[理学]气液传质设备

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1、气液传质设备逐级接触式——板式塔微分接触式——填料塔一、板式塔二、筛板塔的设计三、填料塔四、填料塔与板式塔的比较板式塔溶剂气体一、板式塔力求造成一个对传质过程有利的理想流动条件总体上使两相逆流流动，每块塔板上两相呈错流接触1、筛孔塔板构造气体通道——筛孔3～8mm溢流堰——保证塔板上贮有一定量的液体。降液管——下端必须液封——下端缝隙h0＜堰高hw（入口堰：降液管下端出口——流动均匀）常见的塔板形式2、气液接触状态——根据筛孔气速大小确定鼓泡接触状态泡沫接触状态喷射接触状态气速增大（1）鼓泡接触状态液体——连续相气体——分散相两相接触面积：气泡表

2、面（2）泡沫接触状态液体——连续相气体——分散相两相接触面积：不断更新的液膜表面（3）喷射接触状态气体——连续相液体——分散相两相接触面积：不断更新的液滴表面在工业上实际应用的筛板塔中，两相接触不是泡沫状态就是喷射状态，很少有采用鼓泡接触状态的。3、气体通过筛板的阻力损失气体通过塔板的压降（塔板的总压降）包括：塔板的干板阻力（即板上各部件所造成的局部阻力），板上充气液层的静压力及液体的表面张力。塔板压降是影响板式塔操作特性的重要因素。塔板压降增大，一方面塔板上气液两相的接触时间随之延长，板效率升高，完成同样的分离任务所需实际塔板数减少，设备费降低

3、；另一方面，塔釜温度随之升高，能耗增加，操作费增大，若分离热敏性物系时易造成物料的分解或结焦。因此，进行塔板设计时，应综合考虑，在保证较高效率的前提下，力求减小塔板压降，以降低能耗和改善塔的操作。阻力损失板压降干板压降孔板流速液层阻力主要为板上泡沫层静压板压降以液柱高度表示有效长度泡沫hlhfhowHTh0气体通过浮阀塔板的压降ABIIIIIIuoc气速u干板压降hd4、气液两相的非理想流动⑴空间上的反向流动液沫夹带——液滴被上升气流裹挟至上层塔板气泡夹带——进入降液管液体因卷入气体泡沫来不及解脱被带入下层塔板返混是分离的逆过程，有害因素⑵空间上

4、不均匀流动气体沿塔板的不均匀流动液体沿塔板的不均匀流动中间快边缘慢液层高度不一，对气体阻力不同液体主流方向小尺度反向流动图10-8液体在塔板上的反向流动中间快边缘慢5、板式塔的不正常操作现象非理想流动对传质不利但能保持塔的正常操作，若设计不良或操作不当则会产生无法工作的不正常操作。⑴夹带液泛液体流量一定时，气速越大，夹带液体量越大，液层越厚，液层厚度的增加对夹带量的影响越显著，因而当气速增至某一定数值时，塔板上将出现恶性循环，板上液层不断增厚而不能平衡，液体将充满全塔。夹带液泛主要因气速过大所引起，后果淹塔。⑶漏液气速较小，部分液体从筛孔直接流下

5、的现象。漏液因气速过小引起，后果塔板无积液，破坏正常操作。⑵溢流液泛当气速不变增加液体流量则降液管液面上升，这时板压降也相应增大，当超过一定数值则塔板无法自衡，板上最终全塔充满液体。这是因为降液管的通过能力的限制而引起，后果淹塔。6、板效率各种影响因素对板上两相传质的影响⑴点效率点效率反映了塔板上各点的两相的接触状况，即传质速率xyn+1xn－1yxn点效率模型⑵默弗里板效率默板效率反映离开同一塔板的平均组成之间的关系，适应计算实际塔板数。默板效率考虑了两相接触状况，计入了塔板上液体的返混和塔板上两相的不均匀流动的非理想情况的影响。减小返混程度，

6、增加气液流动的均匀性都可提高默弗里板效率。xn－1yn+1xnyn+1液体返混对EmV的影响(3)全塔效率以综合的方法直接定义全塔效率全塔效率：板式塔分离性能的综合度量——只能实际测定几种新型塔板发展泡罩塔板：由升气管与泡罩构成，不适应生产大型化浮阀塔板：取消升气管，设浮动盖板，可根据气量大小自行调节开度筛孔塔板：结构最简单，造价低廉，应用广泛舌型塔板：适于高液气比，减少液沫夹带网孔塔板：倾斜开孔，具有舌形塔板特点垂直塔板多降液管塔板林德筛孔；真空精馏无溢流塔板二、筛板塔的设计1、塔板布置5边缘区：塔板支撑件塔板连接。1鼓泡区：取决于所需浮阀数与

7、排列；2溢流区：与所选溢流装置类型有关。上两区均需根据塔板上的流体力学状况进行专门计算。3进口安定区(分布区)：保证进塔板液体的平稳均匀分布，也防止气体窜入降液管。=50~100mm。4出口安定区(脱气区)：避免降液管大量气泡夹带。Ws=70~100mm。rxAfDhwAAh0HTAfAaWslwWdWc开孔率=筛孔总面积/有效面积=1/2筛孔面积=正三角形面积DHTh0hWd0t液流方向顺排tt’叉排浮阀在塔板上常按三角形排列，可顺排或叉排。2、塔板的设计参数：P128降液管底部与塔板间距边缘区宽度筛孔直径，孔间距塔板直径D板间距溢流堰液体进出

8、口安定区宽度3、设计程序⑴板间距的选择和塔径的初步确定⑵塔板结构设计⑶塔板的校核作出负荷性能图以全面了解塔板的操作性能.四、填料塔与板式