化工原理第七章第一节讲稿

化工原理第七章第一节讲稿
第七章 气液传质设备
第一节 板式塔
一、板式塔的构造 二、板式塔的流体力学性质 三、板式塔的操作特性 四、塔板效率
逐级接触式 气液传质设备
微分接触式
板式塔 填料塔
一、板式塔的构造
1、板式塔的结构
1）塔板的构造
（剖面图）
•筛孔 •降液管 •溢流堰
俯视图 安定区
受 液 区
蒸塔
ຫໍສະໝຸດ Baidu
斜孔板 生 产 能 力 操作范围比浮阀 分离要求高，生产 大,效率高 塔和泡罩塔窄 能力大
二、板式塔的流体力学性质
1、塔板上气液两相的接触状态
1）鼓泡接触状态
两相接触面积为气泡表面
2）泡沫接触状态 传质表面面积很大的液膜
3）喷射接触状态 两相传质面积是液滴的外表面
2、气体通过塔板的压降
塔板压降
板效率下降
三、板式塔的操作特性
1、塔板上的异常操作现象
1）漏液
漏液
两相在塔板上的接触时间↓
板效率↓
原因： 气速太小、板面上液面落差引起的气流分布不均匀
控制：漏液量不大于液体流量的10%。
漏液气速： 漏液量达到10%的气体速度。
安定区
——板式塔操作的气速下限
2）液沫夹带 现象： 液滴随气体进入上层塔板。
操作极限
C 操作点
•操作弹性: 两极限的气体流量之比
•操作点位于操作区内的适中位置,可获得稳定良好的操作效果 •同一层塔板，操作情况不同，控制负荷上下限的因素也不同 •物系一定时，负荷性能图中各线的相对位置随塔板尺寸而变 例：加大板间距或增大塔径可使液泛线上移，
增加降液管截面积可使液相上限线右移， 减少塔板开孔率可使漏液线下移。
某些要求弹性好 的特殊塔
浮阀板 效率高，操 采 用 不 锈 钢 ， 分离要求高,负荷变化 作范围宽 浮阀易脱落 大;原油常压分馏塔
筛板
效率较高， 安装要求水平,易 分离要求高,塔板较 成本低 堵,操作范围窄 多;化工中丙烯塔
舌型板 结 构 简 单 , 操 作 范 围 窄 ， 分离要求较低的闪
生产能力大 效率较低
四、塔板效率
1、塔板效率的表示法
1）总板效率ET( 全塔效率） 达到指定分离效果所需理论板层数与实际板层数的比值。
ET
NT Np
简单地反映了整个塔内的平均传质效果。
2）单板效率EM(默弗里效率 ) 直接反映该层塔板的传质效果
EMV
yn yn*
yn1 yn1
EML
xn1 xn1
xn xn*
分析：单板效率的数值有可能大于100%吗？
开孔区 降 液 管
溢流堰
2）塔板类型 a）泡罩塔板
b）筛孔塔板
c）浮阀塔板
d）舌型塔板
e）斜孔塔板
3）塔板的比较
塔板性能比较
塔板类型
相对生 产能力
相对 板效率
操作范围 压强 结构 降
成本
泡罩板 1.0 1.0 10～100 高 复杂 1.0
筛板 1.2～1.4 1.1
35～100 低 简单 0.4～0.5
浮阀板 1.2～1.3 1.1～1.2 10～100 中 一般 0.7～0.8 舌型塔板 1.3～1.5 01.1 50～100 低 最简单 0.5~0.6 斜孔板 1.5～1.8 1.1 30～100 低 简单 0.5
各种塔板的优点及适用范围
塔板类型 优 点 缺
点
适用范围
泡罩板
较成熟，操 结构复杂，阻力 作范围宽 大，生产能力低
3）点效率EO
EOV
yyn1 y* yn1
试比较点效率与单板效率、全塔效率
2、塔板效率的估算
1）影响塔板效率的因素 a）物系性质：粘度、密度、表面张力及相对挥发度等。
• b）塔板结构：塔径、板间距、堰高及开孔率等。 c）操作条件：温度、压强、气体上升速度及气液流量比
。 2）板效率的估算 ——注意公式适用条件
谢谢大家！
2、塔板的负荷性能图
V
1）负荷性能图中各线的意义 •雾沫夹带线（气体流量上限线）线1 •液泛线（线2） •液相负荷上限线（线3） •漏液线（气体流量下限线，线4） •液相负荷下限线（线5）
1，2，3，4，5五条线所包围的区域，既是一定物系在一 定的结构尺寸塔板上正常操作区。
2）负荷性能图的分析 V
后果：过量液沫夹带，造成液相在板间的返混，板效率下降
控制： 液沫夹带量eV＜0.1kg(液)/kg(气)。 影响因素 •空塔气速：空塔气速减小，液沫夹带量减小 •塔板间距：板间距增大，液沫夹带量减小
3）液泛 夹带液泛
液泛 降液管液泛
原因： 气液两相流速过大 影响因素： 流量、塔板结构
板间距大
液泛速度高
干板压降
克服板上泡沫层的静压
液层阻力 形成气液界面的能量消耗
通过液层的摩擦阻力损失
压降增大
接触时间↑ 板效率↑ 板数↓
设备费↓
塔釜温度↑
能耗↑
操作费↑
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。
3、塔板上的液面落差
液面落差△：塔板进、出口侧的清液高度差
液面落差 气流的不均匀分布 严重 漏液 与塔板结构、塔径、流量有关。