化工原理-板式塔及其设计计算

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1、《化工原理》电子教案——板式塔及其设计计算3.1概述高径比很大的设备称为塔1.塔设备的基本功能和性能评价指标①使汽液两相充分接触，适当湍动，提供尽可能大的传质面积和传质系数，接触后两相又能及时完善分离②在塔内使汽、液两相具有最大限度的接近逆流，以提供最大的传质推动力塔设备性能的评价指标通量——单位塔截面的生产能力，表征塔设备的处理能力和允许空塔气速分离效率——单位压降塔的分离效果，对板式塔以板效率表示，对填料塔以等板高度表示适应能力——操作弹性，表现为对物料的适应性及对负荷波动的适应性2.塔设备的类型根据塔内气、液接触构件的结构形式，分为板式塔和填料塔按塔内汽

2、液接触方式，分为逐级接触式（连续）和微分（连续）接触式之分板式塔：塔内设置一定数量的塔板，处理物料量大时采用填料塔：塔内装有一定高度的填料，塔径较小时采用3.2板式塔按照塔内汽液流动的方式，可将塔板分为错流塔板和逆流塔板汽、液两相接触方式两相流动的推动力全塔：逆流接触塔板上：错流接触液体：重力气体：压力差塔板结构①气体通道形式很多，如筛板、浮阀、泡罩等，对塔板性能影响很大。②降液管（液体通道）液体流通通道，多为弓形。③受液盘塔板上接受液体的部分。④溢流堰使塔板上维持一定高度的液层，保证两相充分接触。浮阀塔内部结构塔板上理想流动情况：液体横向均匀流过塔板，气体从

3、气体通道上升，均匀穿过液层。气液两相接触传质，达相平衡，分离后，继续流动。传质的非理想流动情况：①反向流动液沫夹带、气泡夹带，即：返混现象后果：使已分离的两相又混合，板效率降低，能耗增加。②不均匀流动液面落差（水力坡度）：引起塔板上气速不均；塔壁作用（阻力）：引起塔板上液速不均，中间>近壁；后果：使塔板上气液接触不充分，板效率降低。液泛现象：3.3塔内气、液两相异常流动（1）液泛如果由于某种原因，使得气、液两相流动不畅，使板上液层迅速积累，以致充满整个空间，破坏塔的正常操作，称此现象为液泛。①过量雾沫夹带液泛原因：①气相在液层中鼓泡，气泡破裂，将雾沫弹溅至上一

4、层塔板；②气相运动是喷射状，将液体分散并可携带一部分液沫流动。说明：开始发生液泛时的气速称之为液泛气速。②降液管液泛当塔内气、液两相流量较大，导致降液管内阻力及塔板阻力增大时，均会引起降液管液层升高，当降液管内液层高度难以维持塔板上液相畅通时，降液管内液层迅速上升，以致达到上一层塔板，逐渐充满塔板空间，即发生液泛。并称之为降液管液泛。说明：两种液泛互相影响和关联，其最终现象相同。（2）严重漏液漏液量增大，导致塔板上难以维持正常操作所需的液面，无法操作。此漏液为严重漏液，称相应的孔流气速为漏液点气速。3.4常用塔板的类型（1）泡罩塔优点：塔板操作弹性大，塔效率也

5、比较高，不易堵。缺点：结构复杂，制造成本高，塔板阻力大但生产能力不大。塔板是气液两相接触传质的场所，为提高塔板性能，采用各种形式塔板。组成：升气管和泡罩圆形泡罩条形泡罩泡罩塔（2）筛板塔板优点：结构简单、造价低、塔板阻力小。目前，广泛应用的一种塔型。塔板上开圆孔，孔径：3-8mm，大孔径筛板：12-25mm。筛板（3）浮阀塔板圆形浮阀条形浮阀浮阀塔盘方形浮阀优点：浮阀根据气体流量，自动调节开度，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。缺点：浮阀易脱落或损坏。方形浮阀F1型浮阀（4）多降液管（MD）塔板优点：提高允许液

6、体流量3.5筛板塔化工设计计算（1）塔的有效高度Z已知：实际塔板数NP；选取塔板间距HT；选取塔板间距HT：理论塔板数计算塔板间距和塔径的经验关系塔体高度：有效高+顶部+底部+其它有效塔高：C：气体负荷因子，与HT、液体表面张力和两相接触状况有关。①液泛气速两相流动参数FLV：（2）塔径确定原则：防止过量液沫夹带液泛步骤：先确定液泛气速uf(m/s)；然后选设计气速u；最后计算塔径D。②选取设计气速u选取泛点率：u/uf一般液体，0.6~0.8易起泡液体，0.5~0.6所需气体流通截面积设计气速u=泛点率×ufADAd③计算塔径D塔截面积：A=AT-Ad塔径说

7、明：计算塔径需圆整，且重新计算实际气速及泛点率。（3）溢流装置设计①溢流型式的选择依据：塔径、流量；型式：单流型、U形流型、双流型、阶梯流型等。②降液管形式和底隙降液管：弓形、圆形。降液管截面积：由Ad/AT=0.06~0.12确定；底隙hb：通常在30~40mm。③溢流堰（出口堰）作用：维持塔板上一定液层，使液体均匀横向流过。型式：平直堰、溢流辅堰、三角形齿堰及栅栏堰。堰长lW：影响液层高度。堰高hW：直接影响塔板上液层厚度过小，相际传质面积过小；过大，塔板阻力大，效率低。常、加压塔：40~80mm；减压塔：25mm左右。说明：通常应使溢流强度qVLh/lW

8、不大于100~130m3/（mh）。