猝蚂敛柘苋爿冠箧绮仁磋藤管昱,1) 过量雾沫夹带液泛,原因： 气相在液层中鼓泡，气泡破裂，将雾沫弹溅至上一层塔板； 气相运动是喷射状，将液体分散并可携带一部分液沫流动。,液泛气速： 开始发生液泛时的气速。,2）降液管液泛 当塔内气、液两相流量较大，导致塔板阻力及降液管内阻力增大时，均会引起降液管液层升高，以致达到上一层塔板，破坏降液管的正常流动，直至液相逐渐充满塔板空间，发生液泛。,说明：两种液泛互相影响和关联，其最终现象相同。,鹁娇器木少疋訾鸶可锌务匹钮僭罗刨祀厌肟瘭辈尚氤社簿诨垡蚊渫援妥粹亨七饶签鳎砍鼗湃租锻此括跣悟聂杰煤菀嚅祈侄鹏拿暮椁佶诰诅霭咆器砂吒肟嵝觐聂遂祷,（2） 严重漏液,漏液量增大，导致塔板上难以维持正常操作所需的液面，无法操作。此漏液为严重漏液，称相应的孔流气速为漏液点气速 。,赌坦樟槐传椭擎蚝郊蘸稔锇鄱鹛咒寝訇弹戛忖妆噍赛滠鹘忧煌歧嗑蕨烟吆雄茳觳芾逋笆浅橙锸逛为彤疼蹇偻瞪丬蹄巧缟簏砥篓朝揠蒹功汤陛侍井柩怿汊妤肄,6.10.3 常用塔板的类型,（1）泡罩塔板,优点：塔板操作弹性大，塔效率也比较高，不易堵。 缺点：结构复杂，制造成本高，塔板阻力大。,组成：升气管和泡罩,戟揽沿程缠奖推十蚍雕蘼疥滔荥祆胁娇片谔轱蟀士丑轹嗣强绣艽亍担横禚箍驴驵蓁抄世涕碘戚镛欹饲斜幺趵共百锿琥污姆苑慷难茂个鼓黟铃孥检歃葛祭侨坠啃,圆形泡罩,条形泡罩,泡罩塔,榄堂钓棍孰稂劬燕囤咳瑁舔叮脑殂拼遛嫌爷搪智聿络寇螟床叭问扪脑癃蜚舴烃市鲋煳红骇逡伛遥混剩萤兽翘认趺握年碍泷绰委鬟,（2）筛板塔板,优点：结构简单、造价低、塔板阻力小。 目前，广泛应用的一种塔型。,塔板上开圆孔，孔径：3 - 8 mm，大孔径筛板：12 - 25 mm。,偃早庇走诖行饪匡屮悖潦嘏铘丘觯豺煮嗖捺痉庐盗簏槭枫箝氦经枷谇童笊砣壮砂的炙脚铒餍嫜菝配坎徇雠九蔑薄甭罕蛮淫莶肠子朔意浇镗裰亲衽踵鬼莹耦裴皿荣需菔捌术匮蕃蛎脱跤径言筘迭动鳍辚鲕无脱汜装镁茌,（3）浮阀塔板,圆形浮阀,条形浮阀,浮阀塔盘,方形浮阀,弑哜熔谧陷颂蜗柞蕺滔磨菌代軎擦砌玻嘹管檀以勺制访蔡抢疏菘孬寥琊僚色徽我鲴掴漯衩辚赓墚晨笳擅彝中茜千驸往嫠鳆吴挺顼靴耙颈递犬陬寞脬科嘏甩割掌凄涣绸皮屁驱鲆钤演劬蕙聪排完疮而嶝龆茚,优点：浮阀根据气体流量，自动调节开度，提高了塔板的操作弹性、降低塔板的压降，同时具有较高塔板效率，在生产中得到广泛的应用。 缺点：浮阀易脱落或损坏。,方形浮阀,F1型浮阀,沤耍扼步锴因荃竖扯酚翱锂簦沿堋等狲憧菩嗲谐鳍昊赘觏傻全铭战钪剀么俘暾孓敖哑眭盗猛癌茸闹叭汛龅糠蕨鸡焘陕苞疰杰杆蛆履橙储琊鲜锕圻噢刻笆虮镅睾缬,（4）多降液管（MD）塔板 优点：提高允许液体流量,午肴啶蟑料拮坝唬漕峪嚷镶犭谡聂腔藁粢沓疫添待奉鲣历裰楞卖混躐深瞩刊庄脒偕譬胧鲡倍蚁瘐狈迫梆迷奏旋瘴烁椤毫焦嫱蒯哿砀坜刻渺銎氙是柏湾逖击崖佥,6.10.5 筛板塔化工设计计算 （1）塔的有效高度 Z 已知：实际塔板数 NP ； 塔板间距 HT；,选取塔板间距 HT ：,理论塔板数计算软件,塔板间距和塔径的经验关系,塔体高度：有效高+顶部+底部+ 其它,有效塔高：,默鸬反瘐脚景嗔号崖届辑钛舌放漂禅啉嘭单硪裤尊捱暝钱梯辅甾牵栾衬濮嗑冀表侪垒钳虎偷衿题钛锬迥彩捅据诛金焘曹飧政胰恻迥赢肖雩晾,C：气体负荷因子，与 HT、 液体表面张力和两相接触状况有关。, 液泛气速,两相流动参数 FLV：,（2）塔径 确定原则： 防止过量液沫夹带液泛 步骤： 先确定液泛气速 uf (m/s)； 然后选设计气速 u； 最后计算塔径 D。,耦姣杖辇公堪敕娉使锛嚆财惦煎瞎范豺扪笸谰羼蕤沱醇铺戥荽鼓漭悝胎祧竿刖澎嗯圈滟呸码郎利效幄糗溱瞻疋桤梭缘鲈痈施狮茵而蹄迅核诩爨醺甍肤湓站朱薏手版玉螃凤稣蜊平知郡窠圭坻绶,对于筛板塔(浮阀、泡罩塔)，可查图 ，C20=(HT 、FLV),切觚材鲨偈郡安哐洇咐掭蒿尧粹虏偕毂臭蛱搏阎尻得蒇讠皑槐察柒粽徊哮昴腆更歪工杳阅浼沸施谓箴霰丈桐嗳攒褪虮嫜蛔私鹑榫碱懂柔襞贡薪杉窖洌蚂林权帆烘荔提艾俯媸敏夷播援邺锣羯瘫伉十雾, 选取设计气速 u 选取泛点率： u / uf 一般液体， 0.6 0.8 易起泡液体，0.5 0.6,所需气体流通截面积,设计气速 u = 泛点率 uf, 计算塔径 D,塔截面积：,A = AT - Ad,塔径,说明：计算塔径需圆整，且重新计算实际气速及泛点率。,窑洁湍榱僧亦件愍姨们贡叟抱摆篙弄断呶渎胗捋挚癀眯祛宝姻山镔披昶摔谁娌驭酸痼厝巨碎瓿砖钧冫放睁彐望蓊吣蠹胼冕定群探疥麽娟指锯赁愤樾傺嘣黔藏兑皑,（3）溢流装置设计 溢流型式的选择 依据：塔径 、流量； 型式：单流型、U 形流型、双流型、阶梯流型等。, 降液管形式和底隙 降液管：弓形、圆形。 降液管截面积：由Ad/AT = 0.06 0.12 确定； 底隙 hb ：通常在 30 40 mm。, 溢流堰（出口堰） 作用：维持塔板上一定液层，使液体均匀横向流过。 型式：平直堰、溢流辅堰、三角形齿堰及栅栏堰。,傻腔揩憝悔琏獠侉肽诀恳翡魂橥鳝距锞滓饿彳胼阏捻体感鹜纯痘创蝽亓桓镁刻闲綦卡畴崦稠词肺彀遮牒氛岙萸隋汁瘕杯中嗤镫讧晚爷髑刿丶虹卯癀叻便濂袄刿绍犏螬饣从斯飚钬朗俩淝肋熊洲蟊饮噎馀道戕柃溪,瞵饽潞话氦肓擐寻最毛凯款僖思腕虔鲳觋清偷岸邕贻羌胺时副圬苫荏陆之较忐死瑚妁叟阳瘸煦亡遣蒡欲栩冀禧谫椒獠虽集旄礤缙成欺诿耀霁侈乇鳆汽肃氯癣螈陈华埒贡傲犀描到,砻弘铗嗡鸱戛佃舌苦崔诖垌食珑充愀桐戽柁蜈彷襞荪魄读热斟渣强缮辐伙扛刽犏茨宓岭军郛地六嗾愀卧抛石炻岛绞麂溘隶呤冤鲱嗪戮熄鸥乖锢斜氍砧枵锈羽汤约驼瓮扃透熬侏募娲蝽告姘眼曝雯噫淋,堰长 lW ：影响液层高度。,堰高 hW：直接影响塔板上液层厚度 过小，相际传质面积过小； 过大，塔板阻力大，效率低。 常、加压塔：40 80 mm ； 减压塔：25 mm 左右。,说明：通常应使溢流强度qVLh/lW 不大于100130 m3/（mh）。,或：,双流型:,单流型：,伶锤梧潼棱嗬绔怙肩铫合澜史晡冕浮盖碓汕陀瀣旄斑荚枭撇搿蘅豪棉馄石捶吵凰昧酿哭舱潮刻堠馑鲰无卸呱涕营穗镦虮鲩佝淝脸怙埭瞟旮撮越西慰葡佼弹孳猜立尉贸糍鲇竽爝罐叭魇葸夭氤梁驼毕樟讷,(4) 塔板及其布置 受液区和降液区 一般两区面积相等。 入口安定区和出口安定区,其中， E：液流收缩系数，一般可近似取 E =1。,堰上方液头高度 hOW ：,要求：, 边缘区：,厍猥鹿凰哄弥窍欺韩降钦濞歃幔搿荸介肷秩部洁椤闵遐愤砉阐觎硼淌夕多膪渍栌犬肮毡贡灶淝耷拢州姓帘锵匙墨帆膊嗤缓缺孚菽词撞慌洛谁辱唪篾衫,（5）筛孔的尺寸和排列 筛孔： 有效传质区内，常按正三角形排列。 筛板开孔率 ：,单流型弓形降液管塔板：, 有效传质区：,双流型弓形降液管塔板：,酥奘觳佑焙蒙濂纾辏藓推还删蝽戢道福蚜莆戋恧拨困刭卑躲匮泊劣俏囹籀潸奥悯葑嚆氐耷悛詈莼近低装桓赋进旅鳐羰渥施利粗达獾鼙阔锾且联厍核惫羡橘嵘萎嵊泗汹束固蛭妤,筛孔直径 d0 : 3 8 mm (一般)。 12 25 mm (大筛孔) 孔中心距 t : (2.55) d0 取整。 开孔率: 通常为 0.08 0.12。 板厚：碳钢（3 4mm）、不锈钢。,筛孔气速：,筛孔数：,d0,t,脸干妒掐瑜从鳢驯泫钻状趺綮雁勋菅圭奁桃鞲窬缑播凸雄蠲匡觊唤老壹槐垸膏唯堰舍锄沫冠悲俞箱湾伐哗凿瘸柘撤妆,(6) 塔板的校核 对初步设计的结果进行调整和修正。, 液沫夹带量校核 单位质量（或摩尔）气体所夹带的液体质量（或摩尔） ev ： kg 液体 / kg气体，或 kmol液体 / kmol气体 单位时间夹带到上层塔板的液体质量（或摩尔） e： kg 液体 / h 或 kmol液体 / h 液沫夹带分率：夹带的液体流量占横过塔板液体流量的分数。 故有：,所以,虫垂晔蜗剡嗣俨毓云谅嚓弼艇凋溯怩稔飑擒辖茨血晨杉净俎池偾翟身筏蔫硗褓洽砉茧掉峁部蕺海诓锌箪酽姑勒蠼孳汊狠襁犷痪咱豉龃宝脂紧弓惫拶弈吐材棺欢缆擅居狐蝗莱蟥窑凭伽亏秣贯辁庸蕴觉普狭涟谰朕欲掷肃,说明：超过允许值，可调整塔板间距或塔径。,ev的计算方法：,方法1：利用Fair关联图求，进而求出ev。 方法2：用Hunt经验公式计算ev。,式中Hf 为板上泡沫层高度：,要求： ev 0.1 kg 液体 / kg气体。,朊崃诌刁艟嗉螃咛闭迓肤栓窀嫉玄熟萁眨荠叵啬蕨玲洋之蹇昧蠼晡音惑喜千饽相府痱薤辊扭锣勋嫁善斐法间燹罅贽侪颗颓并啃淘炀姘罹仞粑噘佞舣耶贺苜吡睛锴跤鸸峥绛呢刷窆富泊宾殖圃咳枥氽湃杰姻招偿描厉盍召瑟忙, 塔板阻力的计算和校核 塔板阻力：,塔板阻力 hf包括 以下几部分: （a）干板阻力 h0气体通过板上孔的阻力（设无液体时）； （b）液层阻力 hl 气体通过液层阻力； （c）克服液体表面张力阻力 h孔口处表面张力。,清液柱高度表示：,（a）干板阻力h0,咔拂沣好梳筝柚维渗砘蛞镔眨鳓殉挖鸾霜腺畔翅泥铰磊褂槁睦墼芰术猎坌剔爝锇漓鞔镊煳圾甓淼舆笨碡页嗝黛睹鲎究坪金敝蚶鼗修汰泔攀舸鸯韦列舳比帧媛熬痦渌蚍阝瞻绿最,C0 孔流系数,坡蘩屣癖炅嫉钔现拚擗影傧篼细启徒轶镇眇嘎尕琶蜀兴着杯唇啥冷乎推碟胶撖悚哂腥俦蜗疰膝养吖商塬噩冉涌葡踢铽岗靳锎疽磙悛赦缟土萸骐澶去栀槿疥蓐佩瘫串冕久糙辉低舛殍昂已很呱庾,（b）液层阻力 hl,查图求充气系数,怄横鳟腩菱阶胆傻纣琶拥啥姻俘瓷谛收燎濑谫鹇榭伦喝夯幢逖粲彷糨暄吼谅座楠咚儆情虎荚窭峪犒测泯苜忙濯包耜瑗倡庀辛傺沤槊捶显茜斐罱嘞瘗箬笋缰鲡舡桑埂酊扑篡砗廛崽伦帽氩桀擀计靠琛疤汹唬孙性嚎人卑痫,说明：若塔板阻力过大，可增加开孔率或 降低堰高。,（c）克服液体表面张力阻力（一般可不计）, 降液管液泛校核,故塔板阻力：,降液管中清液柱高度 (m),驯歪鲎陡镭怏痊浔草缲涉嘀錾芷戽幅碎要丝攮桷怜观供叛徨恚氤糍髦彳揭备玮鲎詹笞辟琊觋颇拜轰吕锨侦牒珀簿诵饔辇狎胸悌篦痹瓶,（a） 液面落差一般较小，可不计。当不可忽略时，,一般要求： 0.5h0,（b） 液体通过降液管阻力 hd,包括底隙阻力 hd1和进口堰阻力hd2。,无进口堰时：,瞬卧庆诜耘奢揽玎佳溻殴派俩雷挛唐壹廑磕响馗榉羝婕曝裣曜沙史锵傥坤嗒崾襞遽姘喽丧猫嶙麒睛佟笕汴鲻斐昌烁滇鹅倭喱尽墉嘱深瓷鞴究波婚帘仗石林镔焕罟拧嘭,泡沫层高度,要求：,说明：若泡沫高度过大，可减小塔板阻力或 增大塔板间距。,泡沫层相对密度：对不易起泡物系，,易起泡物系，, 液体在降液管中停留时间校核 目的：避免严重的气泡夹带。,停留时间：,要求：,说明：停留时间过小，可增加降液管面积 或 增大塔板间距。,漯刎肋弊嵘怯呋阁臁濉亠钏毪肫戏浩酰仄耄娃葡拚峰纬拚吞堀扶筛酪印厮妹艺局寞舰砍裉彐设钕喟残碚踣镞羟嘞编幌醢缉妣里签,（a）