蒸餾和吸收塔設(shè)備

蒸餾和吸收塔設(shè)備1第1頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月2）在塔內(nèi)氣、液兩相具有最大限度的接近逆流，以提供最大的傳質(zhì)推動力。1.塔設(shè)備的基本功能和性能評價指標(biāo)塔設(shè)備應(yīng)該滿足的兩條基本功能：1）使氣、液兩相充分接觸，適當(dāng)湍動，以提供盡可能大的傳質(zhì)面積和傳質(zhì)系數(shù)，接觸后的兩相又能及時分離；2第2頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月①通量——單位塔截面的生產(chǎn)能力，表征塔設(shè)備的處理能力和允許的空塔氣速；塔設(shè)備的性能評價指標(biāo)：②分離效率——單位壓降塔的分離效果，對板式塔以板效率表示，對填料塔以等板高度表示；③適應(yīng)能力——操作彈性，表現(xiàn)為對物料的適應(yīng)性及對負荷波動的適應(yīng)性；④還應(yīng)滿足流動阻力低、結(jié)構(gòu)簡單、金屬耗量少、造價低、易于操作控制等要求。3第3頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月板式塔：逐級接觸式，內(nèi)裝塔板，氣液傳質(zhì)在板上液層空間內(nèi)進行；填料塔：連續(xù)接觸式，內(nèi)裝填料，氣液傳質(zhì)在填料潤濕表面進行。2.塔設(shè)備的類型根據(jù)塔內(nèi)氣、液構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式板式塔填料塔根據(jù)塔內(nèi)氣、液的接觸方式逐級（逐板）接觸式微分（連續(xù)）接觸式4第4頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2板式塔板式塔為逐級接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備，它主要由圓柱形殼體、塔板、溢流堰、受液盤及降液管等部件構(gòu)成。板式塔的空塔速度較高，因而生產(chǎn)能力較大，塔板效率穩(wěn)定，操作彈性大，且造價低，檢修、清洗方便，故工業(yè)上應(yīng)用較為廣泛。板式塔溶劑氣體5第5頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.1塔板類型

塔內(nèi)氣、液兩相成錯流流動，既液體溢流橫向流過塔板，而氣體垂直穿過液層，但對整個塔來說，兩相基本上成逆流流動。錯流塔板應(yīng)用很廣，按塔板具體結(jié)構(gòu)形式可分為：泡罩塔板、篩孔塔板、浮閥塔板、舌形塔板等。液相降液管堰氣相錯流塔板（溢流塔板）：按照塔內(nèi)氣、液流動的方式錯流塔板逆流塔板6第6頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月降液管平頂型溢流堰受液區(qū)開孔區(qū)錯流塔板：7第7頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月塔板上不設(shè)降液管，氣、液兩相同時由塔板上的孔道或縫隙逆向穿流而過，板上液層高度靠氣體速度維持。優(yōu)點：塔板結(jié)構(gòu)簡單，板上無液面差，板面充分利用，生產(chǎn)能力較大；缺點：操作彈性及板效率不及錯流塔板。與錯塔板相比，逆流塔板應(yīng)用范圍小得多，常見的有柵板、降淋篩板等。液相氣相逆流塔板（穿流塔板）：8第8頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)構(gòu)特點：升起管泡罩大孔1.泡罩塔板9第9頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)點：彈性大、操作穩(wěn)定可靠。缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，壓降大，故生產(chǎn)能力較小。1.泡罩塔板10第10頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月3.浮閥塔板結(jié)構(gòu)特點：大孔，有活動部件11第11頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)點：生產(chǎn)能力大，比泡罩塔版高20%~40%；壓降小；彈性大；結(jié)構(gòu)簡單；效率相對較高缺點:處理易結(jié)焦、高粘度的物料時，閥片易與塔板粘結(jié)；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。3.浮閥塔板12第12頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月閥型：F1型、V型、T型、A型

各種浮閥13第13頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月降液管受液盤結(jié)構(gòu)特點：篩孔均勻分布，孔徑一般3~8mm2.篩板14第14頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月降液管受液盤優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉，氣體壓降低，板上液面落差小，生產(chǎn)能力及板效率高。缺點：是操作彈性小，篩孔小時易堵塞。2.篩板15第15頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月美國Celanese公司于1949年對篩板塔進行了大量研究。其中Mayfield等人的研究結(jié)論表明，過去由于對篩板塔操作性能掌握得不充分，設(shè)計不佳，致使篩板塔不易穩(wěn)定操作，只要篩板塔設(shè)計合理，操作得當(dāng)，篩板塔不僅可穩(wěn)定操作，而且操作彈性可達2～3，能滿足生產(chǎn)要求。在對篩板塔作出改進后，自廿世紀(jì)五十年代至今，篩板塔一直是世界各國廣泛應(yīng)用的塔型。篩板塔比起泡罩塔，生產(chǎn)能力可增大10%～15%，板效率約提高15%，單板壓降可降低30%左右，造價可降低20%～50%。2.篩板16第16頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月三種塔板的比較:①生產(chǎn)能力：篩板>浮閥塔板>泡罩塔板；②壓降：泡罩塔板>浮閥塔板>篩板；③操作彈性：浮閥塔板>泡罩塔板>篩板；④造價：泡罩塔板>浮閥塔板>篩板；⑤板效率：浮閥塔板、篩板相當(dāng)>泡罩塔板。17第17頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月4.噴射型塔板1）舌形塔板氣液并流避免了返混，液面落差?。凰迳弦簩虞^低，塔板壓降較??；液沫夾帶量較小，生產(chǎn)能力大。50R25氣相=20°張角固定，在氣量較小時，經(jīng)舌孔噴射的氣速低，塔板漏液嚴(yán)重，操作彈性小。如液層太薄，板效率降低。優(yōu)點：缺點：18第18頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月特點：操作彈性大、壓強降小、結(jié)構(gòu)簡單、效率高。19R20R1683731o202）浮舌塔板19第19頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月3）斜孔塔板斜孔的開口方向與液流垂直且相鄰兩排開孔方向相反，既保留了氣體水平噴出、氣液高度湍動的優(yōu)點，又避免了液體連續(xù)加速，可維持板上均勻的低液面，從而既能獲得大的生產(chǎn)能力，又能達到好的傳質(zhì)效果。

降液管a斜孔結(jié)構(gòu)b塔板布置受液區(qū)導(dǎo)向孔20第20頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.2板式塔的流體力學(xué)性能板式塔的流體性能包括：塔板壓降、液泛、霧沫夾帶、漏液及液面落差等。1.塔板上氣液兩相的接觸狀態(tài)21第21頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月塔板壓降是影響板式塔操作特性的重要因素塔板壓降增大，一方面塔板上氣液兩相的接觸時間隨之延長，板效率升高，完成同樣的分離任務(wù)所需實際塔板數(shù)減少，設(shè)備費降低；另一方面，塔釜溫度隨之升高，能耗增加，操作費增大，若分離熱敏性物系時易造成物料的分解或結(jié)焦。因此，進行塔板設(shè)計時，應(yīng)綜合考慮，在保證較高效率的前提下，力求減小塔板壓降，以降低能耗和改善塔的操作。2.塔板壓降22第22頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）干板阻力（2）充氣液層的靜壓強（3）液體的表面張力總壓降由三部分構(gòu)成:氣量↑→塔板壓降↑液量↑→塔板壓降↑板結(jié)構(gòu)：開孔率↑→u0↓

→塔板壓降↓影響因素2.塔板壓降有效長度泡沫h(huán)lhfhowHTh023第23頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月3.霧沫夾帶和氣泡夾帶控制霧沫夾帶量eV<0.1kg(液)/kg(氣)空塔氣速↑→霧沫夾帶量↑板間距HT↑

→霧沫夾帶量↓主要影響因素霧沫夾帶：上升氣流穿過塔板上液層時，將板上液體帶入上層塔板的現(xiàn)象稱為霧沫夾帶。24第24頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月氣泡夾帶：液體在降液管中停留時間過短，氣泡來不及解脫，而被液體卷入下層塔板。液沫夾帶是液體的返混，氣泡夾帶是氣體的返混，均對傳質(zhì)不利。與液膜夾帶相比，氣泡夾帶量很小，對傳質(zhì)影響不大，但它降低了降液管的通過能力，嚴(yán)重時可誘發(fā)液泛，完全破壞塔的正常操作。液沫夾帶和氣泡夾帶是不可避免的，但夾帶量必需嚴(yán)格地控制在最大允許值范圍內(nèi)。后果：3.霧沫夾帶和氣泡夾帶25第25頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月定義：塔內(nèi)液體不能順暢逐板流下，持液量增多，氣相空間變小，大量液體隨氣體從塔頂溢出，也稱為淹塔。4.液泛1）夾帶液泛原因：由液沫夾帶引塔內(nèi)液體不能順暢逐板流下，持液量增多，氣相空間變小，大量液體隨氣體從塔頂溢出。—氣速過大。Hdhf+hHTh0howhw26第26頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月4.液泛1）夾帶液泛與板間距HT有關(guān)：HT↑

→uF與液量有關(guān)：VL↑

→uF↓與物系性質(zhì)有關(guān)：易發(fā)泡，uF↓影響液泛氣速uF的因素：適宜氣速：u=(0.7-0.8)uF

u/uF——泛點率

液泛氣速：發(fā)生液泛時的氣速。27第27頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月2）溢流液泛（降液管液泛）原因：由降液管通過液體能力不夠而引起——液量過大。4.液泛Hdhf+hHTh0howhw為使液體能由上層塔板穩(wěn)定地流入下層塔板，降液管內(nèi)必須維持一定的液柱高度；氣速一定，液體流量時，，Hd

，即塔板具有自動調(diào)節(jié)功能。28第28頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月2）溢流液泛（降液管液泛）4.液泛若再加大液體流量，Hd

超過溢流堰上緣時，降液管調(diào)節(jié)功能消失，板上累積液量增加，最終引起溢流液泛若氣速過高，液體中的氣泡夾帶加重，降液管內(nèi)的泡沫層隨之增高，也易造成溢流液泛。如降液管設(shè)計過小或發(fā)生部分堵塞,液泛先在該塔板發(fā)生，最終導(dǎo)致全塔溢流液泛。Hdhf+hHTh0howhw29第29頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月夾帶液泛與溢流液泛互為誘因，交互影響。過量液沫夾帶阻塞氣體通道，板阻急增，降液管中泡沫層堆積，從而引發(fā)溢流液泛。而溢流液泛發(fā)生時，塔板上鼓泡層增高，分離空間降低，夾帶液泛也將隨之發(fā)生。液泛使整個塔不能正常操作，甚至發(fā)生嚴(yán)重的設(shè)備事故，要特別注意防范。4.液泛說明：30第30頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月5.漏液定義：部分液體不是橫向流過塔板后經(jīng)降液管流下，而是從閥孔直接漏下。漏液量達10%的氣流速度為漏液速度，這是塔操作的下限氣速?？刂坡┮毫?lt;液體流量的10%后果：嚴(yán)重的漏液使塔板上不能形成液層，氣液無法進行傳熱、傳質(zhì)，塔板將失去其基本功能。31第31頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月5.漏液氣體分布均勻與否，取決于板上各處阻力均等否。氣體穿過塔板的阻力由干板阻力和液層阻力兩部分組成。當(dāng)板上結(jié)構(gòu)均勻、各處干板阻力相等時，板上液層阻力即液層厚度的均勻程度將直接影響氣體的分布。氣速太小；氣流分布不均勻。產(chǎn)生原因32第32頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月板上液層厚度不均勻：液層波動和液面落差。2）液面落差Δ：當(dāng)液體橫向流過塔板時，為克服板上的摩擦阻力和板上部件（如泡罩、浮閥等）的局部阻力，在板上形成由液體進入板面到離開板面的液面落差。5.漏液1）液層波動：波峰處液層厚，閥孔氣量小、易漏液。由此引起的漏液是隨機的?？稍谠O(shè)計時適當(dāng)增大干板阻力。33第33頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月5.漏液2）液面落差使氣流偏向出口側(cè)，入口側(cè)的閥孔則因氣量小而發(fā)生漏液。34第34頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月5.漏液2）液面落差塔板上設(shè)入口安定區(qū)可緩解此現(xiàn)象。在塔徑或液體流量很大時采用雙溢流或階梯溢流等溢流形式可減少液面落差。措施：單流型雙流型多流型階梯流型35第35頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月7.負荷性能圖板式塔設(shè)計完成后，需要繪制負荷性能圖來檢驗工藝設(shè)計是否合理，考核該塔正常操作的氣液流量范圍，了解塔的操作彈性，判斷有無增產(chǎn)能力，減負荷能否正常運行等。36第36頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3-4塔板負荷性能圖VsLs霧沫夾帶線：eV=0.1kg液沫/kg干氣確定液泛線液相負荷上限線液相負荷下限線漏液線正常操作范圍第37頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月7.負荷性能圖OC線（高氣液比）上限：過量液沫夾帶下限：低液層OC′線（較高氣液比）：上限：溢流液泛下限：漏液OC〞線（低氣液比）：上限：氣泡夾帶下限：漏液VsLsCC′C〞操作點和操作彈性O(shè)38第38頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月7.負荷性能圖塔板的設(shè)計點應(yīng)落在負荷性能圖的適中位置，使塔具有相當(dāng)?shù)目关摵刹▌拥哪芰ΓＷC塔的良好穩(wěn)定操作。板型不同，負荷性能圖中所包括的極限線也有所不同。設(shè)計時，可根據(jù)操作點在負荷性能圖中的位置，適當(dāng)調(diào)整塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)，可改進負荷性能圖，滿足操作彈性。加大板間距可使液泛線上移；減小塔板開孔率可使漏液線下移；增加降液管面積可使液相負荷上限線右移等。39第39頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月7.氣液負荷圖VsLsC問題：圖中塔板是否設(shè)計合理？如不合理，如何改進？40第40頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3填料塔3.3.1填料塔的結(jié)構(gòu)與特點41第41頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月1.填料塔的結(jié)構(gòu)1.除沫器:防止塔頂氣體出口處夾帶液體。2.液體分布器:均勻分布液體，以避免發(fā)生溝流現(xiàn)象。3.填料壓緊裝置：防止填料松動4.填料層：提供氣液接觸的場所。5.液體再分布器：避免壁流現(xiàn)象發(fā)生。6.支撐板：支撐填料層，使氣體均勻分布。液體氣體氣體液體12456342第42頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月板式塔填料塔壓降較大小尺寸填料較大；大尺寸填料及規(guī)整填料較小空塔氣速較大小尺寸填料較小；大尺寸填料及規(guī)整填料較大塔效率較穩(wěn)定，效率較高傳統(tǒng)填料低；新型亂堆及規(guī)整填料高持液量較大較小液氣比適應(yīng)范圍較大對液量有一定要求安裝檢修較易較難材質(zhì)常用金屬材料金屬及非金屬材料均可造價大直徑時較低新型填料投資較大2.填料塔的特點第43頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3填料塔3.3.1填料塔的結(jié)構(gòu)與特點3.3.2填料44第44頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月1.填料的作用（1）提供氣液接觸界面；（2）強化氣體湍動，降低氣相傳質(zhì)阻力；（3）更新液膜表面，降低液相傳質(zhì)阻力。45第45頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月2.填料的特性1.比表面積σ：單位體積填料層的填料表面積，[m2/m3]。2.空隙率ε

定義：單位體積填料中所具有的空隙體積，

[m3/m3]。46第46頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月2.填料的特性3.干填料因子a/ε

3與（濕）填料因子（濕）填料因子——噴淋條件下測得的a/ε

3。4.堆積密度：單位體積填料的質(zhì)量(kg/m3)。在機械強度允許的條件下，填料壁要盡量薄，以減小填料的堆積密度，從而既可降低成本又可增加空隙率。47第47頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月2.填料的特性機械強度大，化學(xué)穩(wěn)定性好以及價格低廉等也是優(yōu)良填料應(yīng)盡量兼有的性質(zhì)。注意：一些難以定量表達的因素(幾何形狀)對填料的流體力學(xué)和傳質(zhì)性能也有重要的影響。新型填料的開發(fā)一般是改進填料幾何形狀使之更為合理，從而獲得高的填料效率。48第48頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月3.填料類型材料：陶瓷、金屬、塑料裝填方式：整砌、亂堆環(huán)形（拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)）鞍形（矩鞍形、弧鞍形）波紋形（板波紋、網(wǎng)狀波紋）形狀49第49頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月拉西環(huán)優(yōu)點：易于制造，價格低廉，且對它的研究較為充分，所以在過去較長的時間內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。缺點：高徑比大，易形成線接觸，常存在嚴(yán)重的溝流和壁流現(xiàn)象，致使傳質(zhì)速率低；且液體滯留量大，氣體流動阻力大，氣體通過能力低。50第50頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月鮑爾環(huán)與拉西環(huán)相比，提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)表面的利用率，氣體阻力低，液體分布比較均勻，具有較大的生產(chǎn)能力和較低的壓降，且傳質(zhì)效率高，操作彈性大，溝流現(xiàn)象也大大降低，但價格較高。51第51頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月階梯環(huán)填料間呈多點接觸，床層均勻，較好地避免了溝流現(xiàn)象。其生產(chǎn)能力比鮑爾環(huán)可提高約10%，壓降則可降低25%。階梯環(huán)一般由塑料和金屬制成，由于其性能優(yōu)于其它側(cè)壁上開孔的填料，因此獲得廣泛的應(yīng)用。52第52頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月弧鞍和矩鞍弧鞍矩鞍均為敞開形填料，表面全部敞開，不分內(nèi)外，液體在表面兩側(cè)均勻流動，表面利用率高，氣體流動阻力小，制造方便。53第53頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月弧鞍和矩鞍弧鞍型填料：兩面對稱結(jié)構(gòu)，相鄰填料易發(fā)生套疊，使傳質(zhì)效率降低。強度較差，容破碎，工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用不多。54第54頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月弧鞍和矩鞍矩鞍填料：結(jié)構(gòu)不對稱，堆積時不會重疊。液體分布均勻，氣液傳質(zhì)速率得到提高。性能優(yōu)于拉西環(huán)，瓷矩鞍填料是目前采用最多的一種瓷質(zhì)填料。聚丙烯矩鞍55第55頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3-16幾種亂堆填料的相對效率56第56頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬鞍環(huán)金屬鞍環(huán)填料綜合了環(huán)形填料通量大及鞍形填料的液體再分布性能好的優(yōu)點，其性能優(yōu)于環(huán)形填料和鞍形填料。是散裝填料中應(yīng)用最多，性能優(yōu)良的一種填料。57第57頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月規(guī)整填料規(guī)整填料一般由波紋狀的金屬網(wǎng)絲或多孔板重疊而成。使用時根據(jù)填料塔的結(jié)構(gòu)尺寸，疊成圓筒形整塊放入塔內(nèi)或分塊拼成圓筒形在塔內(nèi)砌裝。

優(yōu)點：空隙大，生產(chǎn)能力大，壓降小。流道規(guī)則，只要液體初始分布均勻，則在全塔中分布也均勻，因此規(guī)整填料幾乎無放大效應(yīng)，通常具有很高的傳質(zhì)效率。缺點：造價較高，易堵塞難清洗，因此工業(yè)上一般用于較難分離或分離要求很高的情況，。58第58頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月規(guī)整填料金屬孔板波紋填料59第59頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月規(guī)整填料300脈沖規(guī)整填料各種陶瓷規(guī)整填料60第60頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月3.填料的選擇選擇的依據(jù)：分離工藝的要求、被處理物料的性質(zhì)、各種填料本身的特性。選擇的內(nèi)容：填料的種類、規(guī)格（尺寸）和材質(zhì)選擇的標(biāo)準(zhǔn)：使設(shè)備的投資費用和操作費用之和最低。61第61頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月15.有一吸收塔，填料層高度為3m，操作壓強為101.33kpa，溫度為20℃，用清水吸收混于空氣中的氨。混合氣質(zhì)量流速G=580kg/(m2﹒h),含氨6%（體積），吸收率為99%；水的質(zhì)量流速W=770kg/(m2﹒h)。該塔在等問下逆流操作，平衡關(guān)系為Y*=0.9X。KGa與氣相質(zhì)量流速的0.8次方成正比而與液相質(zhì)量流速大體無關(guān)。試計算當(dāng)操作條件分別做下列改變時，填料層高度應(yīng)如何改變才能保持原來的吸收率（塔徑不變）；(1)操作壓強增大一倍；（2）液體流量增大一倍；（3）氣體流量增大一倍。已知：第62頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月已知：解：第63頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月已知：解：第64頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月已知：解：第65頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3填料塔3.3.1填料塔的結(jié)構(gòu)與特點3.3.2填料3.3.3填料塔的流體力學(xué)性能66第66頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月1.填料層的持液量總持液量Ht：在一定的操作條件下，單位體積填料層內(nèi)在填料表面和填料空隙中所積存的液體體積。Ht=HS+HC

靜持液量Hs：當(dāng)塔停止氣、液兩相供料，經(jīng)適當(dāng)時間排液，直至無滴液時積存于填料層中的液體體積，取決于填料和流體的特性。動持液量HC：填料塔停止氣、液兩相進料的瞬間起流出的液體體積。與填料和流體特性以及氣液負荷有關(guān)。67第67頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月1.填料層的持液量持液量對填料的壓降、氣液通量以及分離效率均有影響。適當(dāng)?shù)某忠毫繉μ盍纤僮鞯姆€(wěn)定性和傳質(zhì)是有益的，但持液量過大，將減少填料層的空隙和氣相流通截面，使壓降增大，處理能力下降。理想的操作：大傳質(zhì)表面，較小持液量。68第68頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月2.氣體通過填料層的壓強降產(chǎn)生原因：氣體通過填料層的壓降主要由液膜與填料表面的摩擦及液膜與上升氣流的摩擦產(chǎn)生的阻力造成。壓力降的大小決定了塔的動力消耗。壓力降與氣液流量有關(guān)。69第69頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月L=0u/(m/s)p/z(kpa/m）圖3-17填料層的壓降圖干填料時：氣體通過干填料層時的流動與氣體通過顆粒固定床的流動相似，只是通常填料層的空隙率更大，故氣體在空隙中的流速更高而處于湍流。第70頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月高液量低液量FLL=0L1L2u/(m/s)p/z(kpa/m）載點泛點圖3-17填料層的壓降圖FL有液體噴淋時：同一氣速下，噴淋密度↑，壓降↑不再是直線，且存在兩個較明顯的轉(zhuǎn)折點。

Why？原因：液膜占據(jù)部分空隙，減小了氣體的流通截面。氣液交互影響加劇。第71頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月載液區(qū)高液量低液量FLL=0L1L2u/(m/s)p/z(kpa/m）載點泛點圖3-17填料層的壓降圖FL三個區(qū)：恒持液區(qū)（L點以下）：u小，氣液流動幾乎與氣速無關(guān)。ΔP∝u1.82.0，且基本與干填料平行。恒持液區(qū)液泛區(qū)第72頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月載液區(qū)高液量低液量FLL=0L1L2u/(m/s)p/z(kpa/m）載點泛點圖3-17填料層的壓降圖FL恒持液區(qū)液泛區(qū)三個區(qū)：載液區(qū)（L點以上、F點以下）：u大，阻礙液體順暢下流，持液量增加，此為攔液現(xiàn)象，出現(xiàn)攔液現(xiàn)象時的氣速為載點氣速，超過載點氣速后，ΔP∝u>2.0。第73頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月載液區(qū)高液量低液量FLL=0L1L2u/(m/s)p/z(kpa/m）載點泛點圖3-17填料層的壓降圖FL恒持液區(qū)液泛區(qū)三個區(qū)：液泛區(qū)（F點以上）：u′↑↑，液體在塔內(nèi)積累而發(fā)生液泛，此時的氣速稱泛點氣速。ΔPu斜率急劇增加,使填料塔不能正常操作。第74頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月2.氣體通過填料層的壓強降載液和液泛對傳質(zhì)的影響：載點(L)后，持液量，氣液相互作用，湍動增強，傳質(zhì)過程，填料效率；填料塔的操作一般控制在偏離泛點一定距離的載液區(qū)內(nèi)，這樣，既可得到較高的傳質(zhì)效率，填料層的壓降也不會過大。適宜操作應(yīng)在載點和泛點氣速之間：

u=(0.6~0.8)uF75第75頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月3.液泛氣速達到泛點氣速時，發(fā)生液泛，液體由連續(xù)相變?yōu)榉稚⑾?，氣液接觸面積減小，液體被氣流大量帶至塔外，塔的操作完全被破壞。往往根據(jù)泛點氣速選定實際氣速。泛點氣速影響因素很多，與填料的特性、流體的物性以及液氣比等有關(guān)，一般濕填料因子Φ值越小，氣體密度越小，液體的密度越大、粘度越小，液氣比越小，則泛點氣速越大。

76第76頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月圖３-18?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖此圖顯示出壓降與泛點、填料因子、液汽比等參數(shù)的關(guān)系。應(yīng)用：1.求泛點氣速2.根據(jù)允許壓降值計算空塔氣速或根據(jù)空塔氣速計算壓降。77第77頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月4.填料的潤濕性能和液體噴淋密度填料表面的潤濕狀況取決于塔內(nèi)的液體噴淋密度及填料材質(zhì)的表面潤濕性能。Umin──最小噴淋密度，m3/（m2·s）；(LW)min──最小潤濕速率，m3/（m·s）；

σ

──填料的比表面積，m2/m3。式中

潤濕速率是指在塔的截面上，單位長度的填料周邊的液體體積流量。

噴淋密度是指單位時間內(nèi)單位塔截面積上噴淋的液體體積。78第78頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月填料塔中液體、氣體流動及持液、液泛79第79頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3填料塔3.3.1填料塔的結(jié)構(gòu)與特點3.3.2填料3.3.3填料塔的流體力學(xué)性能3.3.4填料塔附件80第80頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月1.填料支承裝置用以支承填料的部件。它應(yīng)具有：(1)足夠的機械強度。(2)足夠的自由面積以確保氣、液兩相順利通過?？傞_孔面積應(yīng)盡可能不小于填料層的自由截面積。開孔率過小可導(dǎo)致液泛提前發(fā)生。一般開孔率在70%以上。常用的支承板有柵板、升氣管式和氣體噴射式等類型。81第81頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月柵板：優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，造價低；缺點是柵板間的開孔容易被散裝填料擋住，使有效開孔面積減小。為防止在柵板處積液導(dǎo)致液泛，柵板的自由截面率應(yīng)大于50%。

1.填料支承裝置82第82頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月升氣管式:具有氣、液兩相分流而行和開孔面積大的特點?？杀苊夥e液。適用于高空隙率填料的支撐。1.填料支承裝置83第83頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月氣體噴射式：具有氣、液兩相分流而行和開孔面