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1、4/29/2023,1,第三章 蒸馏和吸收塔设备,4/29/2023,2,要求：1.了解板式塔和填料塔的主要结构；2.掌握板式塔和填料塔的流体力学性能；3.了解评价设备的基本性能；4.熟悉浮阀塔的工艺设计。,4/29/2023,3,重点：1.板式塔和填料塔的流体力学性能；2.浮阀塔的工艺设计。,4/29/2023,4,板式塔：塔板类型、操作特点、浮阀塔的设计填料塔：填料类型、填料塔的流体力学特性和计算,4/29/2023,5,4/29/2023,6,第一节 板式塔,气相流动：靠压强差由下到上。液相流动：靠重力由上至下。,4/29/2023,7,3-1-1 塔板类型,错流塔板：在塔板上气液两相呈
2、错流流动。逆流塔板：气液两相以逆流的方式穿过塔板。,4/29/2023,8,一、泡罩塔板应用最早的气液传质设备。结构：泡罩直径80-150mm，正三角形排列。优点：较大的操作弹性。缺点：塔板结构复杂，造价高；塔板压降大；板效 率和生产能力低。,4/29/2023,9,4/29/2023,10,二、筛板结构：孔径3-8mm，正三角形排列。优点：塔板结构简单，造价低；塔板压降小；板效率和生产能力较高。缺点：操作弹性小。易堵（改进方法，采用大孔径10-25 mm）。,4/29/2023,11,4/29/2023,12,三、浮阀塔板应用广泛，兼有泡罩塔板和筛板的优点。结构：标准孔径39mm。优点：生产
3、能力大；操作弹性大；板效率高；塔板压降和液面落差小；造价低。缺点：不易处理易结焦或粘度大的物系。,4/29/2023,13,4/29/2023,14,四、噴射塔板1.舌形塔板2.浮动喷射塔板3.浮射塔板,4/29/2023,15,4/29/2023,16,4/29/2023,17,3-1-2 板式塔的流体力学性能,评价塔设备性能的主要指标：生产能力、塔板效率、操作弹性、塔板压强降。这些指标和塔板结构及塔内气液两相流体力学性能密切相关。流体力学性能包括：塔板压降、液泛、雾沫夹带、漏液、液面落差。,4/29/2023,18,一、塔板压降干板压降、板上充气液层的静压降、液体表面张力产生的压降。二、液
4、泛（淹塔）降液管内液体不能顺利下流，造成板上积液。原因：气速或液速过大，与流体物性、塔板结构、板间距有关。,4/29/2023,19,三、雾沫夹带eV=0.1kg液/kg气体主要影响因素：空塔气速、塔板间距。四、漏液产生原因：气速太小，板上液面落差大引起气流分布不均。漏液量为10%液体流量时的气流速度为漏液速度。,4/29/2023,20,五、液面落差克服板面和板上部件的阻力。影响因素：塔板结构、塔径、流体流量。六、负荷性能图雾沫夹带线、液泛线、液相负荷上限线、漏液线、液相负荷下限线。操作弹性：操作线与负荷性能图上曲线的两个交点的气体流量之比。,4/29/2023,21,1雾沫夹带线（气相上限
5、）2液泛线（气液）3液相负荷上限线（降液管超负荷线）4漏液线（气相下限）5液相负荷下限线,4/29/2023,22,3-1-3 浮阀塔设计,工艺计算：塔高、塔径、塔板主要部件工艺尺寸、流体力学验算、操作负荷性能图、操作弹性。,4/29/2023,23,一、工艺尺寸的计算1.塔高,HT：的确定：与塔径匹配；与生产能力、操作弹性、板效率有关；考虑安装、检修方便。,4/29/2023,24,2.塔径,4/29/2023,25,4/29/2023,26,hL：常压塔（0.050.1m）；减压塔（0.0250.03m）D需圆整为标准塔径：0.6、0.7、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2
6、.0、2.2,4/29/2023,27,3.溢流装置,4/29/2023,28,溢流堰溢流装置 降液管：圆形、弓形 U型流（回转流）单溢流（直径流）溢流类型 双溢流（半径流）阶梯双溢流,以弓形降液管为例：,4/29/2023,29,4/29/2023,30,（1）出口堰（溢流堰）：堰长 lW、堰高 hW单溢流：lW=(0.6 0.8)D双溢流：lW=(0.5 0.6)DhL=hW+hOWhW=hL-hOWhOW=60 70 mm，小于 6 mm，采用齿形堰,大于 70 mm，采用双溢流。hW=0.03 0.05 m,4/29/2023,31,4/29/2023,32,4/29/2023,33,
7、4/29/2023,34,（2）弓形降液管的宽度 Wd和截面积 Af,4/29/2023,35,核算：,4/29/2023,36,（3）降液管底隙高度h0 原则：局部阻力不太大，防止沉淀物阻塞降液管；良好的液封作用，防止气体通过降液管造成短路。,4/29/2023,37,（4）进口堰及受液盘,4/29/2023,38,4.塔板布置 整块式（小塔）、分块式塔板（大塔）(1)鼓泡区(2)溢流区(3)破沫区（安定区）D1.5 m，Ws=80110 mm,4/29/2023,39,(4)无效区 小塔：Wc=3050 mm 大塔：Wc=5070 mm,4/29/2023,40,5.浮阀的数目及排列,浮阀
8、的排列：正三角形等腰三角形顺排叉排（气液传质效果较好）,4/29/2023,41,4/29/2023,42,整块塔板：正三角形叉排，t=75 125 mm分块塔板：等腰三角形叉排，t=75 mm，t1=65,80,100 mm,4/29/2023,43,单溢流塔板：,孔距 t 排出阀孔总数 Np F0=?912开孔率=阀孔总面积/塔面积 10-14%,4/29/2023,44,二、浮阀塔板流体力学验算1.气体通过浮阀塔板的压强降,4/29/2023,45,2.液泛,4/29/2023,46,3.雾沫夹带泛点率：操作时的空塔气速与发生液泛时的空塔气速之比。大塔：泛点率 80%小塔：泛点率 70%
9、减压塔：泛点率 75%,4/29/2023,47,取大的计算结果。注意：若泛点率不在规定的范围内，应适当调整有关参数：板间距、塔径等，再重新计算。,4/29/2023,48,4/29/2023,49,4.漏液F0=56最后，绘出负荷性能图。,4/29/2023,50,3-1-4 塔板效率,一、塔板效率的表示法1.总板效率（全塔效率）ET,简单地反应了整个塔内的平均传质效果。,4/29/2023,51,2.单板效率,直接反应该层塔板的传质效果；操作线与平衡线平行时，EMV=EMVEM有可能大于零。,4/29/2023,52,3.点效率EO,板上液体完全混合时，EOV=EMV,4/29/2023,
10、53,二、塔板效率的估算1.物系性质：粘度、密度、表面张力、扩散系数、相对挥发度等2.塔板结构：塔径、板间距、堰高、开孔率等3.操作条件：温度、压强、气体上升速度、气液流量比等,4/29/2023,54,估算方法：1.A.I.CH.E法2.经验计算法,4/29/2023,55,第二节 填料塔,液体分布装置、填料、液体再分布器、支撑栅板特点：结构简单、阻力小、使用耐腐蚀材料制造,4/29/2023,56,4/29/2023,57,3-2-1 填料,一、填料特性1.比表面积2.空隙率3.填料因子:干填料因子/3，湿填料因子 要求：大，大，润湿性能好，单体体积的填料质量小，价格低，机械强度大。,4/
11、29/2023,58,二、填料类型 实体填料 乱堆填料 网体填料 整砌填料 1.拉西环 2.鲍尔环3.阶梯环 4.弧鞍和矩鞍5.金属鞍环 6.波纹板及波纹网7.金属孔板波纹填料和金属压延孔板波纹填料,4/29/2023,59,4/29/2023,60,4/29/2023,61,4/29/2023,62,3-2-2 填料塔的流体力学性能,一、气体通过填料层的压强降持液量：操作时单位填料层内持有的液体体积。,恒持液区载液区液泛区载点泛点,4/29/2023,63,二、液泛影响因素：1.填料特性：小，泛点气速大。2.流体的物理性质 L大，泛点气速大 V大，泛点气速小 L大，泛点气速小,4/29/20
12、23,64,3.液气比WL/WV大，泛点气速小。4埃克特通用关联图,4/29/2023,65,4/29/2023,66,三、润湿性能液体的喷淋密度：单位时间内单位塔截面上喷淋的液体体积。润湿速度LW：塔的截面上，单位长度的填料周边上液体的体积流量。,4/29/2023,67,3-2-3 填料塔的计算,一、塔径,u=5080%泛点气速，0.21.0 m/s圆整为：400、500、600、700、800、900、1000、1200、1400mm等。,4/29/2023,68,二、塔高1.传质单元法：Z=HOG*NOG2.等板高度法：Z=NT*(HETP),4/29/2023,69,3-2-4 填料
13、塔附件,一、填料支承装置,4/29/2023,70,4/29/2023,71,二、液体分布装置,4/29/2023,72,三、液体再分布装置,4/29/2023,73,3-2-5 板式塔与填料塔的比较,1.塔径较大时，宜采用板式塔。造价低、塔效率高、检修和清理方便2.塔高很高时，宜采用板式塔。填料塔需要多次液体再分布3.有热量从塔内移出时，宜采用板式塔。塔板上宜于安装冷却器,4/29/2023,74,4.液体流量较小时，宜采用板式塔。填料塔导致填料润湿不足5.板式塔适合于处理有悬浮物的液体，填料塔则易堵塞。6.板式塔便于侧线出料。7.填料塔适合于处理有腐蚀性的物料。,4/29/2023,75,8.填料塔压降小，真空蒸馏常用填料塔。9.填料塔内滞留的液体量少，停留时间短，适合于间歇蒸馏和热敏性物料。10.填料塔适合于处理易发泡的液体。,
