填料塔与板式塔的区别
填料塔和板式塔的比较
这是个比较复杂和难以回答的问题，不同的用途（吸收？精馏？）、不同的介质和操作工况有很大的区别，楼主可查阅化工手册，海川也有类似的贴子和主题可以参考，下面是二都泛泛的比较，供楼主参考。
填料塔和板式塔的比较：●填料塔是连续式的气液传质设备，气液两相间呈连续逆流接触并进行传质和传热，气液两相组分的浓度沿塔高呈连续变化。
●板式塔中气液两相间逐层逆流接触并进行传质和传热，气液两相组分的浓度沿塔高呈阶梯式变化。
填料塔的优缺点：●优点：（1）结构简单，压力降小（2）便于处理腐蚀性物料（填料一般由耐蚀材料制成）、易起泡沫的物料（气体不是以发泡的形式通过液层，而且填料对气泡有破碎作用）及真空操作（气液阻力降小）●缺点：（1）体极大、重量大（2）传质效率较低，操作稳定性较差（3）不适于处理污浊液体、含尘气体、含有固体颗粒及容易结垢的物填料塔也是一种应用广泛的气液传质设备。
与板式塔相比，填料塔的基本特点是结构简单、压降低、填料可用耐腐蚀材料制造。
早期，填料塔主要应用于实验室和小型工厂，直径多在0.5 米以下。
但近些年来，关于填料塔的研究及其应用取得了巨大的进展，直径数米乃至十几米的填料塔已不足为奇。
按照填料的结构有格栅式和由其他填料组成的填料塔。
塔体为一圆形筒体，筒内分层安放一定高度的填料层。
早期使用的填料是碎石、焦炭等天然块状物。
后来广泛使用瓷环（如拉西环）和木格栅等人造填料。
这些填料在塔内的堆放方式可分乱堆填料和整砌填料。
填料塔操作时，液体自塔上部进入，通过液体分布器均匀喷洒于塔截面上。
在填料层内，液体沿填料表面自动分散呈膜状流下。
各层填料之间设有液体再分布器，将液体重新均布于塔截面上，进入下层填料。
气体自塔下部进入，通过填料缝隙自由空间，从塔上部排出。
离开填料层的气体可能挟带少量雾滴，因此，需要在塔顶安装除沫器。
气液两相在填料塔内进行接触，填料上的液膜表面即为气液两相的主要传质表面。
在气液两相逆流流动的填料塔内，正常操作时气相是连续相，液相是分散相。
板式塔和填料塔对比
1.1.1.1填料塔与板式塔的比较表8-2 精馏塔的主要类型及特点类型板式塔填料塔结构特点每层板上装配有不同型式的气液接触元件或特殊结构，如筛板、泡罩、浮阀等；塔内设置有多层塔板，进行气液接触塔内设置有多层整砌或乱堆的填料，如拉西环、鲍尔环、鞍型填料等散装填料，格栅、波纹板、脉冲等规整填料；填料为气液接触的基本元件操作特点气液逆流逐级接触微分式接触，可采用逆流操作，也可采用并流操作设备性能空塔速度（亦即生产能力）高，效率高且稳定；压降大，液气比的适应范围大，持液量大，操作弹性小大尺寸空塔气速较大，小尺寸空塔气速较小；低压时分离效率高，高压时分离效率低，传统填料效率较低，新型乱堆及规整填料效率较高；大尺寸压力降小，小尺寸压力降大；要求液相喷淋量较大，持液量小，操作弹性大（续表）制造与维修直径在600mm以下的塔安装困难，安装程序较简单，检修清理容易，金属材料耗量大新型填料制备复杂，造价高，检修清理困难，可采用非金属材料制造，但安装过程较为困难适用场合处理量大，操作弹性大，带有污垢的物料处理强腐蚀性，液气比大，真空操作要求压力降小的物料1.1.1.2板式塔塔型选择一般原则：选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。
1）下列情况优先选用填料塔：a.在分离程度要求高的情况下，因某些新型填料具有很高的传质效率，故可采用新型填料以降低塔的高度；b.对于热敏性物料的蒸馏分离，因新型填料的持液量较小，压降小，故可优先选择真空操作下的填料塔；c.具有腐蚀性的物料，可选用填料塔。
因为填料塔可采用非金属材料，如陶瓷、塑料等；d.容易发泡的物料，宜选用填料塔。
2）下列情况优先选用板式塔：a.塔内液体滞液量较大，操作负荷变化范围较宽，对进料浓度变化要求不敏感，操作易于稳定；b.液相负荷较小；c.含固体颗粒，容易结垢，有结晶的物料，因为板式塔可选用液流通道较大的塔板，堵塞的危险较小；d.在操作过程中伴随有放热或需要加热的物料，需要在塔内设置内部换热组件，如加热盘管，需要多个进料口或多个侧线出料口。
填料塔与板式塔的区别
板式塔的设计主要考虑塔板的开孔率、板间距、液体和气体的流量等因素。根 据工艺要求，确定合适的开孔率和板间距，设计液体和气体的进出口位置。
03
操作性能比较
处理能力的比较
处理能力
填料塔由于其结构特点，通常具有较 大的气液接触面积，因此处理能力较 大。相比之下，板式塔由于其结构限 制，处理能力相对较小。
能效与经济性分析
能效分析
填料塔的能效较高
由于填料塔的传质效率高，气体通过填 料层时阻力小，压降小，因此能效较高 。
VS
板式塔的能效较低
板式塔的传质效率相对较低，气体通过板 式塔时阻力大，压降大，因此能效较低。
经济性分析
填料塔的初期投资成本较低
填料塔的结构简单，设计、制造和维护方便，因此初期投资成本较低。
填料塔与板式塔的区别
• 引言 • 结构与设计 • 操作性能比较 • 能效与经济性分析 • 应用领域与案例 • 结论
01
引言
目的和背景
• 填料塔和板式塔是工业中常用的两种塔设备，用于实现气液传 质、传热等过程。了解两者之间的区别有助于更好地选择合适 的塔设备，提高生产效率和降低能耗。
填料塔与板式塔的定义
绿色环保理念将进一步推动 塔设备的发展。需要关注塔 设备的环保性能，研究开发 低污染、低能耗的塔设备， 以适应可持续发展的要求。
THANKS
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板式塔的后期运行成本较高
板式塔的结构复杂，需要定期清洗和维护，因此后期运行成本较高。
05
应用领域与案例
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
应用领域的比较
填料塔
适用于气体处理量大、要求压降小、操作稳定、避免液泛气速的场合，如吸收、解吸、萃取等。
板式塔
填料塔与板式塔的区别
超星电子图书（图书馆）；系网页上的教学园地；其它。
第八章 传质过程导论
目的：1、了解传质的重要性； 2、掌握相组成的多种表示方法； 3、掌握扩散原理； 4、掌握三种传递之类比； 5、了解传质设备。
重点：扩散原理（分子扩散，稳定、不稳定扩散，等摩 尔相互扩散，单向扩散，涡流扩散，对流扩散） 的理解，掌握相互间之差别。
温度的单位简单（K或℃）； 浓度（或组成）的表示和单位制有多种。
§8-2 相组成的表示方法
1、质量分率和摩尔分率
质量分率
wA
mA m
摩尔分率
xA
nA n
wB
mB m
xB
nB n
相互换算关系：
wA
xA M A
wi
i Mi
wi 1
xi 1
（一般液相用x，气相用y）
wA xAM A
xi M i
T2 T1
1.75
二、液体中的D 约10-5cm2/s
分子密集 D液<D气
计算：经验公式，p11式(8-23) 或表8-4
§8-6 湍流流体中的扩散
✓ 前面分子扩散的特点： 滞流流体中，为什么只有分子扩散？
✓ 湍流流体的特点：流体质点无规则杂乱运动
涡流扩散
J AB
DE
dc A dz
湍流流体中在进行涡流扩散的同时，也存在着分子扩散。
ln pB2 p B1
令
p Bm
pB2 p B1 ln pB2
,
p B1
B组分在界面与主体间的对数平均分压
NAL
D z L
c csm
cAq
cA2
NA
Dp ln pB2 RTZ pB1
板式塔与填料塔比较
1、填料塔的垂直度 、
由于塔节的对接、塔节与裙座的对接、塔的基础及热变 形等因素的作用,塔不可能做到绝对垂直,因此使塔产生了垂 直度偏差。 在填料塔填料层内,液体受重力的作用趋于垂直下流,因 此若塔有倾斜,液体将优先流向倾斜的下一边塔壁,倾斜的上 一边液流小,气体则优先流向倾斜的上一边塔壁,结果导致填 料层内的气液分布不均,分离效率下降,许多研究者的实验证 明了这一点。多数实验结果认为,每倾斜一度分离效率下降 5%~10%,规整填料由于塔倾斜而引起的效率下降较散装填 料要小。规整填料的倾斜度应小于0.2°~0.5°。
在填料塔填料层内液体受重力的作用趋于垂直下流因此若塔有倾斜液体将优先流向倾斜的下一边塔壁倾斜的上一边液流小气体则优先流向倾斜的上一边塔壁结果导致填料层内的气液分布不均分离效率下降许多研究者的实验证明了这一点
2.9 板式塔与填料塔比较
板式塔和填料塔都是常用的精馏塔型，各有其特点， 对于具体的分离任务，正确选择合适的塔型是首要的。 了解分离任务的具体条件和要求，充分理解和掌握各塔 型的特点，是作出合理选择的基础。有时，为完成某个 分离任务，板式塔和填料塔都可以采用，这时往往需经 过详细的设计后，由经济性作出抉择现将板式塔和填料 塔的主要特点比较，列表说明，如下表所示。
2.9 精馏塔的安装、操作及故障处理 精馏塔的安装、
一、填料塔的制造与安装
总的来说,填料塔的制造与安装应按设计要求进行,不能一概而论。 有些设计对制造、安装的某些误差精度要求较高,而另外一些设计对制 造、安装的这些误差精度要求可能并不太高,误差稍大,并不影响塔的正 常操作。例如图所示,静压孔流式液体分布器受安装水平度的影响,若设 , , 计液位只有50mm,对水平度的要求较高,否则会导致液体分布不均,水平 度偏差10mm,两点液量相差11%;若设计液位200mm,水平度稍差,对液体 分布不会有大的影响,水平度偏差10mm,两点液量相差只有2.5%。
填料塔及板式塔的区别
筛板
效率较高，成本低
安装要求水平,易堵, 操作范围窄 操作范围窄，效率较 低 操作范围比浮阀塔和 泡罩塔窄
舌形板
结构简单,生产能力 大 生产能力大,效率高
斜孔板
ห้องสมุดไป่ตู้、填料塔的结构及填料特性
1.填料塔的结构 填料层：提供气液接触的场所。 液体分布器：均匀分布液体，以避免发生沟流现象。 液体再分布器：避免壁流现象发生。 支撑板：支撑填料层，使气体均匀分布。 除沫器：防止塔顶气体出口处夹带液体。
20
对填料支承装置的要求： 对于普通填料，支承装置的自由截面积应不低于 全塔面积的50%，并且要大于填料层的自由截面积； 具有足够的机械强度、刚度； 结构要合理，利于气液两相均匀分布，阻力小， 便于拆装。
21
2)液体分布装置
液体在填料塔内均匀分 布，可以增大填料的润 湿表面积。以提高分离 效率，因此液体的初始 分布十分重要。 常用的液体分布装置有： 莲蓬式、盘式、齿槽式及 多孔环管式分布器等。
30
4. 选择填料的一般原则
（ 1） 比表面积a大——提供气液接触面积
（ 2）
（ 3）
空隙率ε大——提供气体通道，阻力小
填料形状有利于气液分布及减少阻力
（4） 填料有足够的机械强度，不易破碎，重量 轻，耐磨损，耐腐蚀，价廉，湿润性能好。
31
① 拉西环(Rasching ring)
最早使用的一种填料，为高径比相 等的陶瓷和金属等制成的空心圆环。 优点：易于制造，价格低廉，且对它 的研究较为充分，所以在过去较长的 时间内得到了广泛的应用。
37
⑥波纹填料：
波纹填料是由许多层波纹薄片组成， 各片高度相同但长短不等，搭配组合 成圆盘状，填料波纹与水平方向成45° 倾角，相邻两片反向重叠使其波纹互 相垂直。圆盘填料块水平放入塔内， 相邻两圆盘的波纹薄片方向互成90°角。 波纹填料因波纹薄片的材料与形状不同 分成板波纹填料和网波纹填料 板波纹填料可由陶瓷、塑料、金属、玻 璃钢等材料制成。填料的空隙率大，阻 力小，流体通量大、效率高，而且制造 方便、价格低，正向通用化、大型化方 向发展。
板式塔和填料塔对比
1.1.1.1填料塔与板式塔的比较表8-2 精馏塔的主要类型及特点类型板式塔填料塔结构特点每层板上装配有不同型式的气液接触元件或特殊结构，如筛板、泡罩、浮阀等；塔内设置有多层塔板，进行气液接触塔内设置有多层整砌或乱堆的填料，如拉西环、鲍尔环、鞍型填料等散装填料，格栅、波纹板、脉冲等规整填料；填料为气液接触的基本元件操作特点气液逆流逐级接触微分式接触，可采用逆流操作，也可采用并流操作设备性能空塔速度（亦即生产能力）高，效率高且稳定；压降大，液气比的适应范围大，持液量大，操作弹性小大尺寸空塔气速较大，小尺寸空塔气速较小；低压时分离效率高，高压时分离效率低，传统填料效率较低，新型乱堆及规整填料效率较高；大尺寸压力降小，小尺寸压力降大；要求液相喷淋量较大，持液量小，操作弹性大（续表）制造与维修直径在600mm以下的塔安装困难，安装程序较简单，检修清理容易，金属材料耗量大新型填料制备复杂，造价高，检修清理困难，可采用非金属材料制造，但安装过程较为困难适用场合处理量大，操作弹性大，带有污垢的物料处理强腐蚀性，液气比大，真空操作要求压力降小的物料1.1.1.2板式塔塔型选择一般原则：选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。
1）下列情况优先选用填料塔：a.在分离程度要求高的情况下，因某些新型填料具有很高的传质效率，故可采用新型填料以降低塔的高度；b.对于热敏性物料的蒸馏分离，因新型填料的持液量较小，压降小，故可优先选择真空操作下的填料塔；c.具有腐蚀性的物料，可选用填料塔。
因为填料塔可采用非金属材料，如陶瓷、塑料等；d.容易发泡的物料，宜选用填料塔。
2）下列情况优先选用板式塔：a.塔内液体滞液量较大，操作负荷变化范围较宽，对进料浓度变化要求不敏感，操作易于稳定；b.液相负荷较小；c.含固体颗粒，容易结垢，有结晶的物料，因为板式塔可选用液流通道较大的塔板，堵塞的危险较小；d.在操作过程中伴随有放热或需要加热的物料，需要在塔内设置内部换热组件，如加热盘管，需要多个进料口或多个侧线出料口。
板式塔与填料塔比较
板式塔与填料塔比较
一、理论比较
板式塔优点
1.有颗粒固体或结垢的物料，适于板式塔
2.液相过大塔板可采用多溢流
3.高压操作事宜塔板（膜传质效果不好；气液比过小，膜层较厚）
4.塔内温度有变化时，板式塔影响滞后，便于调节，温度微小变化可不用调节，
操作相对稳定
5.检修吹扫、清洗，板式塔比较方便。
填料塔优点
1.常减压操作下，效率高，塔高可大大降低
2.处理能力大，同等产能下，塔径小
3.填料压降比塔板小很多，节能，较低单耗
4.压降低，适于精馏热敏性物质，便于减压（真空）操作
5.处理发泡物质比塔板好，减少雾沫夹带
6.如果分布器负荷弹性允许，填料负荷弹性范围比较宽泛。
二、实际比较
1.同处理量下，板式塔塔径大：加压塔Ф2400已近液泛，常压塔要正常操作塔
径要3.2米以上（填料塔为3.0米）。
2.塔高高：预塔要48层塔板塔高约30~35米（封头间距，以下同）；加压塔要
80~84层塔板塔高约40~45米；常压塔要84~90层塔板，塔高约44~48米。
而采用填料塔预塔23.3米，加压塔35.6米，常压塔37.8米。
3.综合考虑塔体和塔内件投资，板式塔与填料塔总投资相差不大。
4.单耗方面，由于压降小，填料塔比板式塔小大约0.05~0.25t甲醇/t蒸汽。
5.常压塔若采用板式塔，由于塔板多，压降大，要求塔釜温度压力要高，以保
证塔顶产量和质量（保证回流比），因此供热体——加压塔塔顶甲醇蒸汽压力和蒸汽量要充足，客观要求加压塔塔釜加热蒸汽品位（压力）要高。
板式塔与填料塔的区别
板式塔与填料塔正常的操作、调节应该是一样，但是填料塔应当注意以下几点：1.填料塔操作范围较小，特别是对于液体负荷的变化更为敏感。
液体负荷较小时，填料表面不能很好的润湿，使传质效果急剧下降，反之，容易发生液泛。
2.填料塔不宜与处理易聚合或含有固体悬浮物的物料。
3.对于容易起泡物系，填料塔更适合，因为对泡沫有限制和破碎作用。
4.热敏性物系易采用填料塔，由于持液量比板式塔少，物料在塔内停留时间短。
5.填料塔更适合负压塔操作，压降比板式塔小，能耗损耗少。
6.从设备安装及检修方面来说，填料比塔板成本高，安装周期短，检修不如塔板方便。
而且安装比塔板要求高。
尤其是分布器的水平度，可以说一个填料塔是否能够成功开车很大程度上取决于其分布器的设计和安装好坏。
精馏塔原始开车操作技术检查按安装工艺流程图逐一进行核对检查。
吹除和清除在新建或大修后的塔系统所属设备和管道内，往往存在有安装过程中的灰尘、焊条铁屑等杂物。
为了避免这些杂物在开车时堵塞管路或卡坏阀门，必须用压缩空气进行吹除或清扫。
吹除前应按气液流程，依次拆开与设备、阀门连接的法兰，吹除物由此排放。
吹洗时用高速压缩空气分段吹尽并用木锤轻击外壁。
每吹尽一段，立即装好法兰。
吹洗流程应该是从设备的高处往低处吹。
系统水压试验和气密性试验为了检查设备焊缝的致密性和机械强度，在使用前要进行水压试验。
水压试验一般按设计图纸上的要求进行。
水压试验要用常温下的清水，并要从设备的最低点注入，使设备内的气体由上面放尽。
为了保证开车时气体不从法兰及焊缝处泄露出来，使塔操作连续稳定，必须进行系统气密性试验。
试验方法是用压缩机向系统内送入空气，并逐渐将压力提高到操作压力的1.05倍。
然后对所有设备、管线上的焊缝和法兰逐个涂抹肥皂水进行查漏。
发现漏处，做好标记或记录，泄压后进行处理。
如无泄漏，保压30min，压力不降为合格，最后将气体放空单机试车和联动试车单机试车是为了确认转动和待转动设备（如空压机和离心泵等）是否好用，是否负荷有关技术规范。
板式塔和填料塔对比
1.1.1.1填料塔与板式塔的比较表8-2 精馏塔的主要类型及特点类型板式塔填料塔结构特点每层板上装配有不同型式的气液接触元件或特殊结构，如筛板、泡罩、浮阀等；塔内设置有多层塔板，进行气液接触塔内设置有多层整砌或乱堆的填料，如拉西环、鲍尔环、鞍型填料等散装填料，格栅、波纹板、脉冲等规整填料；填料为气液接触的基本元件操作特点气液逆流逐级接触微分式接触，可采用逆流操作，也可采用并流操作设备性能空塔速度（亦即生产能力）高，效率高且稳定；压降大，液气比的适应范围大，持液量大，操作弹性小大尺寸空塔气速较大，小尺寸空塔气速较小；低压时分离效率高，高压时分离效率低，传统填料效率较低，新型乱堆及规整填料效率较高；大尺寸压力降小，小尺寸压力降大；要求液相喷淋量较大，持液量小，操作弹性大（续表）制造与维修直径在600mm以下的塔安装困难，安装程序较简单，检修清理容易，金属材料耗量大新型填料制备复杂，造价高，检修清理困难，可采用非金属材料制造，但安装过程较为困难适用场合处理量大，操作弹性大，带有污垢的物料处理强腐蚀性，液气比大，真空操作要求压力降小的物料1.1.1.2板式塔塔型选择一般原则：选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。
1）下列情况优先选用填料塔：a.在分离程度要求高的情况下，因某些新型填料具有很高的传质效率，故可采用新型填料以降低塔的高度；b.对于热敏性物料的蒸馏分离，因新型填料的持液量较小，压降小，故可优先选择真空操作下的填料塔；c.具有腐蚀性的物料，可选用填料塔。
因为填料塔可采用非金属材料，如陶瓷、塑料等；d.容易发泡的物料，宜选用填料塔。
2）下列情况优先选用板式塔：a.塔内液体滞液量较大，操作负荷变化范围较宽，对进料浓度变化要求不敏感，操作易于稳定；b.液相负荷较小；c.含固体颗粒，容易结垢，有结晶的物料，因为板式塔可选用液流通道较大的塔板，堵塞的危险较小；d.在操作过程中伴随有放热或需要加热的物料，需要在塔内设置内部换热组件，如加热盘管，需要多个进料口或多个侧线出料口。
最新板式塔和填料塔对比
最新板式塔和填料塔对⽐1.1.1.1填料塔与板式塔的⽐较表8-2 精馏塔的主要类型及特点类型板式塔填料塔结构特点每层板上装配有不同型式的⽓液接触元件或特殊结构，如筛板、泡罩、浮阀等；塔内设置有多层塔板，进⾏⽓液接触塔内设置有多层整砌或乱堆的填料，如拉西环、鲍尔环、鞍型填料等散装填料，格栅、波纹板、脉冲等规整填料；填料为⽓液接触的基本元件操作特点⽓液逆流逐级接触微分式接触，可采⽤逆流操作，也可采⽤并流操作设备性能空塔速度（亦即⽣产能⼒）⾼，效率⾼且稳定；压降⼤，液⽓⽐的适应范围⼤，持液量⼤，操作弹性⼩⼤尺⼨空塔⽓速较⼤，⼩尺⼨空塔⽓速较⼩；低压时分离效率⾼，⾼压时分离效率低，传统填料效率较低，新型乱堆及规整填料效率较⾼；⼤尺⼨压⼒降⼩，⼩尺⼨压⼒降⼤；要求液相喷淋量较⼤，持液量⼩，操作弹性⼤（续表）制造与维修直径在600mm以下的塔安装困难，安装程序较简单，检修清理容易，⾦属材料耗量⼤新型填料制备复杂，造价⾼，检修清理困难，可采⽤⾮⾦属材料制造，但安装过程较为困难适⽤场合处理量⼤，操作弹性⼤，带有污垢的物料处理强腐蚀性，液⽓⽐⼤，真空操作要求压⼒降⼩的物料1.1.1.2板式塔塔型选择⼀般原则：选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。
1）下列情况优先选⽤填料塔：a.在分离程度要求⾼的情况下，因某些新型填料具有很⾼的传质效率，故可采⽤新型填料以降低塔的⾼度；b.对于热敏性物料的蒸馏分离，因新型填料的持液量较⼩，压降⼩，故可优先选择真空操作下的填料塔；c.具有腐蚀性的物料，可选⽤填料塔。
因为填料塔可采⽤⾮⾦属材料，如陶瓷、塑料等；d.容易发泡的物料，宜选⽤填料塔。
2）下列情况优先选⽤板式塔：a.塔内液体滞液量较⼤，操作负荷变化范围较宽，对进料浓度变化要求不敏感，操作易于稳定；b.液相负荷较⼩；c.含固体颗粒，容易结垢，有结晶的物料，因为板式塔可选⽤液流通道较⼤的塔板，堵塞的危险较⼩；d.在操作过程中伴随有放热或需要加热的物料，需要在塔内设置内部换热组件，如加热盘管，需要多个进料⼝或多个侧线出料⼝。
板式塔和填料塔对比
要求液相喷淋量较大，持液量小，
操作弹性大
（续表）
制造与维修 直径在600mm以下的塔安装困 新型填料制备复杂，造价高，检修
难，安装程序较简单，检修清 清理困难，可采用非金属材料制造，
理容易，金属材料耗量大
但安装过程较为困难
适用场合 处理量大，操作弹性大，带有 处理强腐蚀性，液气比大，真空操
污垢的物料
沫的物系，泛点率应取低限值，而无泡沫的物系，可以取较高的泛点率；二是填料 塔的操作压力，对于加压操作的塔，应取较高的泛点率，对于减压操作的塔，应取 较低的泛点率。考虑到石油组分可近似看做无泡沫物系，且为加压操作，取泛点率：
故空塔气速
。
2）气相动能因子 与气相负荷因子
在工业设计中推荐的~的范围之内。
8）接管
原料进料质量流量：
料，取流速
，管径为：
，密度
，为气液混合进
圆整取公称直径DN = 400mm，同理，可以计算得到萃取剂进料管直径为200mm、 塔顶出料管直径为300mm、塔底出料管直径为350mm、塔顶回流管直径为250mm、塔 底回流管的直径为1000mm（可能过大）。
1.1.3.3 设计水力学校核
3）塔径计算
塔横截面积
4）填料装填计算 等板高度取
；理论板数
，则填料层高度：
填料堆积设计高度：
填料装填体积：
填料装填质量：
5）喷淋密度 液体喷淋密度是指单位塔截面积上，单位时间内喷淋的液体体积，单位是m3/
（m2·h）。填料塔中汽液两相的相间传质主要是在填料表面流动的液膜上进行的。 要形成液膜，填料表面必须被液体充分润湿，而填料表面的润湿状况取决于塔内的
liquid vapor to/℃ liquid from / to /（kg/hr）
板式塔和填料塔比较
板式塔塔型选择一般原则：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安 装、运转、维修等。 1）下列情况优先选用填料塔： a.在分离程度要求高的情况下，因某些新型填料具有很高的传质效率，故可 采用新型填料以降低塔的高度； b.对于热敏性物料的蒸馏分离，因新型填料的持液量较小，压降小，故可优 先选择真空操作下的填料塔； c.具有腐蚀性的物料，可选用填料塔。因为填料塔可采用非金属材料，如陶
（续表） 制造与维修 直径在600mm以下的塔安装 困难，安装程序较简单，检 修清理容易，金属材料耗量 大 处理量大，操作弹性大，带 有污垢的物料 新型填料制备复杂，造价高，检 修清理困难，可采用非金属材料 制造，但安装过程较为困难 处理强腐蚀性，液气比大，真空 操作要求压力降小的物料
适用场合
1.1.1.2
1.1.1.3
1）塔板种类
板式塔塔盘的类型与选择
根据塔板上气、液两相的相对流动状态，板式塔分为穿流式和溢流式。目前 板式塔大多采用溢流式塔板。穿流式塔板操作不稳定，很少使用。 2）各种塔盘性能比较 工业上需分离的物料及其操作条件多种多样， 为了适应各种不同的操作要求， 迄今已开发和使用的塔板类型繁多。这些塔板各有各的特点和使用体系，现将几 种主要塔板的性能比较。 表8-3 塔盘类型 泡罩板 浮阀板 筛板 舌型板 优点 较成熟、操作稳定 效率高、操作范围宽 结构简单、造价低、 塔板效率高 结构简单且阻力小 表8-4 塔板类型 泡罩板 浮阀板 筛板 生产能力 1.0 1.2-1.3 1.2-1.4 塔板性能的比较 适用场合 特别容易堵塞的物系 分离要求高、负荷变化大 分离要求高、塔板数较多 分离要求较低的闪蒸塔 缺点 结构复杂、造价高、塔 板阻力大、处理能力小 浮阀易脱落 易堵塞、操作弹性较小 操作弹性窄、效率低 主要塔板性能的量化比较 操作弹性 5 9 3
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•
简单回顾2：
动量传递（动量扩散）
（动量通量）= -（动量扩散系数）×（动量浓度梯度）
热量传递（热量扩散）
同理，组分B有
若为液相，则有
二、一组分通过另一停滞组分的扩散（单向扩散）
•如吸收： •溶质A •通过B•相界面
• 对于截面2：
•溶剂S •同时S不逆向通过（汽化）
• 1、总体流动•。 N， N(cA/C) ， N(cB/c)； • 2、A、B做等分子反方向扩散的传递运动• 即 JA= - JB • 3、总体流动加快了A的传递速度 • NA=JA+N(cA/c) 4、总体流动与B的扩散运动方向相反
•液相
•B+A
•S+A
•A
•萃 取
•相界面
•液相
•固相
•S+A
•A •A
•结晶•（或A+S）
•A
•溶解
•气相 •相界面
•或液相
•固相
•B+A
•A
•C
•吸附
•A
•脱附
•
▪ 传质过程（分离操作）：物质在相间的转移过程 。
▪ 相际传质的复杂性
举例:吸收与传热的区别 ①推动力不一样 传热是温度差；传质是浓度差。 ②过程的最终状态不一样 传热是Δt=0；相际间的传质不
•
§8-4 一维稳定分子扩散
一、等分子（摩尔）反方向扩散
•★ 对于双组分混合物，在总压处处相等的前提下(分子浓度 •处处相等):
（1）JA = - JB （等分子反向扩散） （2）对A、B二元物系，系统各处的总摩尔浓度都相等； 即 p=pA+pB=Const. 则
DAB=DBA
在这种双组分混合物内，产生物质A的扩散流JA的同时，必定 伴有方向相反的物质B的扩散流JB。
•
•有溢流塔板又分为：
•优点：弹性大、操作稳定可靠。
•缺点：结构复杂，制造成本高，压降大，液泛气速
•
低，故生产能力较小。
•
• 特点：结构简单、造价低、压降小、生产 能
•
力大、操作弹性可达2~3、
•
•特点：结构上较泡罩简单，比筛板复杂，操作弹性大 、
•
生产能力大。
•
•各种浮阀： •阀型：F1型、V型、T型、A 型
•cA
2
•E
•0
•δ
•z
•δe •虚拟相界面——有效膜 •δe——当量膜厚
膜模型（停滞膜模型）
膜模型（停滞膜模型）
• 把从气相主体到界面的对流传质速率折合成通过厚度 为δe的膜层（虚拟膜）的分子扩散速率。
•液相
•式中，kG——气相对流传质系数（以分 压差为推动力）kmol/m2·s·pa
•
kL——液相对流传质系数（以浓
摩尔比
换算关系：
•
3、浓度
质量浓度 摩尔浓度
换算关系： 气体
•kg/m3 •kmol/m3
•
第二节 扩散原理
§8-3 基本概念和费克(Fick)定律
•扩散：物质在单一相内的传递过 程 ➢ 流体中物质扩散的基本方式：
扩散方式 作用物 作用方式 作用对象
分子扩散 流体分子 热运动 静止、滞流
涡流扩散 流体质点 湍动和旋涡
•网络资源：
• 超星电子图书（图书馆）；系网页上的教学园地；其它。
•
第八章 传质过程导论
目的：1、了解传质的重要性； 2、掌握相组成的多种表示方法； 3、掌握扩散原理； 4、掌握三种传递之类比； 5、了解传质设备。
重点：扩散原理（分子扩散，稳定、不稳定扩散，等摩 尔相互扩散，单向扩散，涡流扩散，对流扩散） 的理解，掌握相互间之差别。
§8-5 扩散系数
• • D（m2/s） ——表达某个组分在介质中扩散快慢的一种传递属
性，是物质的特性常数之一。类似于λ，但较复杂
• 一、气体中的D• 范围0.1~1cm2/s
• 分子热运动速度• 分子碰撞频繁• • 扩散速度• • D
• 计算：半经验公式，福勒（Fuller）p10式（8-21）和表8-2 换算 ：
1．化工原理II讲课学时安排
《化工原理》下册，教学大纲共计50学时。
第 八 章 传质过程导论
8学时
第 九 章 吸收
12学时
第 十 章 蒸馏
18学时
第十三章 干燥
12学时
2．教学环节与要求
课堂教学（思路和概念为主）：认真听讲、记笔记，不迟到、早退，保证出勤率 预习、复习、练习 作业 ：严谨，独立完成，及时答疑， 平时成绩10%。 一般每周二上课前交齐, 学习委员
•
简单回顾3：
•以“三传”为物理内核的单元操作
•
• 中国企业在2005年度世界500强（18家） 中化工企业的排位
排名
1 31 3 46 8 287
公司标志
公司名称
主要业务 营业收入亿美元
中国石化
炼油 750.77
中国石油天然气 炼油 677.24
中化集团
贸易 203.81
•
化工原理II教学组织及要求
•塔设备
•
§8-8 填料塔和板式塔
均为两相逆流设备
1、填料塔
两相的浓度沿塔高度连续变化 称为连续接触式传质设备
•拉西环
•鲍尔环
•
•阶梯环
•环
•板波纹
•丝网波纹
•鞍形环
•槽式液体分布器
•
•2、板式塔
• 两相的浓度沿塔高呈阶梯变化 •称为逐级接触式传质设备
•平顶 型溢流 堰
•受液 区
•降液 管
•开孔 区
湍流
➢ 分子扩散：
•推动力••浓度差••物质传递 •简称为扩散
•终点：•浓度差为〇
•扩散快慢？
•
➢ 扩散通量：
单位面积上单位时间内扩散传递的物质量，单位为kmol/(m2•s);
➢ 费克(Fick)定律：扩散通量与浓度梯度成正比。
对于组分A
•气体
•浓度梯度 •JA 物质A在介质B中的分 子扩散通量 •DAB 分子扩散系数
•分压梯度 •“—” 扩散沿浓度降低的 方向
对于组分B
•
同 •费克定律 傅利叶定律 和 牛顿粘性定律
动量传递（扩散） 热量传递（扩散）
质量传递（扩散）
扩散并不单独占有任何空间
扩散占据一定空间
（通量）= -（扩散系数）×（梯度）
• 注意！
• 虽然扩散是物质分子热运动的结果，但物质A的扩散速度并不等于 在扩散温度下单个分子的热运动速度。
•层流：D占主要地位； •湍流：DE占主要地位。
•DE——涡流扩散系数。非物性常数，与湍动程度有关，且与流体 质点所处位置有关，很难测定。 •D——扩散系数。在温度压力不变时为Const.
•对流传质 •膜模型
•层流底层 •c •（DE ≈ 0，分子扩散）
•cA •F
1
•过渡层
•G
•湍流主体
•H •（DE>>D， D≈0 ，涡流扩散）
度差为推动力）kmol/m2·s·(kmol/m3)
• kG 、kL简称为传质分系数或传质系数
显然，若流体气体中的湍流愈激烈Re，则δ ，传质阻 力也愈小，即1/k。 • 传质速率方程式能否用于计算？ •(cA1-cA2)可求，但k=?（同传热的，k取决于流体物性、流动 状况等因素）实验测定经验公式（下一章）。
负责
答疑 ： 地点 ：系办公室 期中测试 (闭卷) 期末考试(闭卷)
•
相关的参考资料
参考教材
1、《化工原理》（上、下），姚玉英等，天津大学出版社 2、《化工原理》（上、下），陈敏恒等，化学工业出版社
辅助教学资料：
1、《化工原理学习指南-问题与习题解析》，姚玉英等，天津大学出版社 2、《化工原理例题与习题》，姚玉英，化学工业出版社 3、《化工原理教与学》，陈敏恒等，化学工业出版社 4、《化工原理例题详解》，陈敏恒等，化学工业出版社 5、《化工原理习题精解》（上、下），何潮洪等，科学出版社 6、《化工原理详解与应用》，丛德滋，化学工业出版社
。 ★ D与物系有关，与T、P有关，数据实测
•D气相 > D液相
• 等分子反向扩散发生在静止的或在垂直于浓度梯度方向上作滞流运动的流 体中，是一种最单纯的分子扩散过程。
传质速率（或传质通量）NA：单位时间通过单位固定空间传质面积的A 物质量，单位 kmol/(m2•s)； 等分子反方向扩散中（物系静止）： 定态过程，连通管内 NA、D、T ···均为Const。 将上式中的p、z 对应积分，整理得：
难点：相组成的表示；扩散原理。
•
第一节 概述
§8-1 化工生产中的传质过程
分类 特点 单元操作
分离依据
化工原料、中间产品、粗产品等
非均相混合物 有相界面
过滤、沉降等
不同相的物性差异
均相混合物 无相界面 吸收、精馏等
？ •人造相界面（制成两相物系） •物质在相间的物性差异
•气相 •B+A
•A
•相界面 •液相 S
•S+A
•吸收
•相界面
•气相 B
•液相
•B+A
•S+A
•A
•脱吸
•相界面
•液相
•汽相
•A
•A+B •B
•A+B
•精馏
•
•相界面
•固相
•气相