马后炮化工论坛-塔内件设计-培训讲义

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1、塔内件设计讲义MassTransferEquipments清华大学化学工程系联系人：钱建兵电话：13222995906Email:happycarol@163.com第一节概述（Introduction）气液传质设备的基本功能：形成气液两相充分接触的相界面，使质、热的传递快速有效地进行，接触混合与传质后的气、液两相能及时分开，互不夹带等。气液传质设备的分类：气液传质设备的种类很多，按接触方式可分为连续（微分）接触式（填料塔）和逐级接触式（板式塔）两大类，在吸收和蒸馏操作中应用极广。填料塔在圆柱形壳体内装填一定高度的填料，液体经塔顶喷淋装置均匀分布于填料层顶部上，依靠重力作用沿填

2、料表面自上而下流经填料层后自塔底排出；气体则在压强差推动下穿过填料层的空隙，由塔的一端流向另一端。气液在填料表面接触进行质、热交换，两相的组成沿塔高连续变化。板式塔板式塔塔内两相操作状态填料塔和板式塔的主要对比板式塔填料塔压降较大小尺寸填料较大；大尺寸填料及规整填料较小空塔气速较大小尺寸填料较小；大尺寸填料及规整填料较大塔效率较稳定，效率较高传统填料低；新型乱堆及规整填料高持液量较大较小液气比适应范围较大对液量有一定要求安装检修较易较难材质常用金属材料金属及非金属材料均可造价大直径时较低新型填料投资较大填料塔和板式塔都可用于吸收或蒸馏操作。塔型选择塔径在0.6-0.7米以上的塔，

3、过去一般优先选用板式塔。随着低压降高效率轻材质填料的开发，大塔也开始采用各种新型填料作为传质构件，显示了明显的优越性。塔型选择主要需考虑以下几个方面的基本性能指标：(1)生产能力即为单位时间单位塔截面上的处理量；(2)分离效率对板式塔指每层塔板的分离程度；对填料塔指单位高度填料层所达到的分离程度；(3)操作弹性指在负荷波动时维持操作稳定且保持较高分离效率的能力，通常以最大气速负荷与最小气速负荷之比表示；(4)压强降指气相通过每层塔板或单位高度填料的压强降；(5)结构繁简及制造成本。处理能力比较传质效率（等板高度）比较塔型选择第二节板式塔traytower一、塔板类型液相降液管堰气

4、相溢流塔板(错流式塔板)：塔板间有专供液体溢流的降液管(溢流管)，横向流过塔板的流体与由下而上穿过塔板的气体呈错流或并流流动。板上液体的流径与液层的高度可通过适当安排降液管的位置及堰的高度给予控制，从而可获得较高的板效率，但降液管将占去塔板的传质有效面积，影响塔的生产能力。溢流式塔板应用很广，按塔板的具体结构形式可分为：泡罩塔板、筛孔塔板、浮阀塔板、网孔塔板、舌形塔板等。塔板类型塔板的发展固定塔板（国内）舌型塔板筛板塔板斜孔塔板塔板的发展固定塔板（国外）NUTTER公司的VG或MVG塔板KUHNI公司的SLIT塔板GLITSCH公司的BIFRAC塔板SULZER公司的VORTEX

5、塔板塔板的发展固定塔板（国外）GLITSCH公司的ULTRAFRAC塔板立体垂直塔板塔板的发展浮阀塔板（国内）华东理工大学的导向浮阀塔板泽华工程公司的ADV浮阀塔板F1浮阀塔板塔板的发展浮阀塔板（国内）石油大学的SV和飞鹰浮阀塔板天津大学的导向梯形浮阀塔板洛阳石化工程公司的箭形浮阀塔板清华大学HAV自适应浮阀塔板塔板的发展浮阀塔板（国外）GLITSCH公司的SUPERFRAC塔板GLITSCH公司的TYPE-A2塔板GLITSCH公司的TYPE-A5塔板第三节浮阀塔板的流体力学性能一、浮阀塔板上的气、液流程浮阀塔板的板面结构：鼓泡区（有效区、开孔区）降液管区受液盘区液体安定区边缘

6、区溢流堰塔身溢流堰板降液管塔板受液盘安定区降液管区受液盘区鼓泡区液体从上一塔板的降液管流入板面上的受液盘区，经进口安定区进入鼓泡区与浮阀吹出的气体进行质、热交换后，再由溢流堰溢出进入降液管流入下一塔板。浮阀塔板上的气、液流程来自下一塔板的气体经鼓泡区的阀孔分散成小股气流，并由各阀片边缘与塔板间形成的通道以水平方向进入液层。由于阀片具有斜边，气体沿斜边流动具有向下的惯性，因此只有进入液层一定距离待惯性消失后气体才会折转上升。气体在板面上与液体相互混合接触进行传热传质，而后逸出液面上升到上一层塔板。塔板上气液主体流向为错流流动。二、气体通过浮阀塔板的压降气体进、出一块塔板（包括液层）

7、的压强降即为气体通过该塔板的阻力损失（左侧压差计所测的hf值）。hf是以液柱高度表示的塔板的压强降或阻力损失，因此式中，L为塔内液体的密度，kg/m3。板压降hf可视为由气体通过干板的阻力损失hd和气体穿过板上液层的阻力损失hl两部分组成，即有效长度泡沫hlhfhowHTh01、干板阻力损失hd浮阀塔板的干板阻力损失压降随空塔气速u的提高而增大。区域Ⅰ：全部浮阀处于静止状态，气体由阀片与塔板之间由定距片隔开的缝隙通过。缝隙处的气速与压降随气体流量的增大而上升。区域Ⅱ：气速增至A