課件第10設(shè)備精餾、吸收原理不同

1、10傳質(zhì)設(shè)備概述精餾、吸收原理不同傳質(zhì)過程設(shè)備相同（兩大類:逐級(jí)接觸式、微分接觸式）1)塔設(shè)備應(yīng)解決的問題塔高H塔徑D填：H=HOGNOG板：H=Np HT1 4V u uD 242) 塔設(shè)備的設(shè)計(jì)意提供足夠大的傳質(zhì)表面和盡可能小的傳質(zhì)阻力，即K,A大提供盡可能大的傳質(zhì)推動(dòng)力逆流推動(dòng)力大，所以，設(shè)法氣液兩相在總體上呈逆流（理想的狀態(tài)）圖10.1板式塔（如10-1）氣液兩相總體上呈逆流，每塊塔板上呈均勻的錯(cuò)流接觸.（板式塔的理想狀態(tài)）圖1)對(duì)板式塔的評(píng)價(jià)指標(biāo)(1)(2)(3)板效率高通量大（生產(chǎn)能力大）操作彈性大：在不出現(xiàn)效率明顯降低的情況下，允許流量變化的范大。(4)(5)壓降低結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造

2、成本低。圍2)篩孔塔板的構(gòu)造（如10-2）篩孔：氣體通道。篩孔直徑：38mm大孔：1225mm溢流堰：保證塔板上有一定量液體，使氣液兩相充分接觸高度：hw，長(zhǎng)度：lw（單、雙溢流）降液管：液體通道。弓型(見10-2a)型(10-2b)降液管的下端必須保證液封 h0hw新型塔板圓圖圖3)氣液接觸狀態(tài)孔速不同，氣液兩相在塔板上的接觸狀態(tài)也不同。（見書10-3）(1)鼓泡接觸狀態(tài)（孔速低）特點(diǎn)：液相連續(xù)相氣相分散相兩相接觸面積為氣泡表面，傳質(zhì)阻力大（氣泡數(shù)量少，氣泡表面湍動(dòng)程度亦低）圖(2)接觸狀態(tài)特點(diǎn)：液體連續(xù)相氣體分散相傳質(zhì)面積大，傳質(zhì)面為液膜，高度湍流，不斷合并、破裂，形成良好的流體力學(xué)條件。

3、要求：氣泡有足夠的不穩(wěn)定性應(yīng)使輕重，m隨輕組分增大而減少。(3)噴射接觸狀態(tài)（孔速更大）特點(diǎn)：氣體連續(xù)相液體分散相噴射狀態(tài)與狀態(tài)的根本別;傳質(zhì)面積大，通量大。液滴不斷形成、合并，傳質(zhì)表面不斷更新，形成良好的流體力學(xué)條件。要求：使液滴有足夠的不穩(wěn)定性而易破碎成小液滴應(yīng)使輕重，m隨輕組分減少而降低。工業(yè)生產(chǎn)中常用接觸狀態(tài)及噴射接觸狀態(tài)。區(qū)(4)兩相的非理想塔內(nèi)的非理想:(A)空間的反向(返混)液沫夾帶：液滴的沉降速度小（小液滴）；氣泡破裂，形成液滴向上運(yùn)動(dòng)（大液滴）。氣泡夾帶：液體在降液管中的停留時(shí)間不夠。fdL塔板上返混：10-8圖(B)空間的不均勻（非均布）（如10-5,6）氣相和液相不均勻分

4、布對(duì)氣體：除塔板結(jié)構(gòu)外，液層高度不均勻是氣體不均布的主要原 hd hl gppp塔板壓降:要求落差:12 hd為hd有利于氣體均布。因因圖對(duì)液體：形塔板，液體在塔板上的停留時(shí)間不同。圓5)板式塔的不正常操作現(xiàn)象（書10-9，10）氣液兩相非理想操作。，對(duì)傳質(zhì)不利，但還能正常不正?，F(xiàn)象：塔無法工作。(1)(2)(3)夾帶液泛：過量液沫夾帶引起降液管液泛：降液管液體通過能力太小引起嚴(yán)重漏液：氣體穿過塔板小孔流速太小或不均勻分布所致注意：液泛現(xiàn)象的出現(xiàn)，有累積過程，此時(shí)將表現(xiàn)出板壓降持續(xù)上升。圖6)效率的幾種表示(1)點(diǎn)效率EOG（10-13）假設(shè)：塔板上，沿徑向上液體濃度各不相同，而軸向上濃度相同

5、y* xyn1yE xOGyy*n1(2)默效率（板效率）Emv假定板上液體濃度處處均勻且為xn,進(jìn)出板的氣相濃度也均勻分布，分別為yn+1,yny yxn1Ey* xmVy*ynnn1n注意：為yn可能大于yn*，所以，Emv可大于1。因圖(3)濕板效率Ea （10-17）考慮了液沫夾帶的影響，eVkmol液體/kmol干氣物料：Vy ex e V x Dxn 1Vn 1nVDL xD x或yexx1n 1nnDVV令表觀氣相組成：表觀操作線方程：Y y ex xn 1n 1vnn 1L xD xYn 1nDVV則xnEa 1y* xn*n1部分全流時(shí)：只能測(cè)得Emv和ev，然后求取Ea；流

6、時(shí)：，故可直接測(cè)取Ea。Y xnn1回回圖(4)全塔效率ETNTETNPEE組成，壓強(qiáng)，TGET還與組成，壓強(qiáng)等有關(guān)，不是單純的單板效率的組合。（10-20，21）圖(7)板式塔的正常操作范負(fù)荷性能32VP4液相下限線：保證how6mm,(1)(2)5液相上限線:保證液體在降液管中停留3-5s停留時(shí)間。L停留時(shí)間為：降液管有效容積/流量(3)(4)(5)夾帶液泛線：保證evhd/，-系數(shù)漏液線:保證（漏液點(diǎn)氣速）1圖圍Vmax操作彈性=Vmin32VP45L1其它塔板類型10.2填料塔1)填料塔的結(jié)構(gòu)（10-50）噴頭(2)筒體(3)填料層(4)支承板(5)氣體均布器圖2)填料特性(1)比表面

7、積a：間接反映了傳質(zhì)面積的大小空隙率：(2)(3)反應(yīng)阻力的大小堆積體積內(nèi)的填料數(shù)目n(3)填料使液體的均布能力及壁流現(xiàn)象填料層阻力大，液體均布能力強(qiáng)。亂堆填料：有自均布能力，對(duì)噴頭要求低，整砌填料：無自均布能力，對(duì)噴頭要求高，對(duì)填料塔，液體一旦流到塔壁，將一直沿塔壁，此現(xiàn)象稱壁流現(xiàn)象。所以塔高與塔徑之比不能過大。為防止H/D過大，可設(shè)置液體再分布器。填料的形狀（如10-51）圖(4)填料塔內(nèi)的流體力學(xué)現(xiàn)象液體在填料表面呈膜狀：液膜厚度與液體流量、氣體流量（高氣速時(shí)）有關(guān)。氣體在填料層內(nèi)的：類似于流體在顆粒層內(nèi)的。（但為湍流狀態(tài)：1.82次方）如圖10-52低氣速時(shí)，液膜增厚所造成的附加壓降不顯著,氣液兩相無相互影響。A點(diǎn)：載點(diǎn)，氣液兩相（此時(shí)有自衡能力）將發(fā)生交互影響B(tài)點(diǎn)：泛點(diǎn)，交互影響進(jìn)入惡性循環(huán)，產(chǎn)生液泛,壓降曲線近于垂直。此時(shí)，塔內(nèi)充滿液體，雖能操作，但塔內(nèi)液體返混、氣體液沫夾帶現(xiàn)象嚴(yán)重，傳質(zhì)效果極差(5)填料塔的操作范金屬板式塔有操作負(fù)荷性能填料塔：填料種類不同，操作范不同。：10-54圖圍圖圍等板高度HETP定義：分離效果相當(dāng)于一塊理論板，所需的填料層高度。HETP小，填料分離性能好10-54