气液传质设备

表 1 板间距 HT 的参考数值 塔径 D(m) 板 间 距 HT(mm) 0.3～0.6 200～350 0.6～1.0 250～400 1.0～2.0 250～600 2.0～4.0 300～600
---- 泛 点 气 速 ， 由经验式计算或 图11-8查取。
4.0～6.0 400～800
《化工原理》电子教案/第十一章
第一节 板式塔
一、结构及特点
平顶型 溢流堰 受液区
单流型
有溢流塔板
降液管
单降液管 多降液管
降液管 溢流装置 平顶堰 溢流堰 齿形堰
开孔区
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第一节 板式塔
一、结构及特点
双流型塔板
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受液区
第一节 板式塔
单流型 多流型 液流形式 U型流 阶梯型流
操作点3
气量上限 操作弹性＝ 气量下限
液相下限线
液相上限线
漏液线 O
塔板的负荷性能图
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VL
七、塔板设计要点
设计内容： 板型：筛板、浮阀等 板上液流型式：单流、双流等 板间距HT 塔径D
受液盘
安定区
单流型
板上结构：开孔区、受液区、安定区、溢流装置结构设计
设计方法：
根据经验选定一些结构参数设计其他参数校核各项流体力学性能画负荷性能图
有溢流塔板
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四、塔板的流体力学性能
5、塔板上的液面落差 ------液面落差越小越好
不良后果： 液面落差会导致气流分布不均 产生的原因： 液体在塔板上横向流动时要克服流
动阻力（摩擦阻力、形体阻力）。
6、 板上液体的返混 ----减少返混对传质是有利的
有溢流塔板
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2、液沫夹带----- 一定存在，不可避免。
过量液沫夹带----不允许，是塔的不良操作现象之一。 （1）降低板效； 不良后果： （2）将不挥发性物质逐板送至塔顶 造成产品污染；
（3）严重时造成液泛。
产生的原因： 气体输送夹带、 飞溅夹带
要求夹带量eG<0.1kg液体/kg干气体
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第十一章 气液传质设备
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第十一章 气液传质设备
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第十一章 气液传质设备
板式塔 塔设备 填料塔
第一节 板式塔
板式塔出现较早，迄今已有近200年的历史了，其间 跨越了四个里程碑，即 食品和医药生产阶段 能源(炼油)生产阶段 石油化工生产阶段 节能要求阶段
气量上限 操作弹性＝ 气量下限
过量液沫夹带线
液泛线
操作点1
操作点2
液相下限 线
液相上限线 操作点3 漏液线 O 塔板的负荷性能图 VL
3、若操作弹性偏小，应如何调 节塔板结构设计参数呢？
增大板间距；增大开孔率；减小堰长----提高过量液沫夹带线， 左移液相下限线。
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[ 例 ] 如图所示为某塔板的负荷性能图， A 点为操作 点。试根据该图 （1）确定塔板的气、液负荷； （2）判断塔板的操作上、下限各为什么控制； （3）计算塔板的操作弹性。
若流体力学性能不好，则调整相应结构参数
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六、塔板设计要点
思考：如图
VG
1、对操作点1的情况，应如 何调节塔板结构设计参数使之 处于正常操作区中央附近？
增大板间距；增大塔径； 增大开孔率----提高过量 液沫夹带线。 2、对操作点3的情况呢？ 增大塔径；增大堰长，减 小堰高----降低漏液线。
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二、板式塔类型
泡 罩 型 筛 孔 型 特点：结构上较泡罩简单，比筛板复杂， 浮 阀 型 操作弹性大、生产能力大。 喷 射 型 ： 其 它 型 ：
1953年开发 出来，其中以 美国Glitstch公 司推出的F1型 浮阀应用最为 广泛
受液盘
双流型
U 流型
受液盘
阶梯型流
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二、板式塔类型
泡 罩 型 筛 孔 型 浮 阀 型 喷 射 型 ： 其 它 型 ：
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。
一般工业中 使用的筛板孔径 是3-8mm，近年 来采用大孔径 (l0-25mm)的筛 板。
有溢流塔板
四、塔板的流体力学性能
----不允许，是塔的不良操作现象之一。 3. 液泛（淹塔） 不良后果： 塔压力降急剧增大、板效急剧减小 产生的原因： 降液管被液体充满
(1)气体流量过大，产生了过量的液沫夹带；
(2)液体负荷过大，降液管的截面积不够。
4、气泡夹带 ------越小越好
不良后果： 降低板效 产生的原因： 降液管中液体停留时间过短
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
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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。
7．液体在降液管内的停留时间
----停留时间不要太短，否则会导致气泡夹带。 3~5s
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五、塔径和塔高的估算
D 4VG u
u (0.6 ~ 0.8)uF
塔高Z N e H T
---- 板 间 距 ， 根据经验取值
板间距 HT 与塔径 D 之间的关系如表 1 所示：
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第一节 板式塔
观看录像 观看录像时的思考题： 1. 气液两相在塔内的良好接触状态有哪两种？ 2. 塔板结构包括哪些？ 3. 塔内不利流动情况有哪些？
4. 塔内不良操作现象有哪些？
5. 塔板型式有几种？ 6. 负荷性能图有几条线组成？什么用途？
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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）。
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六、塔板负荷性能图
VG
设计要求： 操作点落在正常操 过量液沫夹带线 液泛线 作区内； 操作点在正常操作 操作点1 区的中央附近； 如图，显然，操作 点1、3的塔板结构设 操作点2 计不合理。 正常操作区 操作弹性大于2～3
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各种浮阀： F1型、V型、T型、A型
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二、板式塔类型
在近40年里，塔板是按泡罩、筛孔和浮阀这三种基 本塔类而发展的，一些新开发的塔板，多数也是这三种 塔板的改进型。 进入90年代以来，人们又开始寻求板式塔的新突破。 欧美各国，尤其是美国的各大塔器生产商，研制、开发 出大批新型塔板。这些新型塔板既克服了以前的一些缺 点，同时又保留了以往普通塔板的优点，以更好适应现 在对于大直径蒸馏设备大通量、高效率的要求。 其他型: 请查阅相关资料,并给出.
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三、气液两相在塔内的良好接触状态
鼓泡接触状态 气液接触方式有三种： 泡沫接触状态 喷雾接触状态
这两种气液接触方式才能使气液两相在设 备中要有良好的接触：
接触充分，接触面要大，相界面不断更新
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四、塔板的流体力学性能
塔内只有具有良好的流体力学性能，才能实现高效传质。 因此，有必要讨论一下塔内流体力学性能。 具体讨论以下几个方面（包括不良的流体力学状况）： 1、漏液 2、液沫夹带 3、液泛
四、塔板的流体力学性能
6、 气体通过塔板的压降 -----单板压降
单板压降不要过大或过小。 一般，常压塔：单板压降40~65mmH2O 减压塔：单板压降10~35mmH2O 产生的原因：
hp 干板压降 液层压降 hc hl（加和模型）有溢流塔板
不良后果： （1）单板压降大，气体流动阻力大，对输送要求较高。 （2）过高的单板压降会使塔顶与塔底的压差较大，从而影响体系 的相平衡关系以及气液流动情况，这对真空操作尤为重要。