化工原理板式塔及其设计计算

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时间:2019-07-26

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1、《化工原理》电子教案——板式塔及其设计计算南京工业大学化工原理教研室研制汽、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、

2、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:6.10.2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

3、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。6.10.3常用塔板的类型(1)泡罩塔优点:塔板操作弹性大,塔效率也比较高,不易堵。缺点:结构复杂,制造成本

4、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:提高允许液体流量6

5、.10.5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

6、塔截面积:A=AT-Ad塔径说明: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:40~80m

7、m;减压塔:25mm左右。说明:通常应使溢流强度qVLh/lW不大于100~130m3/(mh)。或:双流型:单流型:(4)塔板及其布置①受液区和降液区一般两区面积相等。②入口安定区和出口安定区其中,E:液流收缩系数,一般可近似取E=1。堰上方液头高度hOW:要求:③边缘区:bcbdbslWrx(5)筛孔的尺寸和排列筛孔:有效传质区内,常按正三角形排列。筛板开孔率:单流型弓形降液管塔板:④有效传质区:双流型弓形降液管塔板:bcbdbslWrxd0t筛孔直径d0:3~8mm(一般)。12~25mm(大筛孔)孔中心距t:(2.5~

8、5)d0取整。开孔率φ:通常为0.08~0.12。板厚:碳钢(3~4mm)、不锈钢。筛孔气速:筛孔数:d0t(6)塔板的校核对初步设计的结果进行调整和修正。①液沫夹带量校核单位质量(或摩尔)气体所夹带的液体质量(或摩尔)ev:kg液体/kg气体,或kmol液体/

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