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1、第三章第三章蒸馏和吸收塔设备蒸馏和吸收塔设备蒸馏操作和吸收操作从气液传质的角度有着共同的特点，可在同样的塔设备中进行。按其结构形式有板式塔，一般处理量大传质设备填料塔，一般处理量小第一节第一节板式塔板式塔板式塔为逐板接触式的气液传质设备，塔板类型按气液流动的方式，可将塔板分为错流塔板和逆流塔板。3-1-1 3-1-1 塔板类型塔板类型逆流塔板，少用 错流塔板，常用错流塔板主要形式有：生产能力小气流阻力大一、泡罩塔板一、泡罩塔板操作弹性大 结构复杂生产能力大气流阻力小二、二、筛板筛板操作弹性小 结构简单三、三、浮阀塔板浮阀塔板F1型，适用普通系统1类型V4型，适用减压系统T型，适用含颗粒或易聚合
2、的物料生产能力大，开孔率大、泡罩2040%、筛板塔操作弹性大，阀片可以自由升降以适应气量的变化塔板效率高，平吹、接触时间长、雾沫夹带少2优点气流阻力小，开孔大液面落差小，液流阻力小造价适中，约等于6080%泡罩、120130%筛板四、四、喷射型塔板喷射型塔板生产能力大，开孔率大、可用较高的空塔气速气流阻力小，液层较薄1舌形塔板落差小、无返混、雾沫夹带小，水平分力操作弹性小，气流截面积固定气相夹带严重，斜吹2浮舌塔板操作弹性大气流阻力小效率较高，介于浮阀与舌形之间3.斜孔塔板结构简单、压降低3-1-2 3-1-2 板式塔的流体力学性能板式塔的流体力学性能评价塔设备的性能指标为：生产能力塔板效率设
3、备性能操作弹性塔板压力降塔的操作能否正常进行，与塔内的气液两相的流体力学状况有关：塔板压力降液泛流体力学性能雾沫夹带漏液液面落差一、一、塔板压降塔板压降总阻力=干板阻力+液层静压力+表面张力在较高板效率前提下，力求减小塔板压力降二、二、液泛：气液量大到使全塔液体相连液泛：气液量大到使全塔液体相连三、三、雾沫夹带雾沫夹带气流将液体从下层板带入上层板气流将液体从下层板带入上层板四、四、漏液：液体从升气孔流下，要求漏液：液体从升气孔流下，要求10%气速太小，或液面落差引起气流分布不均塔板入口处往往上漏液，设安定区五、五、液面落差：液体克服板面阻力形成位差液面落差：液体克服板面阻力形成位差六、六、负荷
4、性能图：各种极限条件下负荷性能图：各种极限条件下Vs-Ls关系曲线组成的图关系曲线组成的图1雾沫夹带线（气相负荷上限线）2液泛线3液相负荷上限线（降液管超负荷线，气泡夹带线）4漏液线（气相负荷下限线）5液相负荷下限线操作弹性两极限的气量之比3-1-3 3-1-3 浮阀塔设计浮阀塔设计一、一、浮阀塔工艺尺寸的计算（工艺设计）浮阀塔工艺尺寸的计算（工艺设计）1塔高式中Z塔高，m；NT理论板层数；ET总板效率；HT塔板间距，m。取整数HTD，表32（经验数据）易起泡、负荷波动大时，应HT2塔径式中D塔径，m；VS气体流量，m3/s；u空塔气速，m/s。关键在于确定适宜的空塔气速u。式中d液滴的直径，
5、m。由净重力与摩擦阻力的平衡，得整理，得式中umax极限空塔气速，m/s；负荷系数，图中Vh、Lh气、液两相的体积流量，m3/h；V、L气、液两相的密度，kg/m3；hL板上液层高度，m；液气动能参数校正负荷系数式中操作物系的液体表面张力，mN/m。求出塔径后还需园整，之后还要进行流体力学核算。3溢流装置溢流堰溢流装置园形，一般用于小塔降液管弓形，常用U型流，一般用于小塔单溢流，D2m阶梯流，D3m(1)出口堰（溢流堰），单溢流堰长，双溢流式中hL板上液层高度，m；hw堰高，m；how堰上液层高度，m。6mm，单溢流60mm，双溢流平直堰：式中Lh塔内液体流量，m3/h。E液流收缩系数，见图3
6、11当E=1时，可用列线图312求hOW。齿形堰：一般齿深hn50mm。4塔板布置塔板可分为：整块式，D800mm分块式，D900mm塔板面积分区：鼓泡区，有效传质区溢流区，降液管（及受液盘）所占区域 破沫区（安定区），进口防漏液，出口防汽泡夹带6075mm，D1.5m无效区（边缘区），支承塔板3050mm,小塔5075mm,大塔5浮阀的数目与排列浮阀塔的操作性能可采用由气体通过阀孔时速度与密度组成的“动能因子”来衡量，其定义式为式中F0气体通过阀孔时的动能因数；u0气体通过阀孔时的速度，m/s；V气体密度，kg/m3。对于F1型浮阀，F0=912，选定F0，后求uo：再求阀孔数N式中d0阀孔
7、直径，do=0.039m浮阀在塔板鼓泡区内的排列有正三角形和等腰三角形两种形式，按照阀孔中心联线与液流方向的关系，又有顺排与叉排之分。（等边三角形）（等腰三角形）式中t同一排孔心距，m；相邻两排孔心距，m；d0阀孔直径，m；A0阀孔总面积，m2；Aa鼓泡区面积，m2；N阀孔总数。而式中，m；，m；以角度数表示的反三角函数值。二、二、浮阀塔板的流体力学验算浮阀塔板的流体力学验算1气体通过浮阀塔板的压力降气体通过一层浮阀塔板时的压力降应为：式中pp塔板压力降，Pa；pc平板压力降，Pa；pl液层压力降，Pa；p克服表面张力的压力降，Pa。或(1)平板阻力，阀全开前(u0u0c)对F1型阀，阀全开后
8、(u0u0c)式中u0c临界孔速，即板上所有阀刚好全部开启时的孔速，m/s；u0阀孔气速，m/s；L液体密度，kg/m3；V气体密度，kg/m3。先联立求解临界孔速u0c，即令：将g=9.81m/s2代入，解得：(1)板上充气液层阻力（经验公式）式中hL液层高度，m；0充气因数水0.50=油0.20.35碳氢化合物0.40.5(2)液体表面张力所造成的阻力（很小，可忽略）式中液体的表面张力，N/m；h浮阀的开度，m。265530Pa，常压和加压塔一般：pp=200Pa，减压塔2液泛式中Hd降液管内的清液层高度，m；hp塔板压力降相当的液柱高度，m；hL板上液层高度，m；hd降液管压力降相当的液
9、柱高度，m。，无进口堰，有进口堰式中液体通过降液管底隙时的流速，m/s。必须：0.30.4，一般物系式中校正系数=0.60.7，不易发泡物系3雾沫夹带通常用泛点率操作空塔气速与液泛空塔气速之比来估算雾沫夹带的大小。80%，大塔泛点率70%，D75mm的环形填料3-2-3 3-2-3 填料塔的计算填料塔的计算一、一、塔径塔径然后园整、检验大于最小喷淋密度。二、二、塔高塔高1传质单元法2等板高度法等板高度(HETP)：与理论塔板的传质作用相当的填料层高度。式中G气相的空塔质量速度，kg/(m2h)；相对挥发度。3-2-4 3-2-4 填料塔附件填料塔附件一、一、填料支承装置填料支承装置栅板式升气管
10、式二、二、液体分布装置液体分布装置莲蓬式溢流管式盘式筛孔式齿槽式多孔环管式三、三、液体再分布装置液体再分布装置截锥形支承板截锥形四、四、除沫装置：除去出口气流中的液滴。除沫装置：除去出口气流中的液滴。折流板除沫器旋流板除沫器丝网除沫器此处还有填料压板或挡网，气体进口装置填料塔发展简史填料塔发展简史1914年拉西环的出现使填料塔进入了科学发展的轨道，至50年代取得了很大的发展，但由于填料塔的“放大效应”，50年代后填料塔进入了缓慢发展时期，而板式塔应运而生。70年代由于世界性的能源危机后，为了节能，填料塔得到了蓬勃发展，规整填料的出现和塔内件的改进使“放大效应”问题基本解决。一、一、填料塔的特点
11、填料塔的特点1生产能力大2分离效率高3压力降小4操作弹性大 5.持液量小二、二、分类分类散装填料填料填料塔塔内件规整填料筒体液体分布装置填料固定装置或填料压紧装置填料支承装置塔内件液体收集再分布装置气体分布装置液、气进料装置整体式，800mm筒体分段式，800mm瓦砾、卵石、焦炭等，1914以前拉西环(RaschigRing)，1914，第一代鲍尔环(PallRing)，1948，第二代改进型鲍尔环(HyPak)阶梯环填料(CMR)贝尔鞍形填料(BellSaddles)英特勒鞍形填料(IntaloxSaddles)散花填料金属环矩鞍填料(IMTP)，1978，第三代塑料诺派克环(NorPakR
12、ing)塑料、金属和陶瓷哈佛罗(HiflowRing)网环鞍型网型分离效率高压延孔环高效散装填料螺线圈生产能力小网带卷斯特曼填料(Stedman)，1937司帕雷派克填料(Spraypak)古德洛卷带型填料(Goodloe)麦特派克填料(Metpak)格里奇栅格型填料(Gritsch)派如纳派克填料(Panapak)颗粒型规则排列填料苏尔寿金属丝网波纹填料(SulzerGausePacking)，1960s板片波纹型填料(Mellapak)，1977RombopakMontzGempak规整填料ISP(IntaloxStructuredPacking)Maxpak,Pyrapak,RaluPakFlexipac,McpakKATAPAK，双层丝网OPtiflow，多通道格栅FlexigridGlitschgridSnapgridUnapak脉冲规整填料碳钢渗铝板波纹填料压延板波纹填料板花规整填料LH型规整填料