板式塔及其工艺设计计算

1、化工原理电子教案板式塔及其技术设计计算，大连理工大学化学工业原理教室王瑶韩志忠，6.10板式塔，6.10.1板式塔结构和性能(1)板式塔结构，搁板结构，气体通路形式很多，如筛板、浮子阀、泡罩等，对搁板性能影响很大。 降液管(液流路)的液流路多为弓形。 液盘塔板承受液体的部分。 溢流堰使塔板维持一定高度的液层，保证两相充分接触。 浮子阀架结构，(2)架板上的气液二相流、蒸汽、液二相流接触方式、二相流的推动力，全塔：逆流接触架板上：水流接触，液体：重力气体：压力差，架板上的理想的流动状况：液体在架板上横向均匀地流动，从气体通路上升，均匀地通过液体层。 气液两相接触传递物质，达到平衡，分离后，继续流

2、动。 塔板上不理想的流动情况：气相或液相为液体的泡沫胶带，气泡胶带，即混合现象，结果：板效率降低。 不均匀流动液面的落差(水力梯度):引起塔板上的气体分布的不均匀塔壁作用(阻力):引起塔板上的液体分布的不均匀。 结果塔板上气液接触不充分，板效率降低。 液体泛化现象，6.10.2塔内气、液二相异常流动，(1)由于液体泛化的某些原因，气液二相流动不顺畅，板上的液层迅速积累，充满整个空间，破坏塔的正常操作的现象称为液体泛化。 1 )过剩的雾充满液体的原因：气相在液层起泡，气泡破裂，把雾吹到上层搁板上气相运动为喷射状，使液体分散，可以运送液体流动的一部分。 液通气体速度：开始发生液通时的气体速度。 2

3、 )如果下降液管的液通塔内气、液二相流量大，搁板阻力和下降液管内阻力增大的话，下降液管的液层上升，到达上方的搁板，破坏下降液管的正常流动，液相逐渐充满搁板空间，发生液通。 说明：两种液体互相影响相关，其最终现象相同。 (2)漏液严重，漏液量增大，塔板难以维持正常操作所需的液面，无法操作。 该漏液是严重的漏液，相应节流孔的流速称为漏液点的流速。 6.10.3常用货架类型，(1)泡罩货架，优点：货架操作弹性大，塔效率高，不易堵塞。 缺点：结构复杂，制造成本高，搁板电阻大。 组成：上升气管和泡罩，圆形泡罩，带状泡罩，泡罩塔，(2)筛板架，优点：结构简单，成本低，搁板阻力小。 现在广泛使用的塔型。 在

4、塔上开设圆孔，孔径：3 - 8 mm，大孔径屏幕： 12 - 25 mm。 (3)浮阀架、圆形浮阀、棒浮阀、浮阀架、方形浮阀、优点：浮阀能根据气体流量自动调节开度，提高搁板的操作弹性，降低搁板的压降，同时具有高搁板效率，在生产中广泛应用。 缺点：浮子阀容易脱落或破损。 方形浮阀，F1型浮阀，(4)多降液管(MD )搁板的优点：提高允许液体流量，6.10.5筛板塔化学工业设计计算(1)塔的有效高度z已知：实际搁板数NP； 搁板间距HT； 架子间距HT :理论架子数计算软件，架子间距和塔径的经验关系，塔体高度：有效高度的底部其他，有效塔高：c :气体负荷因子，HT，液体表面张力和二相接触情况有关。

5、 液体通气速度、两相流动参数FLV :(2)塔径决定原则：防止过多液体通气的液体通气步骤：先决定液体通气速度uf (m/s )，然后选择设计气体速度u，最后计算塔径d。对于筛板塔(浮子阀、泡沫塔)，可以查看图，C20=(HT，FLV )，选择设计气体速度u，泛点率： u/uf一般液体，0.6 0.8容易起泡的液体，0.5 0.6，必要气体流通截面积，设计气体速度u=泛点率uf (3)溢流装置设计溢流型的选择根据：塔径、流量形式：单流型、u字型、二流型、阶梯型等。 下降液管形式和底部间隙下降液管：弓形、圆形。 降水管截面积：由Ad/AT=0.06 0.12决定的底部间隙hb :通常为30 40

6、mm。 溢流堰(出口堰)作用：维持塔板上一定的液层，使液体均匀地横向流动。 型号：直堰、溢流辅助堰、三角形齿堰及栅栏堰。 堰长lW :影响液层的高度。 堰高hW :直接，架子上的液层的厚度太小，相间传递面积太小，架子的阻力大，效率差。 通常，加压塔： 40 80 mm； 减压塔： 25毫米左右。 说明：通常，溢出强度qVLh/lW应在100130 m3/(mh )以下。 或者：二流型：一流型：(4)搁板及其配置受液区和降水区一般两区的面积相等。 入口稳定区和出口稳定区，其中e :液体流动收缩系数，一般可以近似为E=1。 堰上液头的高度hOW :要求：边缘区：(5)网格大小和排列网格：有效遗传区

7、内，总是以正三角形排列。 屏幕开孔率：单流型弓形下降液管架：有效传递区：双流型弓形下降液管架：屏幕直径d0 : 3 8 mm (一般)。 取12 25 mm (大网格)的孔中心距离t : (2.55) d0。 开孔率通常为0.08 0.12。 板厚：碳钢(3 4mm毫米)、不锈钢。 网格气体速度：网格数：d0，t，(6)搁板的检查通过调整初步设计结果进行修正。 液体的夹入量检查单位质量(或摩尔)的气体中夹着的液体的质量(或摩尔) ev : kg液体/kg气体，或kmol液体/kmol气体单位时间中夹在上层架子中的液体的质量(或摩尔) e: kg液体/h或kmol液体/h液体的夹入率 所以，说明

8、：可以调整架子的间隔和塔径超过允许值。 ev的计算方法：方法利用Fair关联图求，求ev。 方法用Hunt经验公式计算ev。 式中Hf为板上泡沫层的高度： ev 0.1 kg液体/kg气体。 搁板电阻的计算和检查搁板电阻：搁板电阻hf包括以下部分： (a )的干板电阻h0-气体通过搁板孔的电阻(没有液体的情况) (b )液层电阻HL-气体通过液层电阻(c )液体的表面张力电阻h-孔的表面张力。 清液柱的高度，调查(a )干板电阻h0，c0孔系数，(b )液层电阻hl，求出膨胀系数，显示出塔电阻过大时，可以增加开孔率，或降低堰的高度。 (c )克服液体的表面张力阻力(一般可以忽略)，由于检查下降

9、液管液，搁板阻力：下降液管中的清洗液柱的高度(m )，(a )液面的落差一般较小，可以忽略。 在不可忽视的情况下，一般要求0.5h0，(b )液体通过下降液管电阻hd，包括底部间隙电阻hd1和进口堰电阻hd2。 没有进口堰的情况：泡沫层的高度，要求：泡沫的高度过大的话，可以减小搁板阻力，或增大搁板的间隔。 发泡层的相对密度：不易发泡的体系、容易发泡的体系、检查液体在下降管中停留时间的目的：避免严重的气泡夹入。 停留时间：要求：停留时间太小，可以增加降水管的面积，或扩大架子的间隔。 说明了： (a )计算严重漏液时的干板电阻h0，(b )计算漏液点气体速度u0，若稳定系数k过小，则能够减小开孔率或降低堰高. 重度漏液核漏液点气速u0:发生重度漏液时的网眼气速。稳定系