气液传质设备培训教材PPT课件
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化工原理课件 第十一章 气液传质设备
比表面积 填料特性 空隙率
填料因子
类型： 个体填料
规整填料
在选择填料时，一般要求：
比表面积及空隙率要大，
填料的润湿性要好，
气体通过能力大，阻力小，
液体滞留量小，
单位体积填料的重量轻， 造价低，并有足够的机械强度。
《化工原理》电子教案/第十一章
六、塔板负荷性能图
设计出的塔板结构是否合理，是否能满足上述各项流 体力学性能良好的要求，需要检验。
检验的方法就是绘制塔板负荷性能图（理论上，每块 塔板都有一个负荷图）。
《化工原理》电子教案/第十一章
29/58
VG
操作弹性＝气量上限 气量下限
液相下限线
六、塔板负荷性能图
过量液沫夹带线
液泛线
操作点1
了不少于80种的各 种类型塔板。
缺点：结构复杂，制造成本高，压降大，液泛气速
筛 孔 型
低，故生产能力较小。
浮 阀 型
喷 射 型 ：
其 它 型 ：
10/58
《化工原理》电子教案/第十一章
二、板式塔类型
泡 罩 型
筛 孔 型
特点：结构简单、造价低、压降小、生产能
浮 阀 型 喷 射 型 ：
1、漏液
2、液沫夹带
3、液泛
4、气泡夹带
5、塔板上的液面落差
6、塔板上液体的返混
7、气体通过塔板的压降
8、液体停留时间
23/58
《化工原理》电子教案/第十一章
四、塔板的流体力学性能
1、漏液 ----- 一定存在，不可避免。
严重漏液----不允许，是塔的不良操作现象之一。
不良后果：降低板效，严重时使板上不能积液。 产生的原因：气速过小，或液体分布严重不均。
第九章气液传质设备.ppt
1．泡罩塔板
图11－2泡罩塔板
泡罩塔板是工业上应用最早的 塔板，其结构如图片11-2所示， 它主要由升气管及泡罩构成。 泡罩安装在升气管的顶部，分 圆形和条形两种，以前者使用 较广。泡罩有f80、f100、 f150mm三种尺寸，可根据塔径 的大小选择。泡罩的下部周边 开有很多齿缝，齿缝一般为三 角形、矩形或梯形。泡罩在塔 板上为正三角形排列。
图11-8 塔板上的气液接触状态
塔板上气液两相的接触状态是决定板上两相流流体力学及传质和 传热规律的重要因素。如图片11-8所示，当液体流量一定时，随 着气速的增加，可以出现四种不同的接触状态。 （1）鼓泡接触状态当气速较低时，气体以鼓泡形式通过液层。 由于气泡的数量不多，形成的气液混合物基本上以液体为主，气 液两相接触的表面积不大，传质效率很低。 （2）蜂窝状接触状态随着气速的增加，气泡的数量不断增加。 当气泡的形成速度大于气泡的浮升速度时，气泡在液层中累积。 气泡之间相互碰撞，形成各种多面体的大气泡，板上为以气体为 主的气液混合物。由于气泡不易破裂，表面得不到更新，所以此 种状态不利于传热和传质。 （3）泡沫接触状态当气速继续增加，气泡数量急剧增加，气泡 不断发生碰撞和破裂，此时板上液体大部分以液膜的形式存在于 气泡之间，形成一些直径较小，扰动十分剧烈的动态泡沫，在板 上只能看到较薄的一层液体。由于泡沫接触状态的表面积大，并 不断更新，为两相传热与传质提供了良好的条件，是一种较好的 接触状态。
（4）喷射接触状态当气速继续增加，由于气体动能很 大，把板上的液体向上喷成大小不等的液滴，直径较 大的液滴受重力作用又落回到板上，直径较小的液滴 被气体带走，形成液沫夹带。此时塔板上的气体为连 续相，液体为分散相，两相传质的面积是液滴的外表 面。由于液滴回到塔板上又被分散，这种液滴的反复 形成和聚集，使传质面积大大增加，而且表面不断更 新，有利于传质与传热进行，也是一种较好的接触状 态。
气液传质设备培训教材(PPT 42页)
§11.1 板式塔
7
（二）筛板塔
筛板塔的主要结构：
化 • 筛孔 ——提供气体上升的通道；
工 2. 溢流堰 原 ——维持塔板上一定高度的液层，以保证在
塔板上气液两相有足够的接触面积； 理 3. 降液管
——作为液体从上层塔板流至下层塔板的通道。
§11.1 板式塔
8
（三）浮阀塔
化 工 原 理
工作原理
§11.1 板式塔
6、板式塔便于侧线采出。
§11.2 填料塔
42
（二）填料塔
1、适用于处理有腐蚀性的物料；
化 2、填料塔压力降较小，适用于真空蒸馏；
工 3、适用于间歇蒸馏或热敏性物料的蒸馏； 4、适用于处理易发泡的液体。
原
理
32
θ
丝
环
网
波
化
纹
工
原
理
板波纹
§11.2 填料塔
33
（三）填料作用及特性
1、填料作用
（1）提供气液接触面；
化 （2）强化气体湍动，降低气相传质阻力；
工 （3）更新液膜表面，降低液相传质阻力。 2、填料特性
原 （1）比表面积 a
理
定义：单位堆积体积所具有的表面积，
[m2/m3]、[1/m]。
填 料 尺 寸 小 a传质面积
（四）喷射型塔板 如：舌形塔板与浮舌塔板
（五）穿流塔板
§11.1 板式塔
11
二、板式塔的水力学性能
（一）塔板上气液两相的接触状态 化 鼓泡状态、蜂窝状态、泡沫状态、喷射状态
工
原
理
§11.1 板式塔
12
1. 鼓泡接触状态
液体——连续相 气体——分散相
气液传质设备
10.1 板式塔
三、液层阻力 气体通过液层的阻力损失hf由以下三个原因产 生： 1.克服板上泡沫层的静压； 2.形成气液界面的能量消耗； 3.通过液层的摩擦阻力损失。 注：低气速时，液层阻力为主；高气速时，干 板阻力所占比例相对增大。
2018/12/8 李 梅
8
10.1 板式塔
9
10.1.4筛板塔内气液两相的非理想流动 板式塔的设计意图：1.气液两相充分接触，减 少传质阻力；2.保持逆流，获得较大的推动力。 但：实际与理想总有差距。所用这些偏离都违 背了逆流原则，导致平均传质推动力下降，对 传质不利。 归纳起来，板式塔内各种不利于传质的流动现 象有两类：1.空间上的反向流动；2.空间上的 不均匀流动。
2018/12/8 李 梅
10.1 板式塔
一、空间上的反相流动： 是指与主体流动方向相反的液体或气体的流动。空间 的方向流动主要有两种：液沫夹带、气泡夹带。 1.液沫夹带 气体穿过板上液层时，无论是喷射还是鼓泡型操作都 会产生大量的尺寸不同的液滴。在喷射型操作中，液 体是被气流直接分散成液滴的；而在鼓泡型操作中， 液滴是因泡沫层表面的气泡破裂而产生的。这些液滴 的一部分会被上升的气流裹挟至上层塔板，这种现象 称为液沫夹带。
3
2018/12/8
李 梅
10.1 板式塔
1.塔板上的气体通道——筛 孔：为保证气液两相在塔板 上能够充分接触并在总体上 实现两相逆流，塔板上均匀 地开有一定数量的供气体自 下而上流动的通道。 2.溢流堰：为保证气液两相 在塔板上有足够的接触表面， 塔板上必须贮有一定量的液 体。 3.降液管：作为液体自上层 塔板流至下层的通道，每块 塔板通常附有一个降液管。
《气液传质设备》课件
2023-2026
ONE
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《气液传质设备》ppt 课件
REPORTING
CATALOGUE
目 录
• 气液传质设备概述 • 常见气液传质设备介绍 • 气液传质设备操作与维护 • 气液传质设备的应用与发展趋势
PART 01
气液传质设备概述
定义与分类
定义
气液传质设备是指用于实现气体和液 体之间传质过程的设备，主要应用于 化工、制药、环保等领域。
智能化与自动化
借助物联网、大数据等技术手段 ，实现设备的智能化和自动化控 制，提高生产效率。
多功能化与集成化
通过将多种传质技术集成于一体 ，实现设备多功能化，满足不同 领域的需求。
2023-2026
END
THANKS
感谢观看
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REPORTING
故障2
设备运行过程中出现异常噪音
排除方法
检查设备紧固件是否松动，检查设备内部是否有异 物。
设备出口流量不足
故障3
排除方法
检查进料和出料管路是否畅通，检查设备内部是否堵塞 。
设备的维护与保养
01
02
03
日常保养
定期清理设备表面灰尘， 检查紧固件是否松动。
中修
根据设备运行时间和磨损 情况，进行中修保养，包 括更换易损件、清洗内部 等。
传质设备的选型与设计
选型
根据实际需求和处理量，选择适合的气液传质设备类型。需要考虑的因素包括工艺流程、操作条件、物料特性和 环保要求等。
设计
根据选定的设备类型和工艺要求，进行详细的结构设计和参数计算。需要考虑到设备的材料、结构、尺寸、操作 参数等因素，以确保设备的性能和可靠性。
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PART 01
气液传质设备概述
定义与分类
定义
气液传质设备是指用于实现气体和液 体之间传质过程的设备，主要应用于 化工、制药、环保等领域。
智能化与自动化
借助物联网、大数据等技术手段 ，实现设备的智能化和自动化控 制，提高生产效率。
多功能化与集成化
通过将多种传质技术集成于一体 ，实现设备多功能化，满足不同 领域的需求。
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故障2
设备运行过程中出现异常噪音
排除方法
检查设备紧固件是否松动，检查设备内部是否有异 物。
设备出口流量不足
故障3
排除方法
检查进料和出料管路是否畅通，检查设备内部是否堵塞 。
设备的维护与保养
01
02
03
日常保养
定期清理设备表面灰尘， 检查紧固件是否松动。
中修
根据设备运行时间和磨损 情况，进行中修保养，包 括更换易损件、清洗内部 等。
传质设备的选型与设计
选型
根据实际需求和处理量，选择适合的气液传质设备类型。需要考虑的因素包括工艺流程、操作条件、物料特性和 环保要求等。
设计
根据选定的设备类型和工艺要求，进行详细的结构设计和参数计算。需要考虑到设备的材料、结构、尺寸、操作 参数等因素，以确保设备的性能和可靠性。
精品化工原理课件_传质设备
(3)填料数n[1/m3]:d≤(1/10～1/8)D,d↓,n↑,a↑，ε ↓ (4)堆积密度ρP[kg/m3]：ρ P↓，材耗↓，但强度应足够 (5)填料因子φ：φ =a/ε 3[1/m]，由实验测定。
2.常用填料：
①环形填料:通量较大而液体分布较差
(a)拉西环： (动画)性能较差，应用少； (b)鲍尔环：(动画1 、2、3)性能优于拉西环，应用广； (c)阶梯环：(动画1、2、3)性能优良。
一.概述：
1.设计意图：
(1)在塔板上两相密切充分接触；
(2)在塔内两相呈逆流流动。
2.典型结构：
每块塔板上错流流动；总体上逆流流动。 板式塔的正常操作（动画）
3.塔板构造：
(1)塔板上的气体通道：
如筛孔；
(2)溢流堰：
保证塔板上有一定高度液层。
(3)降液管：
它是相邻塔板间的液体通道。
三.塔板上两相非理想流动：
(1)相际接触面积：经验式见P202式(10-44)。 (2)传质系数：液相见P202式(10-45)，气相见式(10-46)
六.附属结构：
(1)支撑板 (2)液体分布器； (3)液体再分布器；(4)除沫器。
1.返混现象：使板效率下降
(1)液相返混—液沫夹带：
小液滴被气流裹挟、大液滴的弹溅作用(主要)。
(2)气相返混—气泡夹带：降液管内气泡来不及解脱。
2.气液的不均匀流动：不利于传质
(1)气体分布的不均匀性：
液体横过塔板要克服各种阻力，造成液面落差。 (2)液体分布不均匀：液体沿圆形塔板的速度分布不均
3.漏液：气速过小和液面落差引起气流分布不均
(2)泛点关联图：P199图10-54
3.塔的操作范围：
(1)气速u：载液区时气液湍动加剧，效果好u载<u<u泛 (2)液量L：L>Lmin(最小喷淋密度)。
2.常用填料：
①环形填料:通量较大而液体分布较差
(a)拉西环： (动画)性能较差，应用少； (b)鲍尔环：(动画1 、2、3)性能优于拉西环，应用广； (c)阶梯环：(动画1、2、3)性能优良。
一.概述：
1.设计意图：
(1)在塔板上两相密切充分接触；
(2)在塔内两相呈逆流流动。
2.典型结构：
每块塔板上错流流动；总体上逆流流动。 板式塔的正常操作（动画）
3.塔板构造：
(1)塔板上的气体通道：
如筛孔；
(2)溢流堰：
保证塔板上有一定高度液层。
(3)降液管：
它是相邻塔板间的液体通道。
三.塔板上两相非理想流动：
(1)相际接触面积：经验式见P202式(10-44)。 (2)传质系数：液相见P202式(10-45)，气相见式(10-46)
六.附属结构：
(1)支撑板 (2)液体分布器； (3)液体再分布器；(4)除沫器。
1.返混现象：使板效率下降
(1)液相返混—液沫夹带：
小液滴被气流裹挟、大液滴的弹溅作用(主要)。
(2)气相返混—气泡夹带：降液管内气泡来不及解脱。
2.气液的不均匀流动：不利于传质
(1)气体分布的不均匀性：
液体横过塔板要克服各种阻力，造成液面落差。 (2)液体分布不均匀：液体沿圆形塔板的速度分布不均
3.漏液：气速过小和液面落差引起气流分布不均
(2)泛点关联图：P199图10-54
3.塔的操作范围：
(1)气速u：载液区时气液湍动加剧，效果好u载<u<u泛 (2)液量L：L>Lmin(最小喷淋密度)。
化工原理第11章气液传质设备.ppt
溶剂
气体 填料塔
板式塔
在 圆 柱 形 壳 体 内 按 一 定 间 距 水 平板式塔
设置若干层塔板，液体靠重力作 用自上而下流经各层板后从塔底
溶剂
排出，各层塔板上保持有一定厚
度的流动液层；气体则在压强差
的推动下，自塔底向上依次穿过
各塔板上的液层上升至塔顶排出。
四 川 大 学 化 工 学 院气热阶D化 工 原 理 教 研 室跃、交J式液换塔变，在盘化故塔。内两逐相
层阀小以因料径资四 川 大 学 化 工 学 院(((将，。在此，，塔564)))采所在较具节缩板化 工 原 理 教 研 室操耐经用以 较 大 有 省 短低作堵济大湿高的很设改3弹塞性0板气气高备造波%性。。。纹压速速的投施大由 由填降下范抗资工于于，也操围堵；周料约这J、不作内塞用期C为种P折高时能性于，T新4塔。，维。老节板。型板、对其持对塔省该塔具大比雾稳于改施塔板有实沫定结造工筛板具高孔验夹的焦原费的有效等表带高、降用操较和明量效聚液。结作大高构小率合管J范C的通取、。、、围P开量T板含塔代主塔孔的，压固圈要板与特使降体可受的开点也颗保塔气板孔，板不粒持速压率将具高的不影降，其，物变有响较气用更而系，，新液于好且，只受型在新漏塔需的塔垂提设耐液板更板直液计堵时传换液筛管可的质塔塞层板内大性气单板高低高幅。速元，度8速度%较顶可的并，缩低部节影流较小，的约响，浮塔所填投较
泡罩塔板（ Bubble-cap Tray ）
泡罩塔板（ Bubble-cap Tray ） 泡罩塔板是最早（1813年）在 工业上应用的一种塔板，其主要 元件由升气管和泡罩构成，泡罩 安装在升气管顶部，泡罩底缘开 有若干齿缝浸入在板上液层中， 升气管顶部应高于泡罩齿缝的上 沿，以防止液体从中漏下。 操管由的泡板近四 川 大 学 化 工 学 院漏几上作于罩型化 工 原 理 教 研 室液十升时有塔。现年折升板，其象逐流气操液缺渐经。管作体点被泡稳横，是筛罩定向泡结孔齿通罩，构塔缝过塔复弹板分塔板杂性散、板即大，进浮经使，造入阀溢在在价液塔流低工高层板堰气业，等，流速生塔所形入下产板取成降操中压代两液作曾降相。管是， 大混一。也，合种不气生的广致体产鼓为则产强泡沿应生度区升用严低。气的重，
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气 液 传 质 设 备培训 教材(P PT42页 )
§11.1 板式塔
20
3. 液泛（淹塔）
定义：液体进塔量大于出塔量，塔内不断积液，
直至塔内充满液体，破坏塔内正常操作
化
工
夹带液泛 由液沫夹带引起— 气速过大。
原
液泛
理
降液管液泛 由降液管通过液体能力不够 而引起
——液量过大。
气 液 传 质 设 备培训 教材(P PT42页 )
化
工
原
理
操作示意图
§11.1 板式塔
7
（二）筛板塔
筛板塔的主要结构：
1. 筛孔
化 ——提供气体上升的通道； 工 2. 溢流堰 原 ——维持塔板上一定高度的液层，以保证在
塔板上气液两相有足够的接触面积；
理
3. 降液管
——作为液体从上层塔板流至下层塔板的通道。
§11.1 板式塔
8
（三）浮阀塔
化 工 原 理
气 液 传 质 设 备培训 教材(P PT42页 )
§11.1 板式塔
24
19
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。
化 2. 液沫夹带
——板式塔操作的气速下限
工 现象：液滴随气体进入上层塔板。
原 后果：过量液沫夹带，造成液相在板间的返混，
理
板效率下降
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
板压降过大（即气量过大）或降液管堵塞。
气 液 传 质 设 备培训 教材(P PT42页 )
气 液 传 质 设 备培训 教材(P PT42页 )
§11.1 板式塔
22
4. 气泡夹带：
液体在降液管中停留时间太短，
大量气泡被液体卷进下层塔板。 化 液沫夹带是液体的返混，气泡夹带是气体的返混。
工 液沫夹带和气泡夹带夹带量需严格地制在最大允许值 原 范围内。 理 （二）塔板的负荷性能图
气 液 传 质 设 备培训 教材PP T课件
1
化 一、分类：
工 • 板式塔： 逐级接触式，内装塔板，
原
气液传质在板上液层空间内进行；
理
• 填料塔： 连续（微分）接触式，内装填料，
气液传质在填料润湿表面进行。
气 液 传 质 设 备培训 教材PP T课件
2
二、评价塔设备性能的指标
1. 生产能力大；
2. 分离效率高；
气 液 传 质 设 备培训 教材(P PT42页 )
§11.1 板式塔
21
影响液泛气速 uF 的因素：
• 与板间距HT有关： HT↑ → uF↑，不易液泛 • 与液量有关：VL↑ → uF↓ 化 • 与物系性质有关：易发泡，uF↓
工
适宜气速：u=(0.7-0.8)uF
原
u/uF——液泛分率
理
综上所述，造成液泛的原因主要是液量过大、
（四）喷射型塔板 如：舌形塔板与浮舌塔板 （五）穿流塔板
§11.1 板式塔
11
二、板式塔的水力学性能
（一）塔板上气液两相的接触状态
化
鼓泡状态、蜂窝状态、泡沫状态、喷射状态
工
原
理
§11.1 板式塔
12
1. 鼓泡接触状态
液体——连续相 气体——分散相
两相接触面积： 气泡表面
化 工 原 理
§11.1 板式塔
工作原理
§11.1 板式塔
9
各种浮阀： 阀型：F1型、V型、T型、A型
化 工 原 理
§11.1 板式塔
10
三种塔板的比较:
1. 生产能力： 筛板 >浮阀 >泡罩；
2. 压降： 泡罩 >浮阀 >筛板；
化
工
3. 操作弹性： 浮阀 >泡罩 >筛板；
原 4. 造价：
泡罩 >浮阀 >筛板；
理 5. 板效率： 浮阀、筛板相当 >泡罩。
13
2. 泡沫接触状态
液体——连续相 气体——分散相
两相接触面积：不断更新的液膜表面
化 工 原 理
§11.1 板式塔
14
3. 喷射接触状态
气体——连续相 液体——分散相
两相接触面积：不断更新的液滴表面
化 泡沫状 工 和喷射 原 状均为 理 优良的
塔板工 作状态
为减小液 沫夹带， 大多数塔 都控制在 泡沫接触 状态下操 作
保证大通量、低压降、合适的弹性
§11.1 板式塔
4
一、板式塔类型、结构、作用及特点：
化 工 受液区 原 理
平顶型 溢流堰
降液管
开孔区
有溢流塔板
§11.1 板式塔
5
总体上气液呈逆流流动； 每块塔板上呈均匀错流。
化 工 原 理
塔板的作用：气液两相传质，传热的场所。
§11.1 板式塔
6
（一）泡罩塔
在工业上最早（1813年）应用的一种塔板， 其主要元件由升气管和泡罩构成
§11.1 板式塔
15
（二） 气体通过塔板的压力降
化
压降由两部分构成
干板压降 h0 液层阻力 he
液层静压力 液体表面张力
总压力降：ΔHt=h0+he
工
原
气量↑→ ΔHt↑
理 影响因素 液量↑→ ΔHt↑
板结构：开孔率↑→u0 ↓ → ΔHt ↓
一般，常压塔：单板压降40~65mmH2O 减压塔：单板压降10~35mmH2O
§11.1 板式塔
17
化 工 原 理
§11.1 板式塔
18
三、板式塔的操作特性
（一）塔板上的异常操作现象
1. 漏液
化 当气速过小或气液分布不均匀时，有的筛孔无气体通
工 过，造成液体短路，大量液体由筛孔漏下。
原
产生原因 气量过小 ；
理
塔板开孔率大。
漏液 两相在塔板上的接触时间↓
板效率↓
§11.1 板式塔
§11.1 板式塔
16
（三）塔板上的液面落差
液面落差△：塔板进、出口侧的清液高度差
产生原因：
液体在塔板上横向流动时要克服
化
流动阻力
工 （板面上的摩擦阻力、障碍物上的形体阻
原 力和气流造成的阻力）
理
液面落差
气流的不均匀分布
有溢流塔板
严重 漏液 板效率下降 与塔板结构、塔径、流量有关。 直径较大的塔，可采用双溢流和阶梯溢流减小液面落差
化 3. 阻力小，压降低；
工 4. 操作弹性大；
原 5. 满足工业对生产设备的一般要求：结构
理
简单、造价低、安装维修方便等。
3
三、塔设备研制开发思路
1. 总体上保证气液两相呈逆流流动
化
提供最大的传质推动力
工 2. 每块板上或填料层内保证气液两相充分接触
原
保证传质充分，尽可能减小传质阻力
理 3. 提供足够大的气液两相通道
气 液 传 质 设 备培训 教材(P PT42页 )
气 液 传 质 设 备培训 教材(P PT42页 )
§11.1 板式塔
23
VG
正常操作区
过量液沫夹带线
4
液5泛线
化
1
工
液相下限线
操作点
2
——液相上限线
原
3
理
漏液线
O
VL
塔板的负荷性能图
操作弹性=气量上限/气量下限
操作弹性要求大于 2～3
气 液 传 质 设 备培训 教材(P PT42页 )