气液传质设备
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 ：
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《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
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《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。
第十章气液传质设备
第十章气液传质设备10.1教学基本要求：(4学时)气液传质过程对塔设备的要求。
板式塔板上的气液接触状态；塔内非理想流动及其改善；漏液、液泛及有效操作范围(负荷性能图)。
填料塔常用填料及其特性；气液两相在填料塔内的流动、压降、最小喷淋密度和液泛现象；填料的等板高度。
10.2基本概念：板式塔的设计意图①气液两相在塔板上充分接触，②总体上气液逆流，提供最大推动力。
对传质过程最有利的理想流动条件总体两相逆流，每块板上均匀错流。
三种气液接触状态鼓泡状态：气量低，气泡数量少，液层清晰。
泡沫状态：气量较大，液体大部分以液膜形式存在于气泡之间，但仍为连续相。
喷射状态：气量很大，液体以液滴形式存在，气相为连续相。
转相点由泡沫状态转为喷射状态的临界点。
板式塔内主要的非理想流动液沫夹带、气泡夹带、气体的不均匀流动、液体的不均匀流动。
板式塔的不正常操作现象夹带液泛、溢流液泛、漏液。
筛板塔负荷性能图将筛板塔的可操作范围在汽、液流量图上表示出来。
湿板效率考虑了液沫夹带影响的塔板效率。
全塔效率全塔的理论板数与实际板数之比。
操作弹性上、下操作极限的气体流量之比。
常用塔板类型筛孔塔板、泡罩塔板、浮阀塔板、舌形塔板、网孔塔板等。
填料的主要特性参数①比表面积ａ，②空隙率ε，③填料的几何形状。
常用填料类型拉西环，鲍尔环，弧鞍形填料，矩鞍形填料，阶梯形填料，网体填料等。
载点填料塔内随着气速逐渐由小到大，气液两相流动的交互影响开始变得比较显著时的操作状态为载点。
泛点气速增大至出现每米填料压降陡增的转折点即为泛点。
最小喷淋密度保证填料表面润湿、保持一定的传质效果所需的液体速度。
等板高度HETP分离效果相当于一块理论板的填料层高度。
填料塔与板式塔的比较填料塔操作范围小，宜处理不易聚合的清洁物料，不易中间换热，处理量较小，造价便宜，较宜处理易起泡、腐蚀性、热敏性物料，能适应真空操作。
板式塔适合于要求操作范围大，易聚合或含固体悬浮物，处理量较大，设计要求比较准确的场合。
第12章 气液传质设备
47
12.3.4 填料塔与板式塔的比较
1.操作弹性：板式塔>填料塔，且板式塔便于侧线出料； 2.适宜处理物系：
填料塔：易起泡物系，热敏性物系（停留时间短）； 板式塔：含有少量固体颗粒物系（方便清理）； 3.供（取）热：填料塔装取热装置不易，板式塔可在塔板上 安设冷却管。 4.生产规模：板式塔适于大规模生产，填料塔适于小规模生 产，但过小的液量不适用于填料塔，因为填料塔要求一定的 喷淋密度。
适宜操作应在载点气速和泛点气速之间
u (0.6 ~ 0.8)uF
p，kP a
L3 L2 —液L泛1 区干塔
泛点
—载液区
载点
—恒持液量区
32
L3> L2> L1
10
u, m/s（空塔气速）
填料层的p~u 关系 （双对数坐标系）
L---喷淋量
42
2. 液泛
埃克特（Eckert）通用关联图： 坐标：
43
12.2.4.4 塔盘鼓泡区设计
（1）浮阀的选择 （2）浮阀的排列方式 （3）开孔率的确定 （4）塔板排布
1
（1）浮阀的选择
圆阀 F-1型浮阀：轻阀（厚1.5mm，重25克，减压塔）； 重阀（厚2mm，重33克 ）。
条阀 SV系列
2
（2）浮阀的排列
顺排、叉排（建议用叉排） 塔径超过800，采用分块式塔板。
三、填料塔 填料塔的基本结构 常见的填料种类及特性参数 板式塔与填料塔的比较
END
泛点率的经验计算公式
F1
100CV 0.78KCF
AT
F1
100CV 136LS Ab KCF
ZL
二式计算后取大值。
大塔 减压塔 D<0.9m的塔
气液传质设备
而实现传质过程。
填料塔主要由塔体、填料和液体分布器组成，填料装在塔体内，液体通 过液体分布器均匀地喷洒在填料上，气体通过填料间的空隙上升与液体 接触，实现传质过程。
鼓泡塔
鼓泡塔是一种特殊类型的塔设备，适用 于处理含有大量固体颗粒的气液传质过
定期检查
按照规定的时间间隔对设备进 行检查，记录检查结果，及时
发现并处理潜在问题。
06
气液传质设备的发展趋势与展望
新技术应用与改进
新型传质元件
采用新型材料和结构设计， 提高传质效率，降低能耗 和设备体积。
智能化控制
引入人工智能和大数据技 术，实现设备的智能控制 和优化运行，提高生产效 率和产品质量。
程。
鼓泡塔的主体是一个垂直的圆筒形塔， 底部装有分布器，使液体均匀地向上流 动。气体通过分布器进入液体中，形成 气泡并上升，与液体充分接触，实现传
质过程。
鼓泡塔具有较高的处理能力和较低的能 耗，特别适合处理高浓度的固体颗粒。
填料塔
填料塔是一种常用的气液传质设备，适用于各种规模的气液传质 过程。
填料塔的主体是一个垂直的圆筒形塔，内部装有各种类型的填料， 如拉西环、鲍尔环等。液体通过填料层自上而下流动，气体通过 填料间的空隙上升与液体接触，实现传质过程。
混合器具有结构简单、操作方便、处理能力大等优点，但能耗较高，且对气液比有一定的限 制。
03
气液传质设备的性能评价
传质效率
传质效率
指设备在单位时间内完成的质量传递量，是衡量设备性能的重要 指标。
提高传质效率的方法
通过优化设备结构、改进操作条件、选择适宜的填料或膜材料等方 式，提高传质效率。
化工原理-第10章-气液传质设备
化⼯原理-第10章-⽓液传质设备化⼯原理-第10章-⽓液传质设备知识要点⽤于蒸馏和吸收塔的塔器分别称为蒸馏塔和吸收(解吸)塔。
通称⽓液传质设备。
本章应重点掌握板式塔和填料塔的基本结构、流体⼒学与传质特性（包括板式塔的负荷性能图)。
1. 概述⾼径⽐很⼤的设备叫塔器。
蒸馏与吸收作为分离过程，基于不同的物理化学原理，但其均属于⽓液两相间的传质过程，有共同的特点可在同样的设备中进⾏操作。
(1) 塔设备设计的基本原则①使⽓液两相充分接触，以提供尽可能⼤的传质⾯积和传质系数，接触后两相⼜能及时完善分离。
②在塔内⽓液两相最⼤限度地接近逆流，以提供最⼤的传质推动⼒。
(2) ⽓液传质设备的分类①按结构分为板式塔和填料塔②按⽓液接触情况分为逐级式与微分式通常板式塔为逐级接触式塔器，填料塔为微分接触式塔器。
2. 板式塔(1) 板式塔的设计意图：总体上使两相呈逆流流动，每⼀块塔板上呈均匀的错流接触。
(2) 筛孔塔板的构造①筛孔——塔板上的⽓体通道，筛孔直径通常为3~8mm 。
②溢流堰——为保证塔板上有液体。
③降液管——液体⾃上层塔板流⾄下层塔板的通道。
(3) 筛板上的⽓液接触状态筛板上的⽓液接触状态有⿎泡接触、泡沫接触、喷射接触，⽐较见表10-1。
表10-1 ⽓液接触状态⽐较项⽬⿎泡接触状态泡沫接触状态喷射接触状态孔速很低较⾼⾼两相接触⾯⽓泡表⾯液膜液滴外表⾯两相接触量少多多传质阻⼒较⼤⼩⼩传质效率低⾼⾼连续相液体液体⽓体分散相⽓体⽓体液体适⽤物系重轻σσ<(正系统)重轻σσ>(负系统)⼯业上经常采⽤的两种接触状态是泡沫接触与喷射接触。
由泡沫状态转为喷射状态的临界点称为转相点。
(4) ⽓体通过塔板的压降包括塔板本⾝的⼲板阻⼒(即板上各部件所造成的局部阻⼒)、⽓体克服板上充⽓液层的静压⼒所产⽣的压⼒降、⽓体克服液体表⾯张⼒所产⽣的压⼒降(⼀般较⼩，可忽略不计)。
(5) 筛板塔内⽓液两相的⾮理想流动①空间上的反向流动(与主体流动⽅向相反的液体或⽓体的流动)：液沫夹带与⽓泡夹带。
气液传质设备
气液传质设备
(Mass Transfer Equipments)
第十二章
主要内容
第一节 概
气液传质设备
述
第二节
第三节
板式塔
填料塔
第四节
填料塔与板式塔的比较
第一节 概 述（Introduction） 一、气、液传质设备(塔设备)的作用 基本作用有两个： ⒈提供气、液两相充分接触的场所，使传热、 传质两种传递过程能够迅速有效地进行； ⒉使接触后的汽液两相及时分开，互不夹带。
条形浮阀
条形浮阀的特点为:条形浮阀不会旋转,因而不 易磨损,阀片不会卡死、脱落;由于条形浮阀的 气体从两侧喷出,不像圆形浮阀从四周喷出,所以 塔板上的液体返混小于圆形类浮阀塔板,效率相 对较高;可以排出较圆孔形更大的开孔率,从而 提高处理能力。
条形浮阀存在的不足
①与传统圆形浮阀类似,阀盖上方无鼓泡区,造成 塔板传质效率降低; ②液面落差较大 ③长条形阀孔的四个锐角会形成严重的应力集 中,易引起塔板的机械损坏。
沉积。试验操作表明,该塔板操作灵活,浮阀活
动自如,同时阀翼开缝对阀体有优良的自清洗作
用,但雾沫夹带略大。
第二节 板式塔 Plate (tray) tower
二、塔板的结构 1.塔板的分区
鼓泡区：气液两相传热、传质 降液区：液体通道，小气泡聚合成大气泡再返回
受液区：接受降液管ຫໍສະໝຸດ 液体安定区：减少降液管气泡夹带量 边缘区：支撑塔板及塔板上液体
式中：Ls ──液体体积流量 m3/h
3
hw ──溢流堰高
lw──溢流堰长
m
m
第二节 板式塔 Plate (tray) tower
(3)克服液体表面张力产生压降hσ: 计算公式：
气液传质设备
气液传质设备第十章气液传质设备气液传质设备的型式由多种，本章主要介绍塔式设备的构造与操作性能特点，以便解决塔设备合理选用与设计问题10．1 填料塔一、填料塔的结构填料塔是一种应用广泛的气液两相接触并进行传热、传质的塔设备，可用于吸收〔解吸〕、精馏和萃取等别离过程。
图10－1 填料塔的典型结构填料塔的结构如图10－1所示，塔体为圆筒形，两端有封头，并装有气、液相进、出口接管。
塔底有气体的进口及分配空间，其上为调料的支撑——支撑栅板，板上充填一定高度的填料，填料可以乱堆，亦可以整砌。
栅板可允许气、液体通过。
塔顶有液体进口和液体分布器，使入塔液体尽可能均匀地喷淋在填料层地顶部，液体沿填料外表向下流动。
由于填料层中地液体往往有向塔壁流动地倾向〔壁流效应〕，故填料层较高时，常将其分为假设干段，每两段之间设有液体再分布装置，可将向塔壁流动地液体重新导向填料层中。
填料塔在操作时，气体从塔底通入，自下而上通过填料层地空隙，与自上而下沿填料外表流下地液体呈逆流接触，进行传质，传热，两相地组成沿塔高呈连续变化，故填料塔为微分接触式设备。
填料塔地塔体可根据被处理物料地性质，用金属、陶瓷、塑料或金属外壳内衬以耐腐蚀材料制成。
为保证液体在整个塔截面上地均匀分布，塔体应具有良好地垂直高度。
填料塔不仅结构简单，而且具有阻力小和便于用耐腐蚀材料制造等优点，尤其适用于塔直径较小地情形及处理有腐蚀性的物料或要求压强较小的真空蒸馏系统，此外，对于某些液气比拟大的蒸馏或吸收操作，也宜采用填料塔。
近年来，国内外对填料的研究与开发进展迅速。
由于性能优良的新型填料不断涌现以及填料塔在节能方面的突出优势，使得目前填料塔最大直径可达20m。
在国内，具有新型塔内件的高效填料塔技术也已作为国家重点推广工程，在全国1600余座塔器中得到应用，获得了巨大的经济效益和社会效益。
填料塔的应用日趋广泛。
二、二、填料填料式填充于填料塔中的材料，它是填料塔的主要内构件，其作用是增加气、液两相的接触面积，并提高液体的湍动程度以利于传质、传热的进行。
穿孔曝气器氧转移率-概述说明以及解释
穿孔曝气器氧转移率-概述说明以及解释1.引言1.1 概述穿孔曝气器是一种常见的废水处理设备，它通过气体（通常是空气或氧气）的注入来增加水中的氧含量，并提高废水中有机物的降解效率。
穿孔曝气器的原理基于气体通过在曝气器底部的小孔或微孔上注入水中，从而形成大量的气泡，气泡通过上浮的过程中将气体溶解进废水中。
穿孔曝气器在废水处理中具有广泛的应用，特点在于其操作简便、效果稳定可靠、成本相对较低等。
它能够有效地提供氧气给废水中的微生物，促进微生物的代谢活性，从而加速废水中有机物的降解速度。
此外，穿孔曝气器还能够增加废水中的氧气传递效率，提高溶解氧的浓度，进而改善微生物的生长环境。
然而，穿孔曝气器的氧转移率受到多种因素的影响。
首先是气泡的尺寸和数量，较小的气泡更容易与水中的氧气接触和溶解，从而提高氧转移率。
其次是曝气器的操作条件，如曝气器底部的压力和温度等因素，均会对氧转移率产生影响。
此外，水质的特性，如溶解氧浓度、温度和离子浓度等也会对氧转移率产生影响。
为了提高穿孔曝气器的氧转移率，有一些优化方法可以采用。
首先，可以通过调节气泡尺寸和数量的方式来改善氧气的传递效率。
其次，优化曝气器的操作条件，如调整底部压力和温度，以获得最佳的氧转移率。
此外，对废水的前处理也是提高氧转移率的重要手段，通过去除废水中的悬浮物和溶解氧的竞争物质，可以提高氧气在废水中的传递效率。
综上所述，穿孔曝气器作为一种废水处理设备，其氧转移率的提高对于促进废水处理的效果至关重要。
通过优化穿孔曝气器的操作条件和提高废水前处理的效果，可以有效地提高氧转移率，进而提高废水处理的效率。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式来编写：文章结构：本文共分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，我们将概述穿孔曝气器氧转移率的相关背景和重要性，并介绍本文的目的。
在正文部分，我们将首先阐述穿孔曝气器的定义和原理，包括其基本构成和工作原理。
然后，我们将讨论穿孔曝气器在不同领域中的应用和其特点，分析其优点和局限性。
吸收塔的工作原理
吸收塔的工作原理吸收塔是一种用于气体净化和气体液体传质的设备，其工作原理是通过将气体与液体接触，利用溶解、吸附或化学反应等方式，将气体中的有害物质吸收到液体中，从而达到净化气体的目的。
吸收塔在化工、环保、石化等领域有着广泛的应用，下面将详细介绍吸收塔的工作原理。
首先，吸收塔的工作原理涉及气体和液体的接触。
当气体通过吸收塔时，与塔内的液体接触，气体中的有害物质会被液体吸收。
液体通常是一种溶剂或吸收剂，其选择取决于需要去除的有害物质的性质和浓度。
在接触的过程中，气体中的有害物质会向液体传质，从而净化气体。
其次，吸收塔的工作原理还涉及气液传质的过程。
气体与液体接触后，有害物质会通过溶解、吸附或化学反应等方式，从气体中转移到液体中。
这个过程受到多种因素的影响，包括气体和液体的性质、温度、压力、接触时间等。
通过控制这些因素，可以提高气液传质效率，从而提高吸收塔的净化效果。
另外，吸收塔的工作原理还包括对液体的处理和再生。
在吸收过程中，液体会吸收大量的有害物质，因此需要对液体进行处理和再生，以达到循环使用的目的。
液体处理通常包括脱除吸收物质、再生溶剂或吸收剂等步骤，通过这些处理，可以使液体重新达到净化气体的要求。
最后，吸收塔的工作原理还涉及设备的设计和操作。
为了实现高效的气体净化，吸收塔需要合理的设计和操作。
包括塔的结构、填料或板式塔板的选择、气液分布、液体再循环等方面的设计，以及操作参数的控制，都对吸收效果有着重要影响。
通过科学的设计和合理的操作，可以实现吸收塔的高效运行。
总之，吸收塔的工作原理是通过气体与液体的接触和传质过程，将气体中的有害物质吸收到液体中，从而实现气体的净化。
通过合理的设计和操作，可以实现吸收塔的高效运行，达到净化气体的目的。
吸收塔在化工、环保、石化等领域有着广泛的应用前景，对于改善环境质量和保护人们健康具有重要意义。
气液传质设备概述
气液传质设备概述什么是气液传质设备气液传质设备是一种用于实现气体和液体之间质量传递的装置或系统。
在化学工程和相关领域中，气液传质设备被广泛应用于各种传质过程，包括吸收、吸附、脱气等。
气液传质设备的主要类型1. 吸收塔吸收塔是最常见的气液传质设备之一。
它通过将气体通入塔底，与上升的液体相接触，并在接触过程中发生质量传递。
吸收塔广泛应用于气体净化、脱酸、脱硫等工艺中。
吸收塔的结构可以分为湿式塔和干式塔两种。
湿式塔是指液体以喷淋或液膜形式进入塔内与气体接触。
而干式塔则是通过填料层来增加气液接触面积，提高质量传递效率。
2. 吸附塔吸附塔是另一种常见的气液传质设备。
它利用固体吸附剂将气体中的特定成分吸附到固体表面上，从而实现质量传递。
吸附塔主要用于气体分离和纯化、脱水、催化剂再生等过程中。
根据固体吸附剂的不同，吸附塔可以分为活性炭吸附塔、分子筛吸附塔等。
3. 脱气设备脱气设备用于去除气体中的杂质，使气体达到特定的纯度要求。
脱气设备常用于高纯度气体的生产和应用领域。
常见的脱气设备包括吸附式脱气器、膜式脱气器、冷凝器等。
吸附式脱气器通过吸附剂吸附气体中的杂质，以实现脱气效果。
膜式脱气器则利用特殊的膜材料，通过选择性渗透，将气体中的杂质分离出去。
气液传质设备的工作原理气液传质设备的工作原理可以归纳为两个基本过程：质量传递与传质势差。
质量传递是指气体与液体之间的质量传递过程，通常是通过物质的扩散或对流来完成。
在气液传质设备中，一般需要提高气液接触面积，以增强质量传递的效果。
常见的方法是采用填料、喷淋等方式。
传质势差是指气体和液体之间的浓度差、压力差或温度差等差异，从而驱动质量传递的发生。
传质势差是实现气液传质的主要推动力。
气液传质设备的设计与应用气液传质设备的设计与应用需要考虑多种因素，包括传质效率、设备尺寸、能耗等。
在设计气液传质设备时，需要根据传质过程的特点选择合适的设备类型和参数。
例如，在吸收过程中，需要考虑液体喷淋方式、填料类型、填料高度等因素；在吸附过程中，需要选择合适的吸附剂和吸附塔结构。
化工原理气液传质设备
化工原理气液传质设备气液传质设备在化工领域中具有重要的作用。
它们能够实现气体和液体之间的传质过程，从而满足不同化工过程中的需要。
本文将介绍气液传质设备的基本原理以及它们在化工领域的应用。
一、气液传质设备的基本原理气液传质设备是利用不同相之间的质传扩散来实现物质传递的过程。
其中，气液传质设备主要包括吸收塔、吸附塔、萃取塔和蒸馏塔等。
这些设备通过充分接触气体和液体，利用相对浓度差异和溶解度差异来实现物质传递。
在气液传质设备中，气体和液体以不同的形式相互接触。
其中，气体一般以气泡、气液分散剂或气体流动的形式存在，而液体则以滴状、薄膜、湍流或静态的形式存在。
通过增加界面积和减少传质阻力，气液传质设备能够提高传质效率。
二、气液传质设备的应用1. 吸收塔吸收塔是一种常用的气液传质设备，主要用于气体中有害成分的去除。
在吸收塔中，废气与吸收剂通过充分接触，有害成分会被吸收剂吸收，从而净化废气。
2. 吸附塔吸附塔是利用吸附剂对气体中的有害物质进行去除的设备。
吸附剂通常具有很大的比表面积，通过与气体接触，吸附剂上的孔隙能够吸附气体中的有害成分，从而实现气体的净化。
3. 萃取塔萃取塔主要用于分离液体混合物中的组分。
在萃取塔中，液体混合物与萃取剂接触，通过溶质在两相之间的传输来实现组分的分离。
4. 蒸馏塔蒸馏塔是一种常见的气液传质设备，用于将液体混合物分离成为较纯的组分。
蒸馏塔通过液体的汽化和冷凝过程，将液体混合物中的组分按照其沸点的差异进行分离。
三、气液传质设备的优化与发展随着化工行业的发展，气液传质设备也在不断优化和发展。
目前，一些新型的气液传质设备如微滴反应器、微通道装置等开始得到应用。
这些新型设备能够提高传质效率、降低能耗，并满足高效、精细化生产的需求。
此外，化工原理气液传质设备的设计和运行也越来越注重安全性和环保性。
在设计上，需要考虑到设备的稳定性、材料的选择以及操作的方便性。
在运行过程中，需要确保气体和液体的流动平稳，避免泄漏和废液的排放。
气液传质设备
10. 气液传质设备气液传质设备种类繁多，但基本上可分为两大类：逐级接触式和微分接触式。
本章以板式塔作为逐级接触式的代表，以填料塔作为微分接触式的代表，分别予以介绍。
10.1 板式塔10.1.1 概述板式塔结构如图所示，主要由塔体、塔板、裙座、接口等部分组成。
正常工作时，液体在重力作用下自上而下通过各层塔板后由塔底排出；气体在压差推动下，经均布在塔板上的开孔由下而上穿过各层塔板后由塔顶排出，在每块塔板上皆储有一定的液体，气体穿过时两相接触进行传质。
为有效地实现气液两相之间的传质，板式塔应具有两方面的功能：每块板上气液两相保持密切充分的接触，为传质过程提供足够大且不断更新的相界面，减小传质阻力；使气液两相尽量保持逆流流动状态，以提供最大的传质推动力。
总之，设计意图是塔内逆流、板上错流。
下面以筛板塔为例进行讨论（板上气液两相的传质过程）筛孔塔板的构造如图所示。
主要构造包括：筛孔，供气体上升用的圆形小孔，孔径通常是3-8mm或12-25mm；溢流堰，在塔板的出口端设有溢流堰，堰的高度以h w表示，长度以l w表示；降液管，一般为弓形，也有圆形，下端必须保证液封（如下图所示），降液管下缘的缝隙h0（又称为降液管底隙高度）必须小于堰高h w。
10.1.2 筛板上的气液接触状态筛板上的气液接触状态大致分为鼓泡状态、泡沫状态、喷射状态。
气液接触呈鼓泡状态时，液相为连续相，气相为分散相，筛孔气速较低，气流穿过液层时断裂为气泡上升至液面。
两相接触面积为气泡表面，由于表面积小，湍动程度小，所以传质阻力较大。
在泡沫接触状态，液体仍为连续相，气体仍为分散相。
此时，筛孔气速较大，气泡量多，气泡表面不断相互连接发生合并与破裂。
板上液体以液膜形式存在于气泡之间。
两相接触面为面积很大的液膜，湍动程度也大，所以传质阻力小。
在喷射接触状态，液体为分散相而气体为连续相。
筛孔气速很大，以喷射状态穿过液层。
板上的液体被破碎成液滴后被抛于塔板上方空间，落下后再次被抛出。
3气液传质设备
气相与液相进行质量传递的场所，广泛应用于精馏与吸收过程。
气液传质设备的分类(两大类):填料塔板式塔塔设备构件：塔体：是塔设备的外壳，由圆筒和上下封头组成；塔体支座：塔体支座是塔体安放到基础上的连接部分；除沫装置：用于捕集夹带在气液中的液滴；接管：用于连接工艺管路；人孔和手孔：为了安装、检修和检查的需要设置；吊耳：为了起吊方便，在塔设备上焊以吊耳；吊柱：为了在安装和检修时，方便塔内件的运送，而在塔顶设置的构件。
一、板式塔1.结构：●圆柱形壳体；塔板；溢流堰；受液盘；降液管。
2.板式塔的特点：●空塔气速高，处理（生产）能力大；造价低；塔板效率稳定；结构简单，检修清理方便。
3.工作原理：液体受重力作用，由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘，然后横向流过塔板，从另一侧的降液管流至下一层塔板，最后由塔底排出；气体由塔底进入，在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板的气体通道，分散成小股气流，鼓泡通过各层塔板的液层，由塔顶排出；塔板是气、液两相进行质量和热量传递的主要部件；气液两相在塔板上的逐级接触，为传质过程提供了足够大且不断更新的相间接触表面，导致两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。
4.板式塔类型：1.按塔内气—液流动方式分类:错流塔板：整体上是逆流，塔板上是错流。
逆流塔板(穿流板)：全塔中均为逆流。
注：由于逆流塔板需要较高的操作气速才能维持板上液层，操作弹性有限、分离效率低，故工业中应用较少。
2.错流塔板的分类:泡罩塔板筛孔塔板浮阀塔板喷射塔板1)泡罩型泡罩型板式塔的工作原理：●液体横向流过塔板，靠溢流堰保持板上的液层厚度；●上升气体先经过升气管进入泡罩内．再流经泡罩与升气管的隙；●从泡罩下齿缝进入液层，被分散成许多细小的气泡或流股，在板上形成鼓泡层；●为气液两相的传热和传质提供良好的接触机会。
泡罩型板式塔的特点：●泡罩塔操作稳定，塔板不易堵塞；●操作弹性(能正常操作的最大负荷与最小负荷比)大；●结构复杂，造价高；●气相流道复杂，压力降大，生产能力和板效率较低。
气液传质设备
较稳定，效率较高 传统填料低；新型乱堆及规整填料高 较大 适应范围较大 较易 常用金属材料 大直径时较低
新型填料及规整填料塔竞争力较强。
塔型选择
塔径在0.6~0.7米以上的塔，过去一般优先选用板式塔。 随着低压降高效率轻材质填料的开发，大塔也开始采用各种 新型填料作为传质构件，显示了明显的优越性。 塔型选择主要需考虑以下几个方面的基本性能指标：
散装填料 塑料鲍尔环填料
板式塔
在圆柱形壳体内按一定间距水平设臵若 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。气、液 在塔内逐板接触进行质、热交换，故两 相的组成沿塔高呈阶跃式变化。
hl = hw how
式中： —— 充气系数，反映液层充气的程度，无因次。 水 =0.5；油 =0.5~0.35；碳氢化合物 =0.4~0.5。 hw 和 how —— 分别为堰高和堰上液流高度，m。 hf 总是随气速的增加而增加，但不同气速下，干板阻力和液 层阻力所占的比例有所不同。气速较低时，液层阻力为主； 气速高时，干板阻力所占比例增大。
浮阀塔板上的气、液流程
来自下一塔板的气体经鼓泡区的阀孔分散成小股气流，并由 各阀片边缘与塔板间形成的通道以水平方向进入液层。 由于阀片具有斜边，气体沿斜边流动具有向下的惯性，因此 只有进入液层一定距离待惯性消失后气体才会折转上升。
气体在板面上与液体相互混合接触进行传热传质，而后逸出 液面上升到上一层塔板。塔板上气液主体流向为错流流动。
双流喷射浮阀塔板
结构：阀笼与塔板固定，阀片在阀笼内上下浮动。 将单一鼓泡传质，变为双流传质，一部分为鼓泡、另一部分 为喷射湍动传质，使塔的分离效率和生产能力都大大提高。 该塔板可作为化工过程中的气液传质、换热设备。 特点：结构简单、阀片开启灵活、高效、高通量、寿命长、 耐堵塞。
设备选型—板式塔
设备选型—板式塔物质在相间的转移过程称为传质(分离)过程。
常见的有蒸馏、吸收、萃取和⼲燥等单元操作。
蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作。
它是通过加热造成⽓液两相物系，利⽤物系中各组分的挥发度不同的特性以实现分离的⽬的。
塔设备是能够实现蒸馏和吸收两种分离操作的⽓液传质设备，按结构形式可以分为板式塔和填料塔两⼤类。
在⼯业⽣产上，⼀般当处理量⼤时多采⽤板式塔，处理量⼩时采⽤填料塔。
选⽤原则（典型的）1、腐蚀性介质，易起泡物系，热敏性物料，⾼粘性物料通常选⽤填料塔。
2、对于中、⼩规模的塔器，和塔径⼩于600mm时，宜选⽤填料塔，可节省费⽤并⽅便施⼯。
3、对于处理易聚合或含颗粒的物料，宜采⽤板式塔。
不易堵塞也便于清洗。
4、对于在分离过程中有明显吸热或放热效应的介质，宜采⽤板式塔。
5、对于有多个进料及侧线出料的塔器，且各侧线之间板数较少，宜采⽤板式塔。
采⽤填料塔时内件结构较复杂。
6、对于处理量或负荷波动较⼤的场合，宜采⽤板式塔。
因液体量过⼩会造成填料层中液体分布不均匀，填料表⾯未充分润湿，影响塔的效率；当液体量过⼤时易产⽣液流影响传质，采⽤条阀等板式塔具有较⼤的操作弹性。
7、对于塔顶、塔底产品均有质量要求的塔系，宜采⽤板式塔。
8、根据各种⼯艺流程和特点，在同⼀塔内，可以采⽤板式及填料共存的塔型，即混合塔型。
适⽤于沿塔⾼⽓、液负荷变化较⼤的塔系。
板式塔为逐板接触式⽓液传质设备。
●评价塔设备性能的主要指标：⽣产能⼒、塔板效率、操作弹性、塔板压强降●浮阀塔的⼯艺计算：包括塔径、塔⾼及塔板上主要部件⼯艺尺⼨的计算。
⼀、⼯艺模拟计算后能够确定的参数（模拟计算可求得理论板层数、回流⽐、馏出液量、釜残液量、塔径、每层塔板的⽓液相负荷、冷凝器和再沸器负荷）1、估算塔径最常⽤的标准塔径（mm）为600，700，800，1000，1200，1400， (4200)原料通常从与原料组成相近处（加料板）进⼊塔内。
加料板以上的塔段称为精馏段，以下（包括加料板）成为提馏段。
第十二章 气液传质设备2
气液负荷位于该线上方，表示液沫夹带
过量，已不宜采用
0
1 Ls (m3/h)
液相负荷下限线
此线为保证塔板上液体流动时能均匀分 布所需的最小液量。
对平顶直堰，一般要求堰上液面高度 h1≥ 2 mm ,带入相应的公式计算出相应 的最小液体负荷。
h1 2.84103 k
此线为一垂直线。
L lw
2/3
L=0：气体通过干填料层的压降 p 与空塔气速 u 的关系在双对 数坐标上为直线，斜率 1.9~2.0
lg p
L2
液泛气速 C’
载点气速 B’
L1 L=0
C
B 载液区
A’ A lg u
有一定持液量时，p~u 将不再为简单的直线关系(喷淋密度为L1、L2曲线)，且 存在两个较明显的转折点。
原因：喷淋液体在填料上形成液膜，占据部分空隙，减小了气体的流通截面，对 相同空塔气速压降升高。
对塔板效率的影响不大。
0
4 1 Ls (m3/h)
对于一定气液比的操作过程，Vs/Ls 为一定值，故塔板的操作线在图上为以 Vs/Ls 为斜率过原点 o 的直线。
在适宜工作区图上做出反映主要工艺操作条件的操作线,这种图称为塔板的负荷 性能图
操作弹性
塔板的操作弹性：上、下操作极限点的气体流量之比。
对一定结构尺寸的塔板，采用不同气液比时控制塔的操作弹性与生产能力的因素 均可能不同。
液泛线
根据对降液管中液面高度的限制条件（下式），计算在不同液体负荷下Ls相应的 蒸气负荷Vs
Hd
p Lg
hw
h1 hf
(0.4 ~ 0.6)(HT hw )
2 5
3
Vs (m3/h)
由上述 5 条线所包围的区域即一定物系
降膜吸收器工作原理
降膜吸收器工作原理
降膜吸收器是一种常见的气液传质设备，主要用于气体与液体之间的传质操作。
其工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 气体进入吸收器：气体（通常是待吸收组分）通过进气口进入吸收器内部。
2. 液体介质送入吸收器：液体介质以液膜的形式从吸收塔的顶部均匀地送入吸收器内部。
液体介质可以是溶剂、吸收剂或反应物。
3. 气液接触：气体在液体介质存在下通过吸收塔向下流动，形成气液接触界面。
气体围绕在液滴表面时，会发生气体相对于液体的质量传递。
4. 组分传质：在气液接触界面上，待吸收组分会从气体相传递到液体相中，而可能有反应的组分也会从液体相传递到气体相中。
5. 液膜再生：在传质过程中，液体介质因为吸收了组分而发生化学反应或发生物理吸附等，使其性质发生变化。
因此，液体介质需要通过再生工艺来恢复在吸收塔顶部的液膜。
6. 产物收集：吸收过程中生成的产物通过废气管或其他方式从吸收塔中排出。
总之，降膜吸收器利用气液接触界面的形成和气体在液体介质
中的传质过程，实现了气体组分的吸收或反应的进行。
这种设备在化工、环保等领域有很广泛的应用。
填料吸收塔实验报告
填料吸收塔实验报告填料吸收塔实验报告引言：填料吸收塔是一种常用的气液传质设备，广泛应用于化工、环保等领域。
本次实验旨在通过对填料吸收塔的性能进行测试，探究其传质效果及工艺参数对吸收效率的影响。
一、实验目的本实验的主要目的是通过对填料吸收塔的实验研究，了解其传质性能及工艺参数对吸收效率的影响，为工业生产中填料吸收塔的设计与操作提供依据。
二、实验原理填料吸收塔是一种气液传质设备，通过气体与液体在填料层之间的接触，使气体中的溶质被液体吸收。
填料层的选择与设计是影响吸收效率的关键因素。
填料的种类、形状和密度等参数都会对传质性能产生影响。
三、实验装置本次实验采用的填料吸收塔实验装置包括塔体、进料装置、填料层、液体收集器、气体排放装置等。
其中，填料层为实验的重点研究对象。
四、实验步骤1. 准备工作：清洗塔体、填料层和其他实验装置，确保实验环境的洁净度。
2. 装填填料：按照设计要求，将填料均匀地填充到填料层中，注意保持填料层的均匀性。
3. 实验操作：将待吸收的气体通过进料装置引入填料层，同时通过液体收集器收集下来的液体，用于测定吸收效率。
4. 数据记录：实时记录吸收塔内气体的流量、浓度等参数，并记录液体收集器中液体的流量和浓度。
5. 实验结束：根据实验要求，停止气体进料，记录最后的实验数据。
五、实验结果与分析根据实验数据，我们可以计算出填料吸收塔的吸收效率。
通过对不同填料种类、填料层高度、气体流量等参数的变化进行实验研究，可以得出以下结论：1. 填料种类对吸收效率的影响：不同种类的填料具有不同的表面特性和孔隙结构，因此对吸收效率有较大影响。
实验结果显示，某种填料的吸收效率较高，适用于特定的气体吸收过程。
2. 填料层高度对吸收效率的影响：填料层高度的增加会增加填料与气体的接触时间，从而提高吸收效率。
但当填料层过厚时，也会增加气体阻力，影响气体的流动性能。
3. 气体流量对吸收效率的影响：气体流量的增加会增加气体与液体的接触面积，从而提高吸收效率。
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若流体力学性能不好，则调整相应结构参数
《化工原理》电子教案/第十一章
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。
《化工原理》电子教案/第十一章
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
《化工原理》电子教案/第十一章
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
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
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
《化工原理》电子教案/第十一章
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：
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
《化工原理》电子教案/第十一章
各种浮阀： F1型、V型、T型、A型
《化工原理》电子教案/第十一章
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.
《化工原理》电子教案/第十一章
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？
《化工原理》电子教案/第十一章
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
《化工原理》电子教案/第十一章
第十一章 气液传质设备
《化工原理》电子教案/第十一章
第十一章 气液传质设备
《化工原理》电子教案/第十一章
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
《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
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
《化工原理》电子教案/第十一章
第一节 板式塔
一、结构及特点
双流型塔板
《化工原理》电子教案/第十一章
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
《化工原理》电子教案/第十一章
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
《化工原理》电子教案/第十一章
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
《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
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
《化工原理》电子教案/第十一章
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。
受液盘
双流型
U 流型
受液盘
阶梯型流
《化工原理》电子教案/第十一章
《化工原理》电子教案/第十一章
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。
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源自操作点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。
《化工原理》电子教案/第十一章
[ 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。
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
《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。