气液传质设备讲解
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
泡沫接触状态
气体把板上的液 体向上喷成大小不等 的液滴，大的液滴回 到板上，小的液滴形 成液沫夹带。液滴回 到塔板上又被分散， 这种液滴的反复形成 和聚集，增加传质面 积，表面不断更新， 有利于传质与传热。
喷射接触状态
板式塔
塔板上的气液两相接触状态
泡沫接触状态和喷射接触状态均是优良的塔板接触 状态。因喷射接触状态的气速高于泡沫接触状态，故喷 射接触状态有较大的生产能力，但喷射状态液沫夹带较 多，若控制不好，会破坏传质过程，所以多数塔均控制 在泡沫接触状态下工作。
鼓泡接触状态
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，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，故不 利于传热和传质。
蜂窝状接触状态
板式塔
塔板上的气液两相接触状态
当气泡急剧增 加，板上液体大部分 以液膜的形式存在于 气泡之间，并形成一 些扰动十分剧烈的泡 沫，由于泡沫接触状 态的表面积大，并不 断更新，有利于传热 和传质。
板式塔
全塔效率
塔高：
Z = NT 1HT Z1 Z2
式中：Z1 —— 最上面一块塔板距塔顶的高度，m；
Z2 —— 最下面一块塔板距塔底的高度，m； HT —— 塔板间距，m 。 ➢ HT 对塔的生产能力、操作弹性以及塔板效率均有 影响。
➢ HT ，允许的操作气速，塔径，但塔高。 ➢ HT ，塔高 ，但允许的操作气速 ，塔径。
杨苑霖
目录
3
1
气液传质设备要求及分类
2
填料塔
3
板式塔
气液传质设备要求及分类
气液传质设备要求
能形成气液两相充分接触的相界面，使质、 热的传递快速有效地进行；接触混合与传质后的 气、液两相能及时分开，互不夹带等。
气液传质设备分类
气液传质设备的种类很多，按接触方式可分 为连续（微分）接触式（填料塔）和逐级接触式 （板式塔）两大类，在吸收和蒸馏操作中应用极 广。
塔径D，m 板距HT ，mm
0.3~0.5 0.5~0.8 0.8~1.6 1.6~2.0 2.0~2.4 >2.4 200~300 300~350 350~450 450~600 500~800 ≥600
板式塔
全塔效率关联式
奥康内尔（O’connell）关联方法 精馏塔：
液体横向通过塔板经溢流堰 流入降液管，气体沿升气管上升 折流经泡罩齿缝分散进入液层， 形成两相混合的鼓泡区。
板式塔
塔板类型
筛孔塔板：筛孔塔板即筛板出现也较早（1830年）， 是结构最简单的一种板型。早期为易漏液、操作弹性 小、难以稳定操作等问题所困，使用受到极大限制。
1950 年后从理论和实践上较好地解决了有关筛板 效率，流体力学性能以及塔板漏液等问题，筛孔塔板 获得了成熟的使用经验和设计方法，使之逐渐成为应 用最广的塔板类型之一。
塔板上气液两相的接触状态是决 定板上两相流体力学及传质和传热 规律的重要因素。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。
板式塔
塔板上的气液两相接触状态
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，气体以 鼓泡形式通过液 层，气液两相接触 表面积不大，传质 效率很低。
塔板类型
舌形塔板：一种斜喷射型塔 板。结构简单，在塔板上冲 出若干按一定排列的舌形 孔，舌片向上张角 以20° 左右为宜。
为使舌形塔板适应低负荷生 产，提高操作弹性，研制出 了可变气道截面（类似于浮 阀塔板）的浮舌塔板。
37 3 1
气相
20o 1 9
8
= 20 o
50
板式塔
塔板类型
网孔塔板：网孔塔板由冲有 倾斜开孔的薄板制成，具有 舌形塔板的特点。这种塔板 上装有倾斜的挡沫板，其作 用是避免液体被直接吹过塔 板，并提供气液分离和气液 接触的表面。 网孔塔板具有生产能力大， 压降低，加工制造容易的特 点。
板式塔
概述
板式塔由一个呈圆柱形的壳体及其
中按一定间距水平设置的若干塔板所组
溶剂
成。如图所示，板式塔正常工作时，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。气、液两相在塔内
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。
挡沫板
塔板
A
AБайду номын сангаас
受
降
液
液
盘
管
A-A剖视图
板式塔
塔板类型
板式塔
塔板类型
逆流塔板（穿流式塔板）：塔板 间没有降液管，气、液两相同时 由塔板上的孔道或缝隙逆向穿流 而过，板上液层高度靠气体速度 维持。
逆流塔板的板效率 及操作弹性不及溢流塔 板。因此，逆流塔板的 应用范围小得多。
液相 气相
板式塔
塔板上的气液两相接触状态
板式塔
全塔效率
塔高主要取决于实际塔板数和板间距。给定 任务所需的实际塔板数可通过平衡级(理论板)假 设求得所需的理论板数，然后由全塔效率(总板效 率)进行修正。
NT
=
N ET
可根据实验数据或用经验公式估算
式中 NT ——理论板数；
N ——实际板数； ET ——全塔效率。
板式塔
理论板数
（1）Gilliand图解法 （2）Erbar and Maddox 关联图法
板式塔
塔板类型
浮阀塔板：以泡罩塔板和筛孔塔板为基础。有多种浮阀 形式，但基本结构特点相似，即在塔板上按一定的排列 开若干孔，孔的上方安置可以在孔轴线方向上下浮动的 阀片。阀片可随上升气量的变化而自动调节开启度。
因此，进入液体层的气速较稳定。同时，气体水平 进入液层也强化了气液接触传质效果。
板式塔
降液管
液
相
气相
板式塔
溢流式塔板应用 广泛，按塔板的 具体结构形式可 分为以下几类：
溢流塔 板
泡罩 塔板
筛孔 塔板
浮阀 塔板
网孔 塔板
舌形 塔板
板式塔
塔板类型
泡罩塔板：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，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。
气体
新型塔板
板式塔
板式塔
概述
板式塔
塔板类型
溢流塔板：塔板间有专供液体溢 流的降液管 (溢流管)，横向流过 塔板的流体与由下而上穿过塔板 的气体呈错流或并流流动。板上 液体的流径与液层的高度可通过 适当安排降液管的位置及堰的高
堰
度给予控制，从而可获得较高的 板效率，但降液管将占去塔板的 传质有效面积，影响塔的生产能 力。
气体把板上的液 体向上喷成大小不等 的液滴，大的液滴回 到板上，小的液滴形 成液沫夹带。液滴回 到塔板上又被分散， 这种液滴的反复形成 和聚集，增加传质面 积，表面不断更新， 有利于传质与传热。
喷射接触状态
板式塔
塔板上的气液两相接触状态
泡沫接触状态和喷射接触状态均是优良的塔板接触 状态。因喷射接触状态的气速高于泡沫接触状态，故喷 射接触状态有较大的生产能力，但喷射状态液沫夹带较 多，若控制不好，会破坏传质过程，所以多数塔均控制 在泡沫接触状态下工作。
鼓泡接触状态
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，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，故不 利于传热和传质。
蜂窝状接触状态
板式塔
塔板上的气液两相接触状态
当气泡急剧增 加，板上液体大部分 以液膜的形式存在于 气泡之间，并形成一 些扰动十分剧烈的泡 沫，由于泡沫接触状 态的表面积大，并不 断更新，有利于传热 和传质。
板式塔
全塔效率
塔高：
Z = NT 1HT Z1 Z2
式中：Z1 —— 最上面一块塔板距塔顶的高度，m；
Z2 —— 最下面一块塔板距塔底的高度，m； HT —— 塔板间距，m 。 ➢ HT 对塔的生产能力、操作弹性以及塔板效率均有 影响。
➢ HT ，允许的操作气速，塔径，但塔高。 ➢ HT ，塔高 ，但允许的操作气速 ，塔径。
杨苑霖
目录
3
1
气液传质设备要求及分类
2
填料塔
3
板式塔
气液传质设备要求及分类
气液传质设备要求
能形成气液两相充分接触的相界面，使质、 热的传递快速有效地进行；接触混合与传质后的 气、液两相能及时分开，互不夹带等。
气液传质设备分类
气液传质设备的种类很多，按接触方式可分 为连续（微分）接触式（填料塔）和逐级接触式 （板式塔）两大类，在吸收和蒸馏操作中应用极 广。
塔径D，m 板距HT ，mm
0.3~0.5 0.5~0.8 0.8~1.6 1.6~2.0 2.0~2.4 >2.4 200~300 300~350 350~450 450~600 500~800 ≥600
板式塔
全塔效率关联式
奥康内尔（O’connell）关联方法 精馏塔：
液体横向通过塔板经溢流堰 流入降液管，气体沿升气管上升 折流经泡罩齿缝分散进入液层， 形成两相混合的鼓泡区。
板式塔
塔板类型
筛孔塔板：筛孔塔板即筛板出现也较早（1830年）， 是结构最简单的一种板型。早期为易漏液、操作弹性 小、难以稳定操作等问题所困，使用受到极大限制。
1950 年后从理论和实践上较好地解决了有关筛板 效率，流体力学性能以及塔板漏液等问题，筛孔塔板 获得了成熟的使用经验和设计方法，使之逐渐成为应 用最广的塔板类型之一。
塔板上气液两相的接触状态是决 定板上两相流体力学及传质和传热 规律的重要因素。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。
板式塔
塔板上的气液两相接触状态
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，气体以 鼓泡形式通过液 层，气液两相接触 表面积不大，传质 效率很低。
塔板类型
舌形塔板：一种斜喷射型塔 板。结构简单，在塔板上冲 出若干按一定排列的舌形 孔，舌片向上张角 以20° 左右为宜。
为使舌形塔板适应低负荷生 产，提高操作弹性，研制出 了可变气道截面（类似于浮 阀塔板）的浮舌塔板。
37 3 1
气相
20o 1 9
8
= 20 o
50
板式塔
塔板类型
网孔塔板：网孔塔板由冲有 倾斜开孔的薄板制成，具有 舌形塔板的特点。这种塔板 上装有倾斜的挡沫板，其作 用是避免液体被直接吹过塔 板，并提供气液分离和气液 接触的表面。 网孔塔板具有生产能力大， 压降低，加工制造容易的特 点。
板式塔
概述
板式塔由一个呈圆柱形的壳体及其
中按一定间距水平设置的若干塔板所组
溶剂
成。如图所示，板式塔正常工作时，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。气、液两相在塔内
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。
挡沫板
塔板
A
AБайду номын сангаас
受
降
液
液
盘
管
A-A剖视图
板式塔
塔板类型
板式塔
塔板类型
逆流塔板（穿流式塔板）：塔板 间没有降液管，气、液两相同时 由塔板上的孔道或缝隙逆向穿流 而过，板上液层高度靠气体速度 维持。
逆流塔板的板效率 及操作弹性不及溢流塔 板。因此，逆流塔板的 应用范围小得多。
液相 气相
板式塔
塔板上的气液两相接触状态
板式塔
全塔效率
塔高主要取决于实际塔板数和板间距。给定 任务所需的实际塔板数可通过平衡级(理论板)假 设求得所需的理论板数，然后由全塔效率(总板效 率)进行修正。
NT
=
N ET
可根据实验数据或用经验公式估算
式中 NT ——理论板数；
N ——实际板数； ET ——全塔效率。
板式塔
理论板数
（1）Gilliand图解法 （2）Erbar and Maddox 关联图法
板式塔
塔板类型
浮阀塔板：以泡罩塔板和筛孔塔板为基础。有多种浮阀 形式，但基本结构特点相似，即在塔板上按一定的排列 开若干孔，孔的上方安置可以在孔轴线方向上下浮动的 阀片。阀片可随上升气量的变化而自动调节开启度。
因此，进入液体层的气速较稳定。同时，气体水平 进入液层也强化了气液接触传质效果。
板式塔
降液管
液
相
气相
板式塔
溢流式塔板应用 广泛，按塔板的 具体结构形式可 分为以下几类：
溢流塔 板
泡罩 塔板
筛孔 塔板
浮阀 塔板
网孔 塔板
舌形 塔板
板式塔
塔板类型
泡罩塔板：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，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。
气体
新型塔板
板式塔
板式塔
概述
板式塔
塔板类型
溢流塔板：塔板间有专供液体溢 流的降液管 (溢流管)，横向流过 塔板的流体与由下而上穿过塔板 的气体呈错流或并流流动。板上 液体的流径与液层的高度可通过 适当安排降液管的位置及堰的高
堰
度给予控制，从而可获得较高的 板效率，但降液管将占去塔板的 传质有效面积，影响塔的生产能 力。