填料塔 蒸馏和吸收塔设备 教育学习

3.3填料塔,3.3.1填料塔的结构与特点,3.3.2填料塔的类型与性能评价,3.3.3填料塔的流体力学性能和操作特性,第3章蒸馏和吸收塔设备,1,优选内容,1.填料塔流体力学性能,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Hc,静持液量Hs,HtHcHs,分析,Ht,填料层压降,传质效率,生产能力,1）填料层的持液量,2,优选内容,2）气体通过填料层的压降,填料层的压降形成,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,uc,单位高度填料层压降,1.填料塔流体力学性能,3,优选内容,填料层的p/z-u关系,泛点,载点,液泛区,载液区,恒持液量区,4,优选内容,2.填料塔操作特性,在填料塔内，气液两相的传质依靠在填料表面开展的液膜与气体充分接触而实现的。若气液两相分布不均，使平均传质推动力减少，传质效率下降。气液分布与分布装置、操作条件、填料类型与规格、填料填充均匀程度、塔安装垂直度、塔径等密切相关。,1）填料塔内气液分布,5,优选内容,2.填料塔操作特性,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,2）液泛,6,优选内容,uF,影响液泛的因素,填料特性,流体物性,L,L,V,液气比,wL/wV,分析,uF,uF,uF,uF,液泛,7,优选内容,3）液体喷淋密度和填料表面的润湿,a)液体喷淋密度,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),Lh,液体体积流量，m3/h；,填料塔的截面积，m2。,式中：,8,优选内容,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。,式中：Umin,Lmin,最小液体喷淋密度，m3/(m2h)；,最小喷淋密度计算式,经验值,3)液体喷淋密度和填料表面的润湿,最小润湿速率，m3/(mh)。,9,优选内容,4)返混,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。,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。,返混的影响,造成返混现象原因,10,优选内容,第3章蒸馏和吸收塔设备,3.3填料塔,3.3.1填料塔的结构与特点,3.3.2填料塔的类型与性能评价,3.3.3填料塔的流体力学性能,3.3.5填料塔的内件,11,优选内容,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,12,优选内容,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,13,优选内容,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,14,优选内容,喷头式液体分布器,三、液体分布装置,15,优选内容,盘式液体分布器,三、液体分布装置,16,优选内容,管式液体分布器,17,优选内容,槽式液体分布器,三、液体分布装置,18,优选内容,槽盘式液体分布器,三、液体分布装置,19,优选内容,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,20,优选内容,截锥式液体收集及再分布器,四、液体收集及再分布装置,21,优选内容,斜板式液体收集器,四、液体收集及再分布装置,22,优选内容,第3章蒸馏和吸收塔设备,3.2填料塔,3.2.1填料塔的结构与特点,3.2.2填料塔的类型与性能评价,3.2.3填料塔的流体力学性能,3.2.5填料塔的内件,3.2.4填料塔的设计,23,优选内容,一、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。,24,优选内容,2.填料规格的选择,散装填料常用的规格（公称直径）有DN16DN25DN38DN50DN76,(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/d8,塔径,填料公称直径,一、填料的选择,25,优选内容,(2)规整填料规格的选择,规整填料常用的规格（比表面积）有125150250350500700,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。,一、填料的选择,26,优选内容,二、填料塔工艺尺寸的计算,1.塔径的计算,操作气速u计算：,泛点气速法，,动能因子法，,用于散装填料塔计算；,用于规整填料塔计算。,27,优选内容,(1)泛点气速法,液泛气速uF,操作气速u,泛点率(安全系数),散装填料,规整填料,85%,95%,二、填料塔工艺尺寸的计算,28,优选内容,1）贝恩霍根关联式,式中：A、K关联式常数，由有关手册查出。,2）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。,二、填料塔工艺尺寸的计算,29,优选内容,埃克特通用关联图,横坐标,纵坐标,30,优选内容,(2)动能因子法,气相动能因子F,操作气速u,气相动能因子F的获得方法如下：,查有关填料手册；,由实验测定。,二、填料塔工艺尺寸的计算,31,优选内容,2.填料层高度的计算,(1)传质单元高度法,(2)等板高度法,注意问题：,填料层的分段；,设计填料层高度,二、填料塔工艺尺寸的计算,32,优选内容,三、填料层压降的计算,1.散装填料压降的计算,2.规整填料压降的计算,由压降关联式计算；,由实验曲线计算。,计算方法：由埃克特通用关联图计算。,计算方法：,33,优选内容,横坐标,纵坐标,埃克特通用关联图,34,优选内容,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.,35,优选内容,练习题目,思考题,作业题:2、3,1.何为填料塔的载点和泛点？何为恒持液量区、载液区和液泛区？2.填料塔的流体力学性能包括哪些