化工原理第10章.ppt

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1、第10章气液传质设备吸收和精馏虽基于不同的物理化学原理，但同属于气液相传质过程。所用设备均应提供充分的气液接触，有很大的共性。气液传质设备板式塔（逐级接触式）填料塔（微分接触式）板式塔填料塔10.1板式塔10.1.1概述(1)板式塔的设计意图实现传质过程的塔设备，应创造有利的流动条件以达到较高传质速率。传质规律为:传质速率＝传质系数×传质面积×传质推动力根据传质规律，应重点解决三方面问题：从传质系数来说：通常分散相（泡或滴）内的传质系数很小，所以希望传质界面不断更新和较强湍动。从传质面积来说：希望气液两相适当分散。从传质推动力来说：提供尽可能大的传质推动力。对板式塔，目前难以实现真正逆流，只

2、能做到总体逆流，板上错流。板式塔的设计意图①在塔板上造成良好的气液接触，以提供尽可能大的传质系数和传质面积。在塔内尽可能地使气液两相逆流流动,以提供最大的传质推动力。(2)筛板塔板的构造1.筛孔：气体通道。2.溢流堰：保证塔板上有一定量液体。3.降液管：液体通道，其下端必须保证液封。演示10.1.2筛板上的气液接触状态1.鼓泡接触状态：气体为分散相，接触面积为气泡表面，因气泡少，湍动程度低，传质阻力大。2.泡沫接触状态：气体为分散相，接触面积为液膜表面，因气泡数量多，湍动程度高，传质阻力小。3.喷射接触状态：液体为分散相，接触面积为液滴外表面积，因液滴多次形成和合并，传质表面不断更新，传质阻

3、力小。注意：工业中常用的是泡沫接触状态和喷射接触状态，鼓泡接触状态很少使用。气液接触状态演示10.1.3气体通过筛板阻力损失2.干板压降1.板压降3.液层阻力10.1.3气体通过筛板阻力损失1.板压降：气体通过筛孔及板上液层时造成塔板上、下空间对应位置上的压强差。板压降由以下两部分组成：①气体通过干板的阻力损失即干板压降hd；气体穿过板上液层的阻力损失hl;2.干板压降：气体通过干板与通过孔板的流动情况极为相似。若以塔内液体为指示液，则:3.液层阻力：气体通过液层的阻力损失由三部分组成：(1)克服板上泡沫层的静压(2)形成气液界面的能量消耗(3)通过液层的摩擦阻力注意：低气速时，液层阻力占主

4、要地位；高气速时，干板阻力所占比例相对增大。10.1.4筛板塔内气液两相的非理想流动10.1.4.1空间上的反向流动(1)液沫夹带：液滴的一部分被上升的气流裹挟至上层塔板的现象。产生的因素有两个：①小液滴，　　(气体流速)，夹带液量与板间距无关。②大液滴，虽，但液滴具有一定的液量与板间距有关。演示(2)气泡夹带：气泡被液体卷到下层塔板的现象危害：降低了降液管的通过能力。采取措施：设置出口安定区。保证液体在降液管内有足够的停留时间。（1）气体沿塔板的不均匀流动液面落差：塔板进、出口侧的清液高度差。在塔板入口处，液层阻力大,气速小于平均值，气体增浓大。在塔板出口处，液层阻力小,气速大于平均值，气

5、体增浓小。结果：对传质不利。措施：增大干板阻力。10.1.4.2空间上的不均匀流动①气体沿塔板的不均匀流动（2）液体沿塔板的不均匀分布在塔板中央，液体行程短，阻力小，流速大。在塔板边缘，液体行程长，阻力大，流速小。结果：对传质不利。措施：采用齿形堰或折流型塔板演示10.1.5板式塔不正常操作现象（1）夹带液泛：若维持净液体流量L一定，增大气速，夹带量e’增大，液层增厚，相当于板间距减小，夹带量e’将进一步增加，恶性循环，直至液体充满全塔的现象。液泛气速：塔板上开始出现恶性循环的气速。液泛气速与液体流量有关。演示（2）溢流液泛：因降液管通过能力限制而引起的液泛。塔板入口处的液层高度由三部分组成

6、：①堰高hw；②堰上液高how；③液面落差Δ。降液管内的清液高度为：降液管内泡沫层高度：若维持气速不变，增加L，则都将增大，降液管内的液面高度Hd与液体流量L有一一对应关系，塔板有自动平衡的能力。当泡沫层高度达到上层塔板的溢流堰上缘时，塔板便有可能失去自衡能力而产生溢流液泛。同样气体流量过大,也可引起溢流液泛。(3)漏液：当气速较小时，部分液体直接从筛孔落下的现象。单孔试验表明：同一个筛孔不可能有气体和液体同时通过。因此，要避免漏液必须使气体分布均匀，使每个筛孔都有气流通过。气体通过一块板块的压降包括干板压降和穿过液层的压降两部分。当塔板上局部清液高度大于该处会漏液。塔板上因水力梯度造成倾向

7、性漏液。解决措施：在塔板入口处留一条狭窄区域不开孔（入口安定区）。塔板上因液层波动造成的漏液称随机性漏液。解决措施：增大气速。10.1.6板效率的各种表示方法及其应用(1)点效率——反映气液两相接触状况。(2)默弗里板效率——包括点效率和板上非理想流动的影响。(3)湿板效率——包括默弗里板效率和板间的非理想流动的影响。(4)全塔效率——考虑了板效率与不同组成的影响。全塔效率是板式塔分离性能的综合度量。注意：全