化工传质与分离过程

化工传质与分离过程第三章塔设备3.1板式塔（1）板式塔功能：气液接触（传质系数大、接触面积大）板式塔的设计意图（理想流动状态）：板式塔上两相接触状态：鼓泡接触状态：u低，清液层，气泡为传质表面，液相为连续相；泡沫接触状态：u增加，清液层降低，不断更新的液膜为传质表面，液相为连续相；喷射接触状态：u较大，不断更新的液滴为传质表面曲线，气相为连续相。尽量逆流流动（最大的传质推动力）：气体在压差下由下而上，液体在重力下由上而下；错流塔板：总体上逆流流动，板上错流流动气液充分接触，总体上逆流流动，板上错流流动第三章塔设备3.1板式塔（2）板式塔上非理想流动——降低传质推动力液膜夹带气泡夹带反混不均匀流动气体不均匀流动（液面落差和水力学梯度）液体不均匀流动三种不正常现象夹带液泛溢流液泛严重漏液随气速增大，使塔板阻力增大，上层塔板上液层增厚，塔板液流不畅，液层迅速积累，以致充满整个空间，即液泛。由此原因诱发的液泛为液沫夹带液泛。开始发生液泛时的气速称之为液泛气速当塔内气、液两相流量较大，导致降液管内阻力及塔板阻力增大时，均会引起降液管液层升高，。当降液管内液层高度难以维持塔板上液相畅通时，降液管内液层迅速上升，以致达到上一层塔板，逐渐充满塔板空间，即发生液泛第三章塔设备3.1板式塔（3）板式塔的塔板基本结构液体流动方向1234561、降液管的受液区2、进口安定区3、鼓泡区4、出口安定区（破沫区）5、降液管的溢流区6、无效区第三章塔设备3.1板式塔（4）接触状态的选择泡沫接触状态：液膜足够稳定，不易形成大气泡，有利传质喷射接触状态：液滴不断更新，小液滴（要求液滴不稳定）物性性质膜、滴稳定性接触状态选择泡沫喷射σ轻σ重稳定√×σ轻σ重不稳定×√第三章塔设备3.1板式塔（5）塔板负荷性能图1、雾沫夹带线2、液相负荷下限线（液体分布均匀限制）3、漏液线（气相负荷下限线）4、液相负荷上限线（停留时间，气泡夹带）5、液泛线操作弹性定义（a（b）双流型c）四程流型(de）U型流型第三章塔设备塔板溢流类型液体在板上流经长，气液接触时间长，有利于提高传质效率；但液面落差大，气流分布不均U型流：小塔，或液体流量小单溢流：广泛应用于D2.2m阶梯式溢流：减小液面落差，不减小流经，但结构复杂。阶梯式溢流、双（多）溢流：应用于D2.2m①设计点P1靠近液沫夹带线，说明A、HT太小，可通过减小降液管面积Ad或lW,提高HT。②设计点P2靠近降液管液泛线，说明降液管液体通能力小，塔板阻力大。为此可扩大降液管，提高开孔率，即提高HT或lW，增加筛孔数。③设计点P3靠近塔板漏液线，说明塔板开孔率太高，可适当减少孔数n④设计点P4靠近液相下限线及气相下限，说明溢流堰lW过长或降液管面积Ad过大，开孔面积A0过大，故可减小堰长lW。此类情况应减小塔径D。⑤设计点P5靠近降液管上限线，说明降液管空间裕量较小，可提高HT或lW均。若经过调整仍不适宜，显然就需要重新设计D。第三章塔设备负荷性能图的应用a.塔板间距HT提高塔板间距HT，既增加了塔板间距空间高度，又增加了降液管体积。则有利于减少液沫夹带，增强降液管液体的通过能力（推动力增大），使液体停留时间增加。所以，1、4、5条线向外移第三章塔设备HT对负荷性能图的影响降液管面积Ad或堰长lW若增大堰长则引起Ad增大，塔截面的气相通道面积A及开孔区Aa减小。因lW增大，则溢流强度降低，故使其液相下限提高，A减小使u增大，使液沫夹带量增大，而降液管Ad增大，使液体停留时间增长。Aa减小，若其开孔率不变，孔数n减少，使孔流速u0提高，使塔板漏液点u0’下降，所以气相流量下限线或漏液限降低，使得5条线均发生变化第三章塔设备降液管面积对负荷性能图的影响增大塔板的开孔率n即提高开孔率，使得孔流气速u0下降。使得塔板阻力下降，易发生漏液，缓解降液管的液泛，故漏液线3及降液管液泛线5均上移第三章塔设备开孔率面积对负荷性能图的影响第三章塔设备塔板类型泡罩塔板结构特点优点：不易发生漏液缺点：结构复杂，效率不高，操作弹性较小应用情况：目前较少应用第三章塔设备塔板类型筛板结构特点特点：易发生漏液结构简单，效率不高，生产能力大，操作弹性较小应用情况：日趋应用广泛F-1型V-4型A型十字架型方形浮阀结构特点优点：应用情况：应用广泛生产能力大操作弹性大效率较高结构较简单压力降和液面落差较小第三章塔设备塔板类型浮阀塔第三章塔设备塔板类型其它塔板（1）喷射塔板斜孔塔板网孔塔板第三章塔设备塔板类型其它塔板（2）林德筛板垂直筛板多降液管塔板无溢流栅板和筛板第三章塔设备塔板类型其它塔板（3）板式塔结构及塔内的流动液泛漏液（ab）喷射状