3气液传质设备

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1、气相与液相进行质量传递的场所，广泛应用于精馏与吸收过程。气液传质设备的分类(两大类):填料塔板式塔塔设备构件：塔体：是塔设备的外壳，由圆筒和上下封头组成；塔体支座：塔体支座是塔体安放到基础上的连接部分；除沫装置：用于捕集夹带在气液中的液滴；接管：用于连接工艺管路；人孔和手孔：为了安装、检修和检查的需要设置；吊耳：为了起吊方便，在塔设备上焊以吊耳；吊柱：为了在安装和检修时，方便塔内件的运送，而在塔顶设置的构件。一、板式塔1.结构：l圆柱形壳体；塔板；溢流堰；受液盘；降液管。2.板式塔的特点：l空塔气速高，处理（生产）能力大

2、；造价低；塔板效率稳定；结构简单，检修清理方便。3.工作原理：液体受重力作用，由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘，然后横向流过塔板，从另一侧的降液管流至下一层塔板，最后由塔底排出；气体由塔底进入，在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板的气体通道，分散成小股气流，鼓泡通过各层塔板的液层，由塔顶排出；塔板是气、液两相进行质量和热量传递的主要部件；气液两相在塔板上的逐级接触，为传质过程提供了足够大且不断更新的相间接触表面，导致两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。4.板式塔类型：1.按塔内气—液流动方式分类:错流塔板：整体上是逆流

3、，塔板上是错流。逆流塔板(穿流板)：全塔中均为逆流。注：由于逆流塔板需要较高的操作气速才能维持板上液层，操作弹性有限、分离效率低，故工业中应用较少。2.错流塔板的分类:泡罩塔板筛孔塔板浮阀塔板喷射塔板1)泡罩型泡罩型板式塔的工作原理：l液体横向流过塔板，靠溢流堰保持板上的液层厚度；l上升气体先经过升气管进入泡罩内．再流经泡罩与升气管的隙；l从泡罩下齿缝进入液层，被分散成许多细小的气泡或流股，在板上形成鼓泡层；l为气液两相的传热和传质提供良好的接触机会。泡罩型板式塔的特点：l泡罩塔操作稳定，塔板不易堵塞；l操作弹性(能正常

4、操作的最大负荷与最小负荷比)大；l结构复杂，造价高；l气相流道复杂，压力降大，生产能力和板效率较低。2)筛板型筛板型板式塔的工作原理：l气体通过筛孔分散成小股气流；l鼓泡通过液层，气、液密切接触进行传热和传质。筛板型板式塔的特点：l筛板结构简单、造价低、板上液面落差小，气体压降低。与泡罩塔比较，具生产能力、板效率约高10—15％。l缺点是筛孔孔径小，易堵塞，不宜处理易结焦、粘度大的物料。l筛板塔的设计和操作精度要求较高。3)浮阀型浮阀型板式塔的工作原理：l由阀孔上升的气流经阀片与塔板间隙沿水平方向进入液层，使带出的液沫减

5、少并增加了气液接触时间。l浮阀开度随气体负荷而变，在高气量时，阀片自动浮起，开度增大，使气速不致过大，同时阀腿可以限制阀片升起的最大高度，并防止阀片被气体吹走；l在低气量时，开度较小，气体仍能以足够的气速通过缝隙，避免过多的漏液。l如阀片落在板上，通过定距片的作用，可仍与板面保持2.5mm的通道距离。浮阀型板式塔的特点：l结构简单、容易制作、节省材料；l操作弹性大，兼有泡罩及筛板塔优点；l生产能力大(开孔率较大，空塔气速较高)，与筛板塔相近，比泡罩塔高40%；l板效率高，气液在水平方向接触，接触时间长，雾沫夹带少；l气体

6、压降小，板上液面落差小。以上三种塔板的共同点：泡罩、筛板及浮阀塔板部属于气体为分散相的塔板，塔板上在鼓泡或泡沫状态下进行气液接触。为防止严重的雾沫夹带，操作气速不可太高，故生产能力受到限制。4)喷射型结构：特点：气体喷出的方向与液体流动方向一致，可充分利用气体的动能来减薄或打碎较深的液层，从而促进两相的接触，因而塔板压强降降低，雾沫夹带量减小，不仅提高了传质效果，而且可采用较大的气速，提高了生产能力。2)液面落差l克服板上局部件阻力；l克服板上流动阻力。产生原因:影响:引起气体不均匀分布乃至漏液使板效率降低。当塔径或流量

7、很大时，也会造成较大的液面落差。为此，对于直径较大的塔，设计中常采用双溢流或阶梯溢流等溢流形式来减小液面落差。3)漏液l塔板开孔率过大；l气速或液量过小；l板上流体落差大,使气流速度分布不均匀。发生原因：后果:影响气—液充分接触，板效率下降为保证正常操作，漏液量应不大于液体流量的10%。4)液泛产生原因:l当某块板上气流增大，降液管不能正常降液，导致液体在其上块板积累并波及整个上部塔板的现象。l上块板降液量增大使降液管不能正常降液。不良后果：塔压力降急剧增大、板效急剧减小。5)雾沫夹带上升气流将板上液滴带入上层塔板的现象

8、l降低塔板效率、严重时造成液泛；l将不挥发性物质逐板送至塔顶造成产品污染。不良后果：5.板式塔塔板结构二、填料塔l特点:结构简单,传质面积大,阻力较大,只适用清洁流体,处理能力比板式塔小。1.填料填料作用l提供气液接触面；l强化气体湍动，降低气相传质阻力；l更新液膜表面，降低液相传质阻力。1)填料类型:环形栅板、波