第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備

1、四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(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 概述概述 7-1 板式塔板式塔 7-2 填料塔填料塔 本章小節(jié)本章小節(jié) 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備2 教學(xué)要求教學(xué)要求 重重 點(diǎn)：板式塔與填料塔的特點(diǎn)，板式塔與填料塔的設(shè)計(jì)點(diǎn)：板式塔與填料塔的特點(diǎn)，板式塔與填料塔的設(shè)計(jì) 原則。原則。 覆蓋內(nèi)容：塔設(shè)備的性能參數(shù)；典型塔板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分覆蓋

2、內(nèi)容：塔設(shè)備的性能參數(shù)；典型塔板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分 類，塔板上的流體力學(xué)特性，正常與非正常操作情況及調(diào)類，塔板上的流體力學(xué)特性，正常與非正常操作情況及調(diào) 節(jié)；板式塔的設(shè)計(jì)原則及步驟；填料及填料塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)節(jié)；板式塔的設(shè)計(jì)原則及步驟；填料及填料塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ，填料塔的流體力學(xué)特性，填料塔的設(shè)計(jì)原則及步驟；板，填料塔的流體力學(xué)特性，填料塔的設(shè)計(jì)原則及步驟；板 式塔與填料塔的比較，塔的選用原則。式塔與填料塔的比較，塔的選用原則。 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備3 7-0 概述概述 氣液傳質(zhì)設(shè)備的基本功能：

3、氣液傳質(zhì)設(shè)備的基本功能： 提供氣液傳質(zhì)場所：形成氣液兩相充分接觸的相界面，使提供氣液傳質(zhì)場所：形成氣液兩相充分接觸的相界面，使 質(zhì)、熱的傳遞快速有效地進(jìn)行，質(zhì)、熱的傳遞快速有效地進(jìn)行， 有效分離氣液兩相：接觸混合與傳質(zhì)后的氣、液兩相能及有效分離氣液兩相：接觸混合與傳質(zhì)后的氣、液兩相能及 時(shí)分開，互不夾帶等。時(shí)分開，互不夾帶等。 氣液傳質(zhì)設(shè)備的分類：氣液傳質(zhì)設(shè)備的分類： 氣液傳質(zhì)設(shè)備的種類很多，按接觸方式可分為氣液傳質(zhì)設(shè)備的種類很多，按接觸方式可分為連續(xù)（微分）連續(xù)（微分） 接觸式（填料塔）接觸式（填料塔）和和逐級接觸式（板式塔）逐級接觸式（板式塔）兩大類，在吸兩大類，在吸 收和蒸餾操作中應(yīng)用極

4、廣收和蒸餾操作中應(yīng)用極廣 。 性能評價(jià)指標(biāo)：性能評價(jià)指標(biāo)： 通量通量 分離效率分離效率 適應(yīng)能力適應(yīng)能力 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備4 板式塔的結(jié)構(gòu)板式塔的結(jié)構(gòu) 一、按一、按塔內(nèi)氣、液流動的方式分類塔內(nèi)氣、液流動的方式分類 泡罩塔泡罩塔 浮閥塔浮閥塔 篩板塔篩板塔 噴射塔噴射塔 錯(cuò)流塔板、錯(cuò)流塔板、 逆流塔板逆流塔板 二、按塔板類型分類二、按塔板類型分類 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備5 錯(cuò)流

5、塔板與逆流塔板錯(cuò)流塔板與逆流塔板 液 相 降液管 堰 氣相 液相 氣相 逆流塔板（穿流式塔板）：液層高度靠氣體速度維持。逆流塔板（穿流式塔板）：液層高度靠氣體速度維持。 優(yōu)點(diǎn)：塔板結(jié)構(gòu)簡單，板上無液面差，板面充分利用，生產(chǎn)優(yōu)點(diǎn)：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；能力較大； 缺點(diǎn)：板效率及操作彈性不及溢流塔板。缺點(diǎn)：板效率及操作彈性不及溢流塔板。 逆流式塔板應(yīng)用范圍小得多，常見的板型有篩孔式、柵板式、逆流式塔板應(yīng)用范圍小得多，常見的板型有篩孔式、柵板式、 波紋板式等。波紋板式等。 錯(cuò)流式塔板錯(cuò)流式塔板 (溢流塔板溢流塔板 )： 板間：液體上板間：液體上下（重力）；板上：下

6、（重力）；板上： 液體液體橫向流動；溢流堰：維持液層厚橫向流動；溢流堰：維持液層厚 度；進(jìn)口堰：液封；氣體：下度；進(jìn)口堰：液封；氣體：下上上 （壓差力）（壓差力） 特點(diǎn)：獲得較高的板效率，但降液管特點(diǎn)：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，影響塔的生產(chǎn)能力。將占去塔板的傳質(zhì)有效面積，影響塔的生產(chǎn)能力。 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備6 泡罩塔泡罩塔 泡罩塔泡罩塔的的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 在工業(yè)上最早（在工業(yè)上最早（1813年）應(yīng)用的一種塔板，其主要元件由升年）應(yīng)用的一種塔板，其主要元件由升

7、氣管和泡罩構(gòu)成，泡罩安裝在升氣管頂部，泡罩底緣開有若氣管和泡罩構(gòu)成，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)高于泡罩齒縫的上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。沿，以防止液體從中漏下。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：操作穩(wěn)定，升氣管使泡優(yōu)點(diǎn)：操作穩(wěn)定，升氣管使泡 罩塔板低氣速下也不致產(chǎn)生嚴(yán)罩塔板低氣速下也不致產(chǎn)生嚴(yán) 重的漏液現(xiàn)象，故彈性大。重的漏液現(xiàn)象，故彈性大。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，塔缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，塔 板壓降大，生產(chǎn)強(qiáng)度低板壓降大，生產(chǎn)強(qiáng)度低 。 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研

8、室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備7 浮閥塔浮閥塔 浮閥的結(jié)構(gòu)形式：圓形、方形、條形及傘形等。較多使浮閥的結(jié)構(gòu)形式：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。閥片上裝有限位用圓形浮閥，而圓形浮閥又分為多種型式。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(shí)具有較高塔板效率，板的操作彈性、降低塔板的壓降，同時(shí)具有較高塔板效率， 在生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。在生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。 F-1型 V-4型 A型 方形浮閥 十字架型 四川理

9、工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備8 浮閥塔浮閥塔 浮閥的安裝特點(diǎn)：浮閥塔板有若干浮閥的安裝特點(diǎn)：浮閥塔板有若干 個(gè)閥孔，閥孔裝有一個(gè)可上下浮動的閥個(gè)閥孔，閥孔裝有一個(gè)可上下浮動的閥 片，閥片本身連有幾個(gè)閥腿，插入閥孔片，閥片本身連有幾個(gè)閥腿，插入閥孔 后將閥腿底腳撥轉(zhuǎn)后將閥腿底腳撥轉(zhuǎn)90，以限制閥片升，以限制閥片升 起的最大高度，并防止閥片被氣體吹走。起的最大高度，并防止閥片被氣體吹走。 閥片周邊沖出幾個(gè)略向下彎的定距片，閥片周邊沖出幾個(gè)略向下彎的定距片， 當(dāng)氣速很低時(shí)，由于定距片的作用，閥當(dāng)氣速很低時(shí)

10、，由于定距片的作用，閥 片與塔板呈點(diǎn)接觸而坐落在閥孔上，在片與塔板呈點(diǎn)接觸而坐落在閥孔上，在 一定程度上可防止閥片與板面的粘結(jié)。一定程度上可防止閥片與板面的粘結(jié)。 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 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 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備9 浮閥塔浮閥塔 特點(diǎn)特點(diǎn) 浮閥塔板的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低，生產(chǎn)能力大，浮閥塔板的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低，生產(chǎn)能力大， 操作彈性大，塔板效率較高。操作彈性大，塔板效率較高。 其缺點(diǎn)

11、是處理易結(jié)焦、高粘度的物料時(shí)，閥片易與塔其缺點(diǎn)是處理易結(jié)焦、高粘度的物料時(shí)，閥片易與塔 板粘結(jié)；在操作過程中有時(shí)會發(fā)生閥片脫落或卡死等板粘結(jié)；在操作過程中有時(shí)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現(xiàn)象，使塔板效率和操作彈性下降 。 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備10 篩板塔篩板塔 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)：在塔板上，按一定尺寸和一定排列方式開圓與特點(diǎn)：在塔板上，按一定尺寸和一定排列方式開圓 形篩孔形篩孔氣相通道。氣相穿過篩孔進(jìn)入塔板上液相，進(jìn)行氣相通道。氣相穿過篩孔進(jìn)入塔板上液相，進(jìn)行 接

12、觸傳質(zhì)。其結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，塔板阻力小。接觸傳質(zhì)。其結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，塔板阻力小。 發(fā)展：初期，對篩板塔性能缺乏了解，操作經(jīng)驗(yàn)不足，發(fā)展：初期，對篩板塔性能缺乏了解，操作經(jīng)驗(yàn)不足， 則認(rèn)為篩板塔盤易漏液、操作彈性小、易堵塞，使應(yīng)用受到則認(rèn)為篩板塔盤易漏液、操作彈性小、易堵塞，使應(yīng)用受到 限制。后經(jīng)研究和操作使用發(fā)現(xiàn)，限制。后經(jīng)研究和操作使用發(fā)現(xiàn)， 只有設(shè)計(jì)合理操作適當(dāng)，只有設(shè)計(jì)合理操作適當(dāng)， 篩板塔仍可滿足生產(chǎn)所需篩板塔仍可滿足生產(chǎn)所需 要彈性，而且效率較高。要彈性，而且效率較高。 若將篩孔增大，堵塞問題若將篩孔增大，堵塞問題 也可解決。目前，已發(fā)展也可解決。目前，已發(fā)展 為廣泛應(yīng)用的一種

13、塔型。為廣泛應(yīng)用的一種塔型。 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備11 垂直篩板垂直篩板 結(jié)構(gòu)：塔板上開按一定排列的結(jié)構(gòu)：塔板上開按一定排列的 若干大孔若干大孔( (直徑直徑100200mm)100200mm)，孔，孔 上設(shè)置側(cè)壁開有許多篩孔的泡上設(shè)置側(cè)壁開有許多篩孔的泡 罩，泡罩底邊留有間隙供液體罩，泡罩底邊留有間隙供液體 進(jìn)入罩內(nèi)。進(jìn)入罩內(nèi)。 兩相流動：由泡罩底隙進(jìn)入罩內(nèi)的液體拉成液膜形成兩相上兩相流動：由泡罩底隙進(jìn)入罩內(nèi)的液體拉成液膜形成兩相上 升流動，經(jīng)泡罩側(cè)壁篩孔噴出后兩相分離，氣體上升液體

14、落升流動，經(jīng)泡罩側(cè)壁篩孔噴出后兩相分離，氣體上升液體落 回塔板。液體從塔板入口流至降液管將多次經(jīng)歷上述過程。回塔板。液體從塔板入口流至降液管將多次經(jīng)歷上述過程。 特點(diǎn)：與普通篩板相比，垂直篩板為氣液兩相提供了更大的特點(diǎn)：與普通篩板相比，垂直篩板為氣液兩相提供了更大的 不斷更新的相際接觸表面，強(qiáng)化了傳質(zhì)過程；且氣液由水平不斷更新的相際接觸表面，強(qiáng)化了傳質(zhì)過程；且氣液由水平 方向噴出，液滴在垂直方向的初速度為零，降低了液沫夾帶方向噴出，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。量，垂直篩板可獲得較高的塔板效率和較大的生產(chǎn)能力。 四川理工學(xué)院四川理

15、工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備12 噴射型塔板噴射型塔板 結(jié)構(gòu)：將塔上沖壓成斜向舌形孔，張角結(jié)構(gòu)：將塔上沖壓成斜向舌形孔，張角2020左左 右。氣相從斜孔中噴射出來：將液相分散成液右。氣相從斜孔中噴射出來：將液相分散成液 滴和霧沫，增大了兩相傳質(zhì)面；驅(qū)動液相減小滴和霧沫，增大了兩相傳質(zhì)面；驅(qū)動液相減小 液面落差。液相：多次被分散和凝聚，使表面液面落差。液相：多次被分散和凝聚，使表面 不斷更新，湍動加劇，提高了傳質(zhì)效率。不斷更新，湍動加劇，提高了傳質(zhì)效率。 一、舌形塔板一、舌形塔板 優(yōu)點(diǎn)：氣液并流避免了返混和液面落

16、差，優(yōu)點(diǎn)：氣液并流避免了返混和液面落差， 塔板上液層較低，塔板壓降較??；氣流方塔板上液層較低，塔板壓降較??；氣流方 向近于水平；相同的液氣比下，液沫夾帶向近于水平；相同的液氣比下，液沫夾帶 量較小，故可達(dá)較高的生產(chǎn)能力。量較小，故可達(dá)較高的生產(chǎn)能力。 缺點(diǎn)：張角固定，在氣量較小時(shí)，經(jīng)舌孔缺點(diǎn)：張角固定，在氣量較小時(shí)，經(jīng)舌孔 噴射的氣速低，塔板漏液嚴(yán)重，操作彈性??；液體在同一方噴射的氣速低，塔板漏液嚴(yán)重，操作彈性??；液體在同一方 向上加速，有可能使液體在板上的停留時(shí)間太短、液層太薄，向上加速，有可能使液體在板上的停留時(shí)間太短、液層太薄， 板效率降低。板效率降低。 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系

17、材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備13 噴射型塔板噴射型塔板 二、浮舌塔板二、浮舌塔板 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：與舌型塔板與舌型塔板 相比，浮舌塔板的相比，浮舌塔板的 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是其舌片結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是其舌片 可上下浮動?？缮舷赂?。 特點(diǎn)：浮舌塔板兼有浮閥塔板和固定舌型塔板的特點(diǎn)，具有特點(diǎn)：浮舌塔板兼有浮閥塔板和固定舌型塔板的特點(diǎn)，具有 處理能力大、壓降低、操作彈性大等優(yōu)點(diǎn)，特別適宜于熱敏處理能力大、壓降低、操作彈性大等優(yōu)點(diǎn)，特別適宜于熱敏 性物系的減壓分離過程。性物系的減壓分離過程。 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程

18、教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備14 一、塔板上氣液兩相的接觸狀態(tài)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)是決定板上兩相流流體力學(xué)及傳塔板上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。當(dāng)液體流量一定時(shí)，隨著氣速的質(zhì)和傳熱規(guī)律的重要因素。當(dāng)液體流量一定時(shí)，隨著氣速的 增加，可以出現(xiàn)四種不同的接觸狀態(tài)。增加，可以出現(xiàn)四種不同的接觸狀態(tài)。 蜂窩狀態(tài)蜂窩狀態(tài) 蜂窩狀接觸狀態(tài)蜂窩狀接觸狀態(tài) : :當(dāng)氣泡的形成速度大于當(dāng)氣泡的形成速度大于 氣泡的浮升速度時(shí)，氣泡在液層中累積。氣泡的浮升速度時(shí)，氣泡在液層中累積。 氣泡之間相互碰撞

19、，形成各種多面體的大氣泡之間相互碰撞，形成各種多面體的大 氣泡，板上為以氣體為主的氣液混合物。氣泡，板上為以氣體為主的氣液混合物。 氣泡不易破裂，表面得不到更新，此種狀氣泡不易破裂，表面得不到更新，此種狀 態(tài)不利于傳熱和傳質(zhì)。態(tài)不利于傳熱和傳質(zhì)。 鼓泡狀態(tài)鼓泡狀態(tài) 鼓泡接觸狀態(tài)鼓泡接觸狀態(tài) :氣液兩相接觸的表面積不氣液兩相接觸的表面積不 大，傳質(zhì)效率很低。大，傳質(zhì)效率很低。 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備15 泡沫狀態(tài)泡沫狀態(tài) 泡沫接觸狀態(tài)泡沫接觸狀態(tài): : 當(dāng)氣速繼續(xù)增加，氣泡當(dāng)氣速繼續(xù)增加，

20、氣泡 數(shù)量急劇增加，氣泡不斷發(fā)生碰撞和破裂，數(shù)量急劇增加，氣泡不斷發(fā)生碰撞和破裂， 板上液體大部分以液膜的形式存在于氣泡板上液體大部分以液膜的形式存在于氣泡 之間，形成一些直徑較小，擾動十分劇烈之間，形成一些直徑較小，擾動十分劇烈 的動態(tài)泡沫，在板上只能看到較薄的的動態(tài)泡沫，在板上只能看到較薄的 一層液體。泡沫接觸狀態(tài)的表面積大，不斷更新，為兩相傳熱一層液體。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，是一種較好的接觸狀態(tài)。與傳質(zhì)提供了良好的條件，是一種較好的接觸狀態(tài)。 噴射狀態(tài)噴射狀態(tài) 噴射接觸狀態(tài)：氣速繼續(xù)增加，把液體向上噴噴射接觸狀態(tài)：氣速繼續(xù)增加，把液體向上噴

21、 成大小不等的液滴，直徑較大的受重力作用又成大小不等的液滴，直徑較大的受重力作用又 落回到板上，直徑較小的被氣體帶走，形成液落回到板上，直徑較小的被氣體帶走，形成液 沫夾帶。氣體為連續(xù)相，液體為分散相，兩相沫夾帶。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。液滴回到塔板上傳質(zhì)的面積是液滴的外表面。液滴回到塔板上 又被分散，液滴的反復(fù)形成和聚集，使傳質(zhì)面積增加，表面不又被分散，液滴的反復(fù)形成和聚集，使傳質(zhì)面積增加，表面不 斷更新，有利于傳質(zhì)與傳熱進(jìn)行，是一種較好的接觸狀態(tài)。斷更新，有利于傳質(zhì)與傳熱進(jìn)行，是一種較好的接觸狀態(tài)。 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室

22、化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備16 二、氣體通過塔板的壓降二、氣體通過塔板的壓降 氣體通過塔板的壓降（塔板的總壓降）包括：塔板的氣體通過塔板的壓降（塔板的總壓降）包括：塔板的 干板阻力（即板上各部件所造成的局部阻力），板上充氣干板阻力（即板上各部件所造成的局部阻力），板上充氣 液層的靜壓力及液體的表面張力。液層的靜壓力及液體的表面張力。 塔板壓降是影響板式塔操作特性的重要因素。塔板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：兩相的接觸時(shí)間隨之延長，板效率升高，完成壓降增大：兩相的接觸時(shí)間隨之延長，板效率升高，完成 同樣的分離任務(wù)所需實(shí)際

23、塔板數(shù)減少，設(shè)備費(fèi)降低；塔釜同樣的分離任務(wù)所需實(shí)際塔板數(shù)減少，設(shè)備費(fèi)降低；塔釜 溫度隨之升高，能耗增加，操作費(fèi)增大，若分離熱敏性物溫度隨之升高，能耗增加，操作費(fèi)增大，若分離熱敏性物 系時(shí)易造成物料的分解或結(jié)焦。因此，進(jìn)行塔板設(shè)計(jì)時(shí)，系時(shí)易造成物料的分解或結(jié)焦。因此，進(jìn)行塔板設(shè)計(jì)時(shí)， 應(yīng)綜合考慮，在保證較高效率的前提下，力求減小塔板壓應(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。降，以降低能耗和改善塔的操作。 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備17 三塔板上的液面落

24、差三塔板上的液面落差 板上由液體進(jìn)入板面到離開板面的液面落差，用于克服板上由液體進(jìn)入板面到離開板面的液面落差，用于克服 液體橫向流過塔板時(shí)摩擦阻力和板上部件（如泡罩、浮閥液體橫向流過塔板時(shí)摩擦阻力和板上部件（如泡罩、浮閥 等）的局部阻力。液面落差是影響板式塔操作特性的重要等）的局部阻力。液面落差是影響板式塔操作特性的重要 因素，液面落差將導(dǎo)致氣流分布不均，從而造成漏液現(xiàn)象，因素，液面落差將導(dǎo)致氣流分布不均，從而造成漏液現(xiàn)象， 使塔板的效率下降。因此，在塔板設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減小液面使塔板的效率下降。因此，在塔板設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減小液面 落差。落差。 液面落差的大小與塔板結(jié)構(gòu)有關(guān)。泡罩塔板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，液面落

25、差的大小與塔板結(jié)構(gòu)有關(guān)。泡罩塔板結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 液體在板面上流動阻力大，故液面落差較大；篩板板面結(jié)液體在板面上流動阻力大，故液面落差較大；篩板板面結(jié) 構(gòu)簡單，液面落差較小。另外，液面落差還與塔徑和液體構(gòu)簡單，液面落差較小。另外，液面落差還與塔徑和液體 流量有關(guān)，當(dāng)塔徑或流量很大時(shí)，也會造成較大的液面落流量有關(guān)，當(dāng)塔徑或流量很大時(shí)，也會造成較大的液面落 差。為此，對于直徑較大的塔，設(shè)計(jì)中常采用雙溢流或階差。為此，對于直徑較大的塔，設(shè)計(jì)中常采用雙溢流或階 梯溢流等溢流形式來減小液面落差。梯溢流等溢流形式來減小液面落差。 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工

26、原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備18 四塔板上的異常操作現(xiàn)象四塔板上的異常操作現(xiàn)象 塔板的異常操作現(xiàn)象包括塔板的異常操作現(xiàn)象包括漏液漏液（10%10%以下）（操作氣速、以下）（操作氣速、 液面落差、溢流方式）、液面落差、溢流方式）、液泛液泛（兩相流量、板間距等）和（兩相流量、板間距等）和 液沫夾帶液沫夾帶（0.1kg0.1kg液體液體/kg/kg氣體）（氣速、板間距）等，是氣體）（氣速、板間距）等，是 使塔板效率降低甚至使操作無法進(jìn)行的重要因素，因此，使塔板效率降低甚至使操作無法進(jìn)行的重要因素，因此， 應(yīng)盡量避免這些異常操作現(xiàn)象的出現(xiàn)。應(yīng)盡量避免這些異常操作現(xiàn)象的出現(xiàn)。 四川理

27、工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備19 五塔板的負(fù)荷性能圖五塔板的負(fù)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）氣相負(fù)氣相負(fù) 荷下限線。荷下限線。 液沫夾帶線（液沫夾帶線（2）氣氣 相負(fù)荷上限線。相負(fù)荷上限線。 液相負(fù)荷下限線（液相負(fù)荷下限線（3） 液相負(fù)荷下限線。液相負(fù)荷下限線。 液相負(fù)荷上限線（液相負(fù)荷上限線（4） 液相負(fù)荷上限線線液相負(fù)荷上限線線 液泛線（液泛線（5） 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔

28、設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備20 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)。塔板的適宜操作區(qū)。 操作點(diǎn)操作點(diǎn)A A 操作線操作線OAOA 操作彈性操作彈性Vmax/VminVmax/Vmin 設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使操作點(diǎn)盡可能位于適宜操作區(qū)的中央，若操設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使操作點(diǎn)盡可能位于適宜操作區(qū)的中央，若操 作點(diǎn)緊靠某一條邊界線，則負(fù)荷稍有波動時(shí)，塔的正常操作點(diǎn)緊靠某一條邊界線，則負(fù)荷稍有波動時(shí)，塔的正常操 作即被破壞。作即被破壞。 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和

29、吸收塔設(shè)備21 設(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)分析 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和工藝要求，確定設(shè)計(jì)方案根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和工藝要求，確定設(shè)計(jì)方案 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和工藝要求，選擇塔板類型根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和工藝要求，選擇塔板類型 確定塔高和塔徑確定塔高和塔徑 塔板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：溢流裝置、塔板布置、升氣道設(shè)計(jì)及排列塔板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：溢流裝置、塔板布置、升氣道設(shè)計(jì)及排列 流體力學(xué)驗(yàn)算流體力學(xué)驗(yàn)算負(fù)荷性能圖負(fù)荷性能圖 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備22 填料塔填料塔是常用的氣液傳質(zhì)設(shè)備之一，廣泛用于蒸餾、吸收、是常用的氣液傳質(zhì)設(shè)備之一，廣泛用于蒸餾、吸

30、收、 解吸、汽提、萃取、化學(xué)交換、洗滌和熱交換等過程。解吸、汽提、萃取、化學(xué)交換、洗滌和熱交換等過程。 塔體：一般為圓筒形，由金屬、塑料或陶瓷制成，金屬筒體塔體：一般為圓筒形，由金屬、塑料或陶瓷制成，金屬筒體 內(nèi)壁常襯以防腐材料。內(nèi)壁常襯以防腐材料。 填料：大致可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類，是傳熱和傳填料：大致可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類，是傳熱和傳 質(zhì)的場所。質(zhì)的場所。 塔內(nèi)件：包括填料支承與壓緊裝置、液體與氣體分布器、液塔內(nèi)件：包括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等。體再分布器以及氣體除沫器等。 操作原理：液體經(jīng)塔頂噴淋裝置均勻分布于填料上，依靠重操作

31、原理：液體經(jīng)塔頂噴淋裝置均勻分布于填料上，依靠重 力作用沿填料表面自上而下流動，并與在壓強(qiáng)差推動下穿過力作用沿填料表面自上而下流動，并與在壓強(qiáng)差推動下穿過 填料空隙的氣體相互接觸，發(fā)生傳熱和傳質(zhì)。填料空隙的氣體相互接觸，發(fā)生傳熱和傳質(zhì)。 7-2-1 填料塔的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)填料塔的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備23 7-2-2 填填 料料 填料是填料塔內(nèi)氣、液兩相接觸進(jìn)行質(zhì)、熱傳遞的場所，填料是填料塔內(nèi)氣、液兩相接觸進(jìn)行質(zhì)、熱傳遞的場所， 填料塔的生產(chǎn)能力和傳質(zhì)速率均與填料特性密切相關(guān)。填

32、料塔的生產(chǎn)能力和傳質(zhì)速率均與填料特性密切相關(guān)。 一、填料特性：一、填料特性： 比表面積比表面積 ：單位體積填料層所具有的表面積單位體積填料層所具有的表面積(m(m2 2/m/m3 3) )。大。大 的的 和良好的潤濕性能有利于傳質(zhì)速率的提高。和良好的潤濕性能有利于傳質(zhì)速率的提高。比表面積比表面積與與 填料種類和尺寸有關(guān)，填料尺寸越小，填料種類和尺寸有關(guān)，填料尺寸越小， 越大，但氣體流動越大，但氣體流動 的阻力也要增加。的阻力也要增加。 空隙率空隙率 ：單位體積填料層所具有的空隙體積單位體積填料層所具有的空隙體積(m(m3 3/m/m3 3) )。代表。代表 的是氣液兩相流動的通道，的是氣液兩相

33、流動的通道， 大，氣、液通過的能力大，氣大，氣、液通過的能力大，氣 體流動的阻力小。體流動的阻力小。 = = 0.450.950.450.95。 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備24 7-2-2 填填 料料 填料因子填料因子 ：將將與與 組合成組合成 / 3的形式稱為干填料因子的形式稱為干填料因子(1/m) 。 填料因子表示填料的流體的流體力學(xué)性能。填料因子表示填料的流體的流體力學(xué)性能。 當(dāng)填料被噴淋的當(dāng)填料被噴淋的 液體潤濕后，填料表面覆蓋了一層液膜，液體潤濕后，填料表面覆蓋了一層液膜， 與與

34、均發(fā)生相應(yīng)均發(fā)生相應(yīng) 的變化，此時(shí)，的變化，此時(shí)， / 3 稱為濕填料因子，以稱為濕填料因子，以 表示。表示。 值越小，值越小， 流動阻力越小。流動阻力越小。 二、填料類型二、填料類型 常用的填料可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。散裝填料在常用的填料可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。散裝填料在 塔內(nèi)可亂堆，也可以整砌。塔內(nèi)可亂堆，也可以整砌。 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備25 7-2-2 填填 料料 1 1、散裝填料、散裝填料 拉西環(huán)填料拉西環(huán)填料 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：易于制造，價(jià)格低廉，且對它的研究較為

35、充分，所易于制造，價(jià)格低廉，且對它的研究較為充分，所 以在過去較長的時(shí)間內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。以在過去較長的時(shí)間內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：高徑比大，堆積時(shí)填料間易形成線接觸，故液體常高徑比大，堆積時(shí)填料間易形成線接觸，故液體常 存在嚴(yán)重的溝流和壁流現(xiàn)象。且拉西環(huán)填料的內(nèi)表面潤濕存在嚴(yán)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，因而傳質(zhì)速率也不高。率較低，因而傳質(zhì)速率也不高。 在拉西環(huán)基礎(chǔ)上衍生了在拉西環(huán)基礎(chǔ)上衍生了環(huán)、十字環(huán)及螺旋環(huán)等，其基本改環(huán)、十字環(huán)及螺旋環(huán)等，其基本改 進(jìn)是在拉西環(huán)內(nèi)增加一結(jié)構(gòu)，以增大填料的比表面進(jìn)是在拉西環(huán)內(nèi)增加一結(jié)構(gòu)，以增大填料的比表面積。 四川理工學(xué)

36、院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備26 7-2-2 填填 料料 鮑爾環(huán)（鮑爾環(huán)（Pall ring）填料）填料 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)的氣體通量可增加爾環(huán)的氣體通量可增加50%以上，傳質(zhì)效率提高以上，傳質(zhì)效率提高30%左右。左右。 鮑爾環(huán)是一種應(yīng)用較廣的填料。鮑爾環(huán)是一種應(yīng)用較廣的填料。 金屬鮑爾環(huán)填料 塑料鮑爾環(huán)填料 改型鮑

37、爾環(huán)填料 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備27 7-2-2 填填 料料 階梯環(huán)填料階梯環(huán)填料 其結(jié)構(gòu)使得階梯環(huán)填料的性能在鮑爾環(huán)的基礎(chǔ)上又有提其結(jié)構(gòu)使得階梯環(huán)填料的性能在鮑爾環(huán)的基礎(chǔ)上又有提 高，其生產(chǎn)能力可提高約高，其生產(chǎn)能力可提高約10%10%，壓降則可降低，壓降則可降低25%25%，且由于，且由于 填料間呈多點(diǎn)接觸，床層均勻，較好地避免了溝流現(xiàn)象。填料間呈多點(diǎn)接觸，床層均勻，較好地避免了溝流現(xiàn)象。 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)階梯環(huán)一般由塑料和金屬制成，由于其性能優(yōu)于其它

38、側(cè) 壁上開孔的填料，因此獲得廣泛的應(yīng)用。壁上開孔的填料，因此獲得廣泛的應(yīng)用。 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) 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備28 7-2-2 填填 料料 鞍形鞍形(Berl saddle)填料填料矩鞍矩鞍、弧鞍、弧鞍、金屬鞍金屬鞍環(huán)環(huán) 優(yōu)點(diǎn)：空隙率高，氣體阻力小，液體分布性能較好，填料優(yōu)點(diǎn)：空隙率高，氣體阻力小，液體分布性能較好，填料 性能優(yōu)于拉西環(huán)。性能優(yōu)于拉西環(huán)。 缺點(diǎn)：相鄰填料易相互套疊，使填料有效表面降低，從而缺點(diǎn)：相鄰填料易相互套疊，使填料有效表面降低

39、，從而 影響傳質(zhì)速率。影響傳質(zhì)速率。 2 2、規(guī)整填料、規(guī)整填料 格柵填料 格柵填料格柵填料 格柵填料層整體性好，空隙率高；格柵填料層整體性好，空隙率高； 但比表面積較低。適用于石油減壓，但比表面積較低。適用于石油減壓， 精餾及催化裂化主精餾塔等易堵塞精餾及催化裂化主精餾塔等易堵塞 而溫度又很高的場合。而溫度又很高的場合。 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備29 7-2-2 填填 料料 波紋填料波紋填料 工業(yè)上應(yīng)用的規(guī)整填料絕大部分為波紋填料，是由許多波工業(yè)上應(yīng)用的規(guī)整填料絕大部分為波紋填料，是由許

40、多波 紋薄板組成的圓盤狀填料，波紋與塔軸的傾角有紋薄板組成的圓盤狀填料，波紋與塔軸的傾角有3030和和4545 兩種，組裝時(shí)相鄰兩波紋板反向靠疊。各盤填料垂直裝于塔兩種，組裝時(shí)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(cuò)內(nèi)，相鄰的兩盤填料間交錯(cuò)9090排列。波紋填料按結(jié)構(gòu)可分排列。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。和陶瓷等之分。 金屬絲網(wǎng)波紋填料是網(wǎng)波紋填料的主金屬絲網(wǎng)波紋填料是網(wǎng)波紋填料的主 要形式，由金屬絲網(wǎng)制成的。其壓降低，要形式，由金屬絲網(wǎng)制成的。其壓降低，

41、分離效率很高，特別適用于精密精餾及真分離效率很高，特別適用于精密精餾及真 空精餾裝置，為難分離物系、熱敏性物系空精餾裝置，為難分離物系、熱敏性物系 的有效的手段。盡管其造價(jià)高，但因其性的有效的手段。盡管其造價(jià)高，但因其性 能優(yōu)良仍得到了廣泛的應(yīng)用。能優(yōu)良仍得到了廣泛的應(yīng)用。 金屬絲網(wǎng)波紋填料金屬絲網(wǎng)波紋填料 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備30 7-2-2 填填 料料 金屬板波紋填料是板波紋填料的一種主要形式。波紋板片上金屬板波紋填料是板波紋填料的一種主要形式。波紋板片上 沖壓有許多沖壓有許多5m

42、m5mm左右的小孔，起到粗分配板片上的液體、加強(qiáng)左右的小孔，起到粗分配板片上的液體、加強(qiáng) 橫向混合的作用。波紋板片上軋成細(xì)小溝紋，起到細(xì)分配板片橫向混合的作用。波紋板片上軋成細(xì)小溝紋，起到細(xì)分配板片 上的液體、增強(qiáng)表面潤濕性能的作用。金屬孔板波紋填料強(qiáng)度上的液體、增強(qiáng)表面潤濕性能的作用。金屬孔板波紋填料強(qiáng)度 高，耐腐蝕性強(qiáng)，適用于大直徑塔及氣液負(fù)荷較大的場合。高，耐腐蝕性強(qiáng)，適用于大直徑塔及氣液負(fù)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)別在于板片表面是刺孔，用輾軋與金屬孔板波紋填料的主要

43、區(qū)別在于板片表面是刺孔，用輾軋 方式在板片上輾出很密的孔徑為方式在板片上輾出很密的孔徑為0.40.40.5mm0.5mm小刺孔。分離能力小刺孔。分離能力 類似于網(wǎng)波紋填料，抗堵能力比網(wǎng)波紋填料強(qiáng)，并且價(jià)格便宜，類似于網(wǎng)波紋填料，抗堵能力比網(wǎng)波紋填料強(qiáng)，并且價(jià)格便宜， 應(yīng)用較為廣泛。應(yīng)用較為廣泛。 金屬壓延孔板波紋填料 金屬孔板波紋填料各種陶瓷規(guī)整填料 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備31 7-2-2 填填 料料 脈沖填料脈沖填料 脈沖填料是由帶縮頸的中空棱柱形個(gè)體，按一定方 式拼裝而成的一種規(guī)整填

44、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(kuò)大， 氣液兩相通過時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍動。在縮頸段，氣速最高， 湍動劇烈，從而強(qiáng)化傳質(zhì)。在擴(kuò)大段，氣速減到最小， 實(shí)現(xiàn)兩相的分離。流道收縮、擴(kuò)大的交替重復(fù)，實(shí)現(xiàn)了 “脈沖”傳質(zhì)過程。 脈沖填料的特點(diǎn)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。 工業(yè)上常用規(guī)整填料的特性參數(shù)可參閱有關(guān)手冊。 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備32 7-2-2 填填 料料 9 9種填料綜合性

45、能評價(jià)表種填料綜合性能評價(jià)表 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(dāng)好相當(dāng)好2 2 金屬金屬IntaloxIntalox0.590.59相當(dāng)好相當(dāng)好3 3 金屬鞍形環(huán)金屬鞍形環(huán)0.570.57相當(dāng)好相當(dāng)好4 4 金屬階梯環(huán)金屬階梯環(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 四川

46、理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備33 包括填料層的持液量、壓降、液泛、填料表面的潤濕及返包括填料層的持液量、壓降、液泛、填料表面的潤濕及返 混等?；斓?。 一、氣體通過填料層的壓強(qiáng)降一、氣體通過填料層的壓強(qiáng)降 壓降與氣速的關(guān)系：壓降與氣速的關(guān)系： 干填料層時(shí)，與氣體通過干填料層時(shí)，與氣體通過 顆粒固定床的流動相似，顆粒固定床的流動相似， 只是通常填料層的空隙率只是通常填料層的空隙率 更大，故氣體在空隙中的更大，故氣體在空隙中的 流速更高而處于湍流。流速更高而處于湍流。 氣速較低時(shí)，氣液相間相互影響小，在

47、一定的液體噴淋密氣速較低時(shí)，氣液相間相互影響小，在一定的液體噴淋密 度下，填料持液量與氣速無關(guān)，氣體壓降與氣速的關(guān)系為度下，填料持液量與氣速無關(guān)，氣體壓降與氣速的關(guān)系為 直線且基本與直線且基本與 L=L=0 0 的直線平行。的直線平行。 載液區(qū)載液區(qū) 高液量高液量 低液量低液量 C C B B A A L=L=0 0 L L1 1L L2 2 lg u lg p 載點(diǎn)氣速載點(diǎn)氣速 液泛氣速液泛氣速 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備34 L一定，一定， pu 將不再為簡單的直線關(guān)系將不再為簡單的直線

48、關(guān)系(噴淋密度為噴淋密度為L1、L2) ，且存在兩個(gè)較明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，下轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為，且存在兩個(gè)較明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，下轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為“載點(diǎn)載點(diǎn)”， 上轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為上轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為“泛點(diǎn)泛點(diǎn)”。 pu 關(guān)系線分為三個(gè)區(qū)域：恒持關(guān)系線分為三個(gè)區(qū)域：恒持 液量區(qū)、載液區(qū)、液泛區(qū)。液量區(qū)、載液區(qū)、液泛區(qū)。 填料的持液量：操作時(shí)單位填料的持液量：操作時(shí)單位 體積填料層內(nèi)所積存的液體體積填料層內(nèi)所積存的液體 體積量。體積量。 持液量對填料的壓降、氣持液量對填料的壓降、氣 液通量以及分離效率均有液通量以及分離效率均有 影響。影響。 氣速較低時(shí)，氣液相間相互影響小，在一定的液體噴淋密氣速較低時(shí)，氣液相間相互影響小，在一定的液體

49、噴淋密 度下，填料持液量與氣速無關(guān)，氣體壓降與氣速的關(guān)系為度下，填料持液量與氣速無關(guān)，氣體壓降與氣速的關(guān)系為 直線且基本與直線且基本與 L=0 的直線平行。的直線平行。 載液區(qū)載液區(qū) 高液量高液量 低液量低液量 C C B B A A L=L=0 0 L L1 1L L2 2 lg u lg lg p p 載點(diǎn)氣速載點(diǎn)氣速 液泛氣速液泛氣速 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備35 壓降：壓降：氣速較低時(shí)，氣液相間相氣速較低時(shí)，氣液相間相 互影響小，在一定的液體噴淋密互影響小，在一定的液體噴淋密 度下

50、，填料持液量與氣速無關(guān)，度下，填料持液量與氣速無關(guān)， 氣體壓降與氣速的關(guān)系為直線且氣體壓降與氣速的關(guān)系為直線且 基本與基本與 L=0 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(diǎn)載點(diǎn)(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(qiáng)，湍動增強(qiáng) ， 傳質(zhì)過程傳質(zhì)過程 ，填料效率，填料效率 ( (HETP HETP ) ) ；P點(diǎn)后，液沫夾帶量點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)一定距

51、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(diǎn)線 lg L P B 泛點(diǎn)C 載液區(qū) 空塔氣速 u 等板高度HETP 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備36 壓降對填料塔操作的可靠性和經(jīng)濟(jì)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(jì)性有著決定性的影響；選 擇填料和確定塔徑時(shí)，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(shí)，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

52、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：表面摩擦阻力：氣體流動時(shí)在填料表面和氣液界面上壓降：表面摩擦阻力：氣體流動時(shí)在填料表面和氣液界面上 產(chǎn)生的粘性應(yīng)力；形體阻力：氣體流道的突然增大或縮小，產(chǎn)生的粘性應(yīng)力；形體阻力：氣體流道的突然增大或縮小， 方向的改變等造成的動能損失。方向的改變等造成的動能損失。 影響因素：填料特性影響因素：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，流體物 性性( ( 、 等等) )、操作條件、操作條件( (氣液流量、氣液流量、T T 等等

53、) )。 迄今仍然只能由各種經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式或關(guān)聯(lián)圖進(jìn)行估算。迄今仍然只能由各種經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式或關(guān)聯(lián)圖進(jìn)行估算。 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備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 , , 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(

54、 (泛點(diǎn)填料因子泛點(diǎn)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(biāo)：橫坐標(biāo)： 5 . 05 . 05 . 0 , V L s s L V G L L V G L V L W W G G 或 縱坐標(biāo)：縱坐標(biāo)： 2 . 0 2 2 . 0 2 L LV G L L V g G g u 或 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工

55、原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備38 適用范圍：亂堆填料適用范圍：亂堆填料 (Random packings)(Random packings)， 如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、矩如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、矩 鞍環(huán)等。鞍環(huán)等。 與泛點(diǎn)線相對應(yīng)的空塔與泛點(diǎn)線相對應(yīng)的空塔 氣速為空塔液泛氣速。氣速為空塔液泛氣速。 利用此圖可根據(jù)選定的利用此圖可根據(jù)選定的 空塔氣速求壓降，或根空塔氣速求壓降，或根 據(jù)規(guī)定的壓降求算相應(yīng)據(jù)規(guī)定的壓降求算相應(yīng) 的空塔氣速。的空塔氣速。 最上方的三條線分別為弦柵、整砌拉西環(huán)及亂堆填料的泛最上方的三條線分別為弦柵、整砌拉西環(huán)及亂堆填料的泛 點(diǎn)線。其余為亂堆填料的等壓降線。點(diǎn)線。

56、其余為亂堆填料的等壓降線。 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備39 泛點(diǎn)：液泛開始發(fā)生，是填料塔的操作極限。泛點(diǎn)氣速：開泛點(diǎn)：液泛開始發(fā)生，是填料塔的操作極限。泛點(diǎn)氣速：開 始發(fā)生液泛時(shí)的氣速，泛點(diǎn)的直接表達(dá)參數(shù)。始發(fā)生液泛時(shí)的氣速，泛點(diǎn)的直接表達(dá)參數(shù)。 防止液泛：防止液泛：u u0max 0max 0.95u 0.95uF F，設(shè)計(jì)點(diǎn)時(shí)取，設(shè)計(jì)點(diǎn)時(shí)取u u0 0= =0.50.8u uF F。 故正確估算泛點(diǎn)氣速對填料塔的設(shè)計(jì)和操作都十分重要。故正確估算泛點(diǎn)氣速對填料塔的設(shè)計(jì)和操作都十分重要。 填

57、料的種類，物系的物性以及氣、液相負(fù)荷等因素對泛點(diǎn)填料的種類，物系的物性以及氣、液相負(fù)荷等因素對泛點(diǎn) 都有一定的影響。泛點(diǎn)氣速的估算式通常仍是借助于實(shí)驗(yàn)都有一定的影響。泛點(diǎn)氣速的估算式通常仍是借助于實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)所得的各種經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式或關(guān)聯(lián)圖。數(shù)據(jù)所得的各種經(jīng)驗(yàn)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)壓降和氣速壓降和氣速 通用關(guān)聯(lián)圖中的泛點(diǎn)曲線。通用關(guān)聯(lián)圖中的泛點(diǎn)曲線。 規(guī)整填料有類似的泛點(diǎn)實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)圖，可參考有關(guān)文獻(xiàn)。規(guī)整填料有類似的泛點(diǎn)實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)圖，可參考有關(guān)文獻(xiàn)。 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?Ec

58、kert)(Eckert)關(guān)聯(lián)圖中的泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖中的泛點(diǎn) 線查縱坐標(biāo)值，若填料因子已知，即可求得泛點(diǎn)氣速。線查縱坐標(biāo)值，若填料因子已知，即可求得泛點(diǎn)氣速。 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備40 填料塔的內(nèi)件主要有填料支承裝置、填料壓緊裝置、液體填料塔的內(nèi)件主要有填料支承裝置、填料壓緊裝置、液體 分布裝置、液體收集再分布裝置等。合理地選擇和設(shè)計(jì)塔內(nèi)分布裝置、液體收集再分布裝置等。合理地選擇和設(shè)計(jì)塔內(nèi) 件，對保證填料塔的正常操作及優(yōu)良的傳質(zhì)性能十分重要。件，對保證填料塔的正常操作及優(yōu)良的傳質(zhì)性能十分重要

59、。 一、填料一、填料支承裝置支承裝置 作用：阻止填料穿過填料支承而掉下來；作用：阻止填料穿過填料支承而掉下來； 支承操作狀況下填料床層的重量；具有足支承操作狀況下填料床層的重量；具有足 夠的自由面積以使氣液兩相自由通過。夠的自由面積以使氣液兩相自由通過。 四川理工學(xué)院四川理工學(xué)院 材化系材化系 化學(xué)工程教研室化學(xué)工程教研室 化工原理化工原理第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備第七章蒸餾和吸收塔設(shè)備41 二填料壓緊裝置二填料壓緊裝置 作用：防止在氣流的作用下作用：防止在氣流的作用下 填料床層發(fā)生松動和跳動。填料床層發(fā)生松動和跳動。 分類：填料壓板和床層限制板，分類：填料壓板和床層限制板， 每類又有不同的型式。

60、每類又有不同的型式。 填料壓板：自由放置于填料層上填料壓板：自由放置于填料層上 端，靠自身重量將填料壓緊。它端，靠自身重量將填料壓緊。它 適用于陶瓷、石墨等制成的易適用于陶瓷、石墨等制成的易 發(fā)生破碎的散裝填料。發(fā)生破碎的散裝填料。 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 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)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