化工原理第七章第一节讲稿

化工原理第七章第一节讲稿2023/4/27第1页，共47页，2023年，2月20日，星期一气液传质设备逐级接触式微分接触式板式塔填料塔2023/4/27第2页，共47页，2023年，2月20日，星期一一、板式塔的构造1、板式塔的结构1）塔板的构造筛孔降液管溢流堰（剖面图）2023/4/27第3页，共47页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27第4页，共47页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27第5页，共47页，2023年，2月20日，星期一降液管受液区溢流堰安定区开孔区俯视图2023/4/27第6页，共47页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27第7页，共47页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27第8页，共47页，2023年，2月20日，星期一2）塔板类型a）泡罩塔板2023/4/27第9页，共47页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27第10页，共47页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27第11页，共47页，2023年，2月20日，星期一b）筛孔塔板2023/4/27第12页，共47页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27第13页，共47页，2023年，2月20日，星期一c）浮阀塔板2023/4/27第14页，共47页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27第15页，共47页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27第16页，共47页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27第17页，共47页，2023年，2月20日，星期一d）舌型塔板

2023/4/27第18页，共47页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27第19页，共47页，2023年，2月20日，星期一e）斜孔塔板

2023/4/27第20页，共47页，2023年，2月20日，星期一3）塔板的比较

塔板性能比较

塔板类型

相对生产能力

相

对板效率

操作范围

压强降

结构成本

泡罩板

1.0

1.0

10～100

高

复杂

1.0

筛板

1.2～1.4

1.1

35～100

低

简单

0.4～0.5

浮阀板

1.2～1.3

1.1～1.2

10～100

中

一般

0.7～0.8

舌型塔板

1.3～1.5

01.1

50～100

低

最简单

0.5~0.6

斜孔板

1.5～1.8

1.1

30～100

低

简单

0.5

2023/4/27第21页，共47页，2023年，2月20日，星期一各种塔板的优点及适用范围

优点

缺点

适用范围

塔板类型

泡罩板

较成熟，操作范围宽

结构复杂，阻力大，生产能力低

某些要求弹性好的特殊塔

浮阀板

效率高，操作范围宽

采用不锈钢，浮阀易脱落

分离要求高,负荷变化大;原油常压分馏塔

筛板

效率较高，成本低

安装要求水平,易堵,操作范围窄

分离要求高,塔板较多;化工中丙烯塔

舌型板

结构简单,生产能力大

操作范围窄，效率较低

分离要求较低的闪蒸塔

斜孔板

生产能力大,效率高

操作范围比浮阀塔和泡罩塔窄

分离要求高，生产能力大

2023/4/27第22页，共47页，2023年，2月20日，星期一二、板式塔的流体力学性质1、塔板上气液两相的接触状态

两相接触面积为气泡表面

1）鼓泡接触状态2023/4/27第23页，共47页，2023年，2月20日，星期一2）泡沫接触状态

传质表面面积很大的液膜

2023/4/27第24页，共47页，2023年，2月20日，星期一3）喷射接触状态

两相传质面积是液滴的外表面

2023/4/27第25页，共47页，2023年，2月20日，星期一2、气体通过塔板的压降塔板压降干板压降液层阻力压降增大接触时间↑板效率↑板数↓设备费↓塔釜温度↑能耗↑操作费↑

保证较高效率的前提下，力求减小塔板压降，以降低能耗和改善塔的操作。克服板上泡沫层的静压形成气液界面的能量消耗通过液层的摩擦阻力损失2023/4/27第26页，共47页，2023年，2月20日，星期一3、塔板上的液面落差液面落差△：塔板进、出口侧的清液高度差液面落差气流的不均匀分布严重漏液板效率下降与塔板结构、塔径、流量有关。2023/4/27第27页，共47页，2023年，2月20日，星期一三、板式塔的操作特性1、塔板上的异常操作现象1）漏液漏液两相在塔板上的接触时间↓板效率↓控制：漏液量不大于液体流量的10%。漏液气速：漏液量达到10%的气体速度。——板式塔操作的气速下限原因：气速太小、板面上液面落差引起的气流分布不均匀安定区2023/4/27第28页，共47页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27第29页，共47页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27第30页，共47页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27第31页，共47页，2023年，2月20日，星期一2）液沫夹带影响因素空塔气速：空塔气速减小，液沫夹带量减小塔板间距：板间距增大，液沫夹带量减小现象：液滴随气体进入上层塔板。后果：过量液沫夹带，造成液相在板间的返混，板效率下降控制：液沫夹带量eV＜0.1kg(液)/kg(气)。2023/4/27第32页，共47页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27第33页，共47页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27第34页，共47页，2023年，2月20日，星期一3）液泛液泛夹带液泛降液管液泛原因：气液两相流速过大影响因素：流量、塔板结构板间距大液泛速度高2023/4/27第35页，共47页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27第36页，共47页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27第37页，共47页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27第38页，共47页，2023年，2月20日，星期一2、塔板的负荷性能图V2023/4/27第39页，共47页，2023年，2月20日，星期一雾沫夹带线（气体流量上限线）线1

液泛线（线2）

液相负荷上限线（线3）

漏液线（气体流量下限线，线4）

液相负荷下限线（线5）

1）负荷性能图中各线的意义1，2，3，4，5五条线所包围的区域，既是一定物系在一定的结构尺寸塔板上正常操作区。

2023/4/27第40页，共47页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27第41页，共47页，2023年，2月20日，星期一2023/4/27第42页，共47页，2023年，2月20日，星期一2）负荷性能图的分析

VC操作点操作线操作极限2023/4/27第43页，共47页，2023年，2月20日，星期一操作弹性:

两极限的气体流量之比

操作点位于操作区内的适中位置,可获得稳定良好的操作效果

同一层塔板，操作情况不同，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例：加大板间距或增大塔径可使液泛线上移，

增加降液管截面积可使液相上限线右移，

减少塔板开孔率可使漏液线下移。2023/4/27第44页，共47页，2023年，2月20日，星期一四、塔板效率1、塔板效率的表示法

1）总板效率ET(

全塔效率）达到指定分离效果所需理论板层数与实际板层数的比值。

简单地反映了整个塔内的平均传质效果。2）单板效率EM(默弗里效率)

直接反映该层塔板的传质效果

2023/4/27第45页，共47页，2023年，2月20日，星期一分析：单板效率的数值有可能大于100%吗？

3）点效率EO

试比较点效率与单板效率、全塔效率2023/4/27第46页，共47页，2023年，2月20日，星期一2、塔