第七章 蒸餾與吸收塔設(shè)備

1、第七章第七章 蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備 教學(xué)要求教學(xué)要求 7-0 7-0 概述概述 7-1 7-1 板式塔板式塔 7-2 7-2 填料塔填料塔 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)教學(xué)要求教學(xué)要求內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備2/37重重 點點：板式塔與填料塔的特點，塔設(shè)備的選用與：板式塔與填料塔的特點，塔設(shè)備的選用與設(shè)計原則。設(shè)計原則。覆蓋內(nèi)容覆蓋內(nèi)容：塔設(shè)備的：塔設(shè)備的性能參數(shù)性能參數(shù)；典型塔板的；典型塔板的結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點及分類及分類，塔板上的，塔板上的流體力學(xué)特性流體力學(xué)特性，正常與非正常操作正常與非正常操作情況及調(diào)節(jié)情況及調(diào)節(jié)；板式塔的設(shè)計原

2、則及步驟；填料及填料；板式塔的設(shè)計原則及步驟；填料及填料塔的結(jié)構(gòu)特點，塔的結(jié)構(gòu)特點，填料塔的流體力學(xué)特性，填料塔的設(shè)填料塔的流體力學(xué)特性，填料塔的設(shè)計原則及步驟計原則及步驟；板式塔與填料塔的比較，塔的選用原；板式塔與填料塔的比較，塔的選用原則。則。7-0 7-0 概述概述內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備3/37 氣液傳質(zhì)設(shè)備的基本功能氣液傳質(zhì)設(shè)備的基本功能 提供氣液傳質(zhì)場所提供氣液傳質(zhì)場所 有效分離氣液兩相有效分離氣液兩相 氣液傳質(zhì)設(shè)備的分類氣液傳質(zhì)設(shè)備的分類 連續(xù)（微分）接觸式（填料塔）連續(xù)（微分）接觸式（填料塔）、 逐級接觸式（板

3、式塔）逐級接觸式（板式塔） 性能評價指標性能評價指標 通量通量生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力 分離效率分離效率 適應(yīng)能力適應(yīng)能力操作彈性操作彈性7-1 7-1 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備4/37一一 板式塔的結(jié)構(gòu)板式塔的結(jié)構(gòu) 按塔內(nèi)氣、液流動的方式分類按塔內(nèi)氣、液流動的方式分類泡罩塔泡罩塔 篩板塔篩板塔 浮閥塔浮閥塔 噴射塔噴射塔二二 性能評價性能評價錯流塔板、錯流塔板、 逆流塔板逆流塔板三三 按塔板類型分類按塔板類型分類處理能力處理能力 板效率板效率 塔板壓降塔板壓降7-1 7-1 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原

4、理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備5/37液相降液管堰氣相液相氣相 逆流塔板逆流塔板優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，無液面差，充分利用板面，生產(chǎn)能力較大；優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，無液面差，充分利用板面，生產(chǎn)能力較大；缺點：板效率及操作彈性不及溢流塔板。應(yīng)用范圍小，常見的缺點：板效率及操作彈性不及溢流塔板。應(yīng)用范圍小，常見的板型有篩孔式、柵板式、波紋板式等。板型有篩孔式、柵板式、波紋板式等。 錯流式塔板錯流式塔板 (溢流塔板溢流塔板 )液體流動液體流動 板間板間 板上板上氣體流動氣體流動溢流堰溢流堰 進口堰進口堰特點：獲得較高的板效率，但降液管特點：獲得較高的板效率，但降液管將占去塔板的傳質(zhì)有效面積，影響塔將占去塔板的

5、傳質(zhì)有效面積，影響塔的生產(chǎn)能力。的生產(chǎn)能力。7-1 7-1 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備6/37 泡罩塔泡罩塔的的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 主要元件：升氣管、泡罩，泡罩安裝在升氣管頂部，泡罩主要元件：升氣管、泡罩，泡罩安裝在升氣管頂部，泡罩底緣開有若干齒縫浸入在板上液層中，升氣管頂部應(yīng)高于泡底緣開有若干齒縫浸入在板上液層中，升氣管頂部應(yīng)高于泡罩齒縫的上沿，以防止液體從中漏下。罩齒縫的上沿，以防止液體從中漏下。 特點：特點：優(yōu)點：操作穩(wěn)定，不會產(chǎn)生嚴優(yōu)點：操作穩(wěn)定，不會產(chǎn)生嚴重的漏液現(xiàn)象，故彈性大。重的漏液現(xiàn)象，故彈性大。缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，塔

6、缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，塔板壓降大，生產(chǎn)強度低板壓降大，生產(chǎn)強度低 。泡罩塔泡罩塔7-1 7-1 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備7/37浮閥塔浮閥塔 浮閥的結(jié)構(gòu)形式：圓形、方形、條形及傘形浮閥的結(jié)構(gòu)形式：圓形、方形、條形及傘形F-1型 V-4型 A型 方形浮閥十字架型 安裝特點：閥孔安裝特點：閥孔 浮閥浮閥 最小開度最小開度 最大開度最大開度 閥片開啟高度與操作氣速的關(guān)系閥片開啟高度與操作氣速的關(guān)系7-1 7-1 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備8/37 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、造

7、價低，生產(chǎn)能力大，操作彈性大，塔板優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、造價低，生產(chǎn)能力大，操作彈性大，塔板效率較高。效率較高。 缺點：處理易結(jié)焦、高粘度的物料時，閥片易與塔板粘結(jié)；缺點：處理易結(jié)焦、高粘度的物料時，閥片易與塔板粘結(jié)；在操作過程中有時會發(fā)生閥片脫落或卡死等現(xiàn)象，使塔板效率在操作過程中有時會發(fā)生閥片脫落或卡死等現(xiàn)象，使塔板效率和操作彈性下降和操作彈性下降 。 幾種新型浮閥塔板幾種新型浮閥塔板雙流噴射浮閥塔板 導(dǎo)向浮閥塔盤 7-1 7-1 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備9/37篩板塔篩板塔 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 特點：結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，塔特點：結(jié)構(gòu)簡單

8、，造價低廉，塔板阻力小。板阻力小。 垂直篩板垂直篩板 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 兩相流動兩相流動特點：提供更大的不斷更新的接觸表面，強化傳質(zhì)過程；氣液特點：提供更大的不斷更新的接觸表面，強化傳質(zhì)過程；氣液由水平方向噴出，液滴在垂直方向的初速度為零，降低了液沫由水平方向噴出，液滴在垂直方向的初速度為零，降低了液沫夾帶量，垂直篩板可獲得較高的塔板效率和較大的生產(chǎn)能力。夾帶量，垂直篩板可獲得較高的塔板效率和較大的生產(chǎn)能力。 7-1 7-1 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備10/37 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)噴射型塔板噴射型塔板舌形塔板舌形塔板 優(yōu)點：避免返混、液面落差小，

9、塔板壓降優(yōu)點：避免返混、液面落差小，塔板壓降較??；氣流方向近于水平；液沫夾帶量較較?。粴饬鞣较蚪谒?；液沫夾帶量較小，可達較高的生產(chǎn)能力。小，可達較高的生產(chǎn)能力。 缺點：張角固定，可導(dǎo)致缺點：張角固定，可導(dǎo)致塔板漏液嚴重；塔板漏液嚴重；操作彈性小；板效率較低。操作彈性?。话逍瘦^低。噴射型塔板噴射型塔板浮舌塔板浮舌塔板 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 特點：處理能力大、壓降低、操作彈性大等優(yōu)點，特別適特點：處理能力大、壓降低、操作彈性大等優(yōu)點，特別適宜于熱敏性物系的減壓分離過程。宜于熱敏性物系的減壓分離過程。 7-1 7-1 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔

10、設(shè)備11/37一一 塔板上氣液兩相的接觸狀態(tài)塔板上氣液兩相的接觸狀態(tài) 氣液兩相的接觸狀態(tài)是決定板上兩相流流體力學(xué)及傳質(zhì)氣液兩相的接觸狀態(tài)是決定板上兩相流流體力學(xué)及傳質(zhì)和傳熱規(guī)律的重要因素。和傳熱規(guī)律的重要因素。蜂窩狀態(tài)蜂窩狀態(tài) 氣泡的形成速度大于氣泡的浮升速度，氣泡氣泡的形成速度大于氣泡的浮升速度，氣泡在液層中累積。氣泡之間相互碰撞，形成各種在液層中累積。氣泡之間相互碰撞，形成各種多面體的大氣泡，板上是以氣體為主的氣液混多面體的大氣泡，板上是以氣體為主的氣液混合物。氣泡不易破裂，表面得不到更新，此種合物。氣泡不易破裂，表面得不到更新，此種狀態(tài)不利于傳熱和傳質(zhì)。狀態(tài)不利于傳熱和傳質(zhì)。鼓泡狀態(tài)鼓泡

11、狀態(tài) 氣液兩相接觸的表面積不大，傳質(zhì)效率很低。氣液兩相接觸的表面積不大，傳質(zhì)效率很低。7-1 7-1 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備12/37泡沫狀態(tài)泡沫狀態(tài) 泡沫接觸狀態(tài)的表面積大，不斷更新，泡沫接觸狀態(tài)的表面積大，不斷更新，為兩相傳熱與傳質(zhì)提供了良好的條件，是為兩相傳熱與傳質(zhì)提供了良好的條件，是一種較好的接觸狀態(tài)。一種較好的接觸狀態(tài)。噴射狀態(tài)噴射狀態(tài) 氣體為連續(xù)相，液體為分散相，兩相傳質(zhì)的面氣體為連續(xù)相，液體為分散相，兩相傳質(zhì)的面積是液滴的外表面。積是液滴的外表面。液滴的反復(fù)形成和聚集，液滴的反復(fù)形成和聚集，使傳質(zhì)面積增加，表面

12、不斷更新，有利于傳質(zhì)使傳質(zhì)面積增加，表面不斷更新，有利于傳質(zhì)與傳熱進行，是一種較好的接觸狀態(tài)。與傳熱進行，是一種較好的接觸狀態(tài)。二二 氣體通過塔板的壓降氣體通過塔板的壓降總壓降總壓降包括包括干板壓降干板壓降、靜壓強靜壓強及液體表面張力引起的壓降及液體表面張力引起的壓降影響因素影響因素 壓降與效率壓降與效率7-1 7-1 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備13/37三三 塔板上的液面落差塔板上的液面落差 流體阻力與液面落差流體阻力與液面落差 塔板結(jié)構(gòu)與液面落差塔板結(jié)構(gòu)與液面落差改善措施：單溢改善措施：單溢雙溢流或階梯溢流雙溢流或階梯溢流四

13、四 塔板上的異常操作現(xiàn)象塔板上的異常操作現(xiàn)象 漏液漏液、液泛液泛和和液沫夾帶液沫夾帶等，應(yīng)盡等，應(yīng)盡量避免異常操作現(xiàn)象的出現(xiàn)。量避免異常操作現(xiàn)象的出現(xiàn)。 五五 塔板的負荷性能圖塔板的負荷性能圖通常由五條線組成：通常由五條線組成：漏液線（漏液線（1 1） 液沫夾帶線（液沫夾帶線（2）液相負荷下限線（液相負荷下限線（3）液相負荷上限線（液相負荷上限線（4） 液泛線（液泛線（5）7-1 7-1 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備14/37六板式塔的操作分析六板式塔的操作分析五條線所包圍的區(qū)域稱為五條線所包圍的區(qū)域稱為塔板的適宜操作區(qū)。塔板的適

14、宜操作區(qū)。操作點操作點A A操作線操作線OAOA操作彈性操作彈性Vmax/VminVmax/Vmin設(shè)計時，應(yīng)使操作點盡可能位于適宜操作區(qū)的中央，若操作點緊設(shè)計時，應(yīng)使操作點盡可能位于適宜操作區(qū)的中央，若操作點緊靠某一條邊界線，則負荷稍有波動，塔的正常操作即被破壞?？磕骋粭l邊界線，則負荷稍有波動，塔的正常操作即被破壞。7-1 7-1 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備15/37設(shè)計分析設(shè)計分析根據(jù)設(shè)計任務(wù)和工藝要求，確定設(shè)計方案根據(jù)設(shè)計任務(wù)和工藝要求，確定設(shè)計方案根據(jù)設(shè)計任務(wù)和工藝要求，選擇塔板類型根據(jù)設(shè)計任務(wù)和工藝要求，選擇塔板類型確

15、定塔高和塔徑確定塔高和塔徑塔板的結(jié)構(gòu)設(shè)計：溢流裝置、塔板布置、升氣道設(shè)計及排列塔板的結(jié)構(gòu)設(shè)計：溢流裝置、塔板布置、升氣道設(shè)計及排列流體力學(xué)驗算流體力學(xué)驗算負荷性能圖負荷性能圖7-2 7-2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備16/37填料塔填料塔塔體塔體 填料填料 塔內(nèi)件塔內(nèi)件填料支承與壓緊裝置、液體與氣體填料支承與壓緊裝置、液體與氣體分布器、液體再分布器以及氣體除沫器分布器、液體再分布器以及氣體除沫器操作原理操作原理7-2-1 填料塔的結(jié)構(gòu)與特點填料塔的結(jié)構(gòu)與特點7-2-2 填料填料一一 填料特性：填料特性：比表面積比表面積 空隙率空

16、隙率 填料因子填料因子 ( / 3)表示填料的流體的流體力學(xué)性能。表示填料的流體的流體力學(xué)性能。二二 填料類型填料類型散裝填料和規(guī)整填料散裝填料和規(guī)整填料7-2 7-2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備17/371 1 散裝填料散裝填料 拉西環(huán)填料拉西環(huán)填料優(yōu)點優(yōu)點：易于制造，價格低廉，研究較為充分。易于制造，價格低廉，研究較為充分。缺點缺點：高徑比大，易形成線接觸，存在嚴重的溝流和壁流高徑比大，易形成線接觸，存在嚴重的溝流和壁流 現(xiàn)象。且拉西環(huán)填料的內(nèi)表面潤濕率較低，現(xiàn)象。且拉西環(huán)填料的內(nèi)表面潤濕率較低，改進改進：衍生的衍生的環(huán)、十

17、字環(huán)及螺旋環(huán)等環(huán)、十字環(huán)及螺旋環(huán)等。 鮑爾環(huán)鮑爾環(huán)（Pall ring）填料填料金屬鮑爾環(huán)填料金屬鮑爾環(huán)填料 塑料鮑爾環(huán)填料塑料鮑爾環(huán)填料 改型鮑爾環(huán)填料改型鮑爾環(huán)填料 7-2 7-2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備18/37 階梯環(huán)填料階梯環(huán)填料金屬階梯環(huán)填料金屬階梯環(huán)填料塑料階梯環(huán)塑料階梯環(huán) 鞍形鞍形(Berl saddle)填料填料矩鞍矩鞍、弧鞍、弧鞍、金屬鞍換金屬鞍換優(yōu)點優(yōu)點：空隙率高，氣體阻力小，液體分布性能較好。：空隙率高，氣體阻力小，液體分布性能較好。缺點缺點：相鄰填料易套疊。：相鄰填料易套疊。7-2 7-2 內(nèi)蒙古工

18、業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備19/372 2 規(guī)整填料規(guī)整填料格柵填料格柵填料 格柵填料格柵填料優(yōu)點：格柵填料層整體性好，空隙率高。優(yōu)點：格柵填料層整體性好，空隙率高。缺點：但比表面積較低。缺點：但比表面積較低。 波紋填料波紋填料 金屬絲網(wǎng)波紋填料金屬絲網(wǎng)波紋填料按結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)網(wǎng)波紋填料和板波紋填料網(wǎng)波紋填料和板波紋填料按材質(zhì)按材質(zhì)金屬、塑料、陶瓷等金屬、塑料、陶瓷等7-2 7-2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備20/37金屬壓延孔板波紋填料金屬壓延孔板波紋填料金屬孔板波紋填金屬

19、孔板波紋填料料各種陶瓷規(guī)整填料各種陶瓷規(guī)整填料 脈沖填料脈沖填料 特點特點: :處理量大，壓降小，是真處理量大，壓降小，是真空精餾的理想填料。因其優(yōu)良的空精餾的理想填料。因其優(yōu)良的液體分布性能使放大效應(yīng)減少，液體分布性能使放大效應(yīng)減少，故特別適用于大塔徑的場合。故特別適用于大塔徑的場合。7-2 7-2 填料名稱填料名稱評估值評估值語言值語言值排序排序絲網(wǎng)波紋填料絲網(wǎng)波紋填料0.860.86很好很好1 1孔板波紋填料孔板波紋填料0.610.61相當好相當好2 2金屬金屬IntaloxIntalox0.590.59相當好相當好3 3金屬鞍形環(huán)金屬鞍形環(huán)0.570.57相當好相當好4 4金屬階梯環(huán)金

20、屬階梯環(huán)0.530.53一般好一般好5 5金屬鮑爾環(huán)金屬鮑爾環(huán)0.510.51一般好一般好6 6瓷瓷IntaloxIntalox0.410.41較好較好7 7瓷鞍形環(huán)瓷鞍形環(huán)0.380.38略好略好8 8瓷拉西環(huán)瓷拉西環(huán)0.360.36略好略好9 9內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備21/377-2 7-2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備22/37包括持液量、壓降、液泛、填料表面的潤濕及返混等。包括持液量、壓降、液泛、填料表面的潤濕及返混等。 一一 氣體通過填料層的壓強降氣體

21、通過填料層的壓強降壓降與氣速的關(guān)系壓降與氣速的關(guān)系L=0L=0、L0L0的情況的情況載點、泛點載點、泛點恒持液量區(qū)、載液區(qū)、液恒持液量區(qū)、載液區(qū)、液泛區(qū)泛區(qū)持液量持液量載液區(qū)載液區(qū)高液量高液量低液量低液量CCBBAAL=L=0 0L L1 1L L2 2lg ulg p載點氣速載點氣速液泛氣速液泛氣速7-2 7-2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備23/37壓降壓降：在一定的液體噴淋密度下，在一定的液體噴淋密度下，填料持液量與氣速無關(guān)，氣體壓填料持液量與氣速無關(guān)，氣體壓降與氣速的關(guān)系為直線且基本與降與氣速的關(guān)系為直線且基本與 L=0

22、的直線平行。的直線平行。載液和液泛對傳質(zhì)的影響：載液和液泛對傳質(zhì)的影響：載點載點(B)(B)后，持液量后，持液量 ，氣液相互，氣液相互作用作用 ，相界面積，相界面積 ，湍動增強，湍動增強 ，傳質(zhì)過程傳質(zhì)過程 ，填料效率，填料效率 ( (HETP HETP ) )；P點后，液沫夾帶量點后，液沫夾帶量 ，液相返，液相返混可導(dǎo)致填料效率混可導(dǎo)致填料效率 ，(HETP )。填料塔的操作控制在偏離泛點一定距離的載液區(qū)內(nèi)，可得到填料塔的操作控制在偏離泛點一定距離的載液區(qū)內(nèi)，可得到較高的傳質(zhì)效率，填料層的壓降也不會過大。較高的傳質(zhì)效率，填料層的壓降也不會過大。 lg u高液量低液量載點線lg LPB泛點C載

23、液區(qū)空塔氣速 u等板高度HETP7-2 7-2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備24/37壓降對填料塔操作的可靠性和經(jīng)濟性有著決定性的影響；選壓降對填料塔操作的可靠性和經(jīng)濟性有著決定性的影響；選擇填料和確定塔徑時，不同系統(tǒng)應(yīng)控制的壓降范圍不同。擇填料和確定塔徑時，不同系統(tǒng)應(yīng)控制的壓降范圍不同。吸收（吸收（mmHmmH2 2O/mO/m）蒸餾（蒸餾（mmHmmH2 2O/mO/m）系統(tǒng)不起泡系統(tǒng)不起泡系統(tǒng)起泡系統(tǒng)起泡常壓或加壓常壓或加壓真空真空20358203565835壓降壓降表面摩擦阻力、形體阻力表面摩擦阻力、形體阻力影響因素：填料

24、特性影響因素：填料特性( (幾何形狀、比表面積、幾何形狀、比表面積、 等等) )，流體物性，流體物性( ( 、 等等) )、操作條件、操作條件( (氣液流量、氣液流量、T T 等等) )。由各種經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式或關(guān)聯(lián)圖進行估算。由各種經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式或關(guān)聯(lián)圖進行估算。7-2 7-2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備25/37?？颂匕？颂?(Eckert) (Eckert) 壓降通用關(guān)聯(lián)圖壓降通用關(guān)聯(lián)圖G GG G ,G,GL L ：kg/(mkg/(m2 2.s).s)； u u ：m/sm/s； L L ：mPa.smPa.s； V V , ,

25、 L L ：kg/mkg/m3 3； W WG G ,W,WL L ：kg/skg/s； ：濕填料因子：濕填料因子( (泛點填料因子泛點填料因子) )，1/m1/m； g g：重力加速度重力加速度 9.81m/s9.81m/s2 2；V Vs s ,L,Ls s ：m m3 3/s/s； ：液體密度校正系數(shù)：液體密度校正系數(shù)( (水與液相密度之比水與液相密度之比 = = / / L L) ) 。橫坐標：橫坐標：505050.VLss.LVGL.LVGLVLWW,GG 或或縱坐標：縱坐標：202202.LLVG.LLVgGgu 或或7-2 7-2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工

26、原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備26/37適用范圍：亂堆填料適用范圍：亂堆填料(Random packings)(Random packings)最上方的三條線分別為弦最上方的三條線分別為弦柵、整砌拉西環(huán)及亂堆填柵、整砌拉西環(huán)及亂堆填料的泛點線。其余為亂堆料的泛點線。其余為亂堆填料的等壓降線。填料的等壓降線。7-2 7-2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備27/37 防止液泛：防止液泛：u u0max 0max 0.95u 0.95uF F，設(shè)計點時取，設(shè)計點時取u0=0.50.8uF。故正確。故正確估算泛點氣速對填料塔的

27、設(shè)計和操作都十分重要。估算泛點氣速對填料塔的設(shè)計和操作都十分重要。 填料的種類，物系的物性以及氣、液相負荷等因素對泛點都填料的種類，物系的物性以及氣、液相負荷等因素對泛點都有一定的影響。泛點氣速的估算式通常仍是借助于實驗數(shù)據(jù)有一定的影響。泛點氣速的估算式通常仍是借助于實驗數(shù)據(jù)所得的各種經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式或關(guān)聯(lián)圖。所得的各種經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式或關(guān)聯(lián)圖。 對于散裝填料，目前廣泛采用?？颂貙τ谏⒀b填料，目前廣泛采用?？颂?Eckert)(Eckert)壓降和氣速通壓降和氣速通用關(guān)聯(lián)圖中的泛點曲線。用關(guān)聯(lián)圖中的泛點曲線。 規(guī)整填料有類似的泛點實驗關(guān)聯(lián)圖，可參考有關(guān)文獻。規(guī)整填料有類似的泛點實驗關(guān)聯(lián)圖，可參考有關(guān)文獻。

28、 根據(jù)兩相流動參數(shù)即可由埃克特根據(jù)兩相流動參數(shù)即可由?？颂?Eckert)(Eckert)關(guān)聯(lián)圖中的泛點線關(guān)聯(lián)圖中的泛點線查縱坐標值，若填料因子已知，即可求得泛點氣速。查縱坐標值，若填料因子已知，即可求得泛點氣速。 7-2 7-2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備28/37填料支承裝置、填料壓緊裝置、液體分布裝置、液體收集再填料支承裝置、填料壓緊裝置、液體分布裝置、液體收集再分布裝置等。分布裝置等。一一 填料填料支承裝置支承裝置作用：支承填料作用：支承填料要求：機械強度、自由面積要求：機械強度、自由面積7-2 7-2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)

29、蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備29/37二二 填料壓緊裝置填料壓緊裝置作用：作用：防止填料層的松動和跳動。防止填料層的松動和跳動。分類：分類：填料壓板和床層限制板填料壓板和床層限制板填料壓板：填料壓板：自由放置于填料層上端，自由放置于填料層上端，靠自身重量將填料壓緊。它適用于靠自身重量將填料壓緊。它適用于陶瓷、石墨等制成的易陶瓷、石墨等制成的易發(fā)生破碎的發(fā)生破碎的散裝填料。散裝填料。床層限制板床層限制板：用于金屬、塑料等制成的不易發(fā)生破碎的散裝：用于金屬、塑料等制成的不易發(fā)生破碎的散裝填料及所有規(guī)整填料。床層限制板要固定在塔壁上，為不影填料及所有規(guī)

30、整填料。床層限制板要固定在塔壁上，為不影響液體分布器的安裝和使用，不能采用連續(xù)的塔圈固定，對響液體分布器的安裝和使用，不能采用連續(xù)的塔圈固定，對于小塔可用螺釘固定于塔壁，而大塔則用支耳固定。于小塔可用螺釘固定于塔壁，而大塔則用支耳固定。7-2 7-2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備30/37三三 液體分布裝置液體分布裝置 液體分布裝置的種類多樣，有噴頭式、液體分布裝置的種類多樣，有噴頭式、盤式盤式、管式管式、槽式及槽槽式及槽盤式盤式等。等。 噴頭式分布器：液體由半球形噴頭的噴頭式分布器：液體由半球形噴頭的小孔噴出，小孔直徑為小孔噴出

31、，小孔直徑為3 310mm10mm，作同，作同心圈排列，噴灑角心圈排列，噴灑角 8080，直徑為，直徑為(1(1/31/5) )D D。這種分布器結(jié)構(gòu)簡單，只。這種分布器結(jié)構(gòu)簡單，只適用于直徑小于適用于直徑小于600mm600mm的塔中。因小孔的塔中。因小孔容易堵塞，一般應(yīng)用較少。容易堵塞，一般應(yīng)用較少。7-2 7-2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備31/37盤式分布器盤式分布器篩孔型分布器、盤式溢流管式分布器等。分篩孔型分布器、盤式溢流管式分布器等。分布盤直徑為塔徑的布盤直徑為塔徑的0.60.60.80.8倍，適用于倍，適用于D

32、800mm D 800mm 的塔。的塔。7-2 7-2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備32/37管式分布器管式分布器: :由不同結(jié)構(gòu)形式的開孔管制成，有排管式、環(huán)管由不同結(jié)構(gòu)形式的開孔管制成，有排管式、環(huán)管式等不同形狀。式等不同形狀。 。特點：結(jié)構(gòu)簡單，供氣體流過的自由截面大，阻力小。特點：結(jié)構(gòu)簡單，供氣體流過的自由截面大，阻力小。缺點：小孔易堵塞，彈性一般較小。缺點：小孔易堵塞，彈性一般較小。應(yīng)用：由于液體分布性能優(yōu)越，適合于較多噴淋點和較低液體應(yīng)用：由于液體分布性能優(yōu)越，適合于較多噴淋點和較低液體負荷的場合；要求物料中無固體顆粒

33、，在立管進料口應(yīng)設(shè)有過負荷的場合；要求物料中無固體顆粒，在立管進料口應(yīng)設(shè)有過濾網(wǎng)；列管式液體分布器操作彈性好；在高操作彈性的場合，濾網(wǎng)；列管式液體分布器操作彈性好；在高操作彈性的場合，可采用雙排管式液體分布器；適合大、中、小型塔中采用?？刹捎秒p排管式液體分布器；適合大、中、小型塔中采用。7-2 7-2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備33/37槽式液體分布器槽式液體分布器:通常由分流槽（主槽或一級槽）、分布槽通常由分流槽（主槽或一級槽）、分布槽（副槽或二級槽）構(gòu)成的。分布槽的槽底（或槽壁）上設(shè)有（副槽或二級槽）構(gòu)成的。分布槽的槽底（或

34、槽壁）上設(shè)有孔道（或?qū)Ч埽瑢⒁后w均勻分布于填料層上。具有較大的孔道（或?qū)Ч埽?，將液體均勻分布于填料層上。具有較大的操作彈性和極好的抗污堵性，適合于大氣液負荷及含有固體操作彈性和極好的抗污堵性，適合于大氣液負荷及含有固體懸浮物、粘度大的液體的分離場合。由于槽式分布器具有優(yōu)懸浮物、粘度大的液體的分離場合。由于槽式分布器具有優(yōu)良的分布性能和抗污堵性能，應(yīng)用范圍非常廣泛。良的分布性能和抗污堵性能，應(yīng)用范圍非常廣泛。7-2 7-2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院化工學(xué)院化工原理化工原理蒸餾和吸收塔設(shè)備蒸餾和吸收塔設(shè)備34/37壁流壁流：液體沿填料層向下流動時，有偏向塔壁流動的現(xiàn)象。：液體沿填料層向下流動時，有偏向塔壁流動的現(xiàn)象。結(jié)果結(jié)果：壁流將導(dǎo)致填料層內(nèi)氣液分布不均，使傳質(zhì)效率下降。：壁流將導(dǎo)致填料層內(nèi)氣液分布不均，使傳質(zhì)效率下降。措施措施：在填料層內(nèi)間隔一定高度設(shè)置液體再分布裝置。：在填料層內(nèi)間隔一定高度設(shè)置液體再分布裝置。截錐式再分布器截錐式再分布器優(yōu)點優(yōu)點：截錐式再分布器結(jié)構(gòu)簡