蒸馏和吸收塔设备

1、第八章第八章 蒸馏和吸收塔设备蒸馏和吸收塔设备8.18.1概述概述评价塔设备性能的指标评价塔设备性能的指标1 1、生产能力大；、生产能力大；2 2、分离效率高；、分离效率高；3 3、阻力小，压降低；、阻力小，压降低；4 4、操作弹性大；、操作弹性大；5 5、满足工业对生产设备的一般要求：结构简单、造价低、安装维修方便、满足工业对生产设备的一般要求：结构简单、造价低、安装维修方便等等 分类：分类：1.板式塔：逐级接触式，内装板式塔：逐级接触式，内装塔板，气液传质在板上液层塔板，气液传质在板上液层空间内进行；空间内进行；2.填料塔：连续接触式，内装填料塔：连续接触式，内装填料，气液质在填料润湿表填

2、料，气液质在填料润湿表面进行。面进行。8.28.2板式塔板式塔 8.2.18.2.1设计意图设计意图板式塔的设计意图板式塔的设计意图 1 1、在每块塔板上气液两相必须保持密切而充分的接触，为传质过、在每块塔板上气液两相必须保持密切而充分的接触，为传质过程提供足够大而且不断更新的相际接触表面，以减小传质阻力；程提供足够大而且不断更新的相际接触表面，以减小传质阻力； 2 2、在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供较大的传质推动、在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供较大的传质推动力。力。一般的板式塔总体上气液呈逆流流动；每块塔板上呈均匀错流。一般的板式塔总体上气液呈逆流流动；每块塔板上呈均匀错

3、流。8.2.28.2.2气液接触状态气液接触状态 泡沫接触状态和喷射状态均是优良的塔板接触状态。因喷射接触状态泡沫接触状态和喷射状态均是优良的塔板接触状态。因喷射接触状态的气速高于泡沫接触状态，故喷射接触状态有较大的生产能力，但喷射状的气速高于泡沫接触状态，故喷射接触状态有较大的生产能力，但喷射状态液沫夹带较多，若控制不好，会破坏传质过程，所以多数塔均控制在态液沫夹带较多，若控制不好，会破坏传质过程，所以多数塔均控制在泡泡沫接触状态沫接触状态下工作下工作 塔板上气液两相的接触状态是决定板上两相流流体力学及传质和传塔板上气液两相的接触状态是决定板上两相流流体力学及传质和传热规律的重要因素。热规律

4、的重要因素。 1 1）鼓泡接触状态：当气速较低时，气体以）鼓泡接触状态：当气速较低时，气体以鼓泡形式鼓泡形式通过液层。由于气泡通过液层。由于气泡的数量不多，形成的气液混合物基本上以液体为主，气液两相接触的表的数量不多，形成的气液混合物基本上以液体为主，气液两相接触的表面积不大，传质效率很低。面积不大，传质效率很低。 2 2）蜂窝状接触状态：随着气速的增加，气泡的数量不断增加。当气泡的）蜂窝状接触状态：随着气速的增加，气泡的数量不断增加。当气泡的形成速度大于气泡的浮升速度时，气泡在液层中累积。气泡之间相互碰形成速度大于气泡的浮升速度时，气泡在液层中累积。气泡之间相互碰撞，形成各种多面体的大气泡，

5、板上为以气体为主的气液混合物。由于撞，形成各种多面体的大气泡，板上为以气体为主的气液混合物。由于气泡不易破裂，表面得不到更新，所以此种状态不利于传热和传质。气泡不易破裂，表面得不到更新，所以此种状态不利于传热和传质。 3 3）泡沫接触状态：）泡沫接触状态： 气速继续增加，气泡数量急剧增加，气泡不断发生碰撞和破裂，气速继续增加，气泡数量急剧增加，气泡不断发生碰撞和破裂， 板上液体大部分以液膜的形式存在于气泡之间，形成一些直径较小，扰动十分剧烈的动态板上液体大部分以液膜的形式存在于气泡之间，形成一些直径较小，扰动十分剧烈的动态泡沫，泡沫， 在板上只能看到较薄的一层液体。在板上只能看到较薄的一层液体

6、。 由于泡沫接触状态的表面积大，并不断更新，为两相传热与传质提供了良好的条件，是一由于泡沫接触状态的表面积大，并不断更新，为两相传热与传质提供了良好的条件，是一种较好的接触状态。种较好的接触状态。 4 4）喷射接触状态：当气速继续增加，由于气体动能很大，把板上的液体向上喷成大小不等）喷射接触状态：当气速继续增加，由于气体动能很大，把板上的液体向上喷成大小不等的液滴，直径较大的液滴受重力作用又落回到板上，直径较小的液滴被气体带走，形成的液滴，直径较大的液滴受重力作用又落回到板上，直径较小的液滴被气体带走，形成液液沫夹带沫夹带。此时塔板上的气体为。此时塔板上的气体为连续相连续相，液体为，液体为分散

7、相分散相，两相传质的面积是液滴的外表面。，两相传质的面积是液滴的外表面。由于液滴回到塔板上又被分散，这种液滴的反复形成和聚集，使传质面积大大增加，而且由于液滴回到塔板上又被分散，这种液滴的反复形成和聚集，使传质面积大大增加，而且表面不断更新，有利于传质与传热进行，也是一种较好的接触状态。表面不断更新，有利于传质与传热进行，也是一种较好的接触状态。8.2.38.2.3塔板类型塔板类型1. 1. 泡罩塔板泡罩塔板 泡罩塔板是工业上应用泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，其结构如图所示，最早的塔板，其结构如图所示，它主要由它主要由升气管升气管及及泡罩泡罩构成。构成。泡罩安装在升气管的顶部，分泡罩安装在升

8、气管的顶部，分圆形和条形两种，以前者使用圆形和条形两种，以前者使用较广。泡罩在塔板上为正三角较广。泡罩在塔板上为正三角形排列。形排列。泡罩塔板泡罩塔板8.2.38.2.3塔板类型塔板类型1.1.泡罩塔板的优点：操作弹性较大，塔板不易堵塞；泡罩塔板的优点：操作弹性较大，塔板不易堵塞；2.2.缺点是结构复杂、造价高，板上液层厚，塔板压降大，生产能力及缺点是结构复杂、造价高，板上液层厚，塔板压降大，生产能力及板效率较低。板效率较低。3.3.泡罩塔板已逐渐被筛板、浮阀塔板所取代，在新建塔设备中已很少泡罩塔板已逐渐被筛板、浮阀塔板所取代，在新建塔设备中已很少采用。采用。2. 2. 筛孔塔板筛孔塔板 筛孔

9、塔板简称筛板，其结构。塔筛孔塔板简称筛板，其结构。塔板上开有许多均匀的小孔。筛孔在塔板板上开有许多均匀的小孔。筛孔在塔板上为正三角形排列。塔板上设置上为正三角形排列。塔板上设置溢流堰溢流堰，使板上能保持一定厚度的液层。使板上能保持一定厚度的液层。 操作时，气体经筛孔分散成小股操作时，气体经筛孔分散成小股气流，鼓泡通过液层，气液间密切接触气流，鼓泡通过液层，气液间密切接触而进行传热和传质。在正常的操作条件而进行传热和传质。在正常的操作条件下，通过筛孔上升的气流，应能阻止液下，通过筛孔上升的气流，应能阻止液体经筛孔向下泄漏。体经筛孔向下泄漏。 筛板的优点是结构简单、造价低，板上液面落差小，气体压降

10、低，筛板的优点是结构简单、造价低，板上液面落差小，气体压降低，生产能力大，传质效率高。其缺点是筛孔易堵塞，不宜处理易结焦、生产能力大，传质效率高。其缺点是筛孔易堵塞，不宜处理易结焦、粘度大的物料。粘度大的物料。 应予指出，筛板塔的设计和操作精度要求较高，过去工业上应用应予指出，筛板塔的设计和操作精度要求较高，过去工业上应用较为谨慎。近年来，由于设计和控制水平的不断提高，可使筛板塔的较为谨慎。近年来，由于设计和控制水平的不断提高，可使筛板塔的操作非常精确，故应用日趋广泛。操作非常精确，故应用日趋广泛。3. 3. 浮阀塔板浮阀塔板 浮阀塔板具有泡罩塔板和筛孔塔板的优点，应用广泛。浮阀塔板具有泡罩塔

11、板和筛孔塔板的优点，应用广泛。 浮阀塔板的结构特点是在塔板上开有若干个阀孔，每个阀浮阀塔板的结构特点是在塔板上开有若干个阀孔，每个阀孔装有一个可上下浮动的阀片，阀片本身连有几个阀腿，插入孔装有一个可上下浮动的阀片，阀片本身连有几个阀腿，插入阀孔后将阀腿底脚拨转阀孔后将阀腿底脚拨转9090，以限制阀片升起的最大高度，并，以限制阀片升起的最大高度，并防止阀片被气体吹走。阀片周边冲出几个略向下弯的定距片，防止阀片被气体吹走。阀片周边冲出几个略向下弯的定距片，当气速很低时，由于定距片的作用，阀片与塔板呈点接触而坐当气速很低时，由于定距片的作用，阀片与塔板呈点接触而坐落在阀孔上，在一定程度上可防止阀片与

12、板面的粘结。落在阀孔上，在一定程度上可防止阀片与板面的粘结。 操作时，由阀孔上升的气流经阀片与塔板间隙沿水平方向进入液操作时，由阀孔上升的气流经阀片与塔板间隙沿水平方向进入液层，增加了气液接触时间，浮阀开度随气体负荷而变，在低气量时，层，增加了气液接触时间，浮阀开度随气体负荷而变，在低气量时，开度较小，气体仍能以足够的气速通过缝隙，避免过多的漏液；在高开度较小，气体仍能以足够的气速通过缝隙，避免过多的漏液；在高气量时，阀片自动浮起，开度增大，使气速不致过大。气量时，阀片自动浮起，开度增大，使气速不致过大。浮阀塔板的优点浮阀塔板的优点1. 结构简单、结构简单、2. 造价低，造价低，3. 生产能力

13、大，生产能力大，4. 操作弹性大，操作弹性大，5. 塔板效率较高。塔板效率较高。其缺点其缺点1. 处理易结焦、高粘度的物料时，阀片易与塔板粘结；处理易结焦、高粘度的物料时，阀片易与塔板粘结；2. 在操作过程中有时会发生阀片脱落或卡死等现象，使塔板效在操作过程中有时会发生阀片脱落或卡死等现象，使塔板效率和操作弹性下降。率和操作弹性下降。4. 4. 喷射型塔板喷射型塔板 上述几种塔板，气体是以鼓泡或泡沫状态和液体接触，当气体上述几种塔板，气体是以鼓泡或泡沫状态和液体接触，当气体垂直向上穿过液层时，使分散形成的液滴或泡沫具有一定向上的初垂直向上穿过液层时，使分散形成的液滴或泡沫具有一定向上的初速度。

14、若气速过高，会造成较为严重的液沫夹带，使塔板效率下降，速度。若气速过高，会造成较为严重的液沫夹带，使塔板效率下降，因而生产能力受到一定的限制。为克服这一缺点，近年来开发出喷因而生产能力受到一定的限制。为克服这一缺点，近年来开发出喷射型塔板。射型塔板。 (1)(1)舌型塔板的结构如图所示，在舌型塔板的结构如图所示，在塔板上冲出许多舌孔，方向朝塔板液塔板上冲出许多舌孔，方向朝塔板液体流出口一侧张开。舌片与板面成一体流出口一侧张开。舌片与板面成一定的角度。舌孔按正三角形排列，塔定的角度。舌孔按正三角形排列，塔板的液体流出口一侧不设溢流堰，只板的液体流出口一侧不设溢流堰，只保留降液管，降液管截面积要比

15、一般保留降液管，降液管截面积要比一般塔板设计得大些。塔板设计得大些。 操作时，上升的气流沿舌片喷出，其喷出速度可达操作时，上升的气流沿舌片喷出，其喷出速度可达202030m/s30m/s。当液体流过每排舌孔时，即被喷出的气流强烈扰动而形成液沫，被斜当液体流过每排舌孔时，即被喷出的气流强烈扰动而形成液沫，被斜向喷射到液层上方，喷射的液流冲至降液管上方的塔壁后流入降液管向喷射到液层上方，喷射的液流冲至降液管上方的塔壁后流入降液管中，流到下一层塔板。中，流到下一层塔板。 舌型塔板的优点是：生产能力大，塔板压降低，传质效率较高；舌型塔板的优点是：生产能力大，塔板压降低，传质效率较高；缺点是：操作弹性较

16、小，气体喷射作用易使降液管中的液体夹带气泡缺点是：操作弹性较小，气体喷射作用易使降液管中的液体夹带气泡流到下层塔板，从而降低塔板效率。流到下层塔板，从而降低塔板效率。2 2）浮舌塔板）浮舌塔板 如图所示，与舌型塔板相比，浮如图所示，与舌型塔板相比，浮舌塔板的结构特点是其舌片可上下浮舌塔板的结构特点是其舌片可上下浮动。因此，浮舌塔板兼有浮阀塔板和动。因此，浮舌塔板兼有浮阀塔板和固定舌型塔板的特点，具有处理能力固定舌型塔板的特点，具有处理能力大、压降低、操作弹性大等优点，特大、压降低、操作弹性大等优点，特别适宜于热敏性物系的减压分离过程。别适宜于热敏性物系的减压分离过程。8.2.38.2.3塔板类

17、型塔板类型三种塔板的比较三种塔板的比较: :生产能力：生产能力： 筛板筛板 浮阀浮阀 泡罩；泡罩；压降：压降： 泡罩泡罩 浮阀浮阀 筛板；筛板；操作弹性：操作弹性： 浮阀浮阀 泡罩泡罩 筛板；筛板；造价：造价： 泡罩泡罩 浮阀浮阀 筛板；筛板；板效率：板效率： 浮阀、筛板相当浮阀、筛板相当 泡罩泡罩8.2.48.2.4板式塔的流体力学性能板式塔的流体力学性能（1 1）漏液）漏液 造成漏液的主要原因是气速太小和板面上液面落差所引起的气流分布不均造成漏液的主要原因是气速太小和板面上液面落差所引起的气流分布不均匀。在塔板液体入口处，液层较厚，往往出现漏液，为此常在塔板液体入口处匀。在塔板液体入口处，

18、液层较厚，往往出现漏液，为此常在塔板液体入口处留出一条不开孔的区域，称为留出一条不开孔的区域，称为安定区安定区。 漏液的发生导致气液的两相在塔板上的接触时间减少，塔板效率下降，严漏液的发生导致气液的两相在塔板上的接触时间减少，塔板效率下降，严重时会使塔板不能积液而无法正常操作。通常，为保证塔的正常操作，漏液量重时会使塔板不能积液而无法正常操作。通常，为保证塔的正常操作，漏液量应不大于液体流量的应不大于液体流量的10%10%。漏液量达到。漏液量达到10%10%的气体速度称为的气体速度称为漏液速度漏液速度，它是板式，它是板式塔操作气速的下限。塔操作气速的下限。（2 2）液沫夹带）液沫夹带( (雾沫

19、夹带）雾沫夹带） 上升气流穿过塔板上液层时，必然将部分液体分散成微小液滴，气体夹上升气流穿过塔板上液层时，必然将部分液体分散成微小液滴，气体夹带着这些液滴在板间的空间上升，如液滴来不及沉降分离，则将随气体进入带着这些液滴在板间的空间上升，如液滴来不及沉降分离，则将随气体进入上层塔板，这种现象称为液沫夹带。上层塔板，这种现象称为液沫夹带。 液滴的生成虽然可增大气液两相的接触面积，有利于传质和传热，但过液滴的生成虽然可增大气液两相的接触面积，有利于传质和传热，但过量的液沫夹带常造成液相在塔板间的量的液沫夹带常造成液相在塔板间的返混返混，进而导致板效率严重下降。为维，进而导致板效率严重下降。为维持正

20、常操作，需将液沫夹带限制在一定范围，一般允许的液沫夹带量为持正常操作，需将液沫夹带限制在一定范围，一般允许的液沫夹带量为0.1kg0.1kg（液）（液）/ kg/ kg（气）。（气）。 影响液沫夹带量的因素很多，最主要的是空塔气速和塔板间距。空塔气影响液沫夹带量的因素很多，最主要的是空塔气速和塔板间距。空塔气速减小及塔板间距增大，可使液沫夹带量减小。速减小及塔板间距增大，可使液沫夹带量减小。 （3 3）液泛）液泛 由于某种原因，导致液体充满塔板之间的空间，使塔的正常操作受到破由于某种原因，导致液体充满塔板之间的空间，使塔的正常操作受到破坏，这种现象称为液泛。坏，这种现象称为液泛。 当塔板上液体

21、流量很大，上升气体的速度很高时，液体被气体夹带到上当塔板上液体流量很大，上升气体的速度很高时，液体被气体夹带到上一层塔板上的量剧增，使塔板间充满气液混合物，最终使整个塔内都充满液一层塔板上的量剧增，使塔板间充满气液混合物，最终使整个塔内都充满液体，这种由于液沫夹带量过大引起的液泛称为体，这种由于液沫夹带量过大引起的液泛称为夹带液泛夹带液泛。 当降液管内液体不能顺利向下流动时，管内液体必然积累，致使管内当降液管内液体不能顺利向下流动时，管内液体必然积累，致使管内液位增高而越过溢流堰顶部，两板间液体相连，塔板产生积液，并依次上升，液位增高而越过溢流堰顶部，两板间液体相连，塔板产生积液，并依次上升，

22、最终导致塔内充满液体，这种由于降液管内充满液体而引起的液泛称为最终导致塔内充满液体，这种由于降液管内充满液体而引起的液泛称为降液降液管液泛管液泛。 液泛的形成与气液两相的流量相关。对一定的液体流量，气速液泛的形成与气液两相的流量相关。对一定的液体流量，气速过大会形成液泛；反之，对一定的气体流量，液量过大也可能发生过大会形成液泛；反之，对一定的气体流量，液量过大也可能发生液泛。液泛时的气速称为液泛。液泛时的气速称为泛点气速泛点气速，正常操作气速应控制在泛点气，正常操作气速应控制在泛点气速之下。速之下。（4 4）塔板压降）塔板压降总阻力总阻力 = = 干板阻力干板阻力 + + 液层静压力液层静压力

23、 + + 表面张力表面张力1.1.在较高板效率前提下，力求减小塔板压力降。在较高板效率前提下，力求减小塔板压力降。2.2.各层塔板的压强降直接影响塔底的操作压强。各层塔板的压强降直接影响塔底的操作压强。3.3.干板压强降增大，可以提高板效率。干板压强降增大，可以提高板效率。4.4.板上液体层厚，效率会提高。板上液体层厚，效率会提高。（5 5）液面落差：）液面落差：液体克服板面阻力形成位差。液体克服板面阻力形成位差。1.1.液体层厚度不均匀会引起气液的不均匀分布，从而造成漏液。液体层厚度不均匀会引起气液的不均匀分布，从而造成漏液。2.2.塔直径或液体流量很大时，会有较大的液面落差。塔直径或液体流

24、量很大时，会有较大的液面落差。1.1.造成漏液的原因？造成漏液的原因？1)1)气速太小气速太小2)2)板面上液面落差板面上液面落差3)3)气流分布不均匀气流分布不均匀2.2.什么是安定区？什么是安定区？ 在塔板液体入口处，液层较厚，往往出现漏液，为此常在塔板在塔板液体入口处，液层较厚，往往出现漏液，为此常在塔板液体入口处留出一条不开孔的区域，称为安定区。液体入口处留出一条不开孔的区域，称为安定区。3.3.漏液有什么结果？漏液有什么结果？ 漏液的发生导致气液的两相在塔板上的接触时间减少，塔板效漏液的发生导致气液的两相在塔板上的接触时间减少，塔板效率下降，严重时会使塔板不能积液而无法正常操作。率下

25、降，严重时会使塔板不能积液而无法正常操作。1.1.什么是液沫夹带什么是液沫夹带( (雾沫夹带）？雾沫夹带）？ 上升气流穿过塔板上液层时，必然将部分液体分散成微小液滴，上升气流穿过塔板上液层时，必然将部分液体分散成微小液滴，气体夹带着这些液滴在板间的空间上升，如液滴来不及沉降分离，则气体夹带着这些液滴在板间的空间上升，如液滴来不及沉降分离，则将随气体进入上层塔板，这种现象称为液沫夹带。将随气体进入上层塔板，这种现象称为液沫夹带。2.2.液沫夹带液沫夹带( (雾沫夹带）带来的负面影响？雾沫夹带）带来的负面影响？ 过量的液沫夹带常造成液相在塔板间的过量的液沫夹带常造成液相在塔板间的返混返混，进而导致

26、板效率严，进而导致板效率严重下降。重下降。3.3.影响液沫夹带量的因素有哪些？影响液沫夹带量的因素有哪些？ 最主要的是空塔气速和塔板间距。空塔气速减小及塔板间距增大，最主要的是空塔气速和塔板间距。空塔气速减小及塔板间距增大，可使液沫夹带量减小。可使液沫夹带量减小。 1.1.什么是液泛？什么是液泛？ 由于某种原因，导致液体充满塔板之间的空间，使塔的正常操作受由于某种原因，导致液体充满塔板之间的空间，使塔的正常操作受到破坏，这种现象称为液泛。到破坏，这种现象称为液泛。2.2.引起液泛的两种原因？引起液泛的两种原因？1)1)当塔板上液体流量很大，上升气体的速度很高时，液体被气体夹带当塔板上液体流量很

27、大，上升气体的速度很高时，液体被气体夹带到上一层塔板上的量剧增，使塔板间充满气液混合物，最终使整个到上一层塔板上的量剧增，使塔板间充满气液混合物，最终使整个塔内都充满液体，这种由于液沫夹带量过大引起的液泛称为塔内都充满液体，这种由于液沫夹带量过大引起的液泛称为夹带液夹带液泛泛。2)2)当降液管内液体不能顺利向下流动时，管内液体必然积累，致使管当降液管内液体不能顺利向下流动时，管内液体必然积累，致使管内液位增高而越过溢流堰顶部，两板间液体相连，塔板产生积液，内液位增高而越过溢流堰顶部，两板间液体相连，塔板产生积液，并依次上升，最终导致塔内充满液体，这种由于降液管内充满液体并依次上升，最终导致塔内

28、充满液体，这种由于降液管内充满液体而引起的液泛称为而引起的液泛称为降液管液泛降液管液泛。（7 7）负荷性能图）负荷性能图1 1雾沫夹带线（气相负荷上限线）雾沫夹带线（气相负荷上限线）2 2液泛线液泛线3 3液相负荷上限线（降液管超负荷线，液相负荷上限线（降液管超负荷线，气泡夹带线）气泡夹带线）4 4漏液线（气相负荷下限线）漏液线（气相负荷下限线）5 5液相负荷下限线液相负荷下限线 操作弹性操作弹性两极限的气相流量之两极限的气相流量之比比sVsL51432CCO1.1.左边图形表示什么意义？左边图形表示什么意义？2.2.线线1 1表示什么意义？与什么现象有关？表示什么意义？与什么现象有关？3.3

29、.线线2 2表示什么意义？与什么现象有关？表示什么意义？与什么现象有关？4.4.线线3 3表示什么意义？与什么现象有关？表示什么意义？与什么现象有关？5.5.线线4 4表示什么意义？与什么现象有关？表示什么意义？与什么现象有关？sVsL51432CCO设计步骤设计步骤（1 1）根据设计任务和工艺要求，确定设计方案）根据设计任务和工艺要求，确定设计方案（2 2）根据设计任务和工艺要求，选择塔板类型）根据设计任务和工艺要求，选择塔板类型（3 3）确定塔径、塔高等工艺尺寸）确定塔径、塔高等工艺尺寸（4 4）塔板结构设计）塔板结构设计（5 5）流体力学验算）流体力学验算（6 6）绘制塔板负荷性能图）绘

30、制塔板负荷性能图（7 7）对设计进行分析与修正）对设计进行分析与修正8.2.38.2.3板式塔的工艺设计板式塔的工艺设计1 1 浮阀塔工艺尺寸的计算浮阀塔工艺尺寸的计算1 1）塔高）塔高1.1.板间距大：空塔气速高，塔径小，塔高板间距大：空塔气速高，塔径小，塔高2.2.板间距小：空塔气速低，塔径大，塔低板间距小：空塔气速低，塔径大，塔低3.3.板数较多的塔：板间距应小，塔径大板数较多的塔：板间距应小，塔径大4.4.板间距根据经济指标确定板间距根据经济指标确定5.5.板间距的数值应按照规定选取整数板间距的数值应按照规定选取整数6.6.易起泡物系，负荷波动大，板间距应大易起泡物系，负荷波动大，板间

31、距应大1TTTNZHE 返回！返回！2 2）塔径）塔径4sVDumaxLVVuC 标准塔径（标准塔径（mmmm）：）：600600，700700，800800，10001000，12001200，14001400，16001600，18001800，20002000，42004200 若精馏段与提馏段上升气量差别较大时，两段塔径应分别计算若精馏段与提馏段上升气量差别较大时，两段塔径应分别计算0.22020CCmax0.6 0.8uu3 3）溢流装置）溢流装置(1)(1)降液管的类型与溢流方式降液管的类型与溢流方式 降液管：圆形，弓形降液管：圆形，弓形 降液管的布置：降液管的布置：U U型流，单

32、溢流，双溢流，阶梯式双溢流型流，单溢流，双溢流，阶梯式双溢流 (2)(2)溢流装置的设计计算溢流装置的设计计算出口堰出口堰 堰长：堰长： 堰高：堰高： 堰上液层高度堰上液层高度0.60.80.50.6WWlDlD单溢流：双溢流：LWOWhhh232.841000hOWWLhEl平直堰： 250.0442hnOWWL hhl齿形堰：55222646() whOWOWnnlLhhhh6070OWhmm0.050.1Lhm0.10.05OWWOWhhh 弓形降液管的宽度和截面积弓形降液管的宽度和截面积3600fThA HL 降液管底隙高度降液管底隙高度003600hWLhl u00.07 0.25/

33、um s00.006Whh进口堰及受液盘进口堰及受液盘 进口堰：降液管液封，保证液体分布均匀，一般不设进口堰：降液管液封，保证液体分布均匀，一般不设 受液盘：平受液盘，凹受液盘受液盘：平受液盘，凹受液盘 4 4 塔板布置塔板布置塔板：整块式，分块式塔板：整块式，分块式塔板分区塔板分区（1 1）鼓泡区：气液传质有效区）鼓泡区：气液传质有效区（2 2）溢流区：降液管，受液盘，液体通道）溢流区：降液管，受液盘，液体通道（3 3）破沫区：安定区，避免气体进入降液管）破沫区：安定区，避免气体进入降液管（4 4）无效区：边缘区，供安装用）无效区：边缘区，供安装用1.5 ,60751.5 ,80 100SS

34、Dm WmmDm Wmm30505075CCWmmWmm小塔：大塔：5 5 浮阀的数目与排列浮阀的数目与排列（1 1）阀孔动能因子与阀孔数目）阀孔动能因子与阀孔数目00vFu09 12F 00vFu2004sVNd u（2 2）阀孔排列）阀孔排列 等边三角形等边三角形等腰三角形等腰三角形（3 3）开孔区面积）开孔区面积00.907aoAtdAatAtN2222arcsin180axAx RxRR(),2dsDxWWm,2cDRW m2 2 浮阀塔板的流体力学验算浮阀塔板的流体力学验算1 1）气体通过浮阀塔板的压强降）气体通过浮阀塔板的压强降pclpppp ,ppLphmg,ccLphmg,ll

35、Lphmgpclhhhh,Lphmg8.2.3 8.2.3 板式塔的工艺设计板式塔的工艺设计1 1）干板阻力）干板阻力阀全开前阀全开前阀全开后阀全开后00cuu0.175019.9pLuh00cuu205.342VcLuhgLcu175. 009 .19guLcV234. 520 1.825073.1cVu8.2.3 8.2.3 板式塔的工艺设计板式塔的工艺设计2 2）板上充气液层阻力）板上充气液层阻力3 3）液体表面张力造成的阻力）液体表面张力造成的阻力经验值：常压、加压塔：经验值：常压、加压塔：265265530Pa530Pa 减压塔：减压塔：200Pa200Pa0lLhh2Lhhg8.2

36、.3 8.2.3 板式塔的工艺设计板式塔的工艺设计（2 2）液泛）液泛无进口堰：无进口堰：有进口堰：有进口堰：dpLdHhhh22000.1530.153sdWLhul h22000.20.2sdWLhul h()dTWHHh8.2.3 8.2.3 板式塔的工艺设计板式塔的工艺设计（3 3）雾沫夹带）雾沫夹带大塔：泛点率大塔：泛点率80%80%直径直径0.9m0.9m以下的塔：泛点率以下的塔：泛点率70%70%减压塔：泛点率减压塔：泛点率75%75%0.1()/()Vekgkg液气1.36100%VSSLLVFbVL ZKC A泛点率8.2.3 8.2.3 板式塔的工艺设计板式塔的工艺设计10

37、0%0.78VSLVFTVKC A泛点率8.2.3 8.2.3 板式塔的工艺设计板式塔的工艺设计 （4 4）漏液）漏液056F 8.2.3 8.2.3 板式塔的工艺设计板式塔的工艺设计8.38.3填料塔填料塔8.3.18.3.1填料塔的结构及其结构特性填料塔的结构及其结构特性 1. 1. 填料塔的结构填料塔的结构如图所示为填料塔的结构示意图，填料塔是以如图所示为填料塔的结构示意图，填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在填料支

38、承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。到填料上，并沿填料表面流下。填料塔的结构填料塔的结构主要结构及作用主要结构及作用填料层：提供气液传质面填料层：提供气液传质面填料表填料表面形成的液膜面。面形成的液膜面。液体分布器：均匀分布液体，以避液体分布器：均匀分布液体，以避免发生沟流现象。免发生沟流现象。液体再分布器：避免壁流现象发生。液体再分布器：避免壁流现象发生。支撑板：支撑填料层，使气体均匀支撑板：支撑填料层，使气

39、体均匀分布。分布。除沫器：防止塔顶气体出口处夹带除沫器：防止塔顶气体出口处夹带液体。液体。8.3.18.3.1填料塔的结构及其结构特性填料塔的结构及其结构特性1.1.气体从塔底送入，经气体分布装置分布后，与液体呈逆流连续通过气体从塔底送入，经气体分布装置分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。2.2.填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分

40、散相。3.3.当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流壁流。4.4.壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。8.3.18.3.1填料塔的结构及其结构特性填料塔的结构及其结构特性 填料塔优点：填料塔优点：1.生产能力大，生产能力大，2.分离效率高，分离效率高，3

41、.压降小，压降小，4.持液量小，持液量小，5.操作弹性大等优点操作弹性大等优点。 填料塔也有一些不足之处：填料塔也有一些不足之处：1. 如填料造价高；如填料造价高；2. 当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；使传质效率降低；3. 不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；4. 对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。填料作用及特性填料作用及特性1 1、填料作用、填料作用（1 1）提供气液接触面；）提供气液接触面；（2 2）强化气体湍动，降低气相传质阻力；）强化气体湍动

42、，降低气相传质阻力；（3 3）更新液膜表面，降低液相传质阻力。）更新液膜表面，降低液相传质阻力。8.3.28.3.2填料填料8.3.28.3.2填料填料2 2、填料特性、填料特性（1 1）比表面积：塔内单位体积填料层具有的填料表面积，）比表面积：塔内单位体积填料层具有的填料表面积，m m2 2/m/m3 3。 填料比表面积的大小是气液传质比表面积大小的基础条件。填料比表面积的大小是气液传质比表面积大小的基础条件。 须说明两点：须说明两点：1.1.操作中有部分填料表面不被润湿，以致比表面积中只有某个分率的面积操作中有部分填料表面不被润湿，以致比表面积中只有某个分率的面积才是润湿面积。据资料介绍，

43、填料真正润湿的表面积只占全部填料表面才是润湿面积。据资料介绍，填料真正润湿的表面积只占全部填料表面积的（积的（20205050）% %。2.2.有的部位填料表面虽然润湿，但液流不畅，液体有某种程度的停滞现象。有的部位填料表面虽然润湿，但液流不畅，液体有某种程度的停滞现象。这种停滞的液体与气体接触时间长，气液趋于平衡态，在塔内几乎不构这种停滞的液体与气体接触时间长，气液趋于平衡态，在塔内几乎不构成有效传质区。成有效传质区。3.3.为此，须把比表面积与有效的传质比表面积加以区分。但比表面积为此，须把比表面积与有效的传质比表面积加以区分。但比表面积 仍仍不失为重要的参量。不失为重要的参量。（3 ）填

44、料因子填料因子 填料因子填料因子/ / 3 3越小，表明流动阻力小，液泛速度可以提高。越小，表明流动阻力小，液泛速度可以提高。在选择填料时的一般要求在选择填料时的一般要求1.比表面积及空隙率大，比表面积及空隙率大，2.填料的润湿性能好，填料的润湿性能好，3.单位体积填料的质量轻，单位体积填料的质量轻，4.造价低，并有足够的机械强度造价低，并有足够的机械强度二、二、 填料类型填料类型1 1拉西环：外径与高度相等的圆环。拉西环：外径与高度相等的圆环。结构简单，研究充分结构简单，研究充分沟流、壁流严重、滞留液量大、气流阻力大沟流、壁流严重、滞留液量大、气流阻力大2 2鲍尔环：在拉西环的侧壁上开出方孔

45、。鲍尔环：在拉西环的侧壁上开出方孔。结构复杂结构复杂效率高、阻力小效率高、阻力小3 3阶梯环：高度为直径的一半，环的一端制成喇叭口。阶梯环：高度为直径的一半，环的一端制成喇叭口。结构复杂结构复杂效率高、阻力小、气量大效率高、阻力小、气量大4 4弧鞍与矩鞍弧鞍与矩鞍弧鞍：弧鞍： 易套叠、易套叠、 强度较差强度较差矩鞍：矩鞍： 不套叠、阻力小不套叠、阻力小5 5金属环矩鞍环：综合了环形填料和鞍形填料的优点，性能优于鲍金属环矩鞍环：综合了环形填料和鞍形填料的优点，性能优于鲍尔环和矩鞍填料。尔环和矩鞍填料。6 6波纹板及波纹网波纹板及波纹网波纹波纹4545 ，反向靠叠，高，反向靠叠，高404060mm

46、60mm，直径略小于塔径。，直径略小于塔径。波纹板：陶瓷、塑料、金属材料波纹板：陶瓷、塑料、金属材料波纹网：金属丝陶瓷，阻力大，耐高温，耐腐不锈钢，成本高波纹网：金属丝陶瓷，阻力大，耐高温，耐腐不锈钢，成本高8.3.28.3.2填料填料8.3.38.3.3填料塔的流体力学性能填料塔的流体力学性能1. 1. 填料层的持液量填料层的持液量 填料层的持液量是指在一定操作条件下，在单位体积填料层内所积填料层的持液量是指在一定操作条件下，在单位体积填料层内所积存的液体体积，以存的液体体积，以(m(m3 3液体液体)/(m)/(m3 3填料填料) )表示。表示。 持液量可分为静持液量持液量可分为静持液量H

47、 Hs s、动持液量、动持液量H Hc c和总持液量和总持液量H Ht t。 静持液量是指当填料被充分润湿后，停止气液两相进料，并经排液静持液量是指当填料被充分润湿后，停止气液两相进料，并经排液至无滴液流出时存留于填料层中的液体量，其取决于填料和流体的至无滴液流出时存留于填料层中的液体量，其取决于填料和流体的特性，与气液负荷无关。特性，与气液负荷无关。 动持液量是指填料塔停止气液两相进料时流出的液体量，它与填料、动持液量是指填料塔停止气液两相进料时流出的液体量，它与填料、液体特性及气液负荷有关。液体特性及气液负荷有关。总持液量是指在一定操作条件下存留于填料层中的液体总量。显然，总持液量是指在一

48、定操作条件下存留于填料层中的液体总量。显然，总持液量为静持液量和动持液量之和，即总持液量为静持液量和动持液量之和，即 填料层的持液量可由实验测出，也可由经验公式计算。填料层的持液量可由实验测出，也可由经验公式计算。一般来说，适当的持液量对填料塔操作的稳定性和传质是有益的，一般来说，适当的持液量对填料塔操作的稳定性和传质是有益的，但持液量过大，将减少填料层的空隙和气相流通截面，使压降增大，但持液量过大，将减少填料层的空隙和气相流通截面，使压降增大，处理能力下降。处理能力下降。tcsHHH8.3.38.3.3填料塔的流体力学性能填料塔的流体力学性能2. 2. 填料层的压降填料层的压降在逆流操作的填

49、料塔中，从塔顶喷淋下来的液体，依靠在逆流操作的填料塔中，从塔顶喷淋下来的液体，依靠重力在填料表面成膜状向下流动，上升气体与下降液膜重力在填料表面成膜状向下流动，上升气体与下降液膜的摩擦阻力形成了填料层的压降。的摩擦阻力形成了填料层的压降。填料层压降与液体喷淋量及气速有关，填料层压降与液体喷淋量及气速有关，I.I.在一定的气速下，液体喷淋量越大，压降越大；在一定的气速下，液体喷淋量越大，压降越大；II.II.在一定的液体喷淋量下，气速越大，压降也越大。在一定的液体喷淋量下，气速越大，压降也越大。 一定的喷淋量下，压降随空塔气速的变化曲线大一定的喷淋量下，压降随空塔气速的变化曲线大致可分为三段：致可分为三段：(1)(1)恒持液量区恒持液量区: :气体流动对液膜的曳力很小，气体流动对液