浮閥塔、泡罩塔、篩板塔優(yōu)缺點及結(jié)構(gòu)原理

浮閥塔、泡罩塔、篩板塔優(yōu)缺點及結(jié)構(gòu)原理篩板塔、泡罩塔和浮閥塔的優(yōu)缺點篩板塔是扎板塔的一種，內(nèi)裝若干層水平塔板，板上有許多小孔，形狀如篩；并裝有溢流管或沒有溢流管。操作時，液體由塔頂進(jìn)入，經(jīng)溢流管（一部分經(jīng)篩孔）逐板下降，并在板上積存液層。氣體（或蒸氣）由塔底進(jìn)入，經(jīng)篩孔上升穿過液層，鼓泡而出，因而兩相可以充分接觸，并相互作用。泡沫式接觸氣液傳質(zhì)過程的一種形式，性能優(yōu)于泡罩塔。為克服篩板安裝水平要求過高的困難，發(fā)展了環(huán)流篩板；克服篩板在低負(fù)荷下出現(xiàn)漏液現(xiàn)象，設(shè)計了板下帶盤的篩板；減輕篩板上霧沫夾帶縮短板間距，制造出板上帶擋的的篩板和突孔式篩板和用斜的增泡臺代替進(jìn)口堰，塔板上開設(shè)氣體導(dǎo)向縫的林德篩板。篩板塔普遍用作H2SH2O雙溫交換過程的冷、熱塔。應(yīng)用于蒸餾、吸收和除塵等。1YH2YL,DT5G,KA1“AP2F泡罩塔板是工業(yè)上應(yīng)用最早的塔板，它主要由升氣管及泡罩構(gòu)成。泡罩安裝在升氣管的頂部，分圓形和條形兩種，以前者使用較廣。泡罩有F80、F100、F150MM三種尺寸，可根據(jù)塔徑的大小選擇。泡罩的下部周邊開有很多齒縫，齒縫一般為三角形、矩形或梯形。泡罩在塔板上為正三角形排列。操作時，液體橫向流過塔板，靠溢流堰保持板上有一定厚度的液層，齒縫浸沒于液層之中而形成液封。升氣管的頂部應(yīng)高于泡罩齒縫的上沿，以防止液體從中漏下。上升氣體通過齒縫進(jìn)入液層時，被分散成許多細(xì)小的氣泡或流股，在板上形成鼓泡層，為氣液兩相的傳熱和傳質(zhì)提供大量的界面I0Z8BGP3D泡罩塔板的優(yōu)點是操作彈性較大，塔板不易堵塞；缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高，板上液層厚，塔板壓降大，生產(chǎn)能力及板效率較低。泡罩塔板已逐漸被篩板、浮閥塔板所取代，在新建塔設(shè)備中已很少采用。浮閥塔板具有泡罩塔板和篩孔塔板的優(yōu)點，應(yīng)用廣泛。浮閥的類型很多，國內(nèi)常用的有F1型、V4型及T型等。浮閥塔板的優(yōu)點是結(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。其缺點是處理易結(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。浮閥塔結(jié)構(gòu)原理浮閥塔F型（國外通稱V型）是用鋼板沖壓而成的圓形閥片，浮閥塔F型下面有三條閥腿，把三條閥腿裝入塔板的閥孔之后，用工具將腿下的閥腳扭轉(zhuǎn)90，則浮閥就被限制在浮孔內(nèi)只能上下運動而不能脫離塔板。當(dāng)氣速較大時，浮閥塔F型浮閥被吹起，達(dá)到最大開度；當(dāng)氣速較小時，氣體的動壓頭小于浮閥自重，于是浮閥塔F型浮閥下落，浮閥周邊上三個朝下傾斜的定距片與塔板接觸，此時開度最小。定距片的作用是保證最小氣速時還有一定的開度，使氣體與浮閥塔F型塔板上液體能均勻地鼓泡，避免浮閥與塔板粘住。浮閥塔F型浮閥的開度隨塔內(nèi)氣相負(fù)荷大小自動調(diào)節(jié)，可以增大傳質(zhì)的效果，減少霧沫夾帶。結(jié)構(gòu)原理如下圖1分析一下圖中所示結(jié)構(gòu)，尤其是圖中橢圓圈出的部分，若是能幫在下作出立體模型，那將感激不盡2塔盤的形式目前主要有泡罩式、浮閥式、立體傳質(zhì)式、篩板式、舌形塔、浮動舌形式和浮動噴射式等。請討論1、比較各種塔盤的傳質(zhì)效率2、各種塔盤的產(chǎn)生背景浮閥式結(jié)構(gòu)簡單彈性好、制造安裝容易一般都有采用浮動舌形式也可以篩板類型加工簡單但是彈性太小。泡罩式結(jié)構(gòu)復(fù)雜塔盤重量大填料塔的作用是起到吸收作用，是化工、石油化工和煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。以下講一下填料塔的結(jié)構(gòu)特點3填料塔是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)備。填料塔的塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經(jīng)氣體分布裝置（小直徑塔一般不設(shè)氣體分布裝置）分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相。當(dāng)液體沿填料層向下流動時，有逐漸向塔壁集中的趨勢，使得塔壁附近的液流量逐漸增大，這種現(xiàn)象稱為壁流。壁流效應(yīng)造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質(zhì)效率下降。因此，當(dāng)填料層較高時，需要進(jìn)行分段，中間設(shè)置再分布裝置。液體再分布裝置包括液體收集器和液體再分布器兩部分，上層填料流下的液體經(jīng)液體收集器收集后，送到液體再分布器，經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料上。填料塔具有生產(chǎn)能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等優(yōu)點。填料塔也有一些不足之處，如填料造價高；當(dāng)液體負(fù)荷較小時不能有效地潤濕填料表面，使傳質(zhì)效率降低；不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料；對側(cè)線進(jìn)料和出料等復(fù)雜精餾不太適合等。填料的分類填料的種類很多，根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料。1散裝填料散裝填料是一個個具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機的方式堆積在塔內(nèi)，又稱為亂堆填料或顆粒填料。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點不同，又可分為環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等?，F(xiàn)介紹幾種較為典型的散裝填料拉西環(huán)鮑爾環(huán)階梯環(huán)弧鞍填料矩鞍填料金屬環(huán)矩鞍填料球形填料4（1）拉西環(huán)填料于1914年由拉西（FRASHCHING）發(fā)明，為外徑與高度相等的圓環(huán)。拉西環(huán)填料的氣液分布較差，傳質(zhì)效率低，阻力大，通量小，目前工業(yè)上已較少應(yīng)用。（2）鮑爾環(huán)填料是對拉西環(huán)的改進(jìn)，在拉西環(huán)的側(cè)壁上開出兩排長方形的窗孔，被切開的環(huán)壁的一側(cè)仍與壁面相連，另一側(cè)向環(huán)內(nèi)彎曲，形成內(nèi)伸的舌葉，諸舌葉的側(cè)邊在環(huán)中心相搭。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。與拉西環(huán)相比，鮑爾環(huán)的氣體通量可增加50以上，傳質(zhì)效率提高30左右。鮑爾環(huán)是一種應(yīng)用較廣的填料。（3）階梯環(huán)填料是對鮑爾環(huán)的改進(jìn)，與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)高度減少了一半并在一端增加了一個錐形翻邊。由于高徑比減少，使得氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣體通過填料層的阻力。錐形翻邊不僅增加了填料的機械強度，而且使填料之間由線接觸為主變成以點接觸為主，這樣不但增加了填料間的空隙，同時成為液體沿填料表面流動的匯集分散點，可以促進(jìn)液膜的表面更新，有利于傳質(zhì)效率的提高。階梯環(huán)的綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)，成為目前所使用的環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種。（4）弧鞍填料屬鞍形填料的一種，其形狀如同馬鞍，一般采用瓷質(zhì)材料制成?；“疤盍系奶攸c是表面全部敞開，不分內(nèi)外，液體在表面兩側(cè)均勻流動，表面利用率高，流道呈弧形，流動阻力小。其缺點是易發(fā)生套疊，致使一部分填料表面被重合，使傳質(zhì)效率降低。弧鞍填料強度較差，容破碎，工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用不多。（5）矩鞍填料將弧鞍填料兩端的弧形面改為矩形面，且兩面大小不等，即成為矩鞍填料。矩鞍填料堆積時不會套疊，液體分布較均勻。矩鞍填料一般采用瓷質(zhì)材料制成，其性能優(yōu)于拉西環(huán)。目前，國內(nèi)絕大多數(shù)應(yīng)用瓷拉西環(huán)的場合，均已被瓷矩鞍填料所取代。（6）金屬環(huán)矩鞍填料環(huán)矩鞍填料（國外稱為INTALOX）是兼顧環(huán)形和鞍形結(jié)構(gòu)特點而設(shè)計出的一種新型填料，該填料一般以金屬材質(zhì)制成，故又稱為金屬環(huán)矩鞍填料。環(huán)矩鞍填料將環(huán)形填料和鞍形填料兩者的優(yōu)點集于一體，其綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)和階梯環(huán)，在散裝填料中應(yīng)用較多。（7）球形填料一般采用塑料注塑而成，其結(jié)構(gòu)有多種。球形填料的特點是球體為空心，可以允許氣體、液體從其內(nèi)部通過。由于球體結(jié)構(gòu)的對稱性，填料裝填密度均勻，不5易產(chǎn)生空穴和架橋，所以氣液分散性能好。球形填料一般只適用于某些特定的場合，工程上應(yīng)用較少。除上述幾種較典型的散裝填料外，近年來不斷有構(gòu)型獨特的新型填料開發(fā)出來，如共軛環(huán)填料、海爾環(huán)填料、納特環(huán)填料等。工業(yè)上常用的散裝填料的特性數(shù)據(jù)可查有關(guān)手冊。2規(guī)整填料規(guī)整填料是按一定的幾何構(gòu)形排列，整齊堆砌的填料。規(guī)整填料種類很多，根據(jù)其幾何結(jié)構(gòu)可分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等。（1）格柵填料是以條狀單元體經(jīng)一定規(guī)則組合而成的，具有多種結(jié)構(gòu)形式。工業(yè)上應(yīng)用最早的格柵填料為木格柵填料。目前應(yīng)用較為普遍的有格里奇格柵填料、網(wǎng)孔格柵填料、蜂窩格柵填料等，其中以格里奇格柵填料最具代表性。格柵填料的比表面積較低，主要用于要求壓降小、負(fù)荷大及防堵等場合。（2）波紋填料目前工業(yè)上應(yīng)用的規(guī)整填料絕大部分為波紋填料，它是由許多波紋薄板組成的圓盤狀填料，波紋與塔軸的傾角有30和45兩種，組裝時相鄰兩波紋板反向靠疊。各盤填料垂直裝于塔內(nèi)，相鄰的兩盤填料間交錯90排列。波紋填料按結(jié)構(gòu)可分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料兩大類，其材質(zhì)又有金屬、塑料和陶瓷等之分。金屬絲網(wǎng)波紋填料是網(wǎng)波紋填料的主要形式，它是由金屬絲網(wǎng)制成的。金屬絲網(wǎng)波紋填料的壓降低，分離效率很高，特別適用于精密精餾及真空精餾裝置，為難分離物系、熱敏性物系的精餾提供了有效的手段。盡管其造價高，但因其性能優(yōu)良仍得到了廣泛的應(yīng)用。金屬板波紋填料是板波紋填料的一種主要形式。該填料的波紋板片上沖壓有許多F5MM左右的小孔，可起到粗分配板片上的液體、加強橫向混合的作用。波紋板片上軋成細(xì)小溝紋，可起到細(xì)分配板片上的液體、增強表面潤濕性能的作用。金屬孔板波紋填料強度高，耐腐蝕性強，特別適用于大直徑塔及氣液負(fù)荷較大的場合。6金屬壓延孔板波紋填料是另一種有代表性的板波紋填料。它與金屬孔板波紋填料的主要區(qū)別在于板片表面不是沖壓孔，而是刺孔，用輾軋方式在板片上輾出很密的孔徑為0405MM小刺孔。其分離能力類似于網(wǎng)波紋填料，但抗堵能力比網(wǎng)波紋填料強，并且價格便宜，應(yīng)用較為廣泛。波紋填料的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，阻力小，傳質(zhì)效率高，處理能力大，比表面積大（常用的有125、150、250、350、500、700等幾種）。波紋填料的缺點是不適于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，且裝卸、清理困難，造價高。（3）脈沖填料是由帶縮頸的中空棱柱形個體，按一定方式拼裝而成的一種規(guī)整填料。脈沖填料組裝后，會形成帶縮頸的多孔棱形通道，其縱面流道交替收縮和擴大，氣液兩相通過時產(chǎn)生強烈的湍動。在縮頸段，氣速最高，湍動劇烈，從而強化傳質(zhì)。在擴大段，氣速減到最小，實現(xiàn)兩相的分離。流道收縮、擴大的交替重復(fù)，實現(xiàn)了“脈沖”傳質(zhì)過程。脈沖填料的特點是處理量大，壓降小，是真空精餾的理想填料。因其優(yōu)良的液體分布性能使放大效應(yīng)減少，故特別適用于大塔徑的場合。（1）塔內(nèi)氣、液兩相異常流動A液泛氣、液兩相在塔內(nèi)總體上呈逆行流動，并在塔板上維持適宜的液層高度，氣、液兩相適宜接觸狀態(tài)，進(jìn)行接觸傳質(zhì)。如果由于某種原因，使得氣、液兩相流動不暢，使板上液層迅速積累，以致充滿整個空間，破壞塔的正常操作，稱此現(xiàn)象為液泛，如圖692所示。根據(jù)液泛發(fā)生原因不同，可分為兩種不同性質(zhì)的液泛。過量霧沫夾帶液泛霧沫夾帶造成返混，降低塔板效率。少量夾帶不可避免，只有過量的夾帶才能引起嚴(yán)重后果。液沫夾帶有兩種原因引起，其一是氣相在液層中鼓泡，氣泡破裂，將霧沫彈濺至上一層塔板。可見，增加板間距可減少夾帶量。另一種原因是氣相運動是噴射狀，將液體分散并可攜帶一部分液沫流動，此時增加板間距不會奏效。隨氣速增大，使塔板阻力增大，上層塔板上液層增厚，塔板液流不暢，液層迅速積累，以致充滿整個空間，即液泛。由此原因誘發(fā)的液泛為液沫夾帶液泛。開始發(fā)生液泛時的氣速稱之為液泛氣速。7圖692塔板液泛圖693塔板漏液降液管液泛當(dāng)塔內(nèi)氣、液兩相流量較大，導(dǎo)致降液管內(nèi)阻力及塔板阻力增大時，均會引起降液管液層升高，。當(dāng)降液管內(nèi)液層高度難以維持塔板上液相暢通時，降液管內(nèi)液層迅速上升，以致達(dá)到上一層塔板，逐漸充滿塔板空間，即發(fā)生液泛。并稱之為降液管內(nèi)液泛。兩種液泛互相影響和關(guān)相。其最終現(xiàn)象相同。B嚴(yán)重漏液板式塔少量漏液不可避免，當(dāng)氣速進(jìn)一步降低時，漏液量增大，導(dǎo)致塔板上難以維持正常操作所需的液面，無法操作。此漏液為嚴(yán)重漏液，如圖693所示，稱相應(yīng)的孔流氣速為漏液點氣速。（2）塔板上氣、液流動狀態(tài)從篩板和浮閥塔板的生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)，從嚴(yán)重漏液到液泛整個范圍內(nèi)存在有五種接觸狀態(tài)，即鼓泡狀態(tài)、蜂窩狀態(tài)、泡沫狀態(tài)、噴射狀態(tài)及乳化狀態(tài)。由于低氣速下產(chǎn)生的不連續(xù)鼓泡群傳質(zhì)面積小，比較平靜，而靠小徑塔壁穩(wěn)定的蜂窩狀，其泡沫層湍動較差，不利于傳質(zhì)。而高速液流剪切作用下使氣相形成小氣泡均勻分布在液體中，形成均勻兩相流體，即乳化態(tài)流體，不利于兩相的分離，此狀態(tài)在高壓高液流量時易出現(xiàn)。故這三種不是傳質(zhì)的適宜狀態(tài)，工業(yè)生產(chǎn)中一般希望呈現(xiàn)泡沫態(tài)和噴射態(tài)兩種狀態(tài)。A泡沫狀態(tài)隨氣速的增大，接觸狀態(tài)由鼓泡、蜂窩狀兩狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榕菽瓲?，如圖694（A）所示。由于孔口處鼓泡劇烈，各種尺寸的氣泡連串迅速上升，將液相拉成液膜展開在氣相內(nèi)，因泡沫劇烈運動，使泡沫不斷破裂和生成，以及產(chǎn)生液滴群，泡沫為傳質(zhì)創(chuàng)造了良好條件。是工業(yè)上重要的接觸狀態(tài)之一。（A）泡沫狀（B）噴射狀圖694氣液接觸狀態(tài)8B噴射狀態(tài)當(dāng)液相流量較小而進(jìn)一步提高氣速時，則泡沫狀將逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閲娚錉?。從篩孔或閥孔中吹出的高速氣流將液相分散高度湍動的液滴群，液相由連續(xù)相轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⑾?，兩相間傳質(zhì)面為液滴群表面。由于液體橫向流經(jīng)塔板時將多次分散和凝聚，表面不斷更新，為傳質(zhì)創(chuàng)造了良好的條件，是工業(yè)塔板上另一重要的氣、液接觸狀態(tài)。為此，在設(shè)計和操作中，盡可能保證一良好接觸狀態(tài)，是非常重要的。（2）浮閥塔板浮閥是20世紀(jì)二戰(zhàn)后開始研究，50年代開始啟用的一種新型塔板，后來又逐漸出現(xiàn)各種型式的浮閥，其型式有圓形、方形、條形及傘形等。較多使用圓形浮閥，而圓形浮閥又分為多種型式，如圖696所示。浮閥取消了泡罩塔的泡罩與升氣管，改在塔上開孔，閥片上裝有限位的三條腿，浮閥可隨氣速的變化上、下自由浮動，提高了塔板的操作彈性、降低塔板的壓降，同時具有較高塔板效率，在生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。F1型V4型A型十字架型方形浮閥圖696浮閥塔板浮閥塔VALVETOWER；FLOATVALVETOWER一種板式塔，用于氣液傳質(zhì)過程中。9浮閥的閥片可以浮動，隨著氣體負(fù)荷的變化而調(diào)節(jié)其開啟度，因此，浮閥塔的操作彈性大，特別是在低負(fù)荷時，仍能保持正常操作。浮閥塔由于氣液接觸狀態(tài)良好，霧沫夾帶量小因氣體水平吹出之故，塔板效率較高，生產(chǎn)能力較大。塔結(jié)構(gòu)簡單，制造費用便宜，并能適應(yīng)常用的物料狀況，是化工、煉油行業(yè)中使用最廣泛的塔型之一。在分離穩(wěn)定同位素時采用在克服泡罩塔缺陷的基礎(chǔ)上發(fā)展起鼓泡式接觸裝置。浮閥塔有活動泡罩、圓盤浮閥、重盤浮閥和條形浮閥四種形式。浮閥主要有V型和T型兩種，特點是生產(chǎn)能力比泡罩塔約大2040；氣體兩個極限負(fù)荷比為56，操作彈性大；板效率比泡罩塔高1015；霧沫夾帶少，液面梯度小；結(jié)構(gòu)難于泡罩塔與篩板塔之間；對物料的適應(yīng)性較好等，通量大、放大效應(yīng)小，常用于初濃段的重水生產(chǎn)過程。浮閥塔的最大特點是操作彈性大，兼有泡罩塔和多孔板塔的優(yōu)點，這是因為浮閥板上的浮閥可因上升氣量變化而改變浮閥開啟度，自動地調(diào)節(jié)氣流通道，保持氣體吹入液層時形成良好的泡沫狀態(tài)。因而浮閥塔能在相當(dāng)廣泛的氣相負(fù)荷范圍內(nèi)穩(wěn)定操作。實驗表明，浮閥塔的操作彈性系數(shù)可大79，比泡罩塔45要大。浮閥的浮動增大了操作彈性，這是優(yōu)點；可動浮閥產(chǎn)生磨損，也是一個要考慮的問題。1碳素結(jié)構(gòu)鋼由Q數(shù)字質(zhì)量等級符號脫氧方法符號組成。它的鋼號冠以“Q”，代表鋼材的屈服點，后面的數(shù)字表示屈服點數(shù)值，單位是MPA例如Q235表示屈服點（S）為235MPA的碳素結(jié)構(gòu)鋼。必要時鋼號后面可標(biāo)出表示質(zhì)量等級和脫氧方法的符號。質(zhì)量等級符號分別為A、B、C、D。脫氧方法符號F表示沸騰鋼；B表示半鎮(zhèn)靜鋼Z表示鎮(zhèn)靜鋼；TZ表示特殊鎮(zhèn)靜鋼，鎮(zhèn)靜鋼可不標(biāo)符號，即Z和TZ都可不標(biāo)。例如Q235AF表示A級沸騰鋼。專門用途的碳素鋼，例如橋梁鋼、船用鋼等，基本上采用碳素結(jié)構(gòu)鋼的表示方法，但在鋼號最后附加表示用途的字母。2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼號開頭的兩位數(shù)字表示鋼的碳含量，以平均碳含量的萬分之幾表示，例如平均碳含量為045的鋼，鋼號為“45”，它不是順序號，所以不能讀成45號鋼。錳含量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，應(yīng)將錳元素標(biāo)出，例如50MN。沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼及專門用途的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)在鋼號最后特別標(biāo)出，例如平均碳含量為01的半鎮(zhèn)靜鋼，其鋼號為10B。10精餾操作中，由精餾塔塔頂返回塔內(nèi)的回流液流量L與塔頂產(chǎn)品流量D的比值,即RL/D?；亓鞅鹊拇笮?對精餾過程的分離效果和經(jīng)濟性有著重要的影響。因此，在精餾設(shè)計時，回流比是一個需認(rèn)真選定的參數(shù)。從雙組分精餾的圖解法計算見精餾可知增大回流比可減少分離所需的理論板數(shù)。但回流比的增大，必要求塔釜產(chǎn)生的蒸氣量相應(yīng)增加。回流比增大的上限是全回流即進(jìn)入冷凝器的蒸氣在冷凝后全部返回塔中。在全回流條件下，分離所需的理論板數(shù)最少。當(dāng)回流比減小至某一數(shù)值時，理論上為達(dá)到指定分離要求所需板數(shù)趨于無窮大，這是回流比的下限，稱為最小回流比CDHMIN。當(dāng)操作回流比下降到小于最小回流比時，就不能達(dá)到規(guī)定的分離要求。最小回流比不僅取決于分離要求，還與料液的相對揮發(fā)度和料液組成以及進(jìn)料的熱狀態(tài)有關(guān)。對于相對揮發(fā)度在全塔接近常數(shù)的料液的分離，最小回流比CDHMIN可由下列兩式（常稱安德伍德方程）算出MAIXFI1QI1A1MAIXDIRMIN1I1AI2式中為組分對某一基準(zhǔn)組分的相對揮發(fā)度；為料液中組分的摩爾分率28610為組分在塔頂產(chǎn)品中的摩爾分率；為進(jìn)料的熱狀態(tài)參數(shù)進(jìn)料變?yōu)轱柡驼魵馑臒崃颗c它的汽化熱之比。顯然，進(jìn)料為飽和液體時1,為飽和蒸氣時0，為料液所含組分?jǐn)?shù)，為由式1確定的參變數(shù)，其值介于兩個關(guān)鍵組分的相對揮發(fā)度之間。所謂關(guān)鍵組分是料液中對分離起關(guān)鍵作用的兩個組分，也即生產(chǎn)要求把料液在此兩組分間分割開來。對于雙組分物料,關(guān)鍵組分就是此兩組分。由式1求出值以后，代入式2即可算出最小回流比。回流比與分離所需理論板數(shù)的關(guān)系（見圖理論板數(shù)與回流比的關(guān)系）表明回流比從最小值逐漸增大的過程中，所需理論板數(shù)起初急劇減少，設(shè)備費用亦明顯下降，足以補償11能耗費用的增加；但當(dāng)回流比繼續(xù)增大時，所需理論板數(shù)減少趨勢緩慢其極限值是全回流所需要的最少理論板數(shù),此時設(shè)備費用的減少將不能補償能耗費用的增加?；亓鞅鹊倪x擇是一個經(jīng)濟問題，是在操作費（主要取決于能耗）和設(shè)備費（塔板數(shù)以及再沸器和冷凝器的傳熱面積）之間作出權(quán)衡。實際使用的回流比通常為最小回流比的1120倍。操作中精餾塔的分離能力，主要取決于回流比的大小。增大回流比，就可提高產(chǎn)品純度，但也增加了能耗。改變回流比，是調(diào)節(jié)精餾塔操作的方便而有效的手段。（1）回流比R對設(shè)計的影響回流比R是精餾過程的設(shè)計和操作的重要參數(shù)。R直接影響精餾塔的分離能力和系統(tǒng)的能耗，同時也影響設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸。圖6411回流比對理論塔板數(shù)的影響當(dāng)回流比增大時精餾段操作線斜率R/R1增大，則精餾段操作線遠(yuǎn)離平衡線，如圖6411中綠線所示。使得精餾塔內(nèi)各板傳質(zhì)推動力及增大，使各板分離能力提高。為此，完成相同分離要求，所需理論板數(shù)將會減少，圖6411中由13塊減為10塊理論板。然而由于R的增加導(dǎo)致塔內(nèi)氣、液兩相流量增加，從而引起再沸器熱流提高。從而使精餾VR1DVV1QFR1D1QF過程能耗增加，氣相流量V及V將影響塔徑的設(shè)計。需要的理論板數(shù)N的減少，可降低塔的高度。2）最小回流比RMIN圖6412最小回流比RMIN隨著回流比R的減小，則精餾過程的能耗下降，塔徑D也回隨之減小。但因R減小，使操作線交點向平衡移動，導(dǎo)致過程傳質(zhì)推動力減小，使得完成相同的分離要求所需理論板數(shù)N隨之增加，使塔增高。如圖6412所示。12當(dāng)回流比繼續(xù)減小，使兩操作線交點落在平衡曲線上，如圖6412中E點所示。此時完成規(guī)定分離要求所需理論板數(shù)為。此工況下的回流比為該設(shè)計條件下的最小回流比RMIN。由圖6412可得（646）整理可得647式中XE平衡曲線上E點液相摩爾分?jǐn)?shù)；YE平衡曲線上E點氣相摩爾分?jǐn)?shù)。（4）回流比的選擇以獲得精餾總成本最低的回流比為最優(yōu)回流比?？偝杀緸橥顿Y費用和操作費用之和。而回流比變化對精餾同時存在正、負(fù)兩方面的影響，如回流比為RMIN，其塔為無窮高，投資費用直線上升為無窮大。如圖6414所示。（1）“縫隙”會產(chǎn)生所謂的液體“壁流”，因為這部分液體順著塔內(nèi)壁流下去，不經(jīng)過塔板分離，所以壁流降低了塔分離效果；13（2）壁流無法完全避免，也不能放任擴大，必須有所限制。塔筒的橢圓度是有規(guī)定的，不能由制造廠自己說了算；（3）填料塔的壁流同樣存在1）散堆填料一般地選取原則是塔內(nèi)徑/填料公稱直徑50，壁流比較小，可以接受。塔筒橢圓度影響不大；2）規(guī)整填料和篩板塔非常類似，存在填料盤、塔筒的橢圓度問題，比板式塔好不到那里去。制造必須要求塔筒橢圓度。是我解釋的不好我說的填料不是填料塔是篩板與塔節(jié)搭接的地方加填料相當(dāng)于一個密封防止壁流謝謝樓上的解釋另采取這種填料密封塔有沒有試過效果怎么樣是我解釋的不好我說的填料不是填料塔是篩板與塔節(jié)搭接的地方加填料相當(dāng)于一個密封防止壁流謝謝樓上的解釋另采取這種填料密封塔有沒有試過效果怎么樣鼓泡反應(yīng)器BUBBLINGREACTOR以液相為連續(xù)相，氣相為分散相的氣液反應(yīng)器。有槽型鼓泡反應(yīng)器、鼓泡管式反應(yīng)器、鼓泡塔等多種結(jié)構(gòu)型式，其中鼓泡塔應(yīng)用最廣。液體分批加入，氣體連續(xù)通入的稱為半連續(xù)操作鼓泡塔。連續(xù)操作的鼓泡塔氣體和液體連續(xù)加入，流動方向14可以為向上并流或逆流。鼓泡塔多為空塔，一般在塔內(nèi)設(shè)有擋板，以減少液體返混；為加強液體循環(huán)和傳遞反應(yīng)熱，可設(shè)外循環(huán)管和塔外換熱器。鼓泡塔中也可設(shè)置填料來增加氣液接觸面積減少返混。氣體一般由環(huán)形氣體分散器、單孔噴嘴、多孔板等分散后通入。氣體鼓泡通過含有反應(yīng)物或催化劑的液層以實現(xiàn)氣液相反應(yīng)過程的反應(yīng)器。主要形式有鼓泡塔氣體從塔底向上經(jīng)分布器以氣泡形式通過液層，氣相中的反應(yīng)物溶入液相并進(jìn)行反應(yīng)，氣泡的攪拌作用可使液相充分混合。鼓泡塔結(jié)構(gòu)簡單，沒有運動部件，適用于高壓反應(yīng)或腐蝕性物系。鼓泡攪拌釜又稱通氣攪拌釜，利用機械攪拌使氣體分散進(jìn)入液流以實現(xiàn)質(zhì)量傳遞和化學(xué)反應(yīng)。常用的攪拌器為渦輪攪拌器，氣體分布器安裝在攪拌器下方正中處。鼓泡攪拌釜因攪拌器的形式、數(shù)量、尺寸、安裝位置和轉(zhuǎn)速都可進(jìn)行選擇和調(diào)節(jié)，故具有較強的適應(yīng)能力。當(dāng)反應(yīng)為強放熱時，上述兩種反應(yīng)器均可設(shè)置夾套或冷卻管以控制反應(yīng)溫度還可在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)導(dǎo)流筒,以促進(jìn)定向流動；或使氣體經(jīng)噴嘴注入，以提高液相的含氣率，并加強傳質(zhì)。與填充塔、板式塔相比，鼓泡反應(yīng)器的主要特點是液相體積分率高（可達(dá)90以上），單位體積液相的相界面積?。ㄔ?00M2/M3以下）。當(dāng)反應(yīng)極慢，過程由液相反應(yīng)控制時，提高以單位反應(yīng)器體積為基準(zhǔn)的反應(yīng)速率主要靠增加液相體積分率，宜于采用鼓泡反應(yīng)器。當(dāng)反應(yīng)極快，過程由氣液相際傳質(zhì)控制時，提高過程速率主要靠增加相界面積，則以采用填充塔或板式塔為宜。621鼓泡塔反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)1、基本結(jié)構(gòu)鼓泡塔的基本結(jié)構(gòu)。15簡單鼓泡塔1塔體；2夾套；3氣體分布器；4塔體；5擋板；6塔外換熱器；7液體捕集器；8擴大段主要由塔體和氣體分布器組成。塔體可安裝夾套或其它型式換熱器或設(shè)有擴大段、液滴捕集器等；塔內(nèi)液體層中可放置填料；塔內(nèi)可安置水平多孔隔板以提高氣體分散程度和減少液體返混。簡單鼓泡塔內(nèi)液相可近似視為理想混合流型，氣相可近似視為理想置換流型。最佳空塔氣速應(yīng)滿足兩個條件（1）保證反應(yīng)過程的最佳選擇性；2）保證反應(yīng)器體積最小。影響傳質(zhì)的因素當(dāng)氣體空塔氣速低于005M/S時，氣體分布器的結(jié)構(gòu)就決定了氣體的分散狀況、氣泡的大小，進(jìn)而決定了氣含率和液相傳質(zhì)系數(shù)的大小。當(dāng)氣體空塔氣速大于01M/S時，氣體分布器的結(jié)構(gòu)無關(guān)緊要。此時的氣泡是靠氣流與液體間的沖擊和摩擦而形成，氣泡大小及其分布狀況主要取決于氣體空塔氣速。高粘性物系常采用氣體升液式鼓泡塔氣體升液式鼓泡塔1筒體；2氣升管；3氣體分布器塔內(nèi)裝有氣升管，引起液體形成有規(guī)則的循環(huán)流動，可以強化反應(yīng)器傳質(zhì)效果，并有利于固體催化劑的懸浮。16特點在這種鼓泡塔中氣流的攪動比簡單鼓泡塔激烈得多。簡單鼓泡塔中氣體空塔速度不超過1M/S，氣體升液式鼓泡塔中氣升鼓泡管內(nèi)氣體空管速度可高達(dá)2M/S，換算至全塔截面的空塔氣速可達(dá)1M/S，其液體循環(huán)速度可達(dá)12M/S。622鼓泡塔的傳遞特性一、鼓泡塔的流體力學(xué)特性鼓泡塔的最基本現(xiàn)象氣體以氣泡形態(tài)存在?；咎匦詺馀莸男螤睢⒋笮〖捌溥\動狀況直接影響宏觀反應(yīng)過程。1流動狀態(tài)和氣泡特性工業(yè)鼓泡塔反應(yīng)器通常在兩種流動狀態(tài)下操作，即安靜區(qū)和湍動區(qū)。所謂安靜區(qū)操作，即鼓泡塔中的氣體流量較小，氣泡大小比較均勻，規(guī)則地浮升，液體攪拌并不顯著。在安靜區(qū)操作，既能達(dá)到一定的氣體流量，又可避免氣體的軸向返混，很適用于動力學(xué)控制的慢反應(yīng)。所謂湍動區(qū)操作，在氣體流量較大時，氣泡運動呈不規(guī)則現(xiàn)象，液體作高度地湍動，塔內(nèi)物料強烈混合，氣泡作用的機理比較復(fù)雜，這種情況稱為湍動區(qū)。在湍動區(qū)氣泡大小不均勻，大氣泡上升速度快，小氣泡上升速度慢，停留時間不等，加之無定向攪動，不僅呈極大的液相返混，也造成氣相返混。2氣泡大小氣泡的大小直接關(guān)系到氣液傳質(zhì)面積。在同樣的空塔氣速下，氣泡越小，說明分散越好，氣液相接觸面積就越大。在安靜區(qū)，因為氣泡上升速度慢，所以小孔氣速對其大小影響不大，主要與分布器孔徑及氣液特性有關(guān)。在湍動區(qū)，氣泡是靠氣流與液體之間的噴射、沖擊和摩擦而形成。因此在這種鼓泡塔內(nèi)，氣泡的形狀、大小和運動是各式各樣的，是瞬息萬變的，是隨機的，形