板式塔及其设计计算

1、化工原理电子教案板塔及其设计计算，大连理工大学化学原理与开发，6.10板塔，6.10.1板塔结构和性能，(1)板塔结构功能：混合气体，液体两相多级完整有效的接触和时效性，提供完全分离条件。蒸汽、液体两相接触方式、两相流的推进力、全塔：逆流接触塔板：横流接触、液体：重力气体：压差、塔板结构、气体通道形式多，对塔板性能有很大影响，如筛板、浮阀、泡罩等。液体管道(液体通道)液体循环通道，大部分是弓。液体圆盘塔板接收液体的部分。溢流堰在塔中保持一定高度的液层，确保两相完全接触。浮阀塔内部结构，塔板的理想流动：液体在水平方向均匀流过托盘，气体从气体通道上升，均匀流过液体层。气液两相接触传质，达到相平衡，

2、分离后继续流动。物质传递的非理想流：反向流气泡带，气泡带，即：反向混合现象，结果：分离两相和混合，板效率降低，能源消耗增加。液面下降不均(液压倾斜):塔板气体速度不均；塔壁作用(阻力):塔板液体速度不均，中间靠近墙；结果：塔板气液接触不当，板效率降低。液体风扇现象：6.10.2塔内部气体，液体两相以上流，(1)液体风扇由于某种原因气体，液体两相流不畅，液体层迅速堆积，填满整个空间，破坏塔正常运行，这种现象称为液体风扇。过多的雾沫是液体风扇，原因：气体相鼓泡，气泡破裂，雾沫溅到一层托盘上；天气运动是可以分散液体，携带部分泡沫的喷射型。说明：液体凹凸开始时的气体速度称为液体风扇速度。液体管内液体风

3、扇塔内气体、液体两相流量大，在下液管内阻力和托盘阻力大的情况下，下液层升高，下液管内液体层高度难以维持塔板内液体流动的情况下，下液管内液体层急剧上升，到达以前的托盘空间，逐渐发生液体凹凸。也称为液体流入管道犯法。说明：两种液体风扇相互影响和连接，最终现象是相同的。(2)严重漏水，泄漏量增加，塔板难以维持正常运行所需的液体水平，无法运行。这种泄漏是相应的孔流动气体速度称为泄漏点气体速度的严重泄漏。6.10.3常用托盘类型，(1)泡罩塔，优点：托盘运行弹性大，塔效率相对高，不易堵塞。缺点：结构复杂，制造成本高，托盘阻力大，但生产能力不大。托盘是气液两相接触传质场所，使用多种形式的托盘提高托盘性能。

4、配置：riser和blister，圆形blister，条带blister，blister tower，(2)屏幕托盘，优点：结构简单，成本低，托盘阻力小。目前广泛使用的塔式机型。塔板开口圆孔、光圈：3-8毫米、大直径网屏：12-25毫米、筛板、(3)浮阀塔板、圆形浮阀、钢带浮阀、浮阀塔板、方形浮阀、优点：缺点：浮阀容易脱落或损坏。方形浮阀、F1浮阀、(4)多下落管(MD)托盘的优点：允许的液体流量增加、6.10.5筛板化学设计计算(1)塔的有效高度z已知：实际托盘数NP；选取托盘间隙ht。托盘间距选择HT:理论托盘数计算，托盘间距和塔直径的经验关系，塔高度：有效高度顶部底部其他，有效塔高度：c

5、:气体负荷系数，HT，液体表面张力和两相接触条件相关。，液体风扇速度，两相流参数flv:(2)塔路径确定原则：过量防泡沫液体风扇步骤：首先确定液体风扇速度uf(m/s)；然后选择设计气体速度u；最后，计算塔直径d。对于筛板塔(浮阀，泡罩塔)，可检查图表，C20=(HT，FLV)，设计空气速度选择u选择风扇点速度：u/uf普通液体，0.6至0.8泡沫液体，0.5至0.6，(3)溢流装置设计溢流样式选择标准：塔径、流量；样式：单流、u形、双流、阶梯流样式等。下降管形态和齿隙下降管：弓、圆。踢板剖面：Ad/AT=0.06至0.12确定；齿隙HB:通常为30-40mm。溢流堰(出口堰)作用：在塔中保持

6、一定的液体层，使液体均匀地水平流动。样式：直线堰、溢流辅助堰、三角形堰和围栏堰。堰长lW:影响液体层高度。堰高hW:塔板液层厚度，直接影响相间传质区域太小；太大了，托盘阻力大，效率低。一般，加压塔式机：40-80毫米；减压塔：约25 mm .说明：通常，应确保溢流强度qVLh/lW不超过100 130m3/(MH)。或：双流：单流类型：(4)托盘及其布置液体区域和下降区域通常是相同的区域。入口稳定性区域和出口稳定性区域，其中E:流动收缩系数，通常可以与E=1近似。堰上方的液头高度为hOW:要求：边缘区域：(5)屏大小和对准屏：有效的传质区域，经常根据正三角形。屏开速度：单流弓形下降管托盘：有效

7、传质区域：双流弓形下降管托盘：屏径d0 : 3 8 mm(典型)。12-25mm(大体积)孔中心在t :(2.5-5)d0处详细描述。开口率:通常为0.08到0.12。板厚：碳钢(3 4mm)，不锈钢。网速：网数：d0、t、(6)托盘检查可调整和修改初步设计结果。含量检查单位质量(或摩尔)气体嵌入的液体质量(或摩尔)ev: kg液体/kg气体或kmol液体/kmol气体单位时间等于父托盘中的液体质量(或摩尔)e: kg液体/h或kmol液体/h气泡分数例如，因此，说明：可以将托架间隙或塔式路径调整为超出允许的值。ev计算方法：方法1:使用Fair相关图查找，找到ev。方法2:使用Hunt经验公

8、式计算ev。Hf为板泡沫层高度：要求：ev0.1千克液体/kg气体。托盘阻力计算和检查托盘阻力：托盘阻力HF包括以下部分： (a)干板阻力h0-气体通过板孔的阻力(如果没有液体):(b)气体通过液体层电阻HL-液体层电阻；(c)克服液体表面张力电阻h -孔的表面张力。清晰柱高度表示：(a)干燥板阻力h0，c0-孔流动系数，(b)查看图以查找液体层阻力HL，膨胀系数，说明：如果托盘阻力太大，则可以增大穿孔速度或减小堰高度。(c)液体表面张力阻力(通常无数)，(液体管液体风扇检查，因此托盘阻力：液体管的液体柱高度(m)，(a)液体水平下降通常很小，不能忽视。不可忽视的一般要求： 0.5h 0，(b)流体阻力hd，包括齿隙阻力hd1和入口堰阻力hd2。无进口堰：泡沫高度，要求：说明：泡沫高度过大，可以减小托盘阻力或增大托盘间距。泡沫层相对密度：不容易起泡的系列，容易起泡的系列，液体停留在液体滴落的管内的时间检查目的：避免严重气泡套索。停留时间：要求：说明：停留时间太小，可以增加下降管道区域或增加托盘间距。，(a)在严重泄漏计算中，干燥板阻力h0，(b)泄漏点气体速度u0计算，说明：如果稳定性系数k太小，则可以减小开路率或减小堰高度。严重泄漏检查泄漏点气体速度u0:严重泄漏时屏幕气体速度。稳定性系数：要求：过量