气液传质设备

《化工原理》电子教案/第十一章第十一章气液传质设备《化工原理》电子教案/第十一章第十一章气液传质设备《化工原理》电子教案/第十一章第十一章气液传质设备第一节板式塔填料塔板式塔塔设备板式塔出现较早，迄今已有近200年的历史了，其间跨越了四个里程碑，即食品和医药生产阶段能源(炼油)生产阶段石油化工生产阶段节能要求阶段《化工原理》电子教案/第十一章第一节板式塔观看录像时的思考题：1.气液两相在塔内的良好接触状态有哪两种？2.塔板结构包括哪些？3.塔内不利流动情况有哪些？4.塔内不良操作现象有哪些？5.塔板型式有几种？6.负荷性能图有几条线组成？什么用途？观看录像《化工原理》电子教案/第十一章第一节板式塔一、结构及特点有溢流塔板降液管平顶型溢流堰受液区开孔区齿形堰平顶堰溢流堰降液管溢流装置单流型单降液管多降液管《化工原理》电子教案/第十一章第一节板式塔一、结构及特点双流型塔板受液区《化工原理》电子教案/第十一章第一节板式塔阶梯型流型流多流型单流型液流形式U双流型受液盘U流型受液盘阶梯型流《化工原理》电子教案/第十一章《化工原理》电子教案/第十一章二、板式塔类型特点：结构简单、造价低、压降小、生产能力大、操作弹性可达2~3。其它型：喷射型：浮阀型筛孔型泡罩型一般工业中使用的筛板孔径是3-8mm，近年来采用大孔径(l0-25mm)的筛板。《化工原理》电子教案/第十一章二、板式塔类型其它型：喷射型：浮阀型筛孔型泡罩型特点：结构上较泡罩简单，比筛板复杂，操作弹性大、生产能力大。1953年开发出来，其中以美国Glitstch公司推出的F1型浮阀应用最为广泛《化工原理》电子教案/第十一章F1型、V型、T型、A型各种浮阀：《化工原理》电子教案/第十一章二、板式塔类型在近40年里，塔板是按泡罩、筛孔和浮阀这三种基本塔类而发展的，一些新开发的塔板，多数也是这三种塔板的改进型。进入90年代以来，人们又开始寻求板式塔的新突破。欧美各国，尤其是美国的各大塔器生产商，研制、开发出大批新型塔板。这些新型塔板既克服了以前的一些缺点，同时又保留了以往普通塔板的优点，以更好适应现在对于大直径蒸馏设备大通量、高效率的要求。其他型:请查阅相关资料,并给出.《化工原理》电子教案/第十一章三、气液两相在塔内的良好接触状态气液接触方式有三种：喷雾接触状态泡沫接触状态鼓泡接触状态这两种气液接触方式才能使气液两相在设备中要有良好的接触：接触充分，接触面要大，相界面不断更新《化工原理》电子教案/第十一章四、塔板的流体力学性能1、漏液2、液沫夹带3、液泛4、气泡夹带5、塔板上的液面落差6、塔板上液体的返混7、气体通过塔板的压降8、液体停留时间塔内只有具有良好的流体力学性能，才能实现高效传质。因此，有必要讨论一下塔内流体力学性能。具体讨论以下几个方面（包括不良的流体力学状况）：《化工原理》电子教案/第十一章四、塔板的流体力学性能2、液沫夹带1、漏液严重漏液----不允许，是塔的不良操作现象之一。-----一定存在，不可避免。有溢流塔板气体输送夹带、飞溅夹带-----一定存在，不可避免。要求夹带量eG0.1kg液体/kg干气体不良后果：产生的原因：降低板效，严重时使板上不能积液。气速过小，或液体分布严重不均。不良后果：产生的原因：过量液沫夹带----不允许，是塔的不良操作现象之一。（1）降低板效；（2）将不挥发性物质逐板送至塔顶造成产品污染；（3）严重时造成液泛。《化工原理》电子教案/第十一章四、塔板的流体力学性能有溢流塔板3.液泛4、气泡夹带----不允许，是塔的不良操作现象之一。不良后果：产生的原因：降液管被液体充满(1)气体流量过大，产生了过量的液沫夹带；(2)液体负荷过大，降液管的截面积不够。（淹塔）塔压力降急剧增大、板效急剧减小不良后果：产生的原因：降液管中液体停留时间过短降低板效------越小越好《化工原理》电子教案/第十一章四、塔板的流体力学性能有溢流塔板5、塔板上的液面落差不良后果：产生的原因：液体在塔板上横向流动时要克服流动阻力（摩擦阻力、形体阻力）。液面落差会导致气流分布不均------液面落差越小越好6、板上液体的返混----减少返混对传质是有利的《化工原理》电子教案/第十一章四、塔板的流体力学性能有溢流塔板3~5s6、气体通过塔板的压降7．液体在降液管内的停留时间-----单板压降产生的原因：不良后果：一般，常压塔：单板压降40~65mmH2O减压塔：单板压降10~35mmH2Olcphhh液层压降干板压降（1）单板压降大，气体流动阻力大，对输送要求较高。（2）过高的单板压降会使塔顶与塔底的压差较大，从而影响体系的相平衡关系以及气液流动情况，这对真空操作尤为重要。（加和模型）单板压降不要过大或过小。----停留时间不要太短，否则会导致气泡夹带。《化工原理》电子教案/第十一章五、塔径和塔高的估算uVDG4Fuu)8.0~6.0(TeHNZ塔高板间距HT与塔径D之间的关系如表1所示：表1板间距HT的参考数值塔径D(m)0.3～0.60.6～1.01.0～2.02.0～4.04.0～6.0板间距HT(mm)200～350250～400250～600300～600400～800----泛点气速，由经验式计算或图11-8查取。----板间距，根据经验取值《化工原理》电子教案/第十一章六、塔板负荷性能图设计出的塔板结构是否合理，是否能满足上述各项流体力学性能良好的要求，需要检验。检验的方法就是绘制塔板负荷性能图（理论上，每块塔板都有一个负荷图）。《化工原理》电子教案/第十一章六、塔板负荷性能图液相下限线液相上限线液泛线过量液沫夹带线漏液线塔板的负荷性能图VGVLO正常操作区操作点3操作点2操作点1气量下限气量上限操作弹性＝设计要求：操作点落在正常操作区内；操作点在正常操作区的中央附近；如图，显然，操作点1、3的塔板结构设计不合理。操作弹性大于2～3《化工原理》电子教案/第十一章七、塔板设计要点安定区受液盘单流型设计内容：板型：筛板、浮阀等板上液流型式：单流、双流等板间距HT塔径D板上结构：开孔区、受液区、安定区、溢流装置结构设计若流体力学性能不好，则调整相应结构参数设计方法：根据经验选定一些结构参数设计其他参数校核各项流体力学性能画负荷性能图《化工原理》电子教案/第十一章六、塔板设计要点思考：如图1、对操作点1的情况，应如何调节塔板结构设计参数使之处于正常操作区中央附近？液相下限线液相上限线液泛线过量液沫夹带线漏液线塔板的负荷性能图VGVLO操作点3操作点2操作点1气量下限气量上限操作弹性＝2、对操作点3的情况呢？3、若操作弹性偏小，应如何调节塔板结构设计参数呢？增大板间距；增大开孔率；减小堰长----提高过量液沫夹带线，左移液相下限线。增大塔径；增大堰长，减小堰高----降低漏液线。增大板间距；增大塔径；增大开孔率----提高过量液沫夹带线。《化工原理》电子教案/第十一章[例]如图所示为某塔板的负荷性能图，A点为操作点。试根据该图（1）确定塔板的气、液负荷；（2）判断塔板的操作上、下限各为什么控制；（3）计算塔板的操作弹性。