填料塔PPT课件
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化工原理下册第三章-填料塔-本科讲课稿
练习题目
思考题
1.填料有哪些主要类型？ 2.填料的几何特性包括哪些参数？ 作业题: 无
第3章 蒸馏和吸收塔设备
3.2 填料塔 3.2.3 填料塔的流体力学性能
一、填料层的持液量
填料层的持液量是指在一定操作的条件下，在 单位体积填料层内所积存的液体体积。
总持液量 Ht
持液量 动持液量 Hc
静持液量 Hs
二、填料的性能及其评价
(3)填料因子
填料的比表面积与空隙率三次方的比值称为填
料因子，以 表示，其单位为1/m。
3
干填料 因子
分析
～
生产能力 流动阻力
传质效率
二、填料的性能及其评价
在操作状态下
L ～ ～
湿填料 因子
湿填料因子
P
△p
F
△pF
压降填料因子 P 泛点填料因子 F
操作气速 u 泛点气速 uF
单位体积填料层的表面积称为比表面积，以
表示，其单位为 m2/m3。
分析
～ 传质面积 ～ 传质效率
～ 流动阻力 ～ 生产能力
二、填料的性能及其评价
(2)空隙率
单位体积填料层的空隙体积称为空隙率，以
表示，其单位为 m3/m3，或以%表示。
分析
～流动阻力 ～塔压降 ～ 生产能力 ～ ～ 流动阻力 传质效率
波纹板片上轧成细小沟纹，可起到细分配板片 上的液体、增强表面润湿性能的作用。金属孔 板波纹填料强度高，耐腐蚀性强，特别适用于 大直径塔及气液负荷较大的场合。
丝网波纹 板波纹
一、填料的类型
金属孔板波纹填料
金属丝网波纹填料
一、填料的类型
陶瓷板波纹填料
塑料板波纹填料
塔内件安装
1.板式塔结构与工作原理
➢ 塔板构造：筛孔、降液管、溢流堰
液体 气体
1.板式塔结构与工作原理
➢ 塔盘排列及溢流堰结构示意
1.板式塔结构与工作原理
➢ 塔盘类型
✓ 泡罩塔盘
✓ 筛孔塔盘
1.板式塔结构与工作原理
➢ 塔盘类型
✓ 浮阀塔盘
✓ 舌型塔盘 ✓ 斜孔塔盘
1.板式塔结构与工作原理
➢ 几种塔盘比较
➢ 填料塔是以连续方式进行气液传质，起吸收作用，以塔内的 填料作为气液两相间接触构件的传质设备；塔身是直立式圆 筒，底部装有支承板，填料乱堆或整砌在支承板上，填料压 板防止上升气流吹乱填料——为保证液体在整个截面上的均 匀分布, 塔体应具有严格的垂直度要求
➢ 液体从塔顶依自身重力经液体分布器喷淋到填料上并沿填料 表面流下；气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一 般不设）分布后与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填 料表面气液两相密切接触进行传质；当液体沿填料层向下流 动时，有逐渐向塔壁集中的趋势；壁流效应造成气液两相在 填料层中分布不均，从而使传质效率下降，需要设置再分布 装置
2.填料塔结构及工作原理
2.填料塔结构及工作原理
3.塔内件安装要求
➢ 设备内件安装应在设备耐压试验合格、并清扫干净 后进行；内件安装前，应清除其表面油污、焊渣、 铁锈、泥沙、毛刺等杂物
➢ 塔盘构件安装顺序：支撑件降液板塔盘板气 液分布元件通道板清理检查人孔封闭
4.支撑件安装
பைடு நூலகம்
4.支撑件安装
塔内支撑件安装质量标准（mm）
两层之间
D i＞4000
平面度
300 范围内 全长范围内
中心线位置
3 5 6 8 10 12
填料塔-10PPT课件
• 选择喷淋装置的原则是能使液体均匀地分布在填料上，使 整个塔截面的填料表面湿润、结构简单、制造和检修方便。
• 喷淋装置的位置，通常高于填料表面150 ~ 300mm，以提 供足够的自由空间，让上升的气体不受约束地穿过喷淋装 置。
• 为了满足不同塔径、不同液体流量以及不同均匀程度的要 求，液体喷淋装置有多种结构形式，
-
4
填料塔
3．鲍尔环填料
鲍尔环填料是在拉西环的基础上经改进而得到一种性能优良的 填料，并有逐渐用其代替其它填料的趋势。其形状是在拉西环 的侧壁上开有两层长方形窗孔，每层几个，每个孔的舌叶弯向 环心，上下两层窗孔的位置是错开的，如图3-37（b）所示。 开孔的面积占环壁总面积的35%左右。 由于环壁窗孔可供气、液流通，使环的内壁面得以充分利用， 因此同样尺寸与材质的鲍尔环与拉西环相比，其相对效率要高 出30%左右；由于气、液流通截面积增加，通过填料层的气流 阻力大为降低，流体的分布状况也有所改善，因此在相同条件 下，鲍尔环比拉西环处理能力大、压力降小。
-
7
填料塔
5、鞍形填料
• 鞍形填料分为两类，即弧鞍形填料和矩鞍形填料，形状类似马 鞍，它们都是敞开式填料，
• 弧鞍形填料通常由陶瓷制成。这种填料虽然与拉西环比较性能 有一定程度的改善，但由于相邻填料容易产生叠合和架空的现 象，使一部分填料表面不能被湿润，即不能成为有效的传质表 面，目前基本被矩鞍形填料所取代。
填料塔
填料塔是是塔设备中另一种被广泛采用 的类型。填料塔的基本特点是结构简单、 压力降小、传质效率高、便于采用耐腐 蚀材料制造等。
• 近年来，随着高效新型填料和其它高性
能塔内件的开发，以及人们对填料流体
力学及传质机理的深入研究，使填料塔
• 喷淋装置的位置，通常高于填料表面150 ~ 300mm，以提 供足够的自由空间，让上升的气体不受约束地穿过喷淋装 置。
• 为了满足不同塔径、不同液体流量以及不同均匀程度的要 求，液体喷淋装置有多种结构形式，
-
4
填料塔
3．鲍尔环填料
鲍尔环填料是在拉西环的基础上经改进而得到一种性能优良的 填料，并有逐渐用其代替其它填料的趋势。其形状是在拉西环 的侧壁上开有两层长方形窗孔，每层几个，每个孔的舌叶弯向 环心，上下两层窗孔的位置是错开的，如图3-37（b）所示。 开孔的面积占环壁总面积的35%左右。 由于环壁窗孔可供气、液流通，使环的内壁面得以充分利用， 因此同样尺寸与材质的鲍尔环与拉西环相比，其相对效率要高 出30%左右；由于气、液流通截面积增加，通过填料层的气流 阻力大为降低，流体的分布状况也有所改善，因此在相同条件 下，鲍尔环比拉西环处理能力大、压力降小。
-
7
填料塔
5、鞍形填料
• 鞍形填料分为两类，即弧鞍形填料和矩鞍形填料，形状类似马 鞍，它们都是敞开式填料，
• 弧鞍形填料通常由陶瓷制成。这种填料虽然与拉西环比较性能 有一定程度的改善，但由于相邻填料容易产生叠合和架空的现 象，使一部分填料表面不能被湿润，即不能成为有效的传质表 面，目前基本被矩鞍形填料所取代。
填料塔
填料塔是是塔设备中另一种被广泛采用 的类型。填料塔的基本特点是结构简单、 压力降小、传质效率高、便于采用耐腐 蚀材料制造等。
• 近年来，随着高效新型填料和其它高性
能塔内件的开发，以及人们对填料流体
力学及传质机理的深入研究，使填料塔
填料塔PPT课件
现象，容易产生沟流。
强度差，易破碎。应用
较少。
20
❖ ⑤矩鞍型(intolox
saddle)：矩鞍形填料
结构不对称，堆积时
不重叠，均匀性更高。
该填料气流阻力小，
处理能ห้องสมุดไป่ตู้大，性能虽
不如鲍尔环好，但构
造简单，是一种性能
优良的填料。
21
❖ ⑥环矩鞍(Intalox)：兼具 环型、鞍型填料的优点。 敞开的侧壁有利于气体 和液体通过，减少了填 料层内滞液死区。填料 层内流体孔道增多，使 气液分布更加均匀，传 质效率得以提高。
❖ 一般采用金属材质，机 械强度高。
22
❖ ⑦球型：球体为空心，气体和液体从其内 部经过。由于球体结构的对称性，填料装 填密度均匀，不易产生空穴和架桥，故气 液分散性能好。
❖ 常采用塑料材质。一般用于特定场合，工 程上应用较少。
23
❖ ⑧格栅填料：以条状单 元体经一定规则组合而 成，其结构随条状单元 体的形式和组合规则而 变，具有多种结构形式。 特点是比表面积较低， 主要用于低压降、大负 荷、防堵的场合。
16
❖ 与同样尺寸的拉西环相比，鲍尔环的气液通 量可提高50%，而压降仅为其一半，分离效 果也得到提高。其改进为阶梯形鲍尔环，圆 筒部分的一端制成喇叭口形状。这样填料间 呈现点接触，床层均匀且空隙率大，与鲍尔 环相比气体阻力减少25%，生产能力提高 10%。
17
❖ ③阶梯环：鲍尔环基础上改 造得出的。环壁上开有窗孔， 其高度为直径的一半。由于 高径比的减少，使得气体绕 填料外壁的平均路径大为缩 短，减少了阻力。
6
❖ 当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁 集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增 大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液 两相在填料层中分布不均，从而使传质效率 下降。因此，当填料层较高时，需要进行分 段，中间设置再分布装置。液体再分布装置 包括液体收集器和液体再分布器两部分，上 层填料流下的液体经液体收集器收集后，送 到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层 填料上。
填料塔
27
5．气体分布装置 填料塔气体进口的构形，应考虑防止液体倒灌外，
更重要的是有利于气体均匀地进人填料层。对于小塔 最常见的方式是将进气管伸入塔截面中心位置，管端 作成向下倾斜的切口或向下弯的喇叭口；对于大塔， 应采取其它更有效的措施,如下图所示的管式分布装置。
28
29
混堆填料层示意图
30
乱堆填料层中液体流动
液体经半球形喷头的小孔喷出，这种 喷淋器结构简单，但只适用于直径小于 600mm的塔中，且小孔容易堵塞。
14
15
16
(2)排管式分布器
17
18
（3）环管式分布器 如下图所示，由多孔圆形盘管、联接管及中央进料
管组成，这种分布器气体阻力小，特别适用于液量小而 气量大的填料吸收塔。
19
二 溢流型喷淋装置 （1）齿槽式分布器
面覆盖了一层液膜，σ与ε均发生相应的变化，此时 φ称为湿填料因子，代表实际操作时填料的流体力学 特性，故进行填料塔计算时，应采用液体喷淋条件下 实测的湿填料因子。
φ值小，表明流动阻力小，液泛速度可以提高。 11
五、填料塔附件
填料塔的附件主要有填料支承装置、气液体分布 装置、液体再分布装置和除沫装置等。合理选择和设 计填料塔的附件，对于保证塔的正常操作及良好性能 十分重要。
好的一种。
5
4.鞍形填料 包括弧鞍与矩鞍填料，均属敞开型填料，如
图所示。敞开形填料的特点是表面全部散开，不 分内外，液体在表面两侧均匀流动，表面利用率 高，气体流动阻力小，制造也方便。
6
5.金属Intalox环 这类填料综合了鲍尔环、鞍形填料及阶梯环三者
的优点与一身，具有低压降、高通量、液体分布性能 好、传质效率高及操作弹性大等优点，且因为它采用 极薄的金属板轧制，仍能保持住良好的机械强度。
5．气体分布装置 填料塔气体进口的构形，应考虑防止液体倒灌外，
更重要的是有利于气体均匀地进人填料层。对于小塔 最常见的方式是将进气管伸入塔截面中心位置，管端 作成向下倾斜的切口或向下弯的喇叭口；对于大塔， 应采取其它更有效的措施,如下图所示的管式分布装置。
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混堆填料层示意图
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乱堆填料层中液体流动
液体经半球形喷头的小孔喷出，这种 喷淋器结构简单，但只适用于直径小于 600mm的塔中，且小孔容易堵塞。
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(2)排管式分布器
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（3）环管式分布器 如下图所示，由多孔圆形盘管、联接管及中央进料
管组成，这种分布器气体阻力小，特别适用于液量小而 气量大的填料吸收塔。
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二 溢流型喷淋装置 （1）齿槽式分布器
面覆盖了一层液膜，σ与ε均发生相应的变化，此时 φ称为湿填料因子，代表实际操作时填料的流体力学 特性，故进行填料塔计算时，应采用液体喷淋条件下 实测的湿填料因子。
φ值小，表明流动阻力小，液泛速度可以提高。 11
五、填料塔附件
填料塔的附件主要有填料支承装置、气液体分布 装置、液体再分布装置和除沫装置等。合理选择和设 计填料塔的附件，对于保证塔的正常操作及良好性能 十分重要。
好的一种。
5
4.鞍形填料 包括弧鞍与矩鞍填料，均属敞开型填料，如
图所示。敞开形填料的特点是表面全部散开，不 分内外，液体在表面两侧均匀流动，表面利用率 高，气体流动阻力小，制造也方便。
6
5.金属Intalox环 这类填料综合了鲍尔环、鞍形填料及阶梯环三者
的优点与一身，具有低压降、高通量、液体分布性能 好、传质效率高及操作弹性大等优点，且因为它采用 极薄的金属板轧制，仍能保持住良好的机械强度。
化工原理下册第三章-填料塔-本科
25
二、填料的性能及其评价
(2)空隙率 单位体积填料层的空隙体积称为空隙率，以 表示，其单位为 m3/m3，或以%表示。 分析
～ 流动阻力 ～ 塔压降 ～ 生产能力 ～ 流动阻力 ～ 传质效率
26
二、填料的性能及其评价
(3)填料因子 填料的比表面积与空隙率三次方的比值称为填 料因子，以 表示，其单位为1/m。
60
二、填料塔工艺尺寸的计算
2.填料层高度的计算 (1)传质单元高度法
Z H OG NOG
(2)等板高度法
Z NT HETP
注意问题： ①填料层的分段； ②设计填料层高度 Z 1.3 ~ 1.5 Z。
61
三、填料层压降的计算
1.散装填料压降的计算
计算方法：由埃克特通用关联图计算。 2.规整填料压降的计算 计算方法： ①由压降关联式计算； ②由实验曲线计算。
2.填料规格的选择 (1)散装填料规格的选择 散装填料常用的规格（公称直径）有 DN16 DN25 DN38 DN50 DN76 填料规格
～ 传质效率 ～ 填料层压降
填料 公称 直径
54
选择原则：D/d ≥ 8
塔 径
一、填料的选择
(2)规整填料规格的选择 规整填料常用的规格（比表面积）有 125 150 250 350 500 700 同种类型的规整填料，其比表面积越大，传 质效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用 也明显增加。故选用时，应从分离要求、通量要 求、场地条件、物料性质以及设备投资、操作费 用等方面综合考虑。
经验值
39
第3章 蒸馏和吸收塔设备
3.2 填料塔 3.2.4 填料塔的内件
40
一、填料支承装置
二、填料的性能及其评价
(2)空隙率 单位体积填料层的空隙体积称为空隙率，以 表示，其单位为 m3/m3，或以%表示。 分析
～ 流动阻力 ～ 塔压降 ～ 生产能力 ～ 流动阻力 ～ 传质效率
26
二、填料的性能及其评价
(3)填料因子 填料的比表面积与空隙率三次方的比值称为填 料因子，以 表示，其单位为1/m。
60
二、填料塔工艺尺寸的计算
2.填料层高度的计算 (1)传质单元高度法
Z H OG NOG
(2)等板高度法
Z NT HETP
注意问题： ①填料层的分段； ②设计填料层高度 Z 1.3 ~ 1.5 Z。
61
三、填料层压降的计算
1.散装填料压降的计算
计算方法：由埃克特通用关联图计算。 2.规整填料压降的计算 计算方法： ①由压降关联式计算； ②由实验曲线计算。
2.填料规格的选择 (1)散装填料规格的选择 散装填料常用的规格（公称直径）有 DN16 DN25 DN38 DN50 DN76 填料规格
～ 传质效率 ～ 填料层压降
填料 公称 直径
54
选择原则：D/d ≥ 8
塔 径
一、填料的选择
(2)规整填料规格的选择 规整填料常用的规格（比表面积）有 125 150 250 350 500 700 同种类型的规整填料，其比表面积越大，传 质效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用 也明显增加。故选用时，应从分离要求、通量要 求、场地条件、物料性质以及设备投资、操作费 用等方面综合考虑。
经验值
39
第3章 蒸馏和吸收塔设备
3.2 填料塔 3.2.4 填料塔的内件
40
一、填料支承装置
(课件)第七节：填料塔
2019/12/11
一般来说，金属填料可制成薄壁结构，它的通量大、气 体阻力小，且具有很高的抗冲击性能，能在高温、高压、高 冲击强度下使用，应用范围最为广泛。
(3)塑料填料 塑料填料的材质主要包括聚丙烯（PP）、 聚乙烯（PE）及聚氯乙烯（PVC）等，国内一般多采用聚丙烯 材质。塑料填料的耐腐蚀性能较好，可耐一般的无机酸、碱 和有机溶剂的腐蚀。其耐温性良好，可长期在100°C以下使 用。塑料填料质轻、价廉，具有良好的韧性，耐冲击、不易 碎，可以制成薄壁结构。它的通量大、压降低，多用于吸收 、解吸、萃取、除尘等装置中。塑料填料的缺点是表面润湿 性能差，但可通过适当的表面处理来改善。
填料塔
2019/12/11
2019/12/11
一、填料类型
乱堆填料 如：拉西环、鲍尔环、鞍形、θ网环 按装填 （散装） 方式分 整砌填料 如：波纹板、波纹网
（规整）
鞍形填料 如弧鞍、矩鞍
实体填料 环形填料 如拉西环、鲍尔环
按基材分
板形
如栅板、波纹板
网体填料 如鞍形网、θ网、波纹网
2019/12/11
湿填料因子：填料被液体润湿后的 at ε3 ；反映填料 的流体力学特性。
Ф值越小，流动阻力越小。填料塔计算采用润湿条件
下的湿填料因子。 2、填料的性能评价——模糊评价（见下页表）
2019/12/11
填料名称 丝网波纹填料 孔板波纹填料 金属intalox 金属鞍形环 金属阶梯环 金属鲍尔环
瓷intalox 瓷鞍形环 瓷拉西环
2019/12/11
二、 填料塔的操作特性
填料塔中，气液两相分布要均匀，以保证传质推动力 及传质效率不变。
1、填料内的气液分布：包括初始分布和动态分布。 初始分布：进塔的气液两相通过分布装置进行的强制 分布。取决于分布装置的设计。 动态分布：一定操作条件下，气液两相在填料层内依 靠自身性质与流动状态所进行的随机分布。和操作条件、 填料的种类、规格、充填方式及塔径和垂直度等有关。 研究表明，气液两相的初始分布比动态分布更为重要.
一般来说，金属填料可制成薄壁结构，它的通量大、气 体阻力小，且具有很高的抗冲击性能，能在高温、高压、高 冲击强度下使用，应用范围最为广泛。
(3)塑料填料 塑料填料的材质主要包括聚丙烯（PP）、 聚乙烯（PE）及聚氯乙烯（PVC）等，国内一般多采用聚丙烯 材质。塑料填料的耐腐蚀性能较好，可耐一般的无机酸、碱 和有机溶剂的腐蚀。其耐温性良好，可长期在100°C以下使 用。塑料填料质轻、价廉，具有良好的韧性，耐冲击、不易 碎，可以制成薄壁结构。它的通量大、压降低，多用于吸收 、解吸、萃取、除尘等装置中。塑料填料的缺点是表面润湿 性能差，但可通过适当的表面处理来改善。
填料塔
2019/12/11
2019/12/11
一、填料类型
乱堆填料 如：拉西环、鲍尔环、鞍形、θ网环 按装填 （散装） 方式分 整砌填料 如：波纹板、波纹网
（规整）
鞍形填料 如弧鞍、矩鞍
实体填料 环形填料 如拉西环、鲍尔环
按基材分
板形
如栅板、波纹板
网体填料 如鞍形网、θ网、波纹网
2019/12/11
湿填料因子：填料被液体润湿后的 at ε3 ；反映填料 的流体力学特性。
Ф值越小，流动阻力越小。填料塔计算采用润湿条件
下的湿填料因子。 2、填料的性能评价——模糊评价（见下页表）
2019/12/11
填料名称 丝网波纹填料 孔板波纹填料 金属intalox 金属鞍形环 金属阶梯环 金属鲍尔环
瓷intalox 瓷鞍形环 瓷拉西环
2019/12/11
二、 填料塔的操作特性
填料塔中，气液两相分布要均匀，以保证传质推动力 及传质效率不变。
1、填料内的气液分布：包括初始分布和动态分布。 初始分布：进塔的气液两相通过分布装置进行的强制 分布。取决于分布装置的设计。 动态分布：一定操作条件下，气液两相在填料层内依 靠自身性质与流动状态所进行的随机分布。和操作条件、 填料的种类、规格、充填方式及塔径和垂直度等有关。 研究表明，气液两相的初始分布比动态分布更为重要.
填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定-PPT
实验装置流程示意图
流程简介:
由空气压缩机1提供得空气,经压力定值器2 定值为2×并经转子流量计4计量后,进入内 盛丙酮得丙酮汽化器5,产生丙酮与空气得混合气, 混合气从输气管道由塔底进入填料吸收塔7,在塔 内同自塔顶喷下得水逆流接触,被吸收掉其中大 部分丙酮后,从塔顶部气体出口9排出。由恒压高 位槽13底部流出得吸收剂(水),经转子流量计15 计量,流经电加热器16,由塔顶喷入吸收塔,吸收了 空气中得丙酮后,由塔底经液封装置11排入吸收 液贮罐。
传质系数(kmol/m2·h);
A---填料得有效接触面积(m2);
ΔYm---以气相摩尔分数差(Y*-Y)表示得塔顶、塔 底气相平均推动力。
而
A=αV填
式中:α---填料得有效比表面积(m2/m3);
V填---填料层堆积体积(m3)。
故有
N A K y,V填 Ym
式中: K y-,--以气相摩尔分数差为推动力得气相总溶
(4)温度指示仪:WMZ-03 0~50℃ (5)气动定值器:QCD-100
实验步骤(1)
1、打开气相色谱。 2、检查丙酮汽化器中就是否需要补充丙酮,丙酮
汽化器中丙酮得液位须超过50%。 3、打开进入高位槽得自来水龙头,保持从高位槽
溢流管始终有适量水溢出。 4、关闭气、液流量计,关闭塔底液体出口阀,关闭
吸收剂进口浓度对吸收得影响
调节吸收剂进口浓度X A,2就是控 制与调节吸收效果得又一重要手段。 吸收剂进口浓度X A,2 降低,液相进口处 得推动力增大,全塔平均推动力也会 随之增大,这有利于吸收过程吸收率 得提高。
吸收剂入口温度对吸收得影响
吸收剂入口温度对吸收过程影响 也很大,这也就是控制与调节吸收操 作得一个重要因素。降低吸收剂得温 度,使气体得溶解度增大,相平衡常数 减小,平衡线下移,平均推动力增大,使 吸收效果变好。
流程简介:
由空气压缩机1提供得空气,经压力定值器2 定值为2×并经转子流量计4计量后,进入内 盛丙酮得丙酮汽化器5,产生丙酮与空气得混合气, 混合气从输气管道由塔底进入填料吸收塔7,在塔 内同自塔顶喷下得水逆流接触,被吸收掉其中大 部分丙酮后,从塔顶部气体出口9排出。由恒压高 位槽13底部流出得吸收剂(水),经转子流量计15 计量,流经电加热器16,由塔顶喷入吸收塔,吸收了 空气中得丙酮后,由塔底经液封装置11排入吸收 液贮罐。
传质系数(kmol/m2·h);
A---填料得有效接触面积(m2);
ΔYm---以气相摩尔分数差(Y*-Y)表示得塔顶、塔 底气相平均推动力。
而
A=αV填
式中:α---填料得有效比表面积(m2/m3);
V填---填料层堆积体积(m3)。
故有
N A K y,V填 Ym
式中: K y-,--以气相摩尔分数差为推动力得气相总溶
(4)温度指示仪:WMZ-03 0~50℃ (5)气动定值器:QCD-100
实验步骤(1)
1、打开气相色谱。 2、检查丙酮汽化器中就是否需要补充丙酮,丙酮
汽化器中丙酮得液位须超过50%。 3、打开进入高位槽得自来水龙头,保持从高位槽
溢流管始终有适量水溢出。 4、关闭气、液流量计,关闭塔底液体出口阀,关闭
吸收剂进口浓度对吸收得影响
调节吸收剂进口浓度X A,2就是控 制与调节吸收效果得又一重要手段。 吸收剂进口浓度X A,2 降低,液相进口处 得推动力增大,全塔平均推动力也会 随之增大,这有利于吸收过程吸收率 得提高。
吸收剂入口温度对吸收得影响
吸收剂入口温度对吸收过程影响 也很大,这也就是控制与调节吸收操 作得一个重要因素。降低吸收剂得温 度,使气体得溶解度增大,相平衡常数 减小,平衡线下移,平均推动力增大,使 吸收效果变好。
化工原理第五章(填料塔)
短管形填料中较好的一种。
2013-7-14
④弧鞍与矩鞍（berl saddle and intolox saddle）
【弧鞍形填料】
1931年出
现的这类填
料称弧鞍形
填料，是因
形如马鞍而
得名。
2013-7-14
【结构特点】这种填料层中主要为弧形的液体通道
，填料层内的空隙较环形填料（尤其较拉西环填料
主，增加了填料间的空隙，可以促进液膜的表面更
新，有利于传质效率的提高。
2013-7-14
2013-7-14
【性能特点】（1）由于高径比减少，使得气体绕填 料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料
层的阻力。
（2）阶梯环的性能略优于鲍尔环，与鲍尔环相比，
生产能力可提高10%，气体阻力可降低5%左右，是
2013-7-14
金属拉西环
2013-7-14
塑料拉西环
2013-7-14
【拉西环的性能特点】 （1）拉西环是最早使用的人造填料（此前的填料为
碎石、砖块、焦炭等），制造容易，曾得到极为广
泛的应用。
（2）大量的工业实践表明，拉西环由于高径比太大，
堆积时相邻之间容易形成线接触，填料层的均匀性
差。因此，拉西环填料层中的液体存在着严重的壁
接触时间长，气液趋于平衡态，在塔内几乎不构成
有效传质区。
【结论】填料的比表面积并非有效的传质面积。
2013-7-14
（2） 空隙率ε 【定义】塔内单位体积填料层具有的空隙体积， m2/m3。 【影响】ε为一分数。ε值大则气体通过填料层的阻 力小，故ε值以高为宜。 填料的空隙率越大，气体通过的能力（处理能力 ）越大且压降低。因此，空隙率是评价填料性能优 劣的又一重要指标。
2013-7-14
④弧鞍与矩鞍（berl saddle and intolox saddle）
【弧鞍形填料】
1931年出
现的这类填
料称弧鞍形
填料，是因
形如马鞍而
得名。
2013-7-14
【结构特点】这种填料层中主要为弧形的液体通道
，填料层内的空隙较环形填料（尤其较拉西环填料
主，增加了填料间的空隙，可以促进液膜的表面更
新，有利于传质效率的提高。
2013-7-14
2013-7-14
【性能特点】（1）由于高径比减少，使得气体绕填 料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料
层的阻力。
（2）阶梯环的性能略优于鲍尔环，与鲍尔环相比，
生产能力可提高10%，气体阻力可降低5%左右，是
2013-7-14
金属拉西环
2013-7-14
塑料拉西环
2013-7-14
【拉西环的性能特点】 （1）拉西环是最早使用的人造填料（此前的填料为
碎石、砖块、焦炭等），制造容易，曾得到极为广
泛的应用。
（2）大量的工业实践表明，拉西环由于高径比太大，
堆积时相邻之间容易形成线接触，填料层的均匀性
差。因此，拉西环填料层中的液体存在着严重的壁
接触时间长，气液趋于平衡态，在塔内几乎不构成
有效传质区。
【结论】填料的比表面积并非有效的传质面积。
2013-7-14
（2） 空隙率ε 【定义】塔内单位体积填料层具有的空隙体积， m2/m3。 【影响】ε为一分数。ε值大则气体通过填料层的阻 力小，故ε值以高为宜。 填料的空隙率越大，气体通过的能力（处理能力 ）越大且压降低。因此，空隙率是评价填料性能优 劣的又一重要指标。
塔基本知识介绍课件
舌形塔盘与泡罩塔盘相比具有塔盘上液层薄，持液量少， 压力降小（约为泡罩的33～50％），生产能力大，结构简 单，可节约金属用量12～45％，制造、安装、维修方便等 优点。但因舌孔开度是固定的，在低负荷下操作易产生漏 液现象，故其操作弹性较小。
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16
浮动舌形塔盘是综合了舌形和浮阀得优点而研制出的一 种塔盘，其结构如图5-9所示。浮动舌形塔盘既有舌形塔盘 生产能力大、压降小、雾沫夹带少的优点，又有浮阀塔盘 的操作弹性大、塔盘效率高、稳定性能好等优点，其缺点 是舌片易损坏。
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20
（二）气泡夹Biblioteka 液体横向流过塔盘，与气体接触后由降液管流到下层塔
2.吸收塔、解吸塔 利用混合气中各组分在溶液中溶解度 的不同，通过吸收液体来分离气体的工艺操作称为吸收； 将吸收液通过加热等方法使溶解于其中的气体释放出
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3
来的过程称为解吸。实现吸收和解吸操作过程的塔设备称 为吸收塔、解吸塔。如催化裂化装置中的吸收、解吸塔， 从炼厂气中回收汽油、从裂解气中回收乙烯和丙烯，以及 气体净化等都需要吸收、解吸塔。
二、塔设备的分类及一般构造
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2
随着炼油、化工生产工艺的不断改进和发展，与之相适 应的塔设备也形成了形式繁多的结构和类型，以满足各种 特定的工艺要求。为了便于研究和比较，人们从不同的角 度对塔设备进行分类。如按工艺用途分类，按操作压力分 类，也可按其内部结构进行分类。
（一）按用途分类
1.精馏塔 利用液体混和物中各组分挥发度的不同来分离 其各液体组分的操作称为蒸馏，反复多次蒸馏的过程称为 精馏，实现精馏操作的塔设备称为精馏塔。如常减压装置 中的常压塔、减压塔，可将原油分离为汽油、煤油、柴油 以及润滑油等。
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浮动舌形塔盘是综合了舌形和浮阀得优点而研制出的一 种塔盘，其结构如图5-9所示。浮动舌形塔盘既有舌形塔盘 生产能力大、压降小、雾沫夹带少的优点，又有浮阀塔盘 的操作弹性大、塔盘效率高、稳定性能好等优点，其缺点 是舌片易损坏。
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（二）气泡夹Biblioteka 液体横向流过塔盘，与气体接触后由降液管流到下层塔
2.吸收塔、解吸塔 利用混合气中各组分在溶液中溶解度 的不同，通过吸收液体来分离气体的工艺操作称为吸收； 将吸收液通过加热等方法使溶解于其中的气体释放出
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来的过程称为解吸。实现吸收和解吸操作过程的塔设备称 为吸收塔、解吸塔。如催化裂化装置中的吸收、解吸塔， 从炼厂气中回收汽油、从裂解气中回收乙烯和丙烯，以及 气体净化等都需要吸收、解吸塔。
二、塔设备的分类及一般构造
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随着炼油、化工生产工艺的不断改进和发展，与之相适 应的塔设备也形成了形式繁多的结构和类型，以满足各种 特定的工艺要求。为了便于研究和比较，人们从不同的角 度对塔设备进行分类。如按工艺用途分类，按操作压力分 类，也可按其内部结构进行分类。
（一）按用途分类
1.精馏塔 利用液体混和物中各组分挥发度的不同来分离 其各液体组分的操作称为蒸馏，反复多次蒸馏的过程称为 精馏，实现精馏操作的塔设备称为精馏塔。如常减压装置 中的常压塔、减压塔，可将原油分离为汽油、煤油、柴油 以及润滑油等。
《化工原理》(下)第三章塔设备第一次课PPT课件
平直堰型式
齿形堰
3.1.3 板式塔的流体力学性能
1、 塔内气、液两相异常流动 液泛
❖ 正常操作时，降液管中有一足够的液体 高度，以克服两板间由气体压差造成的 压量↑→塔板压降↑→降液管内 液体流动不畅→管内液体积累；
❖ 若液相的流量↑→降液管内截面不能满 足该液体顺利流过→管内液体积累；
特点：
分离效率高； 板上有液位差，引起气体分布 不均匀； 目前常用
穿流式塔板
板上无降液管； 气液相同时通过板上孔道逆向穿流而过（逆流塔板）。
特点：
结构简单； 操作范围小； 分离效率低。
应用较少
3.1.1 气液相流程
❖ 从全塔来看，气相在塔内逐级上升，液相由塔顶 逐级下降。在下降中与上升气相进行接触传质。
❖ 塔板操作弹性并非恒定不 V 变，而与操作条件有关
①
⑤
a
❖a工况受液相下限及液沫夹
带线控制。b工况则受漏液
②
b
c
④
线及降液管液泛线控制。c ③
工况则受漏液线及液相上限
控制。
L
3.1.4 塔板型式
按气相通过塔盘传质元件的不同，可分为不同型式 的塔板
评价塔板性能的标准：
•生产能力：单位时间单位面积的处理量； •分离效率：分离能力，产品质量； •适应能力：对不同性质的物料的适应性； •操作弹性：维持正常操作气速允许变动的范围； •流动阻力：＝干板阻力＋液层阻力； •塔的结构、成本、安装及运转的可靠性。
应限制漏液量。要求不大于液体流量的10%。 漏液速度，它是塔操作的气相下限速度。
2、塔板负荷性能图
❖ 适宜操作范围的图形称之为塔的负荷性能图。
❖ ①过量液沫夹带线，或气相上限线 Vmax 过量液沫夹带量ev<10%
齿形堰
3.1.3 板式塔的流体力学性能
1、 塔内气、液两相异常流动 液泛
❖ 正常操作时，降液管中有一足够的液体 高度，以克服两板间由气体压差造成的 压量↑→塔板压降↑→降液管内 液体流动不畅→管内液体积累；
❖ 若液相的流量↑→降液管内截面不能满 足该液体顺利流过→管内液体积累；
特点：
分离效率高； 板上有液位差，引起气体分布 不均匀； 目前常用
穿流式塔板
板上无降液管； 气液相同时通过板上孔道逆向穿流而过（逆流塔板）。
特点：
结构简单； 操作范围小； 分离效率低。
应用较少
3.1.1 气液相流程
❖ 从全塔来看，气相在塔内逐级上升，液相由塔顶 逐级下降。在下降中与上升气相进行接触传质。
❖ 塔板操作弹性并非恒定不 V 变，而与操作条件有关
①
⑤
a
❖a工况受液相下限及液沫夹
带线控制。b工况则受漏液
②
b
c
④
线及降液管液泛线控制。c ③
工况则受漏液线及液相上限
控制。
L
3.1.4 塔板型式
按气相通过塔盘传质元件的不同，可分为不同型式 的塔板
评价塔板性能的标准：
•生产能力：单位时间单位面积的处理量； •分离效率：分离能力，产品质量； •适应能力：对不同性质的物料的适应性； •操作弹性：维持正常操作气速允许变动的范围； •流动阻力：＝干板阻力＋液层阻力； •塔的结构、成本、安装及运转的可靠性。
应限制漏液量。要求不大于液体流量的10%。 漏液速度，它是塔操作的气相下限速度。
2、塔板负荷性能图
❖ 适宜操作范围的图形称之为塔的负荷性能图。
❖ ①过量液沫夹带线，或气相上限线 Vmax 过量液沫夹带量ev<10%
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在塔内逐层叠放。根据其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲
填料等。
填料的类型
• 几种典型的散装填料
填料的类型
• 几种典型的规整填料
金属丝网波纹填料
填料的类型
• 几种典型的规整填料
脉冲规整填料
SUCCESS
THANK YOU
•
填料的类型
• 几种典型的规整填料
陶瓷规整填料
塔填料的特性
• 填料的几何特性数据主要包括比表面积、空隙率、填料因子等，是评 价填料特性的基本参数。
填料塔的内件
• 4、液体收集及再分布装置
•
液体沿填料层向下流动时，有偏向塔壁流动的现象，这种现象称
为壁流。壁流将导致填料层内气液分布不均，使传质效率下降。为减
小壁流现象，可间隔一定高度在填料层内设置液体再分布装置。
Vocabulary
• rectifying column 精馏塔 column 填料塔
• random packing 散装填料 packing 规整填料
• liquid collector 液体收集器 塔顶
• liquid distributor 液体分布器 bottom 塔底
• hold-down grid 填料压栅 • support frame 支承架
port/inlet 进料口 • packing support支承栅 • hydraulic performance 水力学性能 • internals 内件
• 示意图：
填料塔的结构
填料塔的结构原理
• 液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近 的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填 料层中分布不均匀，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时， 需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集 器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后， 送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。
动程度（主要是对气相）创造条件，以利于传质及传热。它们应能使
气、液接触面大、传质系数高，同时通量大且阻力小，所以要求填料
层空隙率（单位体积填料层的空隙体积）高，比表面积（单位体积填
料层的表面积）大，表面润湿性能好，并且在结构上还要有利于两相
密切接触，促进湍动。
填料的类型
• 常用的填料可分为两大类：散装填料与规整填料。
填料塔的结构原理
•
填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作
弹性大等优点。
•
填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负较小时不能
有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容
易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合。
塔填料的类型
•
塔填料的作用是为气、液两相提供充分的接触面，并为提高其湍
精馏塔之填料塔
1、精馏的概念及精馏塔的分类 2、填料塔的结构装置 3、塔填料的类型 4、塔填料的特性 5、填料塔的水力学性能 6、填料塔的内件
精馏的概念及精馏塔的分类
把液体混合物进行多次部分汽化，同时又把产生的蒸汽多次部分冷 凝，使混合物分离为所要求组分的操作过程称为精馏。
精馏塔通俗来讲就是进行精馏的一种塔式气液接触装置，又称为蒸 馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。
• production capacity 生产能力
• continuous column 连续精馏塔 分离效率
• void ratio 空隙率 surface area 比表面积
• packing factor 填料因子
rectification operational
pressure drop 压降 separation efficiency
如下图：填料塔的内件• 填料支装置示意图填料塔的内件
• 2、填料压紧装置
•
填料上方安装压紧装置可防止在气流的作用下填料床层发生松
动和跳动。填料压紧装置分为填料压板和床层限制板两大类。如图：
填料塔的内件
• 3、液体分布装置
•
液体分布装置的作用是使入塔液体均匀分布。其种类多样，有
喷头式、盘式、管式、槽式及槽盘式等。如图：
• 1、散装填料
•
散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体，一般以随
机的方式堆积在塔内，又称为乱堆填料或颗粒填料。散装填料根据结
构特点不同又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。
常用的制造材料包括陶瓷、金属、塑料、玻璃、石墨等。
• 2、规整填料
•
规整填料不同于散装填料之处，在于它具有成块的规整结构，可
• （1）比表面积 单位体积填料的表面积，符号为 ，单位为 比表面积大则能提供的相接触面积大。同一种填料，其规格愈小则比表 面积愈大。 • （2）空隙率 单位体积填料的空隙体积，符号为 ɛ，单位为 • （或无量纲）。空隙率大则气体通过时的阻力小，因而流量可以增大。 • （3）填料因子 散装填料层内，流体通道是由填料本身的空处与彼
此间空隙连贯而成。填料因子反映这种通道的特性，符号为
填料塔的水力学性能
•
填料塔的水力学性能主要包括液泛气速（称为泛点）和压降、持
液量、润湿面积和有效面积等。
填料塔的内件
• 填料塔的内件主要有填料支撑装置、填料压紧装置、液体分布装置、 液体收集再分布装置等。
• 1、填料支撑装置
•
填料支撑装置的作用是支撑塔内的填料。常用的填料支撑装置
填料塔的结构原理
• 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔 的塔身为以立式圆筒，底部装有填料支撑板，填料以乱堆或整砌的方 式放置在支撑板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。 液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从 塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布器）分布后， 与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切 接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔 高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。
condensation 冷凝
packed
structured
tower top
tower
skirt 裙座 feed
vent 排放孔 vaporization 汽化
Vocabulary
• mass transfer 传质 column 间歇精馏塔
• heat transfer 传热 flexibility 操作弹性