气液传质设备-1

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1、第十章气液传质设备蒸馏和吸收塔设备一、作用提供气、液两相充分接触的场所，使传质、传热过程能迅速、有效的进行；2.使接触后的气、液两相及时分开，互不夹带(即没有返混)。二、塔设备的类型按塔内气、液接触构件的结构形式，可分为：板式塔和填料塔；按塔内气液接触方式，有逐级接触式和微分（连续）接触式之分。第一节板式塔一、板式塔主要类型的结构和特点按气液两物流的流动方式分：错流塔板穿流（逆流）塔板按鼓泡元件分：泡罩塔板、筛板、浮阀塔板、喷射型塔板等分散型塔板气体在压差下由下而上，液体在重力下由上而下；错流塔板：总体上逆流流动，板上错流流

2、动1、工业上常用的板式塔有：泡罩塔浮阀塔筛板塔穿流栅孔板塔AD浮阀泡罩泡罩ADV浮阀筛板筛板塔塔身筛板降液管受液区筛板的结构如图所示。塔板上开有许多均布的筛孔，孔径一般为3～8mm，筛孔在塔板上作正三角形排列。操作时，液体横向流过塔板，靠溢流堰，使板上能维持一定厚度的液层，上升气流通过筛孔分散成细小的流股，在板上液层中鼓泡而出，气液间密切接触而进行传质。在正常操作气速下，通过筛孔上升的气流，应能阻止液体经筛孔向下泄漏筛板的优点是结构简单，造价低；板上液面落差小，气体压降低，生产能力较大；气体分散均匀，传质效率较高。其缺点是筛

3、孔易堵塞，不宜处理易结焦、粘度大的物料。浮舌板穿流板等径均布舌形塔板斜孔塔板喷射形塔板喷射形塔板浮阀塔具有的优点：生产能力大塔板效率高操作弹性大结构简单，安装方便。要求：1.生产能力大，即汽液负荷高；2.板效率高；3.塔板压降低；4.操作弹性大；5.结构简单，制造成本低。2、板式塔结构及塔内的流动通量：单位塔板的生产能力，表征塔设备的处理能力和允许空塔气速分离效率：单位压降塔的分离效果，对板式塔以板效率表示适应能力：即操作弹性，表现为对物料的适应性及对负荷波动的适应性流体阻力造价结构复杂程度安装、检修的难易3、评价塔板性能指

4、标4、塔板流体力学性能塔板压强降雾沫夹带液泛漏液液相负荷上限液相负荷下限二、塔板结构1．板式塔的设计意图—（1）要求塔板能提供足够大、且不断更新的相间接触界面；（2）塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供最大的传质推动力。2．筛板塔板的构造（1）筛孔—塔板上的气体通道，筛孔直径3-8mm；（2）溢流堰—保持塔板上有一定量的液体；弓形平直堰hwlw堰高决定了塔板上液层的高度和持液量。（3）降液管—液体自上而下的通道，一般为弓形；降液管下端必须保持液封，以防气体短路；h0hw单流型塔板与多流型塔板三、塔板上流体力学状况：1

5、．筛板上气液接触状态随气流通过筛孔的速度不同，接触状态大致分三种：接触状态接触界面传质性能连续相分散相鼓泡接触气泡表面湍动程度低，传质阻力大液气泡沫接触气泡间液膜高度湍动，传质面积大液气喷射接触液滴外表面传质良好气液2．气相通过塔板的阻力损失（干板压降+液层压降）静液层压降+克服气、液界面张力的能耗+通过液层的摩擦阻力hd:气体通过干板的阻力损失即干板压降3．筛板塔内气液两相的非理想流动——实际塔板上流动与理想流动的偏差（1）空间上的反向流动1）液膜夹带（雾沫夹带）,产生原因—气速过大，板间距过小2）气泡夹带,将降低降液管中

6、泡沫层的平均密度，降低降液管的通过能力（2）空间上的不均匀流动1）气体通过塔板的不均匀性2）液体沿塔板流动的不均匀性3）气体的搅动，产生大小不同尺寸的环流4．板式塔的不正常操作现象（1）液泛现象当气速过大，液沫夹带严重，造成板间液相严重返混;同时，使板压降增大，降液管中液位升高，流体流过的阻力增大，上层塔板下流的液体不能畅通地流过降液管，导致液体阻塞。液泛时，造成淹塔，使塔无法正常地工作。液泛气速也与液体流量有关，液流量越大，液泛汽速越低。液泛气速是操作的上限。（2）漏液液泛漏液四、塔板效率由于塔板上非理想流动的存在，使实际

7、板与理论板存在着差距，以塔板效率来衡量。1.单板效率（Murphreeefficiency）xn-1yn+1xn全塔效率—常用的度量板式塔分离性能的综合指标对双组分溶液：关联图10000.11.010E0—塔顶与塔底平均温度下的相对挥发度；L——塔顶与塔底平均温度下料液的粘度五、塔高的计算Z=NPHTHT—板间距，m；按经验值选取。六、塔径的计算Vs——塔内汽相流量，m3/s；u—汽相的空塔速度，m/s1．Vs计算设气相为理想气体[m3/s]或[m3/s]式中：V—汽相质量流量，kmol/h2.利用Smith关联图求空

8、塔气速（1）先选定一板间距HT，计算HT-hL；（2）由Smith图查得气相负荷因子C20，m/s；（3）C20校正：—液相表面张力，mN/m；（4）最大允许空塔速度umaxumax=（5）u=（0.60.8）umax线1——过量液沫夹带线，即气体流量上限线；线2——漏液线，即气体流量