浮閥塔、泡罩塔、篩板塔優(yōu)缺點及結構原理

1、 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；克服篩板在低負荷下出現(xiàn)漏液現(xiàn)象，設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口堰，塔板上開設氣體導向縫的林德篩板。篩板塔普遍用作H2S-H2O雙溫

2、交換過程的冷、熱塔。應用于蒸餾、吸收和除塵等。 # 1 Y) h2 y- l, ?! d+ T5 G , % k* . a+ 1 A- p2 f 泡罩塔板是工業(yè)上應用最早的塔板，它主要由升氣管及泡罩構成。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入液層時，被分散成許

3、多細小的氣泡或流股，在板上形成鼓泡層，為氣液兩相的傳熱和傳質提供大量的界面 I0 Z8 b. G; p3 d 泡罩塔板的優(yōu)點是操作彈性較大，塔板不易堵塞；缺點是結構復雜、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，應用廣泛。浮閥的類型很多，國內常用的有F1型、V-4型及T型等。 浮閥塔板的優(yōu)點是結構簡單、造價低，生產(chǎn)能力大，操作彈性大，塔板效率較高。其缺點是處理易結焦、高粘度的物料時，閥片易與塔板粘結；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

4、構原理浮閥塔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90，則浮閥就被限制在浮孔內只能上下運動而不能脫離塔板。當氣速較大時，浮閥塔F-型浮閥被吹起，達到最大開度；當氣速較小時，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氣相負荷大小自動調節(jié)，可以增大傳質的效果，減少霧沫夾帶。結構原理如下圖：分析一下圖中所示結

5、構，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2008-5-21 15:27 上傳下載次數(shù): 47塔盤的形式目前主要有泡罩式、浮閥式、立體傳質式、篩板式、舌形塔、浮動舌形式和浮動噴射式等。請討論：7 e. j1 G6 d! D G% P 1、比較各種塔盤的傳質效率1 B- K X# O/ _- a! x 2、各種塔盤的產(chǎn)生背景浮閥式 結構簡單 彈性好、制造安裝容易 一般都有采用3 f5 H9 k/ L# B0 X5 a, s浮動舌形式 也可以 9 K4 ) i; ) r篩板類型 加工簡單 但是 彈性太小。- T) J 3 U1 Q+ 泡罩式 結構復雜 塔盤重量大填料塔的作

6、用是起到吸收作用，是化工、石油化工和煉油生產(chǎn)中最重要的設備之一。 以下講一下填料塔的結構特點： 填料塔是以塔內的填料作為氣液兩相間接觸構件的傳質設備。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行傳質。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質設備，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。 當液體沿填料層向

7、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。壁流效應造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質效率下降。因此，當填料層較高時，需要進行分段，中間設置再分布裝置。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；當液體負荷較小時不能有效地潤濕填料表面，使傳質效率降低；不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料；對側線進料和出料等復雜精餾不太適合等。 填料的分類- Y A

8、) t j# y, b4 m6 Z# i# s. 5 Q+ G : t. u% A1 m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，又稱為亂堆填料或顆粒填料。散裝填料根據(jù)結構特點不同，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。現(xiàn)介紹幾種較為典型的散裝填料: ) S: F% M/ h* C K/ $ Z. 9 , o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 （1）拉西環(huán)填料于1914年由拉西（F. Rashching）發(fā)明，為外徑與高度相等的圓環(huán)。拉西

9、環(huán)填料的氣液分布較差，傳質效率低，阻力大，通量小，目前工業(yè)上已較少應用。 （2）鮑爾環(huán)填料是對拉西環(huán)的改進，在拉西環(huán)的側壁上開出兩排長方形的窗孔，被切開的環(huán)壁的一側仍與壁面相連，另一側向環(huán)內彎曲，形成內伸的舌葉，諸舌葉的側邊在環(huán)中心相搭。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開孔，大大提高了環(huán)內空間及環(huán)內表面的利用率，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，傳質效率提高30%左右。鮑爾環(huán)是一種應用較廣的填料。 （3）階梯環(huán)填料是對鮑爾環(huán)的改進，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

10、。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，可以促進液膜的表面更新，有利于傳質效率的提高。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，一般采用瓷質材料制成?；“疤盍系奶攸c是表面全部敞開，不分內外，液體在表面兩側均勻流動，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，使傳質效率降低?；“疤盍蠌姸容^差，容破碎，工業(yè)生產(chǎn)中應用不多。 （5）矩鞍填料將弧鞍填料兩端的弧形面改為矩形面，且兩

11、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材料制成，其性能優(yōu)于拉西環(huán)。目前，國內絕大多數(shù)應用瓷拉西環(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)形和鞍形結構特點而設計出的一種新型填料，該填料一般以金屬材質制成，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)，在散裝填料中應用較多。 （7）球形填料一般采用塑料注塑而成，其結構有多種。球形填料的特點是球體為空心，可以允許氣體、液體從其內部通過。由于球體結構的對稱性，填料裝填密度均勻，不易產(chǎn)生空穴

12、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，工程上應用較少。 除上述幾種較典型的散裝填料外，近年來不斷有構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)可查有關手冊。 2規(guī)整填料 規(guī)整填料是按一定的幾何構形排列，整齊堆砌的填料。規(guī)整填料種類很多，根據(jù)其幾何結構可分為格柵填料、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，具有多種結構形式。工業(yè)上應用最早的格柵填料為木格柵填料。目前應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，

13、主要用于要求壓降小、負荷大及防堵等場合。 （2）波紋填料目前工業(yè)上應用的規(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，相鄰的兩盤填料間交錯90排列。 波紋填料按結構可分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料兩大類，其材質又有金屬、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用。 金屬板波紋填料是板波紋填料的

14、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。波紋板片上軋成細小溝紋，可起到細分配板片上的液體、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荷較大的場合。 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0.40.5mm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，應用較為廣泛。 波紋填料的優(yōu)點是結構緊湊，阻力小，傳質效率高，處理能力大，比表面積大（常用的有125

15、、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。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，實現(xiàn)了“脈沖”傳質過程。 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減少，故特別適用于大塔徑的場合。8 m$ a6 t5 t; x(

16、 g9 V8 w（1） 塔內氣、液兩相異常流動 3 R) C0 w- |0 n6 ( V9 O Q3 Z i9 O2 + * wa. 液泛 Z9 v w+ E# ?1 I% w氣、液兩相在塔內總體上呈逆行流動，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)，進行接觸傳質。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6.9.2所示。根據(jù)液泛發(fā)生原因不同，可分為兩種不同性質的液泛。 t# x! c3 f b) 3 % W& f過量霧沫夾帶液泛) h H8 U1 e6 V3 g霧沫夾帶造成返混，降低塔板效率。少量夾帶不可

17、避免，只有過量的夾帶才能引起嚴重后果。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 。 5 h# E5 X2 H3 U, c# y$ I- ) r0 j( o/ l) c圖 6.9.2 塔板液泛 圖 6.9.3 塔板漏液0 o4 i. s u; P0 S g y l5 j

18、D c# 降液管液泛. T3 I( g! f+ D5 o# Q當塔內氣、液兩相流量較大，導致降液管內阻力及塔板阻力增大時，均會引起降液管液層升高，。當降液管內液層高度難以維持塔板上液相暢通時，降液管內液層迅速上升，以致達到上一層塔板，逐漸充滿塔板空間，即發(fā)生液泛。并稱之為降液管內液泛。兩種液泛互相影響和關相。其最終現(xiàn)象相同。8 A3 p1 A ?. v2 eb. 嚴重漏液 9 K: f+ & t: V! P板式塔少量漏液不可避免，當氣速進一步降低時，漏液量增大，導致塔板上難以維持正常操作所需的液面，無法操作。此漏液為嚴重漏液，如圖6.9.3所示，稱相應的孔流氣速為漏液點氣速 。（2）塔板上氣、

19、液流動狀態(tài)7 c. I 0 F$ P2 , M從篩板和浮閥塔板的生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)，從嚴重漏液到液泛整個范圍內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)。 M: t, o4 _# . W1 y* i由于低氣速下產(chǎn)生的不連續(xù)鼓泡群傳質面積小，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。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)。5 X5 R0 & T m/ |; N# Wa 泡沫狀態(tài)+ q

20、/ p* c: ) g! q7 , 隨氣速的增大，接觸狀態(tài)由鼓泡、蜂窩狀兩狀態(tài)逐漸轉變?yōu)榕菽瓲?，如圖6.9.4（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，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，泡沫為傳質創(chuàng)造了良好條件。是工業(yè)上重要的接觸狀態(tài)之一。* W 4 v R L2 _7 & O/ t + K, _+ H( . f! a# R5 n1 b（a）泡沫狀（b）噴射狀5 Z n1 ?! | c# O+ O圖 6.9.4 氣液接觸狀態(tài). l3 2 W, e& m- b zb.噴射狀態(tài)/ h- y& o1 L$ v0 ?7 q) V e當液

21、相流量較小而進一步提高氣速時，則泡沫狀將逐漸轉變?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)相轉變?yōu)榉稚⑾?，兩相間傳質面為液滴群表面。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)。/ t, _% u! o x# S: |為此，在設計和操作中，盡可能保證一良好接觸狀態(tài)，是非常重要的。3 i9 J5 M X$ z2 l& Y9 O4 m9 p（2）浮閥塔板9 S9 J6 q2 T3 U- A* I5 q m浮閥是20世紀二戰(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，

22、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6.9.6所示。 Z; X |6 q+ : w! G5 j n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)中得到廣泛的應用。& E+ z: Q d8 C4 h2 QF-1型V-4型 * 9 f: o3 6 D i! e3 d# B4 T# r; : , M0 o1 f0 + ?$ |* M; + F1 d0 9 A型 十字架型3 a2 z C0 J. A8 y0 x: c3 U9 O: z

23、- O方形浮閥) z. O# _& j+ t圖 6.9.6 浮閥塔板浮閥塔valve tower；float valve tower一種板式塔，用于氣液傳質過程中。浮閥的閥片可以浮動，隨著氣體負荷的變化而調節(jié)其開啟度，因此，浮閥塔的操作彈性大，特別是在低負荷時，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。塔結構簡單，制造費用便宜，并能適應常用的物料狀況，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

24、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??；結構難于泡罩塔與篩板塔之間；對物料的適應性較好等，通量大、放大效應小，常用于初濃段的重水生產(chǎn)過程。8 L7 : J3 g! d S 3 L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，自動地調節(jié)氣流通道，保持氣體吹入液層時; d3 g& T4 7 6 _形成良好的泡沫狀態(tài)。因而浮閥塔能在相當廣泛的氣相負荷范圍內穩(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

25、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。# Z. |4 |/ j. a1.碳素結構鋼# i- B; B7 d7 由Q+數(shù)字+質量等級符號+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235 MPa的碳素結構鋼。A, J! q) . 必要時鋼號后面可標出表示質量等級和脫氧方法的符號。質量等級符號分別為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)靜鋼可不標符號，即Z和TZ都可不標。例如Q235-AF表示A級沸騰鋼。- i+ l; K1 E.

26、w0 x+ C7 X專門用途的碳素鋼，例如橋梁鋼、船用鋼等，基本上采用碳素結構鋼的表示方法，但在鋼號最后附加表示用途的字母。- X$ C S. 9 W a) W$ s, h/ w1 m2.優(yōu)質碳素結構鋼6 8 m1 P* 3 f& |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0.45%的鋼，鋼號為“45”，它不是順序號，所以不能讀成45號鋼。/ j% q4 C- b; I( |1 o- ?& V錳含量較高的優(yōu)質碳素結構鋼，應將錳元素標出，例如50Mn。: W( s2 O u, D1 & 沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼及專門用途的優(yōu)質碳素結構鋼應在鋼號最后特別標出，例如平均

27、碳含量為0.1%的半鎮(zhèn)靜鋼，其鋼號為10b。精餾操作中，由精餾塔塔頂返回塔內的回流液流量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，在精餾設計時，回流比是一個需認真選定的參數(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)生的蒸氣量相應增加?；亓鞅仍龃蟮纳舷奘侨亓骷催M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。當回流比減小至某一數(shù)值時，理論上為達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。當操作回流比下降到小于

28、最小回流比時，就不能達到規(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料的熱狀態(tài)有關。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：M AiXfi = 1-Qi-1 A- (1)6 ?2 F( p h% A# x9 zM AiXdi = Rmin1i-1 Ai- (2)式中 為組分對某一基準組分的相對揮發(fā)度；為料液中組分的摩爾分率;286-10為組分在塔頂產(chǎn)品中的摩爾分率；為進料的熱狀態(tài)參數(shù)(進料變?yōu)轱柡驼魵馑臒崃颗c它的汽化熱之比。顯然，進料為飽和液體時=1,為飽和蒸氣時0)，為料液所含組分數(shù)，為由式

29、(1)確定的參變數(shù)，其值介于兩個關鍵組分的相對揮發(fā)度之間。所謂關鍵組分是料液中對分離起關鍵作用的兩個組分，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?；亓鞅扰c分離所需理論板數(shù) 的關系（見圖理論板數(shù)與回流比的關系）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，設備費用亦明顯下降，足以補償能耗費用的增加；但當回流比繼續(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)),此時設備費用的減少將不能補償能耗費用的增加。回流比的選擇是一個經(jīng)濟問題，是在操作費（主要取決于能耗）

30、和設備費（塔板數(shù)以及再沸器和冷凝器的傳熱面積）之間作出權衡。實際使用的回流比通常為最小回流比的1.12.0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，是調節(jié)精餾塔操作的方便而有效的手段。（1） 回流比R對設計的影響, z : f9 1 u2 L. K回流比R是精餾過程的設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，同時也影響設備的結構尺寸。/ q% |0 Z$ U0 J5 . A圖 6.4.11 回流比對理論塔板數(shù)的影響 E+ j 8 s# F當回流比增大時精餾段操作線斜率R/(R+1)增大，則精餾段操作線遠離平

31、衡線，如圖6.4.11中綠線所示。使得精餾塔內各板傳質推動力 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6.4.11中由13塊減為10塊理論板。然而由于R的增加導致塔內氣、液兩相流量增加，從而引起再沸器熱流提高。從而使精餾8 S T5 j N0 VV=(R+1)D) & J4 P h( _V=V-(1-q)F=(R+1)D-(1-q)F# K8 a, q g# M1 S+ f過程能耗增加，氣相流量V及V將影響塔徑的設計。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 6.4.12 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

32、，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，導致過程傳質推動力減小，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6.4.12所示。& E# K( 9 T2 d1 a( i當回流比繼續(xù)減小，使兩操作線交點落在平衡曲線上，如圖6.4.12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計條件下的最小回流比Rmin。由圖6.4.12可得( |0 r7 k+ Y- 7 6 X. r! （6.4.6）5 X3 R$ F8 B. I) I/ f整理可得# L% _! j( r8 s- J, F2 k6 K- |; (6.4.7)0 x. x/ ) V5

33、Z. A式中 xe平衡曲線上E點液相摩爾分數(shù)；. l1 t! y4 k7 ye平衡曲線上E點氣相摩爾分數(shù)。（4）回流比的選擇) f b5 S y$ Z7 Q2 l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6.4.14所示。 當R適當提高時，投資費用很快下降為有限大小，總成本下降。當回流比繼續(xù)增大時，則能耗隨之增大，則操作費用迅速增大，R增到一定程度，設備費用開始升高，如塔徑增大等，將使總成本開始上升。為此，回流比存在一優(yōu)化的問題。圖6.4.14中操作費用

34、和投資費用之和最小的回流比為最適宜的回流比， P4 e O) 2 ?: E/ m, J圖 6.4.14回流比對精餾費用的影影響（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壁流下去，不經(jīng)過塔板分離，所以壁流降低了塔分離效果；% a( # 0 A* a& Q c, h g) % r- R（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；9 ?1 N$ H; v: j- L! m（3）填料塔的壁流同樣存在：; d M; m# z0 Q3 X7 1）散堆填料一般地選取原則是：塔內徑/填料公稱直徑50，壁流比較小，可以接受。塔筒橢圓度

35、影響不大；% y8 P) q- a# Y1 r: y$ 4 o2）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？鼓泡反應器bubbling reactor以液相為連續(xù)相，氣相為分散相的氣液反應器。有槽型鼓泡反應器、鼓泡管式反應器、鼓

36、泡塔等多種結構型式，其中鼓泡塔應用最廣。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 可以為向上并流或逆流。鼓泡塔多為空塔，一般在塔內設有擋板，以減少液體返混；為加強液體循環(huán)和傳遞反應熱，可設外循環(huán)管和塔外換熱器。鼓泡塔中也可設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物或催化劑的液層以實現(xiàn)氣液相反應過程的反應器。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，氣相中的反應物溶入液相并進行反應，氣泡的攪拌作用可使液相充分混合。鼓泡塔結構簡單，沒有運動部件，適用于高壓反

37、應或腐蝕性物系。 鼓泡攪拌釜又稱通氣攪拌釜，利用機械攪拌使氣體分散進入液流以實現(xiàn)質量傳遞和化學反應。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、安裝位置和轉速都可進行選擇和調節(jié)，故具有較強的適應能力。當反應為強放熱時，上述兩種反應器均可設置夾套或冷卻管以控制反應溫度;還可在反應器內設導流筒,以促進定向流動；或使氣體經(jīng)噴嘴注入，以提高液相的含氣率，并加強傳質。 與填充塔、板式塔相比，鼓泡反應器的主要特點是液相體積分率高（可達90%以上），單位體積液相的相界面積?。ㄔ?00m2/m3以下）。當反應極慢，過程由液相反應控制時，提高以單位反應器體積

38、為基準的反應速率主要靠增加液相體積分率，宜于采用鼓泡反應器。當反應極快，過程由氣液相際傳質控制時，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。6.2.1鼓泡塔反應器的基本結構1、基本結構鼓泡塔的基本結構。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有擴大段、液滴捕集器等；塔內液體層中可放置填料；塔內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。最佳空塔氣速應滿足兩個條件：（1）保證

39、反應過程的最佳選擇性；(2）保證反應器體積最小。影響傳質的因素：當氣體空塔氣速低于0.05m/s時，氣體分布器的結構就決定了氣體的分散狀況、氣泡的大小，進而決定了氣含率和液相傳質系數(shù)的大小。當氣體空塔氣速大于0.1m/s時，氣體分布器的結構無關緊要。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，可以強化反應器傳質效果，并有利于固體催化劑的懸浮。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

40、過1m/s，氣體升液式鼓泡塔中氣升鼓泡管內氣體空管速度可高達2m/s，換算至全塔截面的空塔氣速可達1m/s，其液體循環(huán)速度可達12m/s。6.2.2鼓泡塔的傳遞特性一、鼓泡塔的流體力學特性鼓泡塔的最基本現(xiàn)象：氣體以氣泡形態(tài)存在?；咎匦裕簹馀莸男螤?、大小及其運動狀況直接影響宏觀反應過程。1.流動狀態(tài)和氣泡特性工業(yè)鼓泡塔反應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，很適用于動力學控制的慢反應。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，塔內物料強烈混合，氣泡作用的機理比較復雜，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系到氣液傳質