氣液傳質(zhì)設(shè)備-第八章傳質(zhì)過(guò)程導(dǎo)論

1、11 氣液傳質(zhì)設(shè)備福州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 李 玲：05023223 ： .10 氣液傳質(zhì)設(shè)備10.1 板式塔10.2 填料塔.10.1 板式塔10.1.1 板式塔的主要類型、構(gòu)造和特點(diǎn) 概述 板式塔的設(shè)計(jì)意圖 . 概述 為有效地實(shí)現(xiàn)氣液兩相之間的傳質(zhì)，板式塔應(yīng)具有以下兩方面的功能： 在每塊塔板上氣液兩相必需堅(jiān)持親密而充分的接觸，為傳質(zhì)過(guò)程提供足夠大而且不斷更新的相際接觸外表，減小傳質(zhì)阻力； 在塔內(nèi)應(yīng)盡量使氣液兩相呈逆流流動(dòng)，以提供最大的傳質(zhì)推進(jìn)力。. 常見(jiàn)的塔板方式1泡罩塔板 優(yōu)點(diǎn)：操作彈性較大，塔板不易堵塞； 缺陷：是構(gòu)

2、造復(fù)雜、造價(jià)高，板上液層厚，塔板壓降大，消費(fèi)才干及板效率較低。. 常見(jiàn)的塔板方式. 常見(jiàn)的塔板方式2篩孔塔板 優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)低，板上液面落差小，氣體壓降低，消費(fèi)才干大，傳質(zhì)效率高； 缺陷：篩孔易堵塞，不宜處置易結(jié)焦、粘度大的物料。. 常見(jiàn)的塔板方式. 常見(jiàn)的塔板方式3 浮閥塔板 . 常見(jiàn)的塔板方式 優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)低，消費(fèi)才干大，操作彈性大， 塔板效率較高。 缺陷：處置易結(jié)焦、高粘度的物料時(shí)，閥片易與塔板粘結(jié)；在操作過(guò)程中有時(shí)會(huì)發(fā)生閥片零落或卡死等景象，使塔板效率和操作彈性下降。. 常見(jiàn)的

3、塔板方式4 舌型塔板 優(yōu)點(diǎn)是：消費(fèi)才干大，塔板壓降低，傳質(zhì)效率較高； 缺陷是：操作彈性較小，氣體放射作用易使降液管中的液體夾帶氣泡流到下層塔板，從而降低塔板效率。 . 常見(jiàn)的塔板方式5浮舌塔板 與舌型塔板相比，浮舌塔板的構(gòu)造特點(diǎn)是其舌片可上下浮動(dòng)。因此，浮舌塔板兼有浮閥塔板和固定舌型塔板的特點(diǎn)，具有處置才干大、壓降低、操作彈性大等優(yōu)點(diǎn)，特別適宜于熱敏性物系的減壓分別過(guò)程。.6斜孔塔板 氣流不會(huì)對(duì)噴，既可得到程度方向較大的氣速，又阻止了液沫夾帶，使板面上液層低而均勻，氣體和液體不斷分散和聚集，其外表不斷更新，氣液接觸良好，傳質(zhì)效率提高。 斜孔塔板抑制了篩孔塔板、浮閥塔板和舌型塔板

4、的某些缺陷。斜孔塔板的消費(fèi)才干比浮閥塔板大30%左右，效率與之相當(dāng)，且構(gòu)造簡(jiǎn)單，加工制造方便，是一種性能優(yōu)良的塔板。 常見(jiàn)的塔板方式. 常見(jiàn)的塔板方式7 穿流篩板塔與穿流柵板塔 板上開(kāi)小孔的為穿流篩板，板上開(kāi)條形狹縫的為穿流柵板。板與板之間不設(shè)降液管，液體沿孔或縫的周邊向下流動(dòng)，氣體那么在孔或縫的中央向上流動(dòng)。氣流對(duì)液流的阻滯，使板上堅(jiān)持一定厚度的液層，讓氣體鼓泡經(jīng)過(guò)。板上的泡沫層高度比較小，因此壓力降比較小，板效率比泡罩板的也低一些。 穿流篩板節(jié)省了溢流管所占的面積，于是按整個(gè)塔截面設(shè)計(jì)的通量可添加，使消費(fèi)才干提高，同時(shí)構(gòu)造也簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉。它的主要缺陷使操作

5、受氣液流量的制約大，流動(dòng)速度變動(dòng)范圍窄，操作彈性在3以內(nèi)，常不超越2。. 常見(jiàn)的塔板方式.10.1.2 篩板上的氣液接觸形狀 當(dāng)液體流量一定時(shí)，隨著氣速的添加，可以出現(xiàn)四種不同的接觸形狀：1鼓泡接觸形狀 2蜂窩狀接觸形狀 3泡沫接觸形狀 4放射接觸形狀 .10.1.2 篩板上的氣液接觸形狀 1鼓泡接觸形狀 液體延續(xù)相 氣體分散相 兩相接觸面積：氣泡外表.10.1.2 篩板上的氣液接觸形狀2泡沫接觸形狀 液體延續(xù)相 氣體分散相 兩相接觸面積： 不斷更新的液膜外表.10.1.2 篩板上的氣液接觸形狀3放射接觸形狀 氣體延續(xù)相 液體分散相 兩相接觸面積：不斷更新的液滴外表 在工業(yè)上實(shí)

6、踐運(yùn)用的篩板塔中，兩相接觸不是泡沫形狀就是放射形狀，很少有采用鼓泡接觸形狀的。.10.1.3 氣體經(jīng)過(guò)篩板的阻力損失 氣體經(jīng)過(guò)塔板的壓降塔板的總壓降包括：塔板的干板阻力即板上各部件所呵斥的部分阻力，板上充氣液層的靜壓力及液體的外表張力。 塔板壓降是影響板式塔操作特性的重要要素。塔板壓降增大，一方面塔板上氣液兩相的接觸時(shí)間隨之延伸，板效率升高，完成同樣的分別義務(wù)所需實(shí)踐塔板數(shù)減少，設(shè)備費(fèi)降低；另一方面，塔釜溫度隨之升高，能耗添加，操作費(fèi)增大，假設(shè)分別熱敏性物系時(shí)易呵斥物料的分解或結(jié)焦。因此，進(jìn)展塔板設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合思索，在保證較高效率的前提下，力求減小塔板壓降，以降低能耗和改善塔的操作。 .10.

7、1.4 板式塔的不正常操作景象 篩板塔內(nèi)氣液兩相的非理想流動(dòng)包括漏液、液泛和液沫夾帶等： 1漏液 2夾帶液泛 3溢流液泛.10.1.4 板式塔的不正常操作景象 1漏液. 篩板塔或浮閥塔塔內(nèi)氣體的上升那么經(jīng)過(guò)塔板上的開(kāi)孔篩孔或閥孔，操作時(shí)由于液層稍有動(dòng)蕩或?yàn)R散，會(huì)有小量液體經(jīng)孔滴下，這是正常景象，不稱為漏液。此處的漏液是指有相當(dāng)量的液體延續(xù)地經(jīng)由升氣孔流到下一層板。特別對(duì)篩板塔而言漏液景象是一個(gè)重要的問(wèn)題，它已成為篩板塔不能推行運(yùn)用的主要妨礙。 只需篩孔中由氣體經(jīng)過(guò)，液體就不能夠從篩孔落下，因此，要防止漏液，氣體必需分布均勻使每一個(gè)篩孔都有氣體經(jīng)過(guò)。 10.1.4 板式塔的不正常操作景象 . 隨

8、機(jī)性漏液。液層動(dòng)搖所呵斥的液層阻力不均是隨機(jī)的，由此而引起的漏液液是隨機(jī)的。時(shí)而另一部分篩孔漏液。顯然干板阻力hd越大氣速也越大隨機(jī)性漏液越少甚至完全消逝。反之液層阻力hf 越大即板上液層越厚，其不均勻性越大，隨機(jī)性漏液越嚴(yán)重。 傾向性漏液。因板上液面落差引起。存在總是使塔板入口側(cè)的液層厚于塔板出口側(cè)的液層。當(dāng)干板阻力hd很小時(shí)，會(huì)使氣流偏向出口側(cè)，而塔板入口側(cè)的篩孔將無(wú)氣體經(jīng)過(guò)而繼續(xù)漏液。這種漏液稱為傾向性漏液。10.1.4 板式塔的不正常操作景象 .2夾帶液泛 當(dāng)氣速增大至某一數(shù)值時(shí)，液體將充溢全塔，并隨氣體出塔頂溢出，這種景象稱為夾帶液泛。塔內(nèi)出現(xiàn)液泛時(shí)的氣速稱為液泛氣速uf。為防止出現(xiàn)

9、夾帶液泛，設(shè)計(jì)氣速u uf ，普通液體u=(0.70.8) uf ，易起泡液體u=(0.50.75) uf 。10.1.4 板式塔的不正常操作景象 .10.1.4 板式塔的不正常操作景象 3溢流液泛.10.1.5 板效率的各種表示方法及其運(yùn)用 1點(diǎn)效率 式中 y 分開(kāi)塔板上某點(diǎn)的氣相組成； yn+1進(jìn)入第n塊板的氣相組成； y*與被調(diào)查點(diǎn)液相組成x成平衡的氣相組成。 為計(jì)算實(shí)踐板數(shù)，必需知道分開(kāi)同一塊實(shí)踐塔板的兩相平均組成的關(guān)系。點(diǎn)效率不能滿足此要求。 .2默弗里板效率 10.1.5 板效率的各種表示方法及其運(yùn)用 不僅思索了塔板上兩相之間的接觸情況，同時(shí)也計(jì)入了塔板上氣液兩相的非理想流動(dòng)，但未

10、思索塔板間的非理想流動(dòng)，即液沫夾帶和漏夜。EmV、 EmL均小于1。 .10.1.5 板效率的各種表示方法及其運(yùn)用 3總板效率E式中N為實(shí)際板數(shù)，Ne為實(shí)踐板數(shù)，總板效率的閱歷數(shù)值在設(shè)計(jì)中運(yùn)用得很廣泛。.10.1.6 提高板效率的措施 構(gòu)造參數(shù) 影響塔板效率的構(gòu)造參數(shù)很多，塔徑、板間距、堰高、堰長(zhǎng)以及降液管尺寸等對(duì)板效率皆有影響，必需按某些閱歷規(guī)那么恰當(dāng)?shù)剡x擇。此外，有以下兩點(diǎn)得特別指出。 1合理選擇塔板的開(kāi)孔率和孔徑呵斥順應(yīng)于物系性質(zhì)的氣液接觸形狀。 2設(shè)置傾斜的進(jìn)氣安裝，使全部或部分氣流斜向流入液層。 . 在塔板上適當(dāng)?shù)卦O(shè)置傾斜進(jìn)氣安裝，使全部或部分氣體沿傾斜于液體流動(dòng)的方

11、向進(jìn)入液層，具有以下優(yōu)點(diǎn)。 斜向進(jìn)氣時(shí)，氣體將給液體以部分動(dòng)量。這樣，液體將在該部分動(dòng)量推進(jìn)下沿塔板流動(dòng)，而不用依托液面落差。適當(dāng)?shù)胤峙湫毕蜻M(jìn)入的氣量。即可維持一定的液層厚度，還可以消除液面落差，促使氣流的均布。 適當(dāng)?shù)匕才判毕蜻M(jìn)氣安裝，即在塔板邊緣處適當(dāng)添加斜向進(jìn)氣安裝的數(shù)量，可使液體沿圓形塔板外表流動(dòng)均勻。 斜向進(jìn)氣時(shí)呵斥的液滴具有傾斜的初速度，其垂直分量較小，因此液沫夾帶量有所下降。 總之，適量采用斜向進(jìn)氣安裝，可減少氣液兩相在塔板上的非理想流動(dòng)，提高塔板效率。實(shí)現(xiàn)斜向進(jìn)氣的塔構(gòu)造有多種方式。例如，舌形塔板、斜孔塔板、網(wǎng)孔塔板等使全部氣體傾向進(jìn)入液層；而林德篩板那么使部分氣體斜向進(jìn)入液層

12、。 構(gòu)造參數(shù).10.1.6 提高板效率的措施 操作參數(shù)和塔板的負(fù)荷性能圖 135240L (m3/h) Vm3/h1負(fù)荷性能圖 1為過(guò)量液沫夾帶線，通常以eG=0.1Kg液/Kg干空氣為根據(jù)確定，氣液負(fù)荷位于該線上方，表示液沫夾帶過(guò)量，已不宜采用； 線2為漏液線，可根據(jù)漏液點(diǎn)氣速確定，假設(shè)氣液負(fù)荷位于線2下方，闡明漏液已使塔板效率大幅度下降； 線3為溢流液泛線，可根據(jù)溢流液泛的產(chǎn)生條件確定，假設(shè)氣液負(fù)荷位于3上方，塔內(nèi)將出現(xiàn)溢流液泛；. 操作參數(shù)和塔板的負(fù)荷性能圖135240L (m3/h) Vm3/h 線4為液相流量下限線，液量小于該下限，板上液體流動(dòng)嚴(yán)重不均勻而導(dǎo)致板效率急劇下降； 線5為液流量上限線，假設(shè)液量超越此上限，液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間過(guò)短，液流中的氣泡夾帶景象大量發(fā)生，以致出現(xiàn)溢流液泛。 .135240L (m3/h) Vm3/h 操作參數(shù)和塔板的負(fù)荷性能圖 上述各線所包圍的區(qū)域?yàn)樗逭２僮鞣秶?。在此?/p>