合工大-化工原理下-第十一章 气液传质设备ppt课件

1、1目录目录第十一章第十一章 气液传质设备气液传质设备 第一节第一节 板式塔板式塔一、构造及特点一、构造及特点二、板式塔类型二、板式塔类型三、气液两相在塔内的良好接触形状三、气液两相在塔内的良好接触形状四、塔板的流膂力学性能四、塔板的流膂力学性能五、塔径和塔高的估算五、塔径和塔高的估算六、塔板负荷性能图六、塔板负荷性能图七、塔板设计要点七、塔板设计要点1化工原理化工原理电子教案电子教案/目录目录2第二节第二节 填料塔填料塔一、填料塔构造及填料一、填料塔构造及填料二、填料塔的流膂力学性能二、填料塔的流膂力学性能三、填料塔的附属构造三、填料塔的附属构造四、高效规整填料塔与板式塔的比较四、高效规整填料

2、塔与板式塔的比较目录目录第十一章第十一章 小结小结2化工原理化工原理电子教案电子教案/目录目录化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章3第十一章第十一章 气液传质设备气液传质设备3化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章4第十一章第十一章 气液传质设备气液传质设备4化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章5第十一章第十一章 气液传质设备气液传质设备第一节第一节 板式板式塔塔 填料塔填料塔板式塔板式塔塔设备塔设备 板式塔出现较早，迄今已有板式塔出现较早，迄今已有190190余年的历史了，其间余年的历史了，其间跨越了四个里程碑，即跨越了四个里程碑，即 食品

3、和医药消费阶段食品和医药消费阶段 能源能源( (炼油炼油) )消费阶段消费阶段 石油化工消费阶段石油化工消费阶段 节能要求阶段节能要求阶段5化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章6第一节第一节 板式塔板式塔观看录像时的思索题：观看录像时的思索题：气液两相在塔内的良好接触形状有哪两种？气液两相在塔内的良好接触形状有哪两种？塔板构造包括哪些？塔板构造包括哪些？塔内不利流动情况有哪些？塔内不利流动情况有哪些？塔内不良操作景象有哪些？塔内不良操作景象有哪些？塔板型式有几种？塔板型式有几种？负荷性能图有几条线组成？什么用途？负荷性能图有几条线组成？什么用途？观看录像观看录像6化工原理化工

4、原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章7第一节第一节 板式塔板式塔一、构造及特点一、构造及特点 有溢流塔板有溢流塔板 降液管降液管平顶型平顶型溢流堰溢流堰受液区受液区开孔区开孔区 齿形堰齿形堰平顶堰平顶堰 溢流堰溢流堰降液管降液管溢流装置溢流装置单流型单流型单降液管单降液管多降液管多降液管7化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章8第一节第一节 板式塔板式塔一、构造及特点一、构造及特点双流型塔板双流型塔板受液区受液区8化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章9第一节第一节 板式塔板式塔 阶梯型流阶梯型流型流型流多流型多流型单流型单流型液流形式液流形式U双流型 受

5、液盘 U 流型 受液盘阶梯型流9化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章10二、板式塔类型二、板式塔类型 其它型：其它型：喷射型：喷射型：浮阀型浮阀型筛孔型筛孔型泡罩型泡罩型有溢流塔板又分为：有溢流塔板又分为：优点：弹性大、操作稳定可靠。优点：弹性大、操作稳定可靠。缺陷：构造复杂，制造本钱高，压降大，液泛气速缺陷：构造复杂，制造本钱高，压降大，液泛气速 低，故消费才干较小。低，故消费才干较小。1813年年Cellier初次发明初次发明 长期以来，人长期以来，人们围绕高效率、大们围绕高效率、大通量、宽弹性、低通量、宽弹性、低压降的目的，开发压降的目的，开发了不少于了不少于8080种

6、的各种的各种类型塔板。种类型塔板。10化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章11二、板式塔类型二、板式塔类型 特点：构造简单、造价低、压降小、消费能特点：构造简单、造价低、压降小、消费能 力大、操作弹性可达力大、操作弹性可达23。 其它型：其它型：喷射型：喷射型：浮阀型浮阀型筛孔型筛孔型泡罩型泡罩型 普通工业中普通工业中运用的筛板孔径运用的筛板孔径是是3-8mm，近年，近年来采用大孔径来采用大孔径(l0-25mm)的的筛板。筛板。11化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章12二、板式塔类型二、板式塔类型 其它型：其它型：喷射型：喷射型：浮阀型浮阀型筛孔型筛孔型泡

7、罩型泡罩型特点：构造上较泡罩简单，比筛板复杂，特点：构造上较泡罩简单，比筛板复杂， 操作弹性大、消费才干大。操作弹性大、消费才干大。 1953年开发年开发出来，其中以出来，其中以美国美国Glitstch公公司推出的司推出的F1型型浮阀运用最为浮阀运用最为广泛广泛12化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章13F1型、型、V型、型、T型、型、A型型 各种浮阀：各种浮阀：13化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章14二、板式塔类型二、板式塔类型 在近在近4040年里，塔板是按泡罩、筛孔和浮阀这三种根年里，塔板是按泡罩、筛孔和浮阀这三种根本塔类而开展的，一些新开发的塔板

8、，多数也是这三种本塔类而开展的，一些新开发的塔板，多数也是这三种塔板的改良型。塔板的改良型。 进入进入9090年代以来，人们又开场寻求板式塔的新突破。年代以来，人们又开场寻求板式塔的新突破。欧美各国，尤其是美国的各大塔器消费商，研制、开发欧美各国，尤其是美国的各大塔器消费商，研制、开发出大批新型塔板。这些新型塔板既抑制了以前的一些缺出大批新型塔板。这些新型塔板既抑制了以前的一些缺陷，同时又保管了以往普通塔板的优点，以更好顺应如陷，同时又保管了以往普通塔板的优点，以更好顺应如今对于大直径蒸馏设备大通量、高效率的要求。今对于大直径蒸馏设备大通量、高效率的要求。14化工原理化工原理电子教案电子教案/

9、 /第十一章第十一章15二、板式塔类型二、板式塔类型 其它型：其它型：喷射型：喷射型：浮阀型浮阀型筛孔型筛孔型泡罩型泡罩型 放射型塔板有一个共同的特点是在放射条件下，液体放射型塔板有一个共同的特点是在放射条件下，液体被气体撕裂，气体为延续相、液体为分散相。这种型式的被气体撕裂，气体为延续相、液体为分散相。这种型式的塔板气相负荷高，塔板上液层薄而压降低。塔板气相负荷高，塔板上液层薄而压降低。 在消费上运用较为广泛的有舌形塔板、浮动舌形塔板、在消费上运用较为广泛的有舌形塔板、浮动舌形塔板、网孔塔板、斜孔塔板等。网孔塔板、斜孔塔板等。斜孔塔板斜孔塔板 舌形塔板舌形塔板 15化工原理化工原理电子教案电

10、子教案/ /第十一章第十一章16二、板式塔类型二、板式塔类型 其它型：其它型：喷射型：喷射型：浮阀型浮阀型筛孔型筛孔型泡罩型泡罩型气、液逆流流动气、液逆流流动气、液错流流动塔板气、液错流流动塔板16化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章17二、板式塔类型二、板式塔类型 其它型：其它型：喷射型：喷射型：浮阀型浮阀型筛孔型筛孔型泡罩型泡罩型气、液错流流动塔板气、液错流流动塔板 在在1992年国际精馏与吸收会议年国际精馏与吸收会议上，上，Bruyn等人引见了他们研讨的等人引见了他们研讨的一种适用于高压、高通量的一种适用于高压、高通量的Nye塔塔板。板。 到到2019年至少已有年至少已

11、有150座座Nye塔塔板用于工业化。板用于工业化。 特点：将降液管的底部提高，特点：将降液管的底部提高，在其下方也设置浮阀或筛孔；在在其下方也设置浮阀或筛孔；在降液管底部的垂直面上，气体程度降液管底部的垂直面上，气体程度吹入液层，从降液管流出的清液很吹入液层，从降液管流出的清液很快快“活化为泡沫，有利于气液传活化为泡沫，有利于气液传质，同时也有利于减小塔板上的液质，同时也有利于减小塔板上的液面落差；降液管出口面积小于进面落差；降液管出口面积小于进口面积，其优点是塔板上可以设置口面积，其优点是塔板上可以设置更多的浮阀或筛孔，降低了压降，更多的浮阀或筛孔，降低了压降，提高了消费才干。提高了消费才干

12、。17化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章18二、板式塔类型二、板式塔类型 其它型：其它型：喷射型：喷射型：浮阀型浮阀型筛孔型筛孔型泡罩型泡罩型气、液错流流动塔板气、液错流流动塔板 MD塔板塔板MultiDowncomer Sieve Trays是美国是美国Union Carbide公司研制的多降液管筛板公司研制的多降液管筛板塔。塔。 它是采用多个悬挂式降液管，它是采用多个悬挂式降液管，主要有以下优点：由于降液管悬主要有以下优点：由于降液管悬空，使得降液管下方也能设置筛孔空，使得降液管下方也能设置筛孔或浮阀，提高了开孔率，同时也降或浮阀，提高了开孔率，同时也降低了压降；液流流

13、程短，不存在低了压降；液流流程短，不存在塔板上液层高度不均的问题，雾沫塔板上液层高度不均的问题，雾沫夹带大大减少；出口堰总长长远夹带大大减少；出口堰总长长远大于普通塔板，可以允许很高的液大于普通塔板，可以允许很高的液流负荷。流负荷。18化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章19二、板式塔类型二、板式塔类型 其它型：其它型：喷射型：喷射型：浮阀型浮阀型筛孔型筛孔型泡罩型泡罩型气、液错流流动塔板气、液错流流动塔板 浙江工业大学浙江工业大学在八十年代末开发。在八十年代末开发。它属于它属于MD塔板的塔板的改良型。它使在塔改良型。它使在塔板下的降液管两侧板下的降液管两侧覆合一薄层规整填覆

14、合一薄层规整填料，减小塔板的雾料，减小塔板的雾沫夹带。沫夹带。19化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章20二、板式塔类型二、板式塔类型 其它型：其它型：喷射型：喷射型：浮阀型浮阀型筛孔型筛孔型泡罩型泡罩型气、液错流流动塔板气、液错流流动塔板气、液并流流动塔板气、液并流流动塔板20化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章21二、板式塔类型二、板式塔类型 研讨结果阐明，塔板的效率并不单纯取决于塔盘的研讨结果阐明，塔板的效率并不单纯取决于塔盘的构造，也与物系的性质如相对挥发度、黏度、混合物组构造，也与物系的性质如相对挥发度、黏度、混合物组分等的关系很大。因此，我们在选

15、择塔板时，必需根据分等的关系很大。因此，我们在选择塔板时，必需根据分别体系和物系的特点来选择适宜的塔板。分别体系和物系的特点来选择适宜的塔板。 根据以往的阅历，对于要求液相流量非常大的分别根据以往的阅历，对于要求液相流量非常大的分别体系可采用体系可采用MD塔板；对于真空操作的可采用放射型塔塔板；对于真空操作的可采用放射型塔板，如斜孔塔板；对于高压、易发泡的可采用并流塔板，板，如斜孔塔板；对于高压、易发泡的可采用并流塔板，如如JCPT；而对于弹性要求大的可采用浮阀塔板。；而对于弹性要求大的可采用浮阀塔板。21化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章22三、气液两相在塔内的良好接触形

16、状三、气液两相在塔内的良好接触形状气气液液接接触触方方式式有有三三种种： 喷喷雾雾接接触触状状态态泡泡沫沫接接触触状状态态鼓鼓泡泡接接触触状状态态 这两种气液接触方式才干使气液两相在设这两种气液接触方式才干使气液两相在设备中要有良好的接触：备中要有良好的接触： 接触充分，接触面要大，相界面不断更新接触充分，接触面要大，相界面不断更新22化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章23四、塔板的流膂力学性能四、塔板的流膂力学性能1、漏液、漏液2、液沫夹带、液沫夹带3、液泛、液泛4、气泡夹带、气泡夹带5、塔板上的液面落差、塔板上的液面落差6、塔板上液体的返混、塔板上液体的返混7、气体经过

17、塔板的压降、气体经过塔板的压降8、液体停留时间、液体停留时间 塔内只需具有良好的流膂力学性能，才干实现高效传质塔内只需具有良好的流膂力学性能，才干实现高效传质。因此，有必要讨论一下塔内流膂力学性能。因此，有必要讨论一下塔内流膂力学性能。 详细讨论以下几个方面包括不良的流膂力学情况：详细讨论以下几个方面包括不良的流膂力学情况： 23化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章24四、塔板的流膂力学性能四、塔板的流膂力学性能2、液沫夹带、液沫夹带1、漏液、漏液严重漏液严重漏液-不允许，是塔的不良操作景象之一。不允许，是塔的不良操作景象之一。- - 一定存在，不可防止。一定存在，不可防止。

18、 有溢流塔板有溢流塔板 气体保送夹带、气体保送夹带、 飞溅夹带飞溅夹带- - 一定存在，不可防止。一定存在，不可防止。要求夹带量要求夹带量eG L2 L1 1 0 u, m/s 填填料料层层的的 pu 关关系系（双双对对数数坐坐标标系系） L-喷淋量大大空塔气速空塔气速二、填料塔的流膂力学性能二、填料塔的流膂力学性能填料表面填料表面载载点点载液区液泛区泛泛点点适适宜宜操操作作应应在在载载点点气气速速和和泛泛点点气气速速之之间间Fuu)8 . 06 . 0( 1 1、气体经过填料层的压力降、气体经过填料层的压力降 恒持液量区恒持液量区持液量持液量53化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章

19、第十一章54二、填料塔的流膂力学性能二、填料塔的流膂力学性能2、液泛、液泛埃埃克克特特Eckert通通用用关关联联图图泛点线泛点线54化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章55三、填料塔的附属构造三、填料塔的附属构造填料支承板填料支承板液体分布器液体分布器液体再分布器液体再分布器对传质性能影响也很大对传质性能影响也很大55化工原理化工原理电子教案电子教案/ /第十一章第十一章56四、高效规整填料塔与板式塔的比较四、高效规整填料塔与板式塔的比较 两者竞争才干各有两者竞争才干各有强弱。强弱。 统计阐明，与填料统计阐明，与填料塔相比，石油化工企塔相比，石油化工企业塔设备中板式塔约业塔设备中板式塔约占占9090以上。易于放以上。易于放大而且在设计与操作大而且在设计与操作方面已具备了比较成方面已具备了比较成熟的阅历。熟的阅历。1塔压降小塔压降小 目前常用的板式塔，其单板压目前常用的板式塔，其单板压降常在降常在0.3-0.5 kPa之间，假设一个之间，假设一个具有具有50块板的板式塔在真空操作块板的板式塔在真空操作下，全塔的压降有下，全塔的压降有17-27kPa， 同样一个相当于同样一个相当于50块板的填料块板的填料塔