第三章 蒸馏和吸收塔设备

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1、第三章蒸馏和吸收塔设备概述板式塔塔板类型流体力学性能工艺设计填料塔结构填料流体力学性能塔设备目的：掌握板式塔结构、塔板类型以及板式塔流体力学性能与操作特性；掌握填料塔结构、填料类型和填料塔流体力学性能。塔设备概述1.塔设备塔设备：亦称塔器，高径比很大的设备；用于蒸馏和吸收的塔器分别称为蒸馏塔和吸收塔，属于气液传质设备。2.塔设备功能及其性能评价指标原则：①使气液两相充分接触，适当湍流；②两相流动接近逆流。指标：①通量（单位塔截面的生产能力）；②分离效率（单位压降塔的分离效果，板效率和等板高度）；③适应能力

2、（对物料及负荷波动的适应）。板式塔－塔板类型1.板式塔结构板式塔结构1-壳体2-塔板3-溢流堰4-受液盘5-降液管板式塔液相：连续相气相：分散相板式塔－塔板类型2.塔板类型①塔板分类a：有降液管（错流）b：无降液管（逆流）板式塔－塔板类型②泡罩塔板泡罩塔板：工业上应用最早的塔板，由升气管及泡罩构成。优点：①操作弹性适中，②塔板不易堵塞；缺点：①生产能力及板效率较低，②结构复杂、造价高。板式塔－塔板类型③筛孔塔板筛孔塔板：简称筛板，在塔板上开有许多均匀小孔，孔径为3～8mm。塔板上设置溢流堰，使板上

3、能保持一定厚度的液层。优点：①生产能力大，板效率较高，②气体压降小，板上液面落差较小；缺点：①操作弹性小，②孔小时易堵。板式塔－塔板类型④浮阀塔板浮阀塔板：在塔板上开有若干大孔，每个孔装有一个可上下浮动的阀片。优点：①生产能力大，②操作弹性大，③塔板效率较高；缺点：处理易结焦、高黏度物料时，阀片易与塔板黏结。板式塔－流体力学性能1.气液两相接触状态气液两相接触状态：决定两相流体力学及传质和传热规律的重要因素；当液体流量一定时，随气速增加，可能出现四种接触状态：①鼓泡状态；②蜂窝状态；③泡沫状态；④喷射

4、状态①鼓泡状态②蜂窝状态③泡沫状态④喷射状态板式塔－流体力学性能2.塔板压降塔板压降=干板压降+充气液层压降+表面张力压降3.液面落差液面落差：当液体横向流过塔板时，克服板上摩擦阻力和板上部件的局部阻力，需要一定的液位差，故在板面上形成液面落差。其后果是液层厚度的不均匀引起气液的不均匀分布，造成漏液，塔板效率下降。液面落差板式塔－流体力学性能4.雾沫夹带雾沫夹带：上升气流穿过板上液层时，将板上液体带入上层塔板。其后果是造成液相在塔板间的返混，塔板效率下降。eV<0.1kg(液)/kg(气)5.漏液漏液

5、：正常操作时，液体横向流过塔板，然后经降液管流下，当气体速度较小时，气体通过升气孔道的动压不足以阻止板上液体经孔道流下时，出现漏液。其后果是塔板效率下降。漏液量应小于液体流量的10%板式塔－流体力学性能6.液泛液泛：亦称淹塔，塔内若气液两相中之一的流量增大，使降液管内液体不能顺利下流，管内液体必然积累，当管内液体增高到越过溢流堰顶部，于是两板间液体相连，该层塔板产生积液，并依次上升。其后果是塔板压降上升，全塔操作被破坏。板式塔－流体力学性能7.负荷性能图塔板负荷性能图塔板负荷性能：对一定分离物系，当选

6、定塔板类型后，其操作状况和分离效果便只与气液负荷有关，要维持塔板正常操作和塔板效率的基本稳定，必须将塔内的气液负荷限制在一定的范围内。板式塔－流体力学性能塔板负荷性能图1：漏液线（气相负荷下限线）2：雾沫夹带线（气相负荷上限线）3：液相负荷下限线4：液相负荷上限线5：液泛线填料塔1.填料塔结构1-塔壳体2-液体分布器3-填料压板4-填料5-液体再分布器6-填料支承板填料塔气相：连续相液相：分散相特点：生产能力大、分离效率高、压力降小，持液量小、操作弹性大、造价较高、侧线进料和出料较难。填料塔－填料1.

7、填料性能①比表面积比表面积σ：单位体积填料层的表面积，m2/m3。②空隙率空隙率：单位体积填料层的空隙体积，m3/m3。③填料因子填料因子：填料的比表面积与空隙率三次方的比值，1/m。填料塔－填料2.填料类型①散装填料拉西环鲍尔环阶梯环弧鞍矩鞍金属鞍环填料塔－填料②规整填料木格栅填料格里奇格栅填料金属孔板波纹填料金属丝网波纹填料陶瓷板波纹填料塑料板波纹填料填料塔－流体力学性能1.填料层持液量填料层持液量：在一定操作条件下，单位体积填料层内在填料表面和填料空隙中所积存的液体体积，m3液体/m3填料

8、。2.气体通过填料层的压强降填料层压强降：液膜与填料表面的摩擦及液膜与上升气体的摩擦。填料塔－流体力学性能3.液泛液泛：在泛点气速下，持液量增多使液相由分散相变为连续相，而气相则由连续相变为分散相，此时气体呈气泡形式通过液层，气流出现脉动，液体被带出塔顶，塔的操作极不稳定，甚至被破坏。4.填料润湿性能和液体喷淋密度液体喷淋密度：单位时间内单位塔截面积上喷淋的液体体积。填料塔－填料塔附件1.填料支承装置栅板型孔管型驼峰型填料