最新化工分离过程课件陈洪钫,刘家祺编第五章分离设备的处理能力和效率

Xi,j-1
j-1
在一垂直处 J—J′处：
Xi,j
yi′, j
j
x′i, j
Ei,OG
yi, j yi*, j
yi, j1 yi, j1
， yi,j+1
J
yi*, j与xi, j成平衡
4. 填料塔的等板高度 HETP HETP=填料层高度/理论板数
二、效率的影响因素
从机理上分析
1.传质速率
假设：
积分 (56)：
气相总传质 单元数
KY G a点Zlnyyi*,i*j,jyyi,ij,j1NOG(57)
效
1E 率O G 1y yii* ,,jj y yii,,jj 1 1yy i* ,i* j,j yy i,ij, j1e N OG
NOG 与EO的 G 关系：
EOG
1 e N OG
Ei，ML
xi, xi*,
j j
xi, xi,
j1 j1
yi*, j与xi, j成平衡
xi*, j与yi, j成平衡
j-1
Xi,j
Xi,j-1
yi,j
j
yi,j+1
注意：
1. E i， M V E i， ML
2. 不同组分计算结果不同 （二元除外）。
3. 点效 Ei， 率 OG
J
假设：流体垂直方向完全混合
Pe 完全不混EM 合VEOG Pe0 完全混合EMVEOG
讨论：
1. 不均匀流动、环流对塔板效率产生不利 影响（点效率下降）；
2. 小直径塔，板上液体为完全混合； 3. 大直径塔，板上液体不混合性增强。
综上所述：
1. 完全混合板效率等于点效率；
2.
液相纵向不完全混合，使 E MV E OG
对板效率
(516)
式中：Pe l2 DEtL ——彼克来（ Pecle） t 准数
tL （512）板上平均停留时间S ，
DE （519）涡流扩散系数m，2 / s
（适用于泡罩板和筛 板孔 ）
P2e（ [ 14EPOeG）12 1]
书中有错
对（5—16）作图：
E EM OG V—EOG—Pe 图55 a,b
1
说明：
1. 完全混合 EEM OGV1
完全混合
完 全 不 混E合 MV EOG
EOG/
图 5-4
2. 当NOG一定时：液体混 合作用减弱， EM使 V增大,
而且越小， EMV越大。
(3)板上液体部分混合 板上液体以不同 响E方M式 VE影 OG。
纵向混—合 与流体总方向平行
横向混—合 与流体总方向垂直
化工分离过程课件陈洪钫,刘家 祺编第五章分离设备的处理能
力和效率
内容：
1.影响传质设备效率的 因数；
2.确定效率的经验方法； 3.设备选型。
1. 全塔 E T 效率 定义 E T： N 理N 实
2. 默弗里板 Ei效 ，M率 V
Ei，MV
yi, j yi*, j
yi, j1 yi, j1
液 相 传 质 单 元 数 N L 4 . 1 2 7 1 0 8 D l1 / 2 0 . 2 1 3 F 0 . 1 5 t L （ 5 1 1 ）
2. 流型和混合效应 二种极端情况：
(1)板上液体完全混合
xi, j xi, j yi, j yi, j
Ei,OG
yi, j yi*, j
◆表面张力
易挥发组分（MVC）表面张力较小 ——正系统
易挥发组分（MVC）表面张力较大 ——负系统
表面张力梯度对泡沫稳定层的影响：
高XMVC
低表面张力
低XMVC
高表面张力
高XMVC
高表面张力
低XMVC
低表面张力
液体流动
流动
Ea1[eEEM M（ VV1e） ];
EaEMV
e——雾沫夹带量
4.物性的影响
◆液体粘度
粘度高，两相接触差，扩散系数低，传质速率 低，效率低。
精馏：一般在较高温度下操作，效率要高；
吸收：一般在较低温度下操作，效率要低。
◆密度梯度
由于易挥发组分气化，靠近界面处形成一个密 度较大区域，位于低密度液体之上，产生上下环 流，从而提高传质系数。
a. E MV EOG 与 E MV 关系曲线位于图 5 4
两条曲线之间。 b. 纵向混合：
促使液体沿流程 减浓 小度 ，差 使得所有 液位 体置上
组成更接近于出 ，口 图 5组 4中成体现趋向由完全不
c混 . 横 合向向 完混 全混 合 合 向 ： 曲 移线 动方 ， EM 使VEOG
减少了停留时 和间 反不 混均 造一 成的 ,接不 近利 停影 留响 时
a. 板上空间气体完全混合，进入液相气体组成 与板上位置无关。 b. 液相组成在垂直方向上与液层高度(Z)无关。 有：气体通过板上dz的微元高度时i组分的传递量
GdAdyiKYa(yi*yi)dAdZ (56) G——单位时间， 积单 上位截面 的气相摩尔 m流 o（ / lm 率 2s， ） a——鼓泡层中的 比气 表液 面接 m积 2/触 m， 3
起明显有利的影响；
2. 不均匀流动、环流会产生不利影响
3. 液相横向混合，能削弱这种的影响，
4. 3.
随使EE塔MOGV径增大；，纵向不完全混合性的
4. 有利影响下降，不均匀流动趋于严重。
3.雾沫夹带
使重组分含量高的液体进入上层塔板 ——上层塔板轻组分浓度下降
雾沫夹带对板效率的影响：
有雾沫夹带下E的 a：板效率
yi, j1 yi, j1
yyii*,,jj
yi,j1 yi,j1
Ei,MV
这时： E MV E OG 1 e N OG
(5-14)
(2)板上液体完(活 全塞 不 )且 流混 停合 留时间
Lew研 is究： mLV
EMV [e（EOG
/
）
1]
（5 15）
两种极限情况的比较：
E MV E OG
KY aZ
1e G
(5 8)
由双膜理论：
1 N OG
1 NG
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
N
L
L mV
据美国化工学会对泡塔罩 和筛板塔研究结果：
气 相 传 质 单 元 数 N G 0 .7 7 6 4 .5 6 7 h w 0 .2 3 7 7 F 1 0 4 .8 4 L lV f /S c 1 /2 （ 5 1 0 ）
均一情况。若 合无 时纵 ，E向 可 M混 V 使 EOG 。若存在部 分纵向混合时 合， 也横 应E向 该 M混 V 使 EOG。
美国化工学会（AIChE）模型：
条件：仅停留时间均一下纵向混合（无横向混合）
E E M O G VP e1 1e P eP e/ 1 e 1P e