气液传质设备-第八章传质过程导论

1、11 气液传质设备福州大学化学化工学院 李 玲：05023223 ： .10 气液传质设备10.1 板式塔10.2 填料塔.10.1 板式塔10.1.1 板式塔的主要类型、构造和特点 概述 板式塔的设计意图 . 概述 为有效地实现气液两相之间的传质，板式塔应具有以下两方面的功能： 在每块塔板上气液两相必需坚持亲密而充分的接触，为传质过程提供足够大而且不断更新的相际接触外表，减小传质阻力； 在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供最大的传质推进力。. 常见的塔板方式1泡罩塔板 优点：操作弹性较大，塔板不易堵塞； 缺陷：是构

2、造复杂、造价高，板上液层厚，塔板压降大，消费才干及板效率较低。. 常见的塔板方式. 常见的塔板方式2筛孔塔板 优点：构造简单、造价低，板上液面落差小，气体压降低，消费才干大，传质效率高； 缺陷：筛孔易堵塞，不宜处置易结焦、粘度大的物料。. 常见的塔板方式. 常见的塔板方式3 浮阀塔板 . 常见的塔板方式 优点：构造简单、造价低，消费才干大，操作弹性大， 塔板效率较高。 缺陷：处置易结焦、高粘度的物料时，阀片易与塔板粘结；在操作过程中有时会发生阀片零落或卡死等景象，使塔板效率和操作弹性下降。. 常见的

3、塔板方式4 舌型塔板 优点是：消费才干大，塔板压降低，传质效率较高； 缺陷是：操作弹性较小，气体放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。 . 常见的塔板方式5浮舌塔板 与舌型塔板相比，浮舌塔板的构造特点是其舌片可上下浮动。因此，浮舌塔板兼有浮阀塔板和固定舌型塔板的特点，具有处置才干大、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别过程。.6斜孔塔板 气流不会对喷，既可得到程度方向较大的气速，又阻止了液沫夹带，使板面上液层低而均匀，气体和液体不断分散和聚集，其外表不断更新，气液接触良好，传质效率提高。 斜孔塔板抑制了筛孔塔板、浮阀塔板和舌型塔板

4、的某些缺陷。斜孔塔板的消费才干比浮阀塔板大30%左右，效率与之相当，且构造简单，加工制造方便，是一种性能优良的塔板。 常见的塔板方式. 常见的塔板方式7 穿流筛板塔与穿流栅板塔 板上开小孔的为穿流筛板，板上开条形狭缝的为穿流栅板。板与板之间不设降液管，液体沿孔或缝的周边向下流动，气体那么在孔或缝的中央向上流动。气流对液流的阻滞，使板上坚持一定厚度的液层，让气体鼓泡经过。板上的泡沫层高度比较小，因此压力降比较小，板效率比泡罩板的也低一些。 穿流筛板节省了溢流管所占的面积，于是按整个塔截面设计的通量可添加，使消费才干提高，同时构造也简单，造价低廉。它的主要缺陷使操作

5、受气液流量的制约大，流动速度变动范围窄，操作弹性在3以内，常不超越2。. 常见的塔板方式.10.1.2 筛板上的气液接触形状 当液体流量一定时，随着气速的添加，可以出现四种不同的接触形状：1鼓泡接触形状 2蜂窝状接触形状 3泡沫接触形状 4放射接触形状 .10.1.2 筛板上的气液接触形状 1鼓泡接触形状 液体延续相 气体分散相 两相接触面积：气泡外表.10.1.2 筛板上的气液接触形状2泡沫接触形状 液体延续相 气体分散相 两相接触面积： 不断更新的液膜外表.10.1.2 筛板上的气液接触形状3放射接触形状 气体延续相 液体分散相 两相接触面积：不断更新的液滴外表 在工业上实

6、践运用的筛板塔中，两相接触不是泡沫形状就是放射形状，很少有采用鼓泡接触形状的。.10.1.3 气体经过筛板的阻力损失 气体经过塔板的压降塔板的总压降包括：塔板的干板阻力即板上各部件所呵斥的部分阻力，板上充气液层的静压力及液体的外表张力。 塔板压降是影响板式塔操作特性的重要要素。塔板压降增大，一方面塔板上气液两相的接触时间随之延伸，板效率升高，完成同样的分别义务所需实践塔板数减少，设备费降低；另一方面，塔釜温度随之升高，能耗添加，操作费增大，假设分别热敏性物系时易呵斥物料的分解或结焦。因此，进展塔板设计时，应综合思索，在保证较高效率的前提下，力求减小塔板压降，以降低能耗和改善塔的操作。 .10.

7、1.4 板式塔的不正常操作景象 筛板塔内气液两相的非理想流动包括漏液、液泛和液沫夹带等： 1漏液 2夹带液泛 3溢流液泛.10.1.4 板式塔的不正常操作景象 1漏液. 筛板塔或浮阀塔塔内气体的上升那么经过塔板上的开孔筛孔或阀孔，操作时由于液层稍有动荡或溅散，会有小量液体经孔滴下，这是正常景象，不称为漏液。此处的漏液是指有相当量的液体延续地经由升气孔流到下一层板。特别对筛板塔而言漏液景象是一个重要的问题，它已成为筛板塔不能推行运用的主要妨碍。 只需筛孔中由气体经过，液体就不能够从筛孔落下，因此，要防止漏液，气体必需分布均匀使每一个筛孔都有气体经过。 10.1.4 板式塔的不正常操作景象 . 随

8、机性漏液。液层动摇所呵斥的液层阻力不均是随机的，由此而引起的漏液液是随机的。时而另一部分筛孔漏液。显然干板阻力hd越大气速也越大随机性漏液越少甚至完全消逝。反之液层阻力hf 越大即板上液层越厚，其不均匀性越大，随机性漏液越严重。 倾向性漏液。因板上液面落差引起。存在总是使塔板入口侧的液层厚于塔板出口侧的液层。当干板阻力hd很小时，会使气流偏向出口侧，而塔板入口侧的筛孔将无气体经过而继续漏液。这种漏液称为倾向性漏液。10.1.4 板式塔的不正常操作景象 .2夹带液泛 当气速增大至某一数值时，液体将充溢全塔，并随气体出塔顶溢出，这种景象称为夹带液泛。塔内出现液泛时的气速称为液泛气速uf。为防止出现

9、夹带液泛，设计气速u uf ，普通液体u=(0.70.8) uf ，易起泡液体u=(0.50.75) uf 。10.1.4 板式塔的不正常操作景象 .10.1.4 板式塔的不正常操作景象 3溢流液泛.10.1.5 板效率的各种表示方法及其运用 1点效率 式中 y 分开塔板上某点的气相组成； yn+1进入第n块板的气相组成； y*与被调查点液相组成x成平衡的气相组成。 为计算实践板数，必需知道分开同一块实践塔板的两相平均组成的关系。点效率不能满足此要求。 .2默弗里板效率 10.1.5 板效率的各种表示方法及其运用 不仅思索了塔板上两相之间的接触情况，同时也计入了塔板上气液两相的非理想流动，但未

10、思索塔板间的非理想流动，即液沫夹带和漏夜。EmV、 EmL均小于1。 .10.1.5 板效率的各种表示方法及其运用 3总板效率E式中N为实际板数，Ne为实践板数，总板效率的阅历数值在设计中运用得很广泛。.10.1.6 提高板效率的措施 构造参数 影响塔板效率的构造参数很多，塔径、板间距、堰高、堰长以及降液管尺寸等对板效率皆有影响，必需按某些阅历规那么恰当地选择。此外，有以下两点得特别指出。 1合理选择塔板的开孔率和孔径呵斥顺应于物系性质的气液接触形状。 2设置倾斜的进气安装，使全部或部分气流斜向流入液层。 . 在塔板上适当地设置倾斜进气安装，使全部或部分气体沿倾斜于液体流动的方

11、向进入液层，具有以下优点。 斜向进气时，气体将给液体以部分动量。这样，液体将在该部分动量推进下沿塔板流动，而不用依托液面落差。适当地分配斜向进入的气量。即可维持一定的液层厚度，还可以消除液面落差，促使气流的均布。 适当地安排斜向进气安装，即在塔板边缘处适当添加斜向进气安装的数量，可使液体沿圆形塔板外表流动均匀。 斜向进气时呵斥的液滴具有倾斜的初速度，其垂直分量较小，因此液沫夹带量有所下降。 总之，适量采用斜向进气安装，可减少气液两相在塔板上的非理想流动，提高塔板效率。实现斜向进气的塔构造有多种方式。例如，舌形塔板、斜孔塔板、网孔塔板等使全部气体倾向进入液层；而林德筛板那么使部分气体斜向进入液层

12、。 构造参数.10.1.6 提高板效率的措施 操作参数和塔板的负荷性能图 135240L (m3/h) Vm3/h1负荷性能图 1为过量液沫夹带线，通常以eG=0.1Kg液/Kg干空气为根据确定，气液负荷位于该线上方，表示液沫夹带过量，已不宜采用； 线2为漏液线，可根据漏液点气速确定，假设气液负荷位于线2下方，阐明漏液已使塔板效率大幅度下降； 线3为溢流液泛线，可根据溢流液泛的产生条件确定，假设气液负荷位于3上方，塔内将出现溢流液泛；. 操作参数和塔板的负荷性能图135240L (m3/h) Vm3/h 线4为液相流量下限线，液量小于该下限，板上液体流动严重不均匀而导致板效率急剧下降； 线5为液流量上限线，假设液量超越此上限，液体在降液管内停留时间过短，液流中的气泡夹带景象大量发生，以致出现溢流液泛。 .135240L (m3/h) Vm3/h 操作参数和塔板的负荷性能图 上述各线所包围的区域为塔板正常操作范围。在此范