ch3_1化工传质与分离过程.ppt

1、化工传质与分离过程,主讲教师：陈 英,第三章 塔设备3.1 板式塔（1）,板式塔功能：,气液接触（传质系数大、接触面积大）,板式塔的设计意图（理想流动状态） ：,板式塔上两相接触状态：,鼓泡接触状态：u 低，清液层，气泡为传质表面，液相为连续相； 泡沫接触状态：u 增加，清液层降低，不断更新的液膜为传质表面，液相为连续相； 喷射接触状态：u较大，不断更新的液滴为传质表面曲线，气相为连续相。,尽量逆流流动（最大的传质推动力）： 气体在压差下由下而上，液体在重力下由上而下； 错流塔板：总体上逆流流动，板上错流流动,气液充分接触，总体上逆流流动，板上错流流动,第三章 塔设备3.1 板式塔（2）,板式

2、塔上非理想流动降低传质推动力,液膜夹带,气泡夹带,气体不均匀流动（液面落差和水力学梯度）,液体不均匀流动,三种不正常现象,随气速增大，使塔板阻力增大，上层塔板上液层增厚，塔板液流不畅，液层迅速积累，以致充满整个空间，即液泛。由此原因诱发的液泛为液沫夹带液泛。开始发生液泛时的气速称之为液泛气速,当塔内气、液两相流量较大，导致降液管内阻力及塔板阻力增大时，均会引起降液管液层升高，。当降液管内液层高度难以维持塔板上液相畅通时，降液管内液层迅速上升，以致达到上一层塔板，逐渐充满塔板空间，即发生液泛,第三章 塔设备3.1 板式塔（3）,板式塔的塔板基本结构,液体流动方向,1,2,3,4,5,6,1、降液

3、管的受液区,2、进口安定区,3、鼓泡区,4、出口安定区（破沫区）,5、降液管的溢流区,6、无效区,第三章 塔设备3.1 板式塔（4）,接触状态的选择,泡沫接触状态：液膜足够稳定，不易形成大气泡，有利传质,喷射接触状态：液滴不断更新，小液滴（要求液滴不稳定）,第三章 塔设备3.1 板式塔（5）,塔板负荷性能图,1、雾沫夹带线,2、液相负荷下限线（液体分布均匀限制）,3、漏液线（气相负荷下限线）,4、液相负荷上限线（停留时间，气泡夹带）,5 、液泛线,操作弹性定义,（a）单流型 （b）双流型 （c）四程流型,(d）阶梯流型 （e）U型流型,第三章 塔设备塔板溢流类型,液体在板上流经长，气液接触时间

4、长，有利于提高传质效率； 但液面落差大，气流分布不均,U型流：小塔，或液体流量小,单溢流：广泛应用于D2.2m,阶梯式溢流：减小液面落差，不减小流经，但结构复杂。,阶梯式溢流、双（多）溢流：应用于D2.2m, 设计点P1 靠近液沫夹带线，说明A、HT太小，可通过减小降液管面积Ad或lW ,提高 HT。 设计点P2 靠近降液管液泛线，说明降液管液体通能力小，塔板阻力大。为此可扩大降液管，提高开孔率，即提高HT或 lW ，增加筛孔数。 设计点P3 靠近塔板漏液线，说明塔板开孔率太高，可适当减少孔数n 设计点P4 靠近液相下限线及气相下限，说明溢流堰lW 过长或降液管面积 Ad过大，开孔面积A0过大

5、，故可减小堰长 lW 。此类情况应减小塔径D。 设计点 P5 靠近降液管上限线，说明降液管空间裕量较小，可提高HT或lW均。若经过调整仍不适宜，显然就需要重新设计D。,第三章 塔设备负荷性能图的应用,a. 塔板间距HT 提高塔板间距 HT ，既增加了塔板间距空间高度，又增加了降液管体积。则有利于减少液沫夹带，增强降液管液体的通过能力（推动力增大），使液体停留时间增加。所以，1、4、5条线向外移,第三章 塔设备HT对负荷性能图的影响,降液管面积 Ad或堰长lW 若增大堰长则引起 Ad增大，塔截面的气相通道面积A及开孔区Aa减小。因 lW 增大，则溢流强度降低，故使其液相下限提高，A减小使u增大，

6、使液沫夹带量增大，而降液管Ad增大，使液体停留时间增长。 Aa减小，若其开孔率不变，孔数n减少，使孔流速u0 提高，使塔板漏液点u0下降，所以气相流量下限线或漏液限降低，使得5条线均发生变化,第三章 塔设备降液管面积对负荷性能图的影响,增大塔板的开孔率 若其他尺寸不变仅曾筛孔数n即提高开孔率 ，使得孔流气速u0下降。使得塔板阻力下降，易发生漏液，缓解降液管的液泛，故漏液线3及降液管液泛线5均上移,第三章 塔设备开孔率面积对负荷性能图的影响,第三章 塔设备塔板类型泡罩塔板,结构特点,优点：不易发生漏液,缺点：结构复杂，效率不高，操作弹性较小,应用情况：目前较少应用,第三章 塔设备塔板类型筛板,结构特点,特点：易发生漏液,结构简单，效率不高，生产能力大，操作弹性较小,应用情况：日趋应用广泛,F-1型,V-4型,A型,十字架型,方形浮阀,结构特点,优点：,应用情况：应用广泛,生产能力大,操作弹性大,效率较高,结构较简单,压力降和液面落差较小,第三章 塔设备塔板类型浮阀塔,第三章 塔设备塔板类型其它塔板（1）,喷射塔板,斜孔