第十章气液传质设备
气液传质设备板式塔（ 逐级接触式）填料塔（微分接触式）第十章气液传质设备1、板式塔1.1 概述设计意图 在塔内造成一个对传质过程最有利的理想流动条件, 总体上使两相呈逆流流动, 每一块塔板上两相呈均匀的错流接触传质速率传质系数×传质面积×传质推动力1、板式塔1.1 概述重点解决三方面问题：从传质系数来说：通常分散相（泡或滴）内的传质系数很小，所以希望传质界面不断更新和较强湍动。从传质面积来说：希望气液两相适当分散。从传质推动力来说：提供尽可能大的传质推动力。对板式塔，目前难以实现真正逆流，只能做到总体逆流，板上错流。筛孔塔板的构造筛孔溢流堰降液管Wohh 0ddBx0ddBx> 0ddBx设置倾斜的进气装置，使全部或部分气流斜向进入液层a. 斜向进气时，气体将给液体以部分动量。消除液面落差，促成气流的均布。b. 在塔板边缘处适当增加斜向进气装置的数量，可使液体沿圆形塔板表面流动均匀。c. 斜向进气时造成的液滴具有倾斜的初速度，其垂直分量较小，因而液沫夹带量将有所降。(2)操作参数和塔板的负荷性能图对一定物系和一定的塔结构，必相应有一个适宜的气液流量范围。气体流量过小，将产生严重的漏液而使板效率急剧下降。气体流量过大，或因严重的液沫夹带而使板效率明显降低，或因液泛而无法正常工作。液量过小，板上液流严重不均而板效率急剧下降。液体流量过大，则板效率将因液面落差过大而下降，甚至出现液泛而无法操作。全塔效率的数据关联(1) Drickamer 和 Bradford关联(2) Oconnell 关联=n1iiiLx LTE LTE 板式塔的正常操作范围（负荷性能图）1.过量液沫夹带线2.漏液线3.溢流液泛线4.液量下限线5.液量上限线6.操作线操作弹性=minmaxVV负荷性能图对塔板的改造和设计有指导意义。分析：1、工作点在1 线以上，表明液沫夹带量过大，降低U（增大开孔直径或开孔率）2、工作点在 2线以下，表明漏液量太大，增大气速U，增加干板阻力（减小开孔率）3、工作点在 3线右上方，表明塔内将出现溢流液泛，增大降液管开孔面积4、工作点在5 线右方，表明液体在塔内停留时间太短，液流中的气泡夹带现象严重，将出现溢流液泛，增加液体在降液管内的停留时间（增大降液管开孔面积）。问题：1、板间距降低3、开孔率下降2、降液管面积减少1.8 塔板型式(1)工业生产对塔板的评价标准通量表征塔板的处理能力效率表征板式塔传质性能的优劣板压降表征阻力大小操作弹性表征塔适应能力结构型式制造成本泡罩塔板气体通路是由升气管和泡罩构成。优点：气体负荷很低时也不会发生严重漏液，操作弹性大。缺点：结构复杂，制造成本高，干板压降大、液泛气速低、生产能力小。浮阀塔板设有浮动的盖板 (浮阀 )。优点：浮阀可根据气体的流量自行调节开度。在低气量时，避免了过多的漏液。在高气量时，避免了过高的压降。缺点：结构仍嫌复杂，易于脱落筛孔塔板优点：结构简单，造价低廉。设计优良的筛板压降、效率和生产能力等大体与浮阀塔板相当。缺点：设计要求高，否则操作弹性小，难以操作。舌形塔板优点：高生产能力，液沫夹带小。板上液层厚度和板压降低。缺点：当气速较大时，板上液层太薄，会使效率显著降低。当气速很低时，易漏液。2、填料塔2.1 填料塔的结构及填料特征填料塔的结构填料塔的附属结构支承板支承塔内填料，又能让气液两相顺利通过的结构液体分布器使液体初始分布均匀液体再分布器使向壁偏流的液体重新分布均匀除沫器用来捕获由填料层顶部逸出气体中夹带的液滴液体分布器2.1.1 填料特性的评价a 比表面积: 间接反映了传质面积的大小b 空隙率：反映流体阻力的大小c 几何形状：对填料的流体力学和传质性能影响很大2.1.2 几种常用的填料乱堆填料：拉西环，鲍尔环，阶梯环，Intalox saddle2.1.2 几种常用的填料规整填料： Sulzer packing,Stedman packing2.2 气液两相在填料层内的流动1.液体成膜条件2.填料塔内液膜表面的更新3.填料塔内的液体分布4.填料塔中的持液量：操作时单位填充体积所具有的液体量持液量与填料表面的液膜厚度有关。5.气体在填料层内的流动特点：近似于流体在颗粒层内的流动不同的是：气体在填料层内的流动一般处于湍流状态。33/ mmGSGLLS 600mm。（ 5）板式塔的设计资料较可靠。（ 6）当塔径不很大时，填料塔因结构简单而造价便宜。（ 7）填料塔对易起泡物系，填料塔更适合，因填料对泡沫有限制和破碎的作用。（ 8）对于腐蚀性物系，填料塔更适合，因可采用瓷质填料。（ 9）填料塔适合真空操作。（ 10）对热敏性物系宜采用填料塔，因为填料塔内的滞液量比板式塔少，物料在塔内的停留时间短。（ 11）填料塔的压降比板式塔小，因而对真空操作更为适宜。重点总结1、 气液传质过程对塔设备的要求2、板式塔板上的气液接触状态；塔内非理想流动、不正常操作现象（液沫夹带、漏液、溢流液泛）及其改善；板效率及其表示方法、漏液、液泛及负荷性能图；常用塔板型式及其主要特性；筛板塔的计算方法及结构参数的调整；板式塔的效率。3、填料塔常用填料及其特性(比表面、空隙率、填料因子等)；气液两相在塔内的流动（载点、泛点）、压降、最小喷淋密度和液泛现象、塔径计算方法、填料塔内的传质(传质系数和HETP)。本次讲课习题：第十章1， 3， 5
