吸收07传质01

1、2-5-4 多组分吸收在溶剂用量很大的低浓度气体吸收中，可认为所得稀溶液的平衡关系仍服从亨利定律，且各组分平衡关系互不影响。各操作线为：)(22iiiiXVLYXVLYiiiXmY*多组分吸收的操作线与平衡线 各平衡线为：EAEBECABC各溶质组分的操作线平行！各组分的平衡线和操作线间画出的梯级都等于NT ！关键组分：在该吸收操作中具有关键意义因而必须保证其吸收率达到预定指标的组分。由关键组分求出理论板数NT，再由该NT 求出其它溶质组分的吸收率及出塔气体组成。2-5-5 化学吸收在实际生产中，多数吸收过程都伴有化学反应。伴有显著化学反应的吸收过程称为化学吸收。如NaOH或NaCO3，氨等水

2、溶液吸收CO2或SO2、H2S，以及用硫酸吸收氨。化学反应消耗了进入液相中的溶质，使推动力，传质阻力，吸收系数。所以，化学反应总会使吸收速率得到不同程度的提高。提高程度差异很大。 对于化学吸收，目前仍无可靠的一般方法，往往依靠实测数据。【例题】 逆流吸收-解吸系统，两塔填料高度相等。已知进吸收塔的气体组成Y10.02，要求进吸收塔液体组成X2=0.006；吸收率为95%；吸收的气液平衡关系Y=0.125X，液气比为最小液气比的1.4倍， HOG=0.5m。解吸系统用过热水蒸气吹脱，其气液平衡关系Y=2.5X，气液比为0.4。试求：（1）出吸收塔液体组成X1；（2）塔的填料层高度;（3）解吸塔的

3、NOG 。解：(1)脱吸塔吸收塔Y1Y2X2X1X1X2Y2Y1Y2 = 0.02 (10.95)0.0011234. 0006. 0125. 0/02. 0001. 002. 02121minXmYYYVL1727. 01234. 04 . 14 . 1minVLVL116.0006.01727.0001.002.0)(2211XLYYVX(2)SmXYmXYSSNOG22211ln117238. 01727. 0125. 0LmVSY10.02X2=0.006NOG=11.19Z=HOGNOG0.511.195.59mY20.001(3)14 . 05 . 2LVmSmOGYYYN12SX

4、mYXmYSSNOG22211ln11X1 = X2 0.006X2 = X1 0.116Y1 = 0X1X2Y1Y1*Y2Y2*Y=mX脱吸塔吸收塔Y1Y2X2X1X1X2Y2Y1Ym= Y1= Y1* Y1 = mX1=2.5 0.006=0.015275.0)006.0116.0(4.01)()(122XXVLY33.18015. 00275. 012mOGYYYN本章小结本章小结w 1. 溶解度，亨利定律。溶解度，亨利定律。1. p*x： 2. p*c： p*=c/H p*=Ex 3. y* x ： y*=mx 4. Y* X (摩尔比)：Y*=mXSEMHm=E/PmPMHS1dzd

5、cDJdzdcDJBBABAABA及2费克定律:21AABmApppPRTzDN21AAABAAppRTzDJN3.双模理论吸收速率方程式 吸收系数间的关系方程式 吸收速率方程 膜吸收速率方程式总吸收速率方程式 气膜吸收速率方程式液膜吸收速率方程式气相总吸收速率方程式液相总吸收速率方程式)(iyAyykN)(iGAppkN)(cckNiLA)(xxkNixA)(*ppKNGA)(*YYKNYA*yyKNyA)(*ccKNLA)(*XXKNXAxxKNxA*LGGHkkK111xyykmkK11LGLkkHK11xyxkmkK1114.填料吸收塔高度计算(低浓度，双组份）物料衡算（操作线方程），

6、最小液气比，回收率；传质单元数与传质单元高度：意义，计算方法传质单元数的计算方法（解析法、平均推动力法）5.板式吸收塔高度计算(低浓度，双组份）6.吸收系数关联式7.高浓度吸收，多组分吸收、化学吸收塔板的类型塔板的类型板式塔的构造板式塔的构造板式塔的流体力学性质板式塔的流体力学性质板式塔的操作特性板式塔的操作特性第一节第一节 板板 式式 塔塔塔板是板式塔的基本构件，决定塔的性能。塔板是板式塔的基本构件，决定塔的性能。溢流塔板溢流塔板 ( (错流式塔板错流式塔板) )逆流塔板（穿流式塔板）逆流塔板（穿流式塔板）液液相相降液管降液管堰堰气相气相板上液体的流径与液层的高度可板上液体的流径与液层的高度

7、可通过适当安排降液管的位置及堰通过适当安排降液管的位置及堰的高度给予控制的高度给予控制, ,从而可获得较从而可获得较高的板效率高的板效率, ,但降液管将占去塔但降液管将占去塔板的传质有效面积板的传质有效面积, ,影响塔的生影响塔的生产能力。产能力。 溢流式塔板可分为：溢流式塔板可分为：泡罩塔板、筛孔塔板、浮阀塔板、网孔塔板、舌形塔板等。泡罩塔板、筛孔塔板、浮阀塔板、网孔塔板、舌形塔板等。 塔板间没有降液管，气、液两相塔板间没有降液管，气、液两相同时由塔板上的孔道或缝隙逆向穿流同时由塔板上的孔道或缝隙逆向穿流而过，板上液层高度靠气体速度维持。而过，板上液层高度靠气体速度维持。 与溢流式塔板相比，

8、逆流式塔板应用范围小得多，与溢流式塔板相比，逆流式塔板应用范围小得多，常见的板型有筛孔式、栅板式、波纹板式等。常见的板型有筛孔式、栅板式、波纹板式等。液相液相气相气相优点优点: :塔板结构简单，板上无液面差，塔板结构简单，板上无液面差，板面充分利用，生产能力较大；板面充分利用，生产能力较大；缺点缺点: :板效率及操作弹性不及溢流塔板板效率及操作弹性不及溢流塔板。降液管降液管受液区受液区溢流堰溢流堰开孔区开孔区塔板的构造塔板的构造液液相相降液管降液管堰堰气相气相无效区无效区安定区安定区由由升气管和泡罩升气管和泡罩构成，构成，泡罩安装在升气管顶部，泡罩安装在升气管顶部，泡罩底缘开有若干齿缝泡罩底缘

9、开有若干齿缝浸入在板上液层中，升浸入在板上液层中，升气管顶部应高于泡罩齿气管顶部应高于泡罩齿缝的上沿，以防止液体缝的上沿，以防止液体从中漏下。从中漏下。液体横向通过塔板经溢流堰流入降液管，气体沿升气管上液体横向通过塔板经溢流堰流入降液管，气体沿升气管上升折流经泡罩齿缝分散进入液层，形成两相混合的鼓泡区。升折流经泡罩齿缝分散进入液层，形成两相混合的鼓泡区。泡罩塔板（ Bubble-cap Tray ）泡泡 罩罩 塔塔 板板 在工业上最早（在工业上最早（18131813年）应用的一种塔板。年）应用的一种塔板。优点：优点：操作稳定，升气管使操作稳定，升气管使泡罩塔板低气速下也不致产泡罩塔板低气速下也

10、不致产生严重的漏液现象，故弹性生严重的漏液现象，故弹性大。大。缺点：缺点：结构复杂，造价高，结构复杂，造价高，塔板压降大，生产强度低。塔板压降大，生产强度低。 筛孔塔板筛孔塔板（筛孔塔板（ Sieve Tray ）w 出现较早（出现较早（18301830年），结构最简单。早期年），结构最简单。早期对其性能认识不足，为易漏液、操作弹性对其性能认识不足，为易漏液、操作弹性小、难以稳定操作等问题所困，使用受到小、难以稳定操作等问题所困，使用受到限制。限制。w 1950 1950 年后进行了较系统的研究，从理论年后进行了较系统的研究，从理论和实践上较好地解决了板效率，流体力学和实践上较好地解决了板效率

11、，流体力学性能以及塔板漏液等问题，获得了成熟的性能以及塔板漏液等问题，获得了成熟的使用经验和设计方法。使用经验和设计方法。 筛孔塔板（筛孔塔板（ Sieve Tray ）浮阀塔板（浮阀塔板（ Valve Tray）结构：有多种浮阀形式，结构结构：有多种浮阀形式，结构相似。孔的上方安置可以上下相似。孔的上方安置可以上下浮动的阀片。阀片可随上升气浮动的阀片。阀片可随上升气量的变化而自动调节开启度。量的变化而自动调节开启度。因此，气量变化时，通过阀片因此，气量变化时，通过阀片周边流道进入液体层的气速较周边流道进入液体层的气速较稳定。同时，气体水平进入液稳定。同时，气体水平进入液层也强化了气液接触传质

12、。层也强化了气液接触传质。浮阀塔板浮阀塔板浮阀塔板（浮阀塔板（ Valve Tray）自自1950 1950 年代问世后，很快在石油、化工行业年代问世后，很快在石油、化工行业得到推广，至今仍为应用最广的一种塔板。得到推广，至今仍为应用最广的一种塔板。优点：结构简单，生产能力和操作弹性大，优点：结构简单，生产能力和操作弹性大，板效率高。综合性能较优异。板效率高。综合性能较优异。 舌形塔板舌形塔板一种斜喷射型塔板。结构简单，在塔板上冲出若干按一一种斜喷射型塔板。结构简单，在塔板上冲出若干按一定排列的舌形孔，舌片向上张角定排列的舌形孔，舌片向上张角 以以20左右为宜左右为宜。20o舌形塔板舌形塔板优

13、点优点：气流由舌片喷出并带动液体沿同方向流动。气液并流：气流由舌片喷出并带动液体沿同方向流动。气液并流避免了返混和液面落差，塔板上液层较低，塔板压降较小。避免了返混和液面落差，塔板上液层较低，塔板压降较小。气流方向近于水平。相同的液气比下，舌形塔板的液沫夹带气流方向近于水平。相同的液气比下，舌形塔板的液沫夹带量较小，故可达较高的生产能力。量较小，故可达较高的生产能力。缺点缺点：张角固定，在气量较小时，经舌孔喷射的气速低，塔张角固定，在气量较小时，经舌孔喷射的气速低，塔板漏液严重，操作弹性小。板漏液严重，操作弹性小。液体在同一方向上加速，有可能使液体在板上的停留时间太液体在同一方向上加速，有可能

14、使液体在板上的停留时间太短、液层太薄，板效率降低短、液层太薄，板效率降低。 浮舌塔板浮舌塔板为使舌形塔板适应低负为使舌形塔板适应低负荷生产，提高操作弹性，荷生产，提高操作弹性，研制出了可变气道截面研制出了可变气道截面（类似于浮阀塔板）的（类似于浮阀塔板）的浮舌塔板。浮舌塔板。二、板式塔的流体力学性质二、板式塔的流体力学性质1 1、塔板上气液两相的接触状态、塔板上气液两相的接触状态 两相接触面积为气泡表面两相接触面积为气泡表面 ，多发生于气速低，液量大的多发生于气速低，液量大的操作条件下。操作条件下。1 1）鼓泡接触状态）鼓泡接触状态2 2）泡沫接触状态）泡沫接触状态 传质表面为气泡间的传质表面

15、为气泡间的的液膜的液膜，两相间不存，两相间不存在稳定的相界面，两在稳定的相界面，两相接触面不断更新，相接触面不断更新，传质效率较高。传质效率较高。3 3）喷射接触状态）喷射接触状态 两相传质面积是液两相传质面积是液滴的外表面滴的外表面 2 2、气体通过塔板的压降、气体通过塔板的压降塔板压降塔板压降干板压降干板压降液层阻力液层阻力压降增大压降增大接触时间接触时间板效率板效率板数板数设备费设备费塔釜温度塔釜温度能耗能耗操作费操作费 保证较高效率的前提下，力求减小塔板压降，以降低能耗保证较高效率的前提下，力求减小塔板压降，以降低能耗和改善塔的操作。和改善塔的操作。克服板上泡沫层的静压克服板上泡沫层的

16、静压形成气液界面的能量消耗形成气液界面的能量消耗通过液层的摩擦阻力损失通过液层的摩擦阻力损失3 3、塔板上的液面落差、塔板上的液面落差液面落差：液面落差：塔板进、出口侧的清液高度差塔板进、出口侧的清液高度差液面落差液面落差气流的不均匀分布气流的不均匀分布严重严重漏液漏液板效率下降板效率下降与塔板结构、塔径、流量有关与塔板结构、塔径、流量有关。三、板式塔的操作特性三、板式塔的操作特性1、塔板上的异常操作现象、塔板上的异常操作现象1 1）漏液）漏液漏液漏液两相在塔板上的接触时间两相在塔板上的接触时间板效率板效率控制：控制：漏液量不大于液体流量的漏液量不大于液体流量的10%。漏液气速：漏液气速： 漏

17、液量达到漏液量达到10%的气体速度。的气体速度。板式塔操作的气速下限板式塔操作的气速下限原因：原因：气速太小、板面上液面落差引起的气流分布不均匀气速太小、板面上液面落差引起的气流分布不均匀2 2）液沫夹带）液沫夹带影响因素影响因素空塔气速：空塔气速：空塔气速减小，液沫夹带量减小空塔气速减小，液沫夹带量减小塔板间距：塔板间距：板间距增大，液沫夹带量减小板间距增大，液沫夹带量减小现象：现象： 液滴随气体进入上层塔板。液滴随气体进入上层塔板。后果：后果：过量液沫夹带，造成液相在板间的返混，板效率下降过量液沫夹带，造成液相在板间的返混，板效率下降控制：控制： 液沫夹带量液沫夹带量eV0.1kg(液液)

18、/kg(气气)。3 3）气泡夹带）气泡夹带现象：现象： 气泡被夹带进入降液管。气泡被夹带进入降液管。后果：后果：过量气泡夹带，造成气泡在板间的返混，板效率下降过量气泡夹带，造成气泡在板间的返混，板效率下降控制：控制： 降液管要有足够的停留时间。降液管要有足够的停留时间。降液管内液体的停留降液管内液体的停留时间要大于时间要大于3-5s。4 4）液泛）液泛液泛液泛夹带液泛夹带液泛降液管液泛降液管液泛原因：原因： 气液两相流速过大气液两相流速过大影响因素：影响因素： 流量、塔板结构流量、塔板结构板间距大板间距大液泛速度高液泛速度高泛点气速：泛点气速：液泛时的气速。液泛时的气速。板式塔的操作特性板式塔

19、的操作特性2. 2. 塔板的负荷性能图塔板的负荷性能图O12345正常操作范围Ls (m3/h)Vs (m3/h)1. 漏液线漏液线(气相负荷下限气相负荷下限)2. 过量液沫夹带线过量液沫夹带线(气相负荷上限气相负荷上限) 3. 液相负荷下限液相负荷下限 4. 液相负荷上限液相负荷上限 5. 溢流液泛线溢流液泛线 操作弹性：操作弹性： 1，2，3，4，5五条线所包围的区域，既是一五条线所包围的区域，既是一定物系在一定的结构尺寸塔板上正常操作区。定物系在一定的结构尺寸塔板上正常操作区。 两极限的气体流量之比两极限的气体流量之比 ABC操作点位于操作区内的适中位置操作点位于操作区内的适中位置,可获

20、得稳定良好的操作效果可获得稳定良好的操作效果 同一层塔板，操作情况不同，同一层塔板，操作情况不同，控制负荷上下限的因素也不同控制负荷上下限的因素也不同 物系一定时，负荷性能图中各线的相对位置随塔板尺寸而变物系一定时，负荷性能图中各线的相对位置随塔板尺寸而变例：例：加大板间距加大板间距或或增大塔径增大塔径可使可使液泛线上移液泛线上移， 增加降液管截面积增加降液管截面积可使可使液相上限线右移液相上限线右移， 减少塔板开孔率减少塔板开孔率可使可使漏液线下移漏液线下移。【例例3-1】如图所示为某塔板的负荷性能图，如图所示为某塔板的负荷性能图，A点为操作点。试根点为操作点。试根据该图据该图（1）确定塔板

21、的气、液负荷；）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；）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。）计算塔板的操作弹性。解：解：Vh=2300m3/h， Lh=8.5m3/h（2）连接）连接OA，即作出操作线。，即作出操作线。BC该筛板的操作上限为液泛控制，操作该筛板的操作上限为液泛控制，操作下限为漏液控制。下限为漏液控制。（1）操作点）操作点A的坐标值即为塔的坐标值即为塔板的气液负荷，由附图查得板的气液负荷，由附图查得 0AVh*10-3/(m3/h)Lh /(m3/h)（3）由图中交点）由图中交点B、C查得查得Vh,max=3000m3/hVh

22、,min=1000m3/h310003000min,max,hhVV操作弹性：操作弹性：填料塔的结构与填料特性填料塔的结构与填料特性 填料塔的流体力学性能填料塔的流体力学性能 填料塔的附件填料塔的附件 板式塔与填料塔的比较板式塔与填料塔的比较 第二节第二节 填料塔填料塔(Packed Tower)(Packed Tower)填料塔结构填料塔结构 塔体：塔体：为圆筒形，由金属、塑料或陶瓷制为圆筒形，由金属、塑料或陶瓷制成。成。 填料：填料：散装填料和规整填料两大类。散装填料和规整填料两大类。塔内件：塔内件：填料支承、压紧装置、液体与气填料支承、压紧装置、液体与气体分布器、液体再分布器、除沫器。体

23、分布器、液体再分布器、除沫器。操作原理：操作原理：液体均匀分布于填料上，靠重液体均匀分布于填料上，靠重力沿填料表面自上而下流动，与穿过填料力沿填料表面自上而下流动，与穿过填料空隙的气体接触，发生传热和传质。空隙的气体接触，发生传热和传质。 7653421液体气体81、规整填料、规整填料2、支撑栅板、支撑栅板3、液体收集器、液体收集器4、集液环、集液环5、多级槽式液体分布器、多级槽式液体分布器6、填料压圈、填料压圈7、支撑栅板、支撑栅板8、蒸汽入口管、蒸汽入口管9、塔底、塔底10、至再沸器循环管、至再沸器循环管11、裙座、裙座12、底座环、底座环填料的特性数据填料的特性数据 填料的流体力学和传质

24、性能与填料的材质、大小和几何形状填料的流体力学和传质性能与填料的材质、大小和几何形状紧密相关。紧密相关。一般可以从气液相通量、分离效率、压力降等方一般可以从气液相通量、分离效率、压力降等方面评价填料性能。面评价填料性能。比表面积比表面积：单位体积填料层所具有的表面积单位体积填料层所具有的表面积( (m2/m3) )。是。是评价填料性能优劣的一个重要指标。评价填料性能优劣的一个重要指标。空隙率空隙率 ：单位体积填料所具有的空隙体积单位体积填料所具有的空隙体积( (m3/m3) )。 大，大，气、液通过的能力大，流动阻力小。气、液通过的能力大，流动阻力小。 = 0.450.95。是评。是评价填料性

25、能的又一重要指标。价填料性能的又一重要指标。填料的特性数据填料的特性数据 机械强度大，化学稳定性好、价格低廉、填料的润湿性能机械强度大，化学稳定性好、价格低廉、填料的润湿性能等也是优良填料应尽量兼有的性质。等也是优良填料应尽量兼有的性质。填料因子填料因子 ：3/表示填料的流体力学性能。表示填料的流体力学性能。 干填料因子干填料因子 湿填料因子湿填料因子 越小，流动阻力越小。越小，流动阻力越小。表示填料的几何性能。表示填料的几何性能。 填料类型填料类型 乱堆填料乱堆填料 整砌填料整砌填料 拉西环、鲍尔环、鞍形、拉西环、鲍尔环、鞍形、网环网环 波纹板、波纹网波纹板、波纹网 优点：优点：易于制造，价

26、格低廉易于制造，价格低廉缺点：缺点：高径比大，易形成线接触，高径比大，易形成线接触，存在沟流和壁流现象。内表面润湿存在沟流和壁流现象。内表面润湿率较低，因而传质速率也不高。率较低，因而传质速率也不高。拉西环（拉西环（Raschig ringRaschig ring）填料）填料最早使用的一种填料，为高径比相等最早使用的一种填料，为高径比相等的陶瓷和金属等制成的空心圆环。的陶瓷和金属等制成的空心圆环。在拉西环基础上衍生了在拉西环基础上衍生了环、十字环环、十字环及螺旋环及螺旋环等，其基本改进是在拉西等，其基本改进是在拉西环内增加一结构，以增大填料的比环内增加一结构，以增大填料的比表面积。表面积。鲍尔

27、环（鲍尔环（Pall ringPall ring）填料）填料 鲍尔环填料的优良性能使它一直为工业所重视，应用十鲍尔环填料的优良性能使它一直为工业所重视，应用十分广泛。可由陶瓷、金属或塑料制成。分广泛。可由陶瓷、金属或塑料制成。 同尺寸的鲍尔环与拉西环虽有相同尺寸的鲍尔环与拉西环虽有相同的比表面积和空隙率，但鲍尔环在同的比表面积和空隙率，但鲍尔环在其侧壁上的小孔可供气液流通，使环其侧壁上的小孔可供气液流通，使环的的内壁面得以充分利用内壁面得以充分利用。 比之拉西环，鲍尔环不仅具有较比之拉西环，鲍尔环不仅具有较大的生产能力和较低的压降，且大的生产能力和较低的压降，且分离分离效率较高，沟流现象也大大

28、降低效率较高，沟流现象也大大降低。其性能在鲍尔环的基础上又有提高，其性能在鲍尔环的基础上又有提高，其生产能力可提高约其生产能力可提高约10%，压降则可，压降则可降低降低25%；填料间呈多点接触，床层填料间呈多点接触，床层均匀，较好地避免了沟流现象。均匀，较好地避免了沟流现象。阶梯环填料（阶梯环填料（Stair ringStair ring）结构与鲍尔环填料相似，环壁上开有结构与鲍尔环填料相似，环壁上开有长方形小孔，环内有长方形小孔，环内有两层交错两层交错 45的十字形叶片的十字形叶片，环的高度为直径的一，环的高度为直径的一半，半，环的一端成喇叭口形状的翻边环的一端成喇叭口形状的翻边。阶梯环一般

29、由塑料和金属制成，由于其性能优于其它侧壁上阶梯环一般由塑料和金属制成，由于其性能优于其它侧壁上开孔的填料，因此获得广泛的应用。开孔的填料，因此获得广泛的应用。弧鞍形弧鞍形(Berl saddle) (Berl saddle) 填料填料一种表面全部展开的具有马鞍形状的一种表面全部展开的具有马鞍形状的瓷质型填料瓷质型填料 ( (马鞍填料马鞍填料) )。弧鞍填料在。弧鞍填料在塔内呈相互搭接状态，形成弧形气体塔内呈相互搭接状态，形成弧形气体通道，通道，优点：优点：空隙率高，气体阻力小，液体分空隙率高，气体阻力小，液体分布性能较好，填料性能优于拉西环。布性能较好，填料性能优于拉西环。缺点：缺点：相邻填料

30、易相互套叠，使填料相邻填料易相互套叠，使填料有效表面降低，从而影响传质速率。有效表面降低，从而影响传质速率。矩鞍形矩鞍形(Intalox saddle)(Intalox saddle)填料填料矩鞍填料矩鞍填料的两端为矩形，填料两的两端为矩形，填料两面大小不等。克服了面大小不等。克服了弧鞍填料弧鞍填料相相互重叠的缺点。液体分布均匀，互重叠的缺点。液体分布均匀，气液传质速率得到提高。瓷矩鞍气液传质速率得到提高。瓷矩鞍填料是目前采用最多的一种瓷质填料是目前采用最多的一种瓷质填料。填料。金属英特洛克斯（金属英特洛克斯（IntaloxIntalox）填料）填料( (金属环矩鞍金属环矩鞍填料）填料）有有环

31、形与鞍形环形与鞍形的结构特点，生产能力大、压降低、液体分布的结构特点，生产能力大、压降低、液体分布性能好、传质速率高及操作弹性大，在减压蒸馏中其优势更性能好、传质速率高及操作弹性大，在减压蒸馏中其优势更为显著。为显著。优点：优点：网丝细密，空隙很高，比表网丝细密，空隙很高，比表面积很大。由于毛细管作用，填料面积很大。由于毛细管作用，填料表面润湿性能很好。故网体填料气表面润湿性能很好。故网体填料气体阻力小，传质速率高。体阻力小，传质速率高。缺点：缺点：造价很高，故多用于实验室造价很高，故多用于实验室中难分离物系的分离。中难分离物系的分离。 有多种形式，如金属丝网制成的有多种形式，如金属丝网制成的

32、网环和鞍型网网环和鞍型网等。等。网体填料（网体填料（Wire gauze packings）规整填料规整填料优点：优点：空隙大，生产能力大，压降小。流道规则，空隙大，生产能力大，压降小。流道规则，只要液体初始分布均匀，则在全塔中分布也只要液体初始分布均匀，则在全塔中分布也均匀，因此规整填料几乎无放大效应，通常均匀，因此规整填料几乎无放大效应，通常具有很高的传质效率。具有很高的传质效率。缺点：缺点：造价较高，易堵塞难清洗，因此工业上一般造价较高，易堵塞难清洗，因此工业上一般用于较难分离或分离要求很高的情况。用于较难分离或分离要求很高的情况。 6400金属板波纹规整填料1.1.持液量（持液量（Li

33、quid holdupLiquid holdup）填料的持液量：填料的持液量：操作时单位体积填料在表面和空隙中所积存操作时单位体积填料在表面和空隙中所积存的液体体积量。由静持液量和动持液量两部分组成。的液体体积量。由静持液量和动持液量两部分组成。动持液量：动持液量：停止气液两相进料后从填料中排放出来的液体。停止气液两相进料后从填料中排放出来的液体。与填料特性，物性及气液两相流量有关。与填料特性，物性及气液两相流量有关。静持液量：静持液量：液体排放完后仍保留在填料层内的那部分液体。液体排放完后仍保留在填料层内的那部分液体。与填料表面积，表面特征及润湿性有关。与填料表面积，表面特征及润湿性有关。

34、持液量对压降、气液通量以及分离效率均有影响。持液量对压降、气液通量以及分离效率均有影响。 液体在填料层中的停留时间与持液量成正比，故热敏物液体在填料层中的停留时间与持液量成正比，故热敏物系分离不宜采用持液量大的填料。系分离不宜采用持液量大的填料。理想的操作：大传质表面，较小持液量。理想的操作：大传质表面，较小持液量。 填料的流体力学性能填料的流体力学性能2. 2. 压降压降压降：压降：表面表面摩擦阻力摩擦阻力+形体阻力形体阻力，前者是气体在空隙中流动，前者是气体在空隙中流动时在填料表面和气液界面上产生的粘性应力，后者是由于气时在填料表面和气液界面上产生的粘性应力，后者是由于气体流道的突然增大或

35、缩小，方向的改变等造成的动能损失。体流道的突然增大或缩小，方向的改变等造成的动能损失。 难以进行准确的理论计算，迄今仍然只能由各种经验难以进行准确的理论计算，迄今仍然只能由各种经验关关联式联式或或关联图关联图进行估算。进行估算。影响因素：影响因素：填料特性填料特性(几何形状、比表面积、几何形状、比表面积、 等等)，流体物，流体物性性( 、 等等)以及操作条件以及操作条件(气液流量、气液流量、T 等等)。载液区载液区高液量高液量低液量低液量CCBBAAL=0L1L2u p载点气速载点气速液泛气速液泛气速填料持液量与气速无关，压降与气速的关系填料持液量与气速无关，压降与气速的关系为直线且基本与为直

36、线且基本与 L=0 的直线平行。的直线平行。恒持液量区：恒持液量区：载液区：载液区： 液膜增厚，气体开始液膜增厚，气体开始拦液拦液，开始拦液时的气，开始拦液时的气速为速为载点气速载点气速。此点为。此点为载点。载点。液泛区：液泛区： 填料层几乎充满液体，气速增加很小便会引起压填料层几乎充满液体，气速增加很小便会引起压强的剧增，发生强的剧增，发生液泛液泛。此时气速为。此时气速为泛点气速泛点气速。此。此点为点为泛点。泛点。有一定持液量时，有一定持液量时， pu 将不将不再为简单的直线关系再为简单的直线关系(喷淋密喷淋密度为度为L1、L2曲线曲线)，且，且存在两存在两个较明显的转折点个较明显的转折点。

37、气体通过干填料层的压气体通过干填料层的压降降 p 与空塔气速与空塔气速 u 的关的关系在系在双对数坐标上为直双对数坐标上为直线线，斜率，斜率 1.82.0。3.3.泛点气速泛点气速泛点：泛点：液泛开始发生，是填料塔的操作极限。液泛开始发生，是填料塔的操作极限。泛点气速：泛点气速：开始发生液泛时的气速，泛点的直接表达参数。开始发生液泛时的气速，泛点的直接表达参数。为防止液泛，最大操作气速应为防止液泛，最大操作气速应 95%泛点气速，设泛点气速，设计点的气速通常取泛点气速的计点的气速通常取泛点气速的50%80%。故正确估。故正确估算泛点气速对填料塔的设计和操作都十分重要。算泛点气速对填料塔的设计和

38、操作都十分重要。填料的种类，物系的物性以及气、液相负荷等因素填料的种类，物系的物性以及气、液相负荷等因素对泛点都有一定的影响。泛点气速的估算式通常仍对泛点都有一定的影响。泛点气速的估算式通常仍是借助于实验数据所得的各种经验关联式或关联图是借助于实验数据所得的各种经验关联式或关联图。4 4、润湿性能、润湿性能 为使填料能获得良好的润湿，应使塔内液体的喷淋量为使填料能获得良好的润湿，应使塔内液体的喷淋量不低于某一极限值，此极限值称为最小喷淋密度。不低于某一极限值，此极限值称为最小喷淋密度。 填料表面润湿情况取决于填料表面润湿情况取决于： （1）喷淋密度；）喷淋密度； （2）填料的）填料的 润湿性能

39、。润湿性能。喷淋密度：单位时间单位塔截面积上喷淋的液体体积。喷淋密度：单位时间单位塔截面积上喷淋的液体体积。 填料塔的附属结构填料塔的附属结构 1.1.填料支承板填料支承板用以支承填料的部件用以支承填料的部件,它应具有：它应具有：(1) 足够的机械强度以承受设计载荷量，支承板的设计载足够的机械强度以承受设计载荷量，支承板的设计载荷主要包括填料的重量和液泛状态下持液的重量。荷主要包括填料的重量和液泛状态下持液的重量。(2) 足够的自由面积以确保气、液两相顺利通过。总开孔足够的自由面积以确保气、液两相顺利通过。总开孔面积应尽可能不小于填料层的自由截面积。开孔率过面积应尽可能不小于填料层的自由截面积

40、。开孔率过小可导致液泛提前发生。一般开孔率在小可导致液泛提前发生。一般开孔率在 70% 以上。以上。常用的支承板有栅板、升气管式和气体喷射式等类型。常用的支承板有栅板、升气管式和气体喷射式等类型。优点是结构简单，造价低；缺点是栅板间的开孔容易被优点是结构简单，造价低；缺点是栅板间的开孔容易被散装填料挡住，使有效开孔面积减小。散装填料挡住，使有效开孔面积减小。栅板栅板 (support grid)(support grid)具有气、液两相分流而行和开孔面积大的特点。气具有气、液两相分流而行和开孔面积大的特点。气体由升气管侧面的狭缝进入填料层。体由升气管侧面的狭缝进入填料层。 升气管式升气管式2.

41、2.床层限位圈和填料压板床层限位圈和填料压板填料压紧和限位装置安装在填料层顶部，用于阻止填料填料压紧和限位装置安装在填料层顶部，用于阻止填料的流化和松动，前者为直接压在填料之上的填料压圈或的流化和松动，前者为直接压在填料之上的填料压圈或压板，后者为固定于塔壁的填料限位圈。压板，后者为固定于塔壁的填料限位圈。液体分布器液体分布器作用：将液体均匀分布于填料层顶部。作用：将液体均匀分布于填料层顶部。液体初始分布质量将直接影响到液体在整个填液体初始分布质量将直接影响到液体在整个填料层的分布，从而影响填料塔的分离效率和操料层的分布，从而影响填料塔的分离效率和操作弹性，因此液体分布器是填料塔的一个极为作弹

42、性，因此液体分布器是填料塔的一个极为重要的内部构件。重要的内部构件。槽式液体分布器槽式液体分布器 具有较大的操作弹性和极好的抗堵性，特别是用于大具有较大的操作弹性和极好的抗堵性，特别是用于大气液负荷及含有固体悬浮物、粘度大的分离场合。气液负荷及含有固体悬浮物、粘度大的分离场合。莲蓬头分布器莲蓬头分布器喷头的下部为半球形多孔板，喷头直径为塔径的喷头的下部为半球形多孔板，喷头直径为塔径的1/31/5，一般用于直径在一般用于直径在0.6m以下的塔中。它的主要缺点是喷洒孔易以下的塔中。它的主要缺点是喷洒孔易堵塞，且气量较大时液沫夹带量大。堵塞，且气量较大时液沫夹带量大。 优点：优点：结构简单、造价低、

43、易于支承。自由面积较大结构简单、造价低、易于支承。自由面积较大 ( (一般在一般在70%以上以上) )，气体阻力小，适用于气体流量很，气体阻力小，适用于气体流量很大的场合。其操作弹性在大的场合。其操作弹性在 2:12.5:1 之间。之间。缺点：缺点：也存在小孔易堵塞的问题，故被喷淋的液体不也存在小孔易堵塞的问题，故被喷淋的液体不能有固体颗粒或悬浮物。能有固体颗粒或悬浮物。 压力型多孔管式分布器压力型多孔管式分布器有环形和梯形两种。有环形和梯形两种。优点：优点：具有较多的喷淋点数，分布质量比较高，且操作弹具有较多的喷淋点数，分布质量比较高，且操作弹性可高达性可高达 4:14:1。缺点：缺点：结构

44、较复杂，造价较高，对安装水平度要求高。气结构较复杂，造价较高，对安装水平度要求高。气体通过阻力较大，一般适用于气体负荷不太大的场合。体通过阻力较大，一般适用于气体负荷不太大的场合。盘式孔流分布器盘式孔流分布器气、液流道分离，液体自气、液流道分离，液体自盘底的喷淋孔流下，盘中盘底的喷淋孔流下，盘中维持有一定高度的液位，维持有一定高度的液位，气体则从盘中设置的圆管气体则从盘中设置的圆管中上升。中上升。液体再分布器（液体再分布器（Liquid redistributorLiquid redistributor） 随液体流经的填料层厚度的增加，偏流程度增加，液随液体流经的填料层厚度的增加，偏流程度增加

45、，液体的大尺度不良分布就越严重。体的大尺度不良分布就越严重。解决方法：每隔一定高度设置一液体再分布器。解决方法：每隔一定高度设置一液体再分布器。偏流效应越严重，设置液体再分布器的填料间隔应越偏流效应越严重，设置液体再分布器的填料间隔应越小，如拉西环每段填料高度一般约为塔径的小，如拉西环每段填料高度一般约为塔径的 3 3 倍，而倍，而鲍尔环和鞍形填料可分为塔径的鲍尔环和鞍形填料可分为塔径的 5 510 10 倍。倍。再分布器的形式：有盘式、槽式及截锥式等。再分布器的形式：有盘式、槽式及截锥式等。除沫器（除沫器（DemisterDemister） 液沫夹带较严重时，在塔顶气体出口处需设置除沫装置。液沫夹带较严重时，在塔顶气体出口处需设置除沫装置。阻力较小阻力较小 (50100Pa)，但只能除去，但只能除去 50 m 以上的液滴。以上的液滴。折板除