馬后炮培訓微課堂-氣液傳質(zhì)設(shè)備

1、馬后炮培訓微課堂-氣液傳質(zhì)設(shè)備 氣液傳質(zhì)設(shè)備氣液傳質(zhì)設(shè)備主要內(nèi)容主要內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 第三節(jié)第三節(jié) 填料塔填料塔第四節(jié)第四節(jié) 填料塔與板式塔的比較填料塔與板式塔的比較第一節(jié)第一節(jié) 概概 述（述（IntroductionIntroduction） 一、氣、液傳質(zhì)設(shè)備(塔設(shè)備)的作用基本作用有兩個：提供氣、液兩相充分接觸的場所，使傳熱、提供氣、液兩相充分接觸的場所，使傳熱、傳質(zhì)兩種傳遞過程能夠迅速有效地進行；傳質(zhì)兩種傳遞過程能夠迅速有效地進行；使接觸后的汽液兩相及時分開，互不夾帶。使接觸后的汽液兩相及時分開，互不夾帶。二、塔設(shè)備的分類板式塔板式塔填料塔填料塔第

2、一節(jié)第一節(jié) 概概 述（述（IntroductionIntroduction） 三、評價塔設(shè)備的基本性能指標 1. 1.生產(chǎn)能力：單位塔截面單位時間的處理量生產(chǎn)能力：單位塔截面單位時間的處理量 2. 2.分離效率：分離效率： 板式塔：每層塔板的分離程度板式塔：每層塔板的分離程度 填料塔：單位高度填料層所能達到的分離程度填料塔：單位高度填料層所能達到的分離程度 3. 3.操作彈性：塔的最大處理量與最小處理量之比操作彈性：塔的最大處理量與最小處理量之比 4. 4.流動阻力：主要指氣相阻力流動阻力：主要指氣相阻力第一節(jié)第一節(jié) 概概 述（述（IntroductionIntroduction） 一、塔板類

3、型（二）有溢流塔板（溢流型塔板）（二）有溢流塔板（溢流型塔板） 特點：氣液相有各自的通道，相對比較穩(wěn)特點：氣液相有各自的通道，相對比較穩(wěn)定，便于操作，技術(shù)上也比較成熟，所以目前定，便于操作，技術(shù)上也比較成熟，所以目前的塔設(shè)備多采用這種方式。的塔設(shè)備多采用這種方式。（一）無溢流塔板（穿流型塔板）（一）無溢流塔板（穿流型塔板） 特點：氣液相有共同的通道，汽液兩相逆流，特點：氣液相有共同的通道，汽液兩相逆流，傳質(zhì)推動力最大，但由于這種塔板不穩(wěn)定，現(xiàn)在傳質(zhì)推動力最大，但由于這種塔板不穩(wěn)定，現(xiàn)在在現(xiàn)場很少使用。在現(xiàn)場很少使用。第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate

4、(tray) tower 1.泡罩塔板（ Bubble-cap Tray）第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 氣相鼓泡元件：泡罩（泡帽）第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 泡罩塔泡罩塔 缺點：生產(chǎn)能力小、缺點：生產(chǎn)能力小、結(jié)構(gòu)復雜，造價高、壓降結(jié)構(gòu)復雜，造價高、壓降大、大、 效率低。效率低。 優(yōu)點：操作彈性大，優(yōu)點：操作彈性大，操作穩(wěn)定，不易堵塞。操作穩(wěn)定，不易堵塞。第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) t

5、ower 2.2.浮閥塔板浮閥塔板 自二十世紀五十年代問世后，很快在石油、化工行業(yè)得到推自二十世紀五十年代問世后，很快在石油、化工行業(yè)得到推廣，至今仍為應(yīng)用最廣的一種塔板。廣，至今仍為應(yīng)用最廣的一種塔板。 特點：結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)能力和操作彈性大，板效率高。綜合性特點：結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)能力和操作彈性大，板效率高。綜合性能較優(yōu)異。能較優(yōu)異。 第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower F1F1型浮閥型浮閥第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plat

6、e (tray) tower Plate (tray) tower 十字架型浮閥十字架型浮閥第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower HTV(Half Tube Valve)HTV(Half Tube Valve)型浮閥型浮閥第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 3.3.篩孔塔板（篩孔塔板（ Sieve Tray Sieve Tray ） 結(jié)構(gòu)最簡單的一種板型。但由于早期結(jié)構(gòu)最簡單的一種板型。但由于早期對其性能認識不足，為易漏液、操作彈對其性能認識不足，為易漏液、操作

7、彈性小、難以穩(wěn)定操作等問題所困，使用性小、難以穩(wěn)定操作等問題所困，使用受到極大限制。受到極大限制。 1950 1950 年后開始對篩孔塔板進行較系年后開始對篩孔塔板進行較系統(tǒng)全面的研究，從理論和實踐上較好地統(tǒng)全面的研究，從理論和實踐上較好地解決了有關(guān)篩板效率，流體力學性能以解決了有關(guān)篩板效率，流體力學性能以及塔板漏液等問題，獲得了成熟的使用及塔板漏液等問題，獲得了成熟的使用經(jīng)驗和設(shè)計方法，使之逐漸成為應(yīng)用最經(jīng)驗和設(shè)計方法，使之逐漸成為應(yīng)用最廣的塔板類型之一。廣的塔板類型之一。 第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 20=ao50

8、R25氣相4.4.舌型塔板舌型塔板第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 缺點：張角固定，在氣量較小時，經(jīng)舌孔噴射的氣速低，缺點：張角固定，在氣量較小時，經(jīng)舌孔噴射的氣速低，塔板漏液嚴重，操作彈性小。塔板漏液嚴重，操作彈性小。 液體在同一方向上加速，有可能使液體在板上的停留時間液體在同一方向上加速，有可能使液體在板上的停留時間太短、液層太薄，板效率降低。太短、液層太薄，板效率降低。 舌型塔板特點：舌型塔板特點： 優(yōu)點：氣液并流避免了返混和液面落差，塔板上液層較低，塔優(yōu)點：氣液并流避免了返混和液面落差，塔板上液層較低，塔板壓降較小。

9、板壓降較小。 氣流方向近于水平。相同的液氣比下，舌形塔板的液沫夾氣流方向近于水平。相同的液氣比下，舌形塔板的液沫夾帶量較小，故可達較高的生產(chǎn)能力。帶量較小，故可達較高的生產(chǎn)能力。第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 浮舌塔板浮舌塔板浮閥塔板的最新進展浮閥塔板的最新進展由于浮閥塔板的氣體流通面積能隨氣體負荷變動自動調(diào)節(jié),因而能在較寬的氣體負荷下保持穩(wěn)定操作;同時氣液接觸時間長,霧沫夾帶少,具有良好的操作彈性和較高的塔板效率,在工業(yè)中得到了較為廣泛地應(yīng)用。下面重點介紹一下浮閥塔板的最新進展。F1型浮閥塔板依然存在著不足:(1)浮閥閥

10、蓋上方無鼓泡區(qū),其上方氣液接觸狀況較差,造成塔板傳質(zhì)效率降低;(2)塔板上液面梯度較大,氣體在液體流動方向上分布不均勻;(3)從閥孔出來的氣體向四周吹出,導致塔板上液體返混程度較大;(4)在操作中,浮閥和閥孔易被磨損,浮閥易脫落。微分浮閥微分浮閥微分浮閥如圖所示。該浮閥在閥蓋上開小閥孔,充分利用浮閥上部的傳質(zhì)空間,使氣體分散更細密均勻,氣液接觸更充分，提高了氣液分布的均勻度;閥腳采用新的結(jié)構(gòu)設(shè)計,使浮閥安裝快捷方便,操作時浮閥不易旋轉(zhuǎn),不會脫落。與1型浮閥相比,微分浮閥的塔板效率提高了10%20%,塔板處理能力提高約40%。高效錐形浮閥高效錐形浮閥高效錐形浮閥如圖所示。它的特點在于:在錐體的正

11、底部和腰部鉆4個合適尺寸的小孔,運行中氣流沿小孔均勻噴出,一方面給閥體一個向上的提升力,減少塔板的壓力降;另一方面改善氣液接觸,消除1浮閥閥蓋上部的液體滯留區(qū),優(yōu)化傳質(zhì)作用;導流錐和小孔的共同作用,使氣流均勻順暢地沿閥體四周流出,避免了浮閥的磨損、脫落、卡死等現(xiàn)象的發(fā)生。導向圓浮閥導向圓浮閥如圖所示，導向圓浮閥在閥蓋上開設(shè)導向孔,增大了氣體通道的有效面積,氣體分布較為均勻,有效地降低了氣速,減少了霧沫夾帶量,同時降低了液面梯度和塔板壓力降,提高了傳質(zhì)效果。另外,它同時在閥孔內(nèi)設(shè)置槽孔,避免了閥體的旋轉(zhuǎn)、磨損、脫落。與1型浮閥相比,塔板壓降降低了100200,處理能力提高15%35%,塔板效率提

12、高10%20%。條形浮閥條形浮閥條形浮閥的特點為:條形浮閥不會旋轉(zhuǎn),因而不易磨損,閥片不會卡死、脫落;由于條形浮閥的氣體從兩側(cè)噴出,不像圓形浮閥從四周噴出,所以塔板上的液體返混小于圓形類浮閥塔板,效率相對較高;可以排出較圓孔形更大的開孔率,從而提高處理能力。條形浮閥存在的不足條形浮閥存在的不足與傳統(tǒng)圓形浮閥類似,閥蓋上方無鼓泡區(qū),造成塔板傳質(zhì)效率降低;液面落差較大長條形閥孔的四個銳角會形成嚴重的應(yīng)力集中,易引起塔板的機械損壞。因此近年來國內(nèi)不僅對條形浮閥的性能進行大量研究,還針對條形浮閥的不足,開發(fā)出多種形式的條形浮閥。JF復合浮閥塔板復合浮閥塔板如圖所示,復合浮閥塔板在條形浮閥的閥蓋上開孔，

13、開孔方向朝著降液管 ，使閥蓋上的氣、液兩相并流,氣相推動液相流動,液面梯度及塔板壓降減小,通量增大。解決了傳統(tǒng)浮閥上端存在傳質(zhì)死區(qū)的不足,板效率大大提高。導流浮閥塔板導流浮閥塔板洛陽石油化工工程公司設(shè)備研究所開發(fā)的導流浮閥塔板，在浮閥的前閥腿上開孔,如圖所示。氣流在水平通過閥體兩側(cè)的同時,增加一個向前吹出的氣流動力,導引液體向前流動有利于克服液體滯流與返混現(xiàn)象,減小液面落差,這對于降低塔板壓降和提高塔板效率都有積極作用。該導流浮閥的塔板壓降較1浮閥平均降低約200250,塔板泄漏約低10%,塔板效率提高約10%。梯形導向浮閥梯形導向浮閥梯形導向浮閥如圖所示。閥蓋呈梯形,推動液體在塔板上流動,另

14、外又在閥蓋上開設(shè)導向孔,增大閥體的整體導向作用。另外還有箭形浮閥,如圖所示,這種浮閥在具有導向作用的箭形閥蓋上沖出導氣孔或設(shè)置浮閥,提高了傳質(zhì)效率。齒邊浮閥齒邊浮閥浮閥閥面?zhèn)冗叺男螤顬橄蛳抡鄣凝X形邊,使氣體流出浮閥側(cè)孔時被分割成許多股小氣流,從而增大氣液接觸面積,提高塔板傳質(zhì)效率;齒形邊向下彎曲后,通過浮閥時一部分氣體碰到齒形邊后以斜向下的方向噴入浮閥間液層,而另一部分氣體則通過齒間的空隙以斜向上的方向噴入浮閥上部液層,使得浮閥間及浮閥上部液層的局部氣含率趨于一致,提高操作穩(wěn)定性;浮閥閥面中心具有向下凹的楔形槽,可以降低氣體通過浮閥的阻力;在背液閥腿上設(shè)置有導向孔,可以減小塔板上的液面梯度,并

15、消除塔板上的液體滯流區(qū)。這是一種綜合性能良好的浮閥。齒邊浮閥齒邊浮閥BVT浮閥浮閥在船形浮閥塔板的基礎(chǔ)上,石油大學又開發(fā)出一種對液體有導向作用、低壓降的塔板,如圖所示。()浮閥將T浮閥等半徑的半圓管形改為前端小、后端大的半錐形結(jié)構(gòu),并在大端開有舌形導向孔。舌孔和閥孔中吹出的氣體對液體具有雙重的向前推動力,在相當程度上減小了液面梯度,減少板面上的積液,不同程度上消除了液體滯留區(qū),從而提高了傳質(zhì)效率,塔板壓降也相應(yīng)減小。BVT 浮閥塔板作為HTV 浮閥塔板的一種發(fā)展改型, 經(jīng)過幾個工業(yè)塔的成功應(yīng)用表明: 該塔板在實際應(yīng)用中安裝方便, 操作靈活, 在保持產(chǎn)品質(zhì)量合格的基礎(chǔ)上, 增大了處理量, 油品分

16、割效果和輕油收率得到提高, 具有廣泛的應(yīng)用前景。該浮閥采用形帶翼結(jié)構(gòu),閥體側(cè)翼開孔和開縫,提高塔板氣液接觸均勻性,防止浮閥結(jié)焦和結(jié)垢沉積。試驗操作表明,該塔板操作靈活,浮閥活動自如,同時閥翼開縫對閥體有優(yōu)良的自清洗作用,但霧沫夾帶略大。二、塔板的結(jié)構(gòu)1.1.塔板的分區(qū)塔板的分區(qū)鼓泡區(qū)：氣液兩相傳熱、傳質(zhì)鼓泡區(qū)：氣液兩相傳熱、傳質(zhì)降液區(qū)：液體通道，小氣泡聚合成大氣泡再返回降液區(qū)：液體通道，小氣泡聚合成大氣泡再返回受液區(qū)：接受降液管的液體受液區(qū)：接受降液管的液體安定區(qū)：減少降液管氣泡夾帶量安定區(qū)：減少降液管氣泡夾帶量邊緣區(qū)：支撐塔板及塔板上液體邊緣區(qū)：支撐塔板及塔板上液體第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔

17、 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 2.2.主要構(gòu)件主要構(gòu)件氣體通道氣體通道 鼓泡元件：形成氣液兩相傳熱傳質(zhì)的主要構(gòu)件，鼓泡元件：形成氣液兩相傳熱傳質(zhì)的主要構(gòu)件，型式有篩板型、泡罩型、浮閥型、噴射型等等型式有篩板型、泡罩型、浮閥型、噴射型等等降液管溢流堰受液盤第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower (1)降液管 作用：液體通道，讓液體在其中停留一段時間，使液體所夾帶的汽泡有充分的時間得以從液體中溢出。 型式：弓形、圓形、矩形；圓形圓形弓形弓形矩形矩形液體通道液體通道第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式

18、塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower (2)受液盤作用：接受由降液管下來的液體，緩沖液體流下時的沖擊作用，穩(wěn)定塔板上液體的流動狀態(tài)，以確保傳質(zhì)過程的穩(wěn)定進行。型式：平形、凹形平形平形凹形凹形第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower (3)溢流堰（出口堰）作用：維持塔板上有一定的液面高度，以確保傳質(zhì)過程的順利進行，再者將降液管出口封在液面以下，以免汽體短路從降液管中上升，影響傳質(zhì)過程的進行。形式：平形、齒形平形平形齒形齒形第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Pla

19、te (tray) tower (4) 溢流型式單溢流單溢流雙溢流雙溢流U U型溢流型溢流第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 1.塔板壓降計算公式：hhhhlCP=其中：其中：h hp p塔板壓降塔板壓降 m m液柱液柱 h hC C干板壓降干板壓降 m m液柱液柱 h hl l氣體通過板上液層壓降氣體通過板上液層壓降 m m液柱液柱 h h氣體克服液體表面張力產(chǎn)生壓降氣體克服液體表面張力產(chǎn)生壓降 m m液柱液柱三、板式塔的流體力學特性三、板式塔的流體力學特性第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower P

20、late (tray) tower (1)干板壓降hC： 氣體通過閥孔及閥件的阻力所產(chǎn)生的壓降，隨氣速提高而增加。對不同的塔板有不同的經(jīng)驗公式計算。 對F1型重閥（33g）：閥全開前：閥全開前：閥全開后：閥全開后：（m m液柱）液柱） （m m液柱）液柱）Lcuh175. 009 .19=guhLVc234. 520=第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 為判斷浮閥是否全開，引入動能因數(shù)的概念。VuF=動能因數(shù)動能因數(shù)F F計算公式：計算公式：動能因數(shù)是衡量氣體流動時動壓大小的指標。動能因數(shù)是衡量氣體流動時動壓大小的指標。閥孔動

21、能因數(shù)閥孔動能因數(shù)F F0 0的計算公式：的計算公式：VuF00=對對F1F1型重閥，型重閥，F(xiàn) F0 08 81111時閥全開。時閥全開。第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower (2)氣體通過板上液層壓降hl：對對F1F1型重閥：型重閥：32336001035. 24 . 0=wswllLhh式中：式中：L Ls s 液體體積流量液體體積流量 m m3 3/h/h h hw w 溢流堰高溢流堰高 m m l lw w溢流堰長溢流堰長 m m第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray)

22、 tower (3)克服液體表面張力產(chǎn)生壓降h:ghhLol2=計算公式：計算公式：式中：式中：l l 液體表面張力液體表面張力 N/m N/m ho ho 閥的最大開度閥的最大開度 m m L L 液體密度液體密度 kg/m kg/m3 3第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 2.堰上清液層高度hl 3200284. 0=whllLkh式中：式中：k k 收縮系數(shù)，對通常物系，收縮系數(shù)，對通常物系，k=1k=1 L Lh h液體體積流量液體體積流量 m m3 3/h/h平口堰計算公式：平口堰計算公式：第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔

23、 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 3.漏液 要求：正常操作時，泄漏量不大于塔板上液體流量的10%。 判據(jù)：閥孔動能因數(shù)F0 對F1型重閥，F(xiàn)056時泄漏量已接近10，因此要求F056。第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 4.降液管內(nèi)液面高度及液體停留時間 為防止發(fā)生液泛及使氣泡分離完全，對降液管內(nèi)液面高度和液體在降液管內(nèi)的停留時間有一定的要求 0.40.6dTwHHh防止淹塔的限制

24、條件：防止淹塔的限制條件：flwLdhhhgpH=fLlwLdhgphhgpH=21)(第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower flwLdhhhgpH=降液管內(nèi)液體停留時間LAHdd=式中：式中：A Ad d降液管面積降液管面積 m m2 2 H Hd d板間距板間距 m m L L液體流量液體流量 m m3 3/s/s要求：要求：335s5s計算公式：計算公式：第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 5.霧沫夾帶要求：霧沫夾帶量eV0.1kg（液）/kg（氣）判據(jù)：

25、泛點率（泛點百分數(shù)）F1發(fā)生液泛時空塔氣速正常操作 時1空塔氣速=F通常：通常：大塔：大塔：F F1 180808282減壓塔：減壓塔：F F1 175757777D0.9mD0.9m的塔：的塔：F F1 165657575第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 泛點率的經(jīng)驗計算公式FbLSVKCAZLCF1361001=TFVAKCCF78. 01001=由二式計算后取大的由二式計算后取大的第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 22331,/mAmAmZKCsmL

26、VCsmCFTbFSVlVSVV全塔面積，液流面積，液相流程長系統(tǒng)因數(shù)圖得密度及板間距有關(guān)，查泛點負荷因數(shù)，與氣相液相負荷，氣相負荷因數(shù)，泛點率=6.液泛泛點氣速最大允許氣速的計算VVLCu=max式中：式中：C C負荷系數(shù)，由史負荷系數(shù)，由史密斯關(guān)聯(lián)圖查得。密斯關(guān)聯(lián)圖查得。查得查得C C值按物系表面張力進行校核：值按物系表面張力進行校核：2 . 02002. 0=CC第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 四、板式塔常見的不正常操作四、板式塔常見的不正常操作第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Pla

27、te (tray) tower 1. 1.氣泡夾帶氣泡夾帶 2. 2.過量漏液過量漏液 3. 3.霧沫夾帶霧沫夾帶 4. 4.液泛（淹塔）液泛（淹塔）1.溢流型式的選擇：液體流過塔板的方式 單溢流單溢流（直徑流）（直徑流）D2mU型溢流型溢流（回轉(zhuǎn)流）（回轉(zhuǎn)流）液相量非常小液相量非常小的塔的塔 階梯溢流階梯溢流塔徑非常大，液相流量塔徑非常大，液相流量非常大的塔非常大的塔五、板式塔結(jié)構(gòu)設(shè)計五、板式塔結(jié)構(gòu)設(shè)計第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 溢流型式可根據(jù)塔徑和液相流量由經(jīng)驗確定。在設(shè)計計算時由于塔徑尚未決定，可先設(shè)一種溢流形式

28、，然后再進行核算看是否合適 板間距對塔的生產(chǎn)能力、操作彈性及板效率都有影響。板間距與塔徑相互關(guān)聯(lián)： HT增加，霧沫分離高度增加，則可在較小的塔徑下采用較大的氣速；HT減小，則塔徑要相應(yīng)增加。HT由塔徑選取，但不是隨便選擇，有標準系列，常用的有300，350，450，500，600，800mm等，對易發(fā)泡物系，HT可選擇大一些，另外，在有人孔的地方，HT600mm。2.2.板間距及塔高板間距及塔高第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tow

29、er 塔高的計算由板間距及實際塔板數(shù)計算。2THNHHHH=頂進底取取H H頂頂=0.9-1.2m =0.9-1.2m 取取H H底底=1.5-3.0m =1.5-3.0m 第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 3.塔徑由塔內(nèi)氣相流量VS及空塔氣速u來計算。uVDS4= 式中，式中，V VS S由工藝計算求得，空塔氣速由工藝計算求得，空塔氣速u u由史密由史密斯方法求得（課程設(shè)計時詳細介紹）。斯方法求得（課程設(shè)計時詳細介紹）。 計算出的塔徑應(yīng)進行圓整，計算出的塔徑應(yīng)進行圓整，D1mD1mD1m時，按時，按200mm200mm圓整

30、。塔的精餾段、提餾段塔圓整。塔的精餾段、提餾段塔徑可以不同。徑可以不同。第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 4.塔板的板面布置 當塔徑小于800mm時，塔板可整塊制作；塔徑大于900mm時，一般分塊制造安裝。弓形板弓形板弓形板弓形板通道板通道板矩形板矩形板降液管降液管受液盤受液盤弓形板：兩塊弓形板：兩塊矩形板：一塊或多塊矩形板：一塊或多塊通道板：一塊通道板：一塊每塊塔板寬度為每塊塔板寬度為420mm420mm第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 塔板分區(qū)受液區(qū)受

31、液區(qū)安定區(qū)安定區(qū): :其中其中W WS S=50-70mm=50-70mmW WS S=60-100mm=60-100mm工作區(qū)（鼓泡區(qū)）工作區(qū)（鼓泡區(qū)）降液區(qū)降液區(qū)邊緣區(qū)：邊緣區(qū)：W We e=50mm(D2.5m)=50mm(D2.5m)W We e=60mm(D2.5m)=60mm(D2.5m)第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 5.溢流裝置的設(shè)計 （1）降液管 根據(jù)塔內(nèi)液體流量及降液管中流體流速選擇降液管形式及大小。單溢流：單溢流：L LW W雙溢流：雙溢流：L LW W第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tra

32、y) tower Plate (tray) tower h hb b，液封不好；，液封不好；h hb b，阻力大，一般，阻力大，一般25mm25mm液柱。液柱。平形受液盤：小塔平形受液盤：小塔h hb b20-25mm20-25mm 大塔大塔h hb b40mm40mm凹形受液盤：底隙高度凹形受液盤：底隙高度h hb b等于盤深等于盤深第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 堰長lw：弓形降液管的弦長，由液體負荷和流動形式?jīng)Q定 一般，單溢流lw=(0.6-0.8)D 雙溢流lw=(0.5-0.7)D 堰高hw：首先求堰上液層高度h

33、ow，然后根據(jù)經(jīng)驗選取。 0.1-howhw0.05-how（2 2）溢流堰）溢流堰第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower （3）受液盤作用：接受降液管的液體作用：接受降液管的液體直徑直徑800mm800mm以上的塔有時可用凹以上的塔有時可用凹型受液盤，其深度一般為型受液盤，其深度一般為50mm50mm。第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 6.浮閥的數(shù)目與排列 (1)浮閥數(shù)目 設(shè)計時首先選擇合適的閥孔動能因數(shù)F0，然后根據(jù)閥孔動能因數(shù)的計算公式求浮閥數(shù)目。VOOu

34、F=第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 02002044udVNNudVSS=式中：式中：d d0 0閥孔直徑閥孔直徑 在在8-148-14之間選擇一個之間選擇一個F FO O的數(shù)值，采用閥孔動能因數(shù)的數(shù)值，采用閥孔動能因數(shù)來計算閥孔速度來計算閥孔速度u uo o：第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower (2)浮閥的排列浮閥在塔板上常按三角形排列，可順排或叉排。浮閥在塔板上常按三角形排列，可順排或叉排。 等腰三角形叉排可使相鄰的浮閥容易吹開，鼓泡更均勻。等腰三角形

35、叉排可使相鄰的浮閥容易吹開，鼓泡更均勻。第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 開孔率塔板上閥孔總面積與塔截面積之比。閥孔氣速空塔氣速開孔率=%100DNdD4Nd4220220通常，對常壓塔或減壓塔，開孔率為通常，對常壓塔或減壓塔，開孔率為10101313，對加壓，對加壓塔，開孔率小于塔，開孔率小于1010，常用的為，常用的為6 69 9第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 六、塔板負荷性能圖六、塔板負荷性能圖1.負荷性能圖過量霧沫夾帶線（氣相負荷上限過量霧沫夾帶

36、線（氣相負荷上限線）線）過量泄漏線（氣相負荷下限線）過量泄漏線（氣相負荷下限線）液相負荷下限線液相負荷下限線降液管中液體停留時間不足線（液降液管中液體停留時間不足線（液相負荷上限線）相負荷上限線）液泛線液泛線第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 2.負荷性能圖的繪制（1）過量霧沫夾帶線表示霧沫夾帶量eV0.1kg(液)/kg(氣)時的VsLs關(guān)系。繪制過程：FbLSVLVSFbLSVVKCAZLVKCAZLCFkge136100136100F)kg()(1 . 011=氣液第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) t

37、ower Plate (tray) tower （2）過量泄漏線表示不發(fā)生嚴重漏液現(xiàn)象的最低氣相負荷。繪制過程：對F1型重閥，閥孔動能因數(shù)F0為56時，泄漏量接近10。VoSoSVVNdVNudVuuF54455202000=第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower （3）液相負荷下限線能夠保證塔板上液體均勻分布的最低液體流量。323600100084. 2=wSllLkh繪制過程：繪制過程：采用平型堰時，取堰上液頭高度采用平型堰時，取堰上液頭高度howhow0.006m0.006m為限制條件。為限制條件。第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔

38、 Plate (tray) tower Plate (tray) tower （4）降液管中液體停留時間不足線表明能夠保證降液管內(nèi)液體停留時間的最大液體流量。55ddSSddHALLHA=繪制過程：繪制過程：取降液管內(nèi)液體停留時間取降液管內(nèi)液體停留時間=5s=5s第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower （5）液泛線表示降液管內(nèi)泡沫液層的高度超過最大允許值時的VSLS關(guān)系。fLlcfLpwThhhhhhhhhH=式中：式中：h hL L板上清液層高度板上清液層高度 h hf f液體流過降液管的壓頭損失液體流過降液管的壓頭損失繪制過程

39、：繪制過程：第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower 3.負荷性能圖的用途 (1)確定塔板的適宜工作區(qū) 五條線包圍的區(qū)域為適宜工作區(qū)。五條線包圍的區(qū)域為適宜工作區(qū)。圖中圖中P P為操作點。為操作點。P P與原點的連線與原點的連線OPOP為操為操作線。作線。P P位于適宜工作區(qū)的中間區(qū)域時位于適宜工作區(qū)的中間區(qū)域時最為合適，如接近某條邊界線，則當氣最為合適，如接近某條邊界線，則當氣液相量波動時容易發(fā)生不正常的操作現(xiàn)液相量波動時容易發(fā)生不正常的操作現(xiàn)象。象。第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (

40、tray) tower (2)確定塔板的操作彈性 操作彈性操作彈性K K為可操作氣相量的上下限之比，即為可操作氣相量的上下限之比，即K KV VSMSM/V/VSNSN，通常，浮閥塔的通常，浮閥塔的K K3 34 4。第二節(jié)第二節(jié) 板式塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower (3)確定塔板的控制因素 即塔最容易發(fā)生那些不正常的操作狀況。與操作線相交的兩即塔最容易發(fā)生那些不正常的操作狀況。與操作線相交的兩條邊界線即為塔板的控制因素。條邊界線即為塔板的控制因素。 如圖，最容易發(fā)生的為過量漏液和液泛。如圖，最容易發(fā)生的為過量漏液和液泛。第二節(jié)第二節(jié) 板式

41、塔板式塔 Plate (tray) tower Plate (tray) tower （一）塔體（一）塔體 （二）填料及其特性（二）填料及其特性一、填料塔結(jié)構(gòu)一、填料塔結(jié)構(gòu)第三節(jié)第三節(jié) 填料塔填料塔 （Packed TowerPacked Tower） 填料填料散裝填料散裝填料規(guī)整填料規(guī)整填料（1 1）拉西環(huán)（）拉西環(huán)（Raschig ringRaschig ring）填料）填料 優(yōu)點：易于制造，價格低廉，且對優(yōu)點：易于制造，價格低廉，且對它的研究較為充分，所以在過去較長的它的研究較為充分，所以在過去較長的時間內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。時間內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。 缺點：液體常存在嚴重的溝流和壁流缺點：

42、液體常存在嚴重的溝流和壁流現(xiàn)象。且拉西環(huán)填料的內(nèi)表面潤濕率較低，現(xiàn)象。且拉西環(huán)填料的內(nèi)表面潤濕率較低，因而傳質(zhì)速率也不高。因而傳質(zhì)速率也不高。 在拉西環(huán)基礎(chǔ)上衍生了在拉西環(huán)基礎(chǔ)上衍生了環(huán)、十字環(huán)等，其基本改進是在拉環(huán)、十字環(huán)等，其基本改進是在拉西環(huán)內(nèi)增加一結(jié)構(gòu)，以增大填料的比表面積。西環(huán)內(nèi)增加一結(jié)構(gòu)，以增大填料的比表面積。拉西環(huán)第三節(jié)第三節(jié) 填料塔填料塔 （Packed TowerPacked Tower） 1.1.常見散裝填料常見散裝填料 鮑爾環(huán)填料的優(yōu)良性能使它一直為工業(yè)所重視，應(yīng)用十分廣泛。可鮑爾環(huán)填料的優(yōu)良性能使它一直為工業(yè)所重視，應(yīng)用十分廣泛?？捎商沾?、金屬或塑料制成。由陶瓷、金屬或

43、塑料制成。 同尺寸的鮑爾環(huán)與拉西環(huán)雖有相同的同尺寸的鮑爾環(huán)與拉西環(huán)雖有相同的比表面積和空隙率，但鮑爾環(huán)在其側(cè)壁上比表面積和空隙率，但鮑爾環(huán)在其側(cè)壁上的小孔可供氣液流通，使環(huán)的內(nèi)壁面得以的小孔可供氣液流通，使環(huán)的內(nèi)壁面得以充分利用。充分利用。 比之拉西環(huán)，鮑爾環(huán)不僅具有較大的比之拉西環(huán)，鮑爾環(huán)不僅具有較大的生產(chǎn)能力和較低的壓降，且分離效率較高，生產(chǎn)能力和較低的壓降，且分離效率較高，溝流現(xiàn)象也大大降低。溝流現(xiàn)象也大大降低。鮑爾環(huán)（2 2）鮑爾環(huán)（）鮑爾環(huán)（Pall ringPall ring）填料）填料第三節(jié)第三節(jié) 填料塔填料塔 （Packed TowerPacked Tower） (3)(3)階

44、梯環(huán)填料（階梯環(huán)填料（Stair ringStair ring） 階梯環(huán)填料的性能在鮑爾環(huán)的基礎(chǔ)上又有提階梯環(huán)填料的性能在鮑爾環(huán)的基礎(chǔ)上又有提高，其生產(chǎn)能力可提高約高，其生產(chǎn)能力可提高約10%10%，壓降則可降低，壓降則可降低25%25%，且由于填料間呈多點接觸，床層均勻，較好地避且由于填料間呈多點接觸，床層均勻，較好地避免了溝流現(xiàn)象。免了溝流現(xiàn)象。 階梯環(huán)一般由塑料和金屬制成，由于其性能優(yōu)于其它側(cè)壁上開孔階梯環(huán)一般由塑料和金屬制成，由于其性能優(yōu)于其它側(cè)壁上開孔的填料，因此獲得廣泛的應(yīng)用。的填料，因此獲得廣泛的應(yīng)用。第三節(jié)第三節(jié) 填料塔填料塔 （Packed TowerPacked Tower

45、） (4)(4)弧鞍形弧鞍形(Berl saddle)(Berl saddle)矩鞍形矩鞍形(Intalox saddle)(Intalox saddle)填料填料 優(yōu)點：空隙率高，氣體阻力小，液體分布性能優(yōu)點：空隙率高，氣體阻力小，液體分布性能較好，填料性能優(yōu)于拉西環(huán)。較好，填料性能優(yōu)于拉西環(huán)。 矩鞍填料的兩端為矩形，且填料兩面大小不矩鞍填料的兩端為矩形，且填料兩面大小不等。克服了弧鞍填料相互重疊的缺點，填料的均等?？朔嘶“疤盍舷嗷ブ丿B的缺點，填料的均勻性得到改善。液體分布均勻，氣液傳質(zhì)速率得勻性得到改善。液體分布均勻，氣液傳質(zhì)速率得到提高。瓷矩鞍填料是目前采用最多的一種瓷質(zhì)到提高。瓷矩鞍

46、填料是目前采用最多的一種瓷質(zhì)填料。填料。 缺點：相鄰填料易相互套疊，使填料有效表缺點：相鄰填料易相互套疊，使填料有效表面降低，從而影響傳質(zhì)速率。面降低，從而影響傳質(zhì)速率。第三節(jié)第三節(jié) 填料塔填料塔 （Packed TowerPacked Tower） 優(yōu)點：空隙大，生產(chǎn)能力大，壓降小。液體分布均勻，幾乎無放優(yōu)點：空隙大，生產(chǎn)能力大，壓降小。液體分布均勻，幾乎無放大效應(yīng)，通常具有很高的傳質(zhì)效率。大效應(yīng)，通常具有很高的傳質(zhì)效率。 缺點：造價較高，易堵塞難清洗，因此工業(yè)上一般用于較難分缺點：造價較高，易堵塞難清洗，因此工業(yè)上一般用于較難分離或分離要求很高的情況。離或分離要求很高的情況。 規(guī)整填料一般由波紋狀的金屬網(wǎng)或多孔板重疊而成。規(guī)整填料一般由波紋狀的金屬網(wǎng)或多孔板重疊而成。2.2.規(guī)整填料規(guī)整填料第三節(jié)第三節(jié) 填料塔填料塔 （Packed TowerPacked Tower） 64006400金屬板波紋金屬板波紋規(guī)整填料規(guī)整填料 300300脈沖規(guī)整填料脈沖規(guī)整填料各種陶瓷規(guī)整填料各種陶瓷規(guī)整填料 單位體積填料層的空隙體積稱為空隙率，其單位為單位體積填料層的空隙體積稱為空隙率，其單位為m