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1、第三章第三章 蒸馏和吸收塔设备蒸馏和吸收塔设备气、液传质设备可分为两类：其一是气、液传质设备可分为两类：其一是板式板式 塔塔，其二是，其二是填料塔填料塔。其功能是为混合物的气、。其功能是为混合物的气、 液两相提供多级的充分、有效的接触与及时、液两相提供多级的充分、有效的接触与及时、 完全分离的条件。在每级接触过程中进行传质完全分离的条件。在每级接触过程中进行传质 ，然后进行分离。分离后再进行下一级的接触，然后进行分离。分离后再进行下一级的接触 、传质与分离，逐步实现混合物的分离。板式、传质与分离，逐步实现混合物的分离。板式 塔是逐级接触，混合物浓度发生阶跃式变化，塔是逐级接触，混合物浓度发生阶
2、跃式变化， 而填料塔则不同，气、液两相是微分接触，气而填料塔则不同，气、液两相是微分接触，气 、液的组成则发生连续变化。、液的组成则发生连续变化。1第一节第一节 板式塔板式塔 总体：逆流流动总体：逆流流动 板上：错流流动板上：错流流动23-1-1 3-1-1 塔板类型塔板类型逆流板（不常见）逆流板（不常见） 错流板（常见）错流板（常见）一、泡罩塔板一、泡罩塔板其传质元件为泡罩，泡罩分圆形和条形两种，多数选用圆形其传质元件为泡罩，泡罩分圆形和条形两种，多数选用圆形 泡罩，泡罩边缘开有纵向齿缝，中心装升气管。升气管直接与泡罩，泡罩边缘开有纵向齿缝，中心装升气管。升气管直接与 塔板连接固定。塔板下方
3、的气相进入升气管，然后从齿缝吹出塔板连接固定。塔板下方的气相进入升气管，然后从齿缝吹出 与塔板上液相接触进行传质。由于升气管作用，避免了低气速与塔板上液相接触进行传质。由于升气管作用，避免了低气速 下的漏液现象。下的漏液现象。该塔板操作弹性较好，塔效率也比较高，运用该塔板操作弹性较好，塔效率也比较高，运用 较为广泛。缺点是结构复杂，塔压降较为广泛。缺点是结构复杂，塔压降 大，生产强度低，造价高大，生产强度低，造价高 。3泡罩塔板(a)操作示意图 (b)塔板平面图 (c)圆形泡罩4泡罩实物 5筛板塔的主要结构：筛板塔的主要结构： 1. 1. 筛孔筛孔提供气体上升的通道；提供气体上升的通道； 2.
4、 2. 溢流堰溢流堰维持塔板上一定高度的液维持塔板上一定高度的液层，以保证在塔板上气液两层，以保证在塔板上气液两 相有足够的接触面积；相有足够的接触面积； 3. 3. 降液管降液管作为液体从上层塔板流至作为液体从上层塔板流至下层塔板的通道。下层塔板的通道。二、筛板：二、筛板：操作弹性小，筛孔易堵塞操作弹性小，筛孔易堵塞6三、浮阀塔板三、浮阀塔板5050年代开始启用的一种新型塔板，其型式有圆形、年代开始启用的一种新型塔板，其型式有圆形、 方形、条形及伞形等。较多使用圆形浮阀，而圆形浮阀方形、条形及伞形等。较多使用圆形浮阀，而圆形浮阀 又分为多种型式。又分为多种型式。 浮阀取消了泡罩塔的泡罩与升气
5、管，改在塔板上开浮阀取消了泡罩塔的泡罩与升气管，改在塔板上开 孔，阀片上装有限位的三条腿，浮阀可随气速的变化上孔，阀片上装有限位的三条腿，浮阀可随气速的变化上 、下自由浮动，提高了塔板的操作弹性、降低塔板的压、下自由浮动，提高了塔板的操作弹性、降低塔板的压 降，同时具有较高塔板效率，在生产中得到广泛的应用降，同时具有较高塔板效率，在生产中得到广泛的应用 。特点：特点：生产能力大生产能力大 操作弹性大操作弹性大 塔板效率高塔板效率高压降及液面落差小压降及液面落差小 塔的造价低塔的造价低781. 1. 生产能力：生产能力： 筛板筛板 浮阀浮阀 泡罩；泡罩；2. 2. 压降：压降： 泡罩泡罩 浮阀浮
6、阀 筛板；筛板；3. 3. 操作弹性：操作弹性： 浮阀浮阀 泡罩泡罩 筛板；筛板；4. 4. 造价：造价： 泡罩泡罩 浮阀浮阀 筛板；筛板；5. 5. 板效率：板效率： 浮阀、筛板相当浮阀、筛板相当 泡罩。泡罩。三种塔板的比较三种塔板的比较: :9为防止雾沫夹带，以上塔板操作气速不能太高为防止雾沫夹带，以上塔板操作气速不能太高四、喷射型塔板四、喷射型塔板1 1、舌形塔板、舌形塔板气相从斜孔中喷射出来，一方面将液相分散成液滴和雾沫气相从斜孔中喷射出来，一方面将液相分散成液滴和雾沫 ，增大了两相传质面，同时驱动液相减小液面落差。液相在流，增大了两相传质面，同时驱动液相减小液面落差。液相在流 动方向
7、上，多次被分散和凝聚，使表面不断更新，传质面湍动动方向上，多次被分散和凝聚，使表面不断更新，传质面湍动 加剧，提高了传质效率。加剧，提高了传质效率。特点：特点：生产能力大生产能力大塔板压降小塔板压降小 操作弹性小操作弹性小 气相夹带现象严重，气相夹带现象严重，板效率下降板效率下降102 2、浮舌塔板、浮舌塔板特点：特点：操作弹性大操作弹性大塔板压降小塔板压降小 结构简单结构简单113-1-2 3-1-2 板式塔的流体力学性能板式塔的流体力学性能塔的评价指标：塔的评价指标：生产能力生产能力 塔板效率塔板效率 操作弹性操作弹性 塔板压降塔板压降流体力学性能：流体力学性能：塔板压降塔板压降; ; 液
8、泛液泛; ; 雾沫夹带雾沫夹带; ; 漏液漏液; ; 液面落差液面落差一、塔板压降一、塔板压降塔板压降：干板阻力（干板压降）充气液层的静压塔板压降：干板阻力（干板压降）充气液层的静压 强强 液体表面张力液体表面张力对操作的影响：塔板压降大，对吸收操作送气压强需对操作的影响：塔板压降大，对吸收操作送气压强需 要高；对精馏操作，釜压需提高，影响真空度要高；对精馏操作，釜压需提高，影响真空度 12二、液泛（淹塔）二、液泛（淹塔）气、液两相在塔内总体气、液两相在塔内总体 上呈逆行流动，并在塔板上上呈逆行流动，并在塔板上 维持适宜的液层高度，如果维持适宜的液层高度，如果 由于某种原因，使得气、液由于某种
9、原因，使得气、液 两相流动不畅，使板上液层两相流动不畅，使板上液层 迅速积累，以致充满整个空迅速积累，以致充满整个空 间，破坏塔的正常操作，称间，破坏塔的正常操作，称 此现象为液泛。此现象为液泛。原因：原因：气速过大或液体流量气速过大或液体流量 过大；塔板结构（板间距）过大；塔板结构（板间距）防止：降低气速或降低液体防止：降低气速或降低液体 流量；采用较大的板间距流量；采用较大的板间距13三、雾沫夹带三、雾沫夹带原因之一：气相在液层中鼓泡原因之一：气相在液层中鼓泡 ，气泡破裂，将雾沫弹溅至上一层，气泡破裂，将雾沫弹溅至上一层 塔板。可见，增加板间距可减少夹塔板。可见，增加板间距可减少夹 带量。
10、带量。原因之二：气相运动是喷射状，原因之二：气相运动是喷射状， 将液体分散并可携带一部分液沫流将液体分散并可携带一部分液沫流 。影响因素：空塔气速；板间距影响因素：空塔气速；板间距四、漏液四、漏液五、液面落差五、液面落差液体流过板面需要一定的液位液体流过板面需要一定的液位 差差1415L(mL(m3 3/s)/s)V (mV (m3 3/s)/s)六、负荷性能图5 51 12 23 34 41 1、雾沫夹带、雾沫夹带2 2、液泛线、液泛线3 3、液相负荷、液相负荷 上限上限4 4、漏液线、漏液线5 5、液相负荷、液相负荷 下限下限操作弹性：两种极限下气体流量的比值操作弹性：两种极限下气体流量的
11、比值操作点操作点16第二节、填料塔第二节、填料塔173-2-1 3-2-1 填料填料提供两相提供两相( (气液气液, , 液液液液) )接触面积的一种构件接触面积的一种构件一、填料特性一、填料特性比表面积比表面积 空隙率空隙率 填料因子填料因子= / = / 3 3，越小越好越小越好 对填料的要求对填料的要求: : 比表面积大比表面积大; ; 有效比表面积有效比表面积; ; KKY Ya a孔隙率大孔隙率大; ; 流动流动 轻轻; ; 材料材料 强度强度; ; 装填高度装填高度耐腐蚀性耐腐蚀性18二、填料类型二、填料类型实体填料实体填料 网体填料网体填料陶瓷陶瓷 塑料塑料 金属金属乱堆填料乱堆
12、填料 整砌填料整砌填料191 1、拉西环、拉西环结构简单，制造容易结构简单，制造容易 但有沟流及壁流现象但有沟流及壁流现象2 2、鲍尔环、鲍尔环气体通量大，流体阻力小气体通量大，流体阻力小 无沟流及壁流现象传质效率高，操作无沟流及壁流现象传质效率高，操作 弹性大，价格较高弹性大，价格较高3 3、阶梯环、阶梯环气体通量大，流体阻力小气体通量大，流体阻力小 传质效率高传质效率高4 4、弧鞍与矩鞍、弧鞍与矩鞍相邻填料容易重叠，强度较差，容易破碎相邻填料容易重叠，强度较差，容易破碎5 5、金属鞍环、金属鞍环综合环形填料通量大及鞍型填料液体再分布好的优点综合环形填料通量大及鞍型填料液体再分布好的优点6
13、6、波纹板及波纹网、波纹板及波纹网空塔气速可以提高，但不宜处理粘度大易聚合或易沉淀的物料空塔气速可以提高，但不宜处理粘度大易聚合或易沉淀的物料 2021拉西环鲍尔环阶梯环环22板波纹丝网波纹鞍形环233-2-2 3-2-2 填料塔的流体力学性能填料塔的流体力学性能一、气体通过填料层的压强降一、气体通过填料层的压强降恒持液量区恒持液量区 载液区载液区 液泛区液泛区二、液泛二、液泛影响因素：影响因素：填料的特性填料的特性流体的物理性质流体的物理性质液气比液气比三、润湿性能三、润湿性能液体能否成膜液体能否成膜最小喷淋密度最小喷淋密度恒持液量区载液区液泛区载点泛点24253-2-3 3-2-3 填料塔的计算填料塔的计算一、塔径一、塔径二、塔高二、塔高塔高塔高= =填料层高度填料层高度+ +附属构件高度附属构件高度填料层高度填料层高度= =传质单元高度传质单元高度 传质单元数传质单元数3-2-4 3-2-4 填料塔附件填料塔附件一、填料支撑装置一、填料支撑装置二、液体分布装置二、液体分布装置三、液体再分布装置三、液体再分布装置四、除沫装置四、除沫装置26填料支撑装置填料支撑装置27液体分布装置液体分布装置28槽式液体分布器29
