化工原理课件第10章(上)：塔设备

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3、浮阀塔
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特点：浮阀可随气速的变化上、下自由浮动，提 高了塔板的操作弹性、降低塔板的压降，同时具 有较高塔板效率，在生产中得到广泛的应用。
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4、喷射塔
舌型塔板
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第三章
蒸馏和吸收塔设备
§3.1 概述 §3.2 板式塔 §3.3 填料塔
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第一节
概述
一、塔设备的基本功能及性 能评价 二、塔设备类型
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塔的定义： 高径比很大的设备。 精馏塔、吸收塔；
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一、塔设备的基本功能及性能评价
1、基本功能
（1）使气液两相充分接触，适当湍动，提供尽可能大的传质 面积和传质系数，接触后两相能及时分离。
现象： 液滴随气体进入上层塔板——雾沫(液沫)夹带。 气体随液体进入下层塔板——泡沫夹带。
后果：过量液沫夹带和泡沫夹带，造成液、气相在板间的返 混，板效率下降。
控制： 液沫夹带量eV＜0.1kg(液)/kg(气)。 影响液沫夹带因素 •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
（2）实现气、液两相尽可能的逆流接触，提高传质推动力。
2、性能评价
（1）通量——生产能力。
（2）分离效率——单位压降下分离效果；板效率、等板高度 。
（3）适应能力——操作弹性。
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二、塔设备的类型
逐级接触式 气液传质设备

10.3 填料塔
1. 散装填料
（3）球形填料与花环填料
多面球形填料
TRI 球形填料
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海 尔 环 填 料
花环填料
共 轭 环 填 料
化工原理——气液传质设备
10.3 填料塔
10.3.4 填料塔的流体力学性能 持液量、压力降、液泛、填料表面的润湿等。 1. 填料层的持液量是指在一定操作条件下，在单位体积填 料层内所积存的液体体积，以 (m3液体) / (m3填料)表示。 静持液量 Hs 持液量 动持液量 Ho 总持液量 Ht
化工原理——气液传质设备
10.3.4 填料塔内的流体力学性能 4. 液体喷淋密度和填料表面的润湿
（1）液体喷淋密度
单位塔截面积上单位时间内喷淋的液体体积。 （2）最小液体喷淋密度
U min ( LW ) min a
最小润湿速率LW 是指在塔的截面上，单位长度的填 料周边的最小液体体积流量。
化工原理——气液传质设备
10.3.5 填料塔内件 3. 液体分布器
Ht＝Ho＋ Hs
化工原理——气液传质设备
10.3.4 填料塔内的流体力学性能 2. 压力降
液泛区
泛点
液膜与填料 表面的摩擦
载液区
液膜与上升 气体的ห้องสมุดไป่ตู้擦
恒持液 量区
载点
化工原理——气液传质设备
10.3.4 填料塔内的流体力学性能 3. 液泛
化工原理——气液传质设备
填料塔的操作范围
化工原理——气液传质设备
管 式 液 体 分 布 器
喷头式液体分布器
化工原理——气液传质设备
槽 式 液 体 分 布 器
盘式液体分布器
化工原理——气液传质设备

当体系中含有或易析出固体颗粒时，易堵塞丝网。
材料：镀锌铁丝网、不锈钢丝 网、铜丝网、尼龙丝网等
结构：多层标准丝网叠加成 100~150mm厚
旋流板式除沫器（离心式除沫器）
结构 用固定的叶片构成风车状圆盘
除沫 夹带液滴的气体通过液片时产生旋 原理 转运动，在离心力作用下将液滴甩
至塔壁，实现气—液分离。
（3）操作弹性大。即有较强的适应性和宽的操作范围。能适应 不同性质的物料且在负荷波动时能维持操作稳定，仍有较高的 分离效率。
（4）压降小。即流体通过时阻力小，这样可大大节约生产的动 力消耗，降低成本。
（5）结构简单、耗材少，易于制造和安装，这样可以减少基建 投资，降低成本。
（6）耐腐蚀不易堵塞，便于操作、调节和检修。
二、塔设备的分类及一般构造
（一）按用途分类
1.精馏塔 利用液体混和物中各组分挥发度的不同来分离 其各液体组分的操作称为蒸馏，反复多次蒸馏的过程称为精馏， 实现精馏操作的塔设备称为精馏塔。
2.吸收塔、解吸塔 利用混合气中各组分在溶液中溶解度 的不同，通过吸收液体来分离气体的工艺操作称为吸收；将吸收 液通过加热等方法使溶解于其中的气体释放出来的过程称为解吸。 实现吸收和解吸操作过程的塔设备称为吸收塔、解吸塔。
a =20o
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气相
舌形塔板上有许多舌形孔，舌叶与板面成一定角度，向塔板的 液流出口侧张射至降液管上方，然后流入降液 管。降液管不设溢流堰，但比一般塔板的降液管尺寸大。
优点： 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。 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，故可以达到较高的生产能力。 缺点： 张角固定，在气量较小时，经舌形孔喷射的气速低，塔板漏液 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短、 液层太薄，板效率降低。

• 干填料因子及填料因子φ：填料层中气流通道的特性， 因次为1/m。可由干填料层的压力降求得，与润湿状况 无关。
• 单位堆积体积内的填料数目n：由填料尺寸决定， n↑→ε↓, a↑→阻力↑。
二、气液两相在填料内的流动
• 液体的流动 ：液体借重力在填料表面作膜状流动，流动阻力来自液膜 与填料表面及液膜与上升气流之间的摩擦。显然气速↑，阻力越大，膜 内液体流速越小；液体流量及气体流量越大，则液膜越厚填料层内的持 液量也越大 。不过气速较低时，气速造成的阻力较小，液膜厚度与气 速关系不大，但当气速较高时，则关系较大。
气液传质设备
• 塔设备的基本功能在于提供气液两相以充分接触的机会,使传质 传热能够迅速有效的进行；还要能使接触之后的汽、液两相能 够及时分开、互不夹带。
• 评价塔设备性能的指标： （1）生产能力 即单位塔截面上单位时间的物料处理量。 （2）分离效率 板式塔指每块塔板的分离程度、填料塔指单位填
料高度能达到的分离程度。 （3）操作弹性 指对各种物料性质和适应性以及在负荷波动时维
• 填料塔的结构与塔填料 • 填料塔的水力学性能 • 填料塔的传质性能 • 填料塔的附件
一、填料塔与塔填料
1. 塔的介绍
1、规整填料 2、支撑栅板 3、液体收集器 4、集液环 5、多级槽式液 体分布器
6、填料压圈 7、支撑栅板 8、蒸汽入口管 9、塔底 10、至再沸器 循环管
11、裙座 12、底座环
• 气体的流动 ： 近似于流体在颗粒间的流动，区别是：流体在颗粒间流 速较低通常处于层流状态，流动阻力与气速成正比；而在填料层内，由 于填料尺寸较颗粒大，气体的流速也较高，一般处于湍流状况，气体通 过干填料层的压降与流量的关系为一直线，斜率为1.8~2.0。