气液传质设备培训教材PPT实用课件(共42页)

§11.1 板式塔
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（二）筛板塔
筛板塔的主要结构：
1. 筛孔
化 ——提供气体上升的通道； 工 2. 溢流堰 原 ——维持塔板上一定高度的液层，以保证在
塔板上气液两相有足够的接触面积；
理
3. 降液管
——作为液体从上层塔板流至下层塔板的通道。
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（三）浮阀塔
化 工 原 理
工作原理
§11.1 板式塔
• 与液量有关：VL↑ → uF↓
化 • 与物系性质有关：易发泡，uF↓
工
适宜气速：u=(0.7-0.8)uF
原
u/uF——液泛分率
理
综上所述，造成液泛的原因主要是液量过大、
板压降过大（即气量过大）或降液管堵塞。
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4. 气泡夹带：
液体在降液管中停留时间太短，
大量气泡被液体卷进下层塔板。 化 液沫夹带是液体的返混，气泡夹带是气体的返混。
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2. 泡沫接触状态
液体——连续相 气体——分散相
两相接触面积：不断更新的液膜表面
化 工 原 理
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3. 喷射接触状态
气体——连续相 液体——分散相
两相接触面积：不断更新的液滴表面
化 泡沫状 工 和喷射 原 状均为 理 优良的
塔板工 作状态
为减小液 沫夹带， 大多数塔 都控制在 泡沫接触 状态下操 作
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3. 液泛（淹塔）
定义：液体进塔量大于出塔量，塔内不断积液，
直至塔内充满液体，破坏塔内正常操作
化
工
夹带液泛 由液沫夹带引起— 气速过大。
原
液泛
理
降液管液泛 由降液管通过液体能力不够 而引起
——液量过大。
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影响液泛气速 uF 的因素：
• 与板间距HT有关： HT↑ → uF↑，不易液泛
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（二） 气体通过塔板的压力降
化
压降由两部分构成
干板压降 h0 液层阻力 he
液层静压力 液体表面张力
总压力降：ΔHt=h0+he
工
原
气量↑→ ΔHt↑
理 影响因素 液量↑→ ΔHt↑
板结构：开孔率↑→u0 ↓ → ΔHt ↓
一般，常压塔：单板压降40~65mmH2O 减压塔：单板压降10~35mmH2O
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控制：漏液量不大于液体流量的10%。
漏液气速：漏液量达到10%的气体速度。
化 2. 液沫夹带
——板式塔操作的气速下限
工 现象：液滴随气体进入上层塔板。
原 后果：过量液沫夹带，造成液相在板间的返混，
理
板效率下降
影响因素
•空塔气速：空塔气速减小，液沫夹带量减小 •塔板间距：板间距增大，液沫夹带量减小
化 工 受液区 原 理
平顶型 溢流堰
降液管
开孔区
有溢流塔板
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总体上气液呈逆流流动； 每块塔板上呈均匀错流。
化 工 原 理
塔板的作用：气液两相传质，传热的场所。
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（一）泡罩塔
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
化
工
原
理
操作示意图
理
简单、造价低、安装维修方便等。
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三、塔设备研制开发思路
1. 总体上保证气液两相呈逆流流动
化
提供最大的传质推动力
工 2. 每块板上或填料层内保证气液两相充分接触
原
保证传质充分，尽可能减小传质阻力
理 3. 提供足够大的气液两相通道
保证大通量、低压降、合适的弹性
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一、板式塔类型、结构、作用及特点：
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化 工 原 理
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三、板式塔的操作特性
（一）塔板上的异常操作现象
1. 漏液
化 当气速过小或气液分布不均匀时，有的筛孔无气体通
工 过，造成液体短路，大量液体由筛孔漏下。
原
产生原因 气量过小 ；
理
塔板开孔率大。
漏液 两相在塔板上的接触时间↓
板效率↓
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各种浮阀： 阀型：F1型、V型、T型、A型
化 工 原 理
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三种塔板的比较:
1. 生产能力： 筛板 >浮阀 >泡罩；
2. 压降： 泡罩 >浮阀 >筛板；
化
工
3. 操作弹性： 浮阀 >泡罩 >筛板；
原 4. 造价：
泡罩 >浮阀 >筛板；
理 5. 板效率： 浮阀、筛板相当 >泡罩。
操 作 弹 性 要 求 大 于 2 ～ 3
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各条线的确定见P141 1. 液体流量下限线
由how = 6mm 确定。
2. 液体流量上限线
化
由液体在降液管内的停留时间τ=35s计算。
工 3. 漏液线
原
由发生漏液时的干板压降计算。
理 4. 过量液沫夹带线
由液沫夹带量eG = 0.1kg液沫/kg干气确定。
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化 一、分类：
工 • 板式塔： 逐级接触式，内装塔板，
原
气液传质在板上液层空间内进行；
理
• 填料塔： 连续（微分）接触式，内装填料，
气液传质在填料润湿表面进行。
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二、评价塔设备性能的指标
1. 生产能力大；
2. 分离效率高；
化 3. 阻力小，压降低；
工 4. 操作弹性大；
原 5. 满足工业对生产设备的一般要求：结构
（四）喷射型塔板 如：舌形塔板与浮舌塔板 （五）穿流塔板
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二、板式塔的水力学性能
（一）塔板上气液两相的接触状态
化
鼓泡状态、蜂窝状态、泡沫状态、喷射状态
工
原
理
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1. 鼓泡接触状态
液体——连续相 气体——分散相
两相接触面积： 气泡表面
化 工 原 理
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工 液沫夹带和气泡夹带夹带量需严格地制在最大允许值 原 范围内。 理 （二）塔板的负荷性能图
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VG
正常操作区
过 量 液 沫 夹 带 线
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液5泛线
化
1
工
液 相 下 限 线
操作点
2
— — 液 相 上 限 线
原
3
理
漏液线
O
VL
塔板的负荷性能图 操 作 弹 性 = 气 量 上 限 / 气 量 下 限
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（三）塔板上的液面落差
液面落差△：塔板进、出口侧的清液高度差
产生原因：
液体在塔板上横向流动时要克服
化
流动阻力
工 （板面上的摩擦阻力、障碍物上的形体阻
原 力和气流造成的阻力）
理
液面落差
气流的不均匀分布
有溢流塔板
严重 漏液 板效率下降 与塔板结构、塔径、流量有关。 直径较大的塔，可采用双溢流和阶梯溢流减小液面落差
5. 液泛线
由Hd = φ(HT + hw)确定。
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物系一定时，负荷性能图中各线的相对位置随塔板尺寸
而变
例：加大板间距或增大塔径可使液泛线上移，
化
增加降液管截面积可使液相上限线 右移，
工
减少塔板开孔率可使漏液线下移，