合工大-化工原理下-第十一章 氣液傳質(zhì)設(shè)備ppt課件

1、1目錄目錄第十一章第十一章 氣液傳質(zhì)設(shè)備氣液傳質(zhì)設(shè)備 第一節(jié)第一節(jié) 板式塔板式塔一、構(gòu)造及特點(diǎn)一、構(gòu)造及特點(diǎn)二、板式塔類型二、板式塔類型三、氣液兩相在塔內(nèi)的良好接觸形狀三、氣液兩相在塔內(nèi)的良好接觸形狀四、塔板的流膂力學(xué)性能四、塔板的流膂力學(xué)性能五、塔徑和塔高的估算五、塔徑和塔高的估算六、塔板負(fù)荷性能圖六、塔板負(fù)荷性能圖七、塔板設(shè)計要點(diǎn)七、塔板設(shè)計要點(diǎn)1化工原理化工原理電子教案電子教案/目錄目錄2第二節(jié)第二節(jié) 填料塔填料塔一、填料塔構(gòu)造及填料一、填料塔構(gòu)造及填料二、填料塔的流膂力學(xué)性能二、填料塔的流膂力學(xué)性能三、填料塔的附屬構(gòu)造三、填料塔的附屬構(gòu)造四、高效規(guī)整填料塔與板式塔的比較四、高效規(guī)整填料

2、塔與板式塔的比較目錄目錄第十一章第十一章 小結(jié)小結(jié)2化工原理化工原理電子教案電子教案/目錄目錄化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章3第十一章第十一章 氣液傳質(zhì)設(shè)備氣液傳質(zhì)設(shè)備3化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章4第十一章第十一章 氣液傳質(zhì)設(shè)備氣液傳質(zhì)設(shè)備4化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章5第十一章第十一章 氣液傳質(zhì)設(shè)備氣液傳質(zhì)設(shè)備第一節(jié)第一節(jié) 板式板式塔塔 填料塔填料塔板式塔板式塔塔設(shè)備塔設(shè)備 板式塔出現(xiàn)較早，迄今已有板式塔出現(xiàn)較早，迄今已有190190余年的歷史了，其間余年的歷史了，其間跨越了四個里程碑，即跨越了四個里程碑，即 食品

3、和醫(yī)藥消費(fèi)階段食品和醫(yī)藥消費(fèi)階段 能源能源( (煉油煉油) )消費(fèi)階段消費(fèi)階段 石油化工消費(fèi)階段石油化工消費(fèi)階段 節(jié)能要求階段節(jié)能要求階段5化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章6第一節(jié)第一節(jié) 板式塔板式塔觀看錄像時的思索題：觀看錄像時的思索題：氣液兩相在塔內(nèi)的良好接觸形狀有哪兩種？氣液兩相在塔內(nèi)的良好接觸形狀有哪兩種？塔板構(gòu)造包括哪些？塔板構(gòu)造包括哪些？塔內(nèi)不利流動情況有哪些？塔內(nèi)不利流動情況有哪些？塔內(nèi)不良操作景象有哪些？塔內(nèi)不良操作景象有哪些？塔板型式有幾種？塔板型式有幾種？負(fù)荷性能圖有幾條線組成？什么用途？負(fù)荷性能圖有幾條線組成？什么用途？觀看錄像觀看錄像6化工原理化工

4、原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章7第一節(jié)第一節(jié) 板式塔板式塔一、構(gòu)造及特點(diǎn)一、構(gòu)造及特點(diǎn) 有溢流塔板有溢流塔板 降液管降液管平頂型平頂型溢流堰溢流堰受液區(qū)受液區(qū)開孔區(qū)開孔區(qū) 齒形堰齒形堰平頂堰平頂堰 溢流堰溢流堰降液管降液管溢流裝置溢流裝置單流型單流型單降液管單降液管多降液管多降液管7化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章8第一節(jié)第一節(jié) 板式塔板式塔一、構(gòu)造及特點(diǎn)一、構(gòu)造及特點(diǎn)雙流型塔板雙流型塔板受液區(qū)受液區(qū)8化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章9第一節(jié)第一節(jié) 板式塔板式塔 階梯型流階梯型流型流型流多流型多流型單流型單流型液流形式液流形式U雙流型 受

5、液盤 U 流型 受液盤階梯型流9化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章10二、板式塔類型二、板式塔類型 其它型：其它型：噴射型：噴射型：浮閥型浮閥型篩孔型篩孔型泡罩型泡罩型有溢流塔板又分為：有溢流塔板又分為：優(yōu)點(diǎn)：彈性大、操作穩(wěn)定可靠。優(yōu)點(diǎn)：彈性大、操作穩(wěn)定可靠。缺陷：構(gòu)造復(fù)雜，制造本錢高，壓降大，液泛氣速缺陷：構(gòu)造復(fù)雜，制造本錢高，壓降大，液泛氣速 低，故消費(fèi)才干較小。低，故消費(fèi)才干較小。1813年年Cellier初次發(fā)明初次發(fā)明 長期以來，人長期以來，人們圍繞高效率、大們圍繞高效率、大通量、寬彈性、低通量、寬彈性、低壓降的目的，開發(fā)壓降的目的，開發(fā)了不少于了不少于8080種

6、的各種的各種類型塔板。種類型塔板。10化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章11二、板式塔類型二、板式塔類型 特點(diǎn)：構(gòu)造簡單、造價低、壓降小、消費(fèi)能特點(diǎn)：構(gòu)造簡單、造價低、壓降小、消費(fèi)能 力大、操作彈性可達(dá)力大、操作彈性可達(dá)23。 其它型：其它型：噴射型：噴射型：浮閥型浮閥型篩孔型篩孔型泡罩型泡罩型 普通工業(yè)中普通工業(yè)中運(yùn)用的篩板孔徑運(yùn)用的篩板孔徑是是3-8mm，近年，近年來采用大孔徑來采用大孔徑(l0-25mm)的的篩板。篩板。11化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章12二、板式塔類型二、板式塔類型 其它型：其它型：噴射型：噴射型：浮閥型浮閥型篩孔型篩孔型泡

7、罩型泡罩型特點(diǎn)：構(gòu)造上較泡罩簡單，比篩板復(fù)雜，特點(diǎn)：構(gòu)造上較泡罩簡單，比篩板復(fù)雜， 操作彈性大、消費(fèi)才干大。操作彈性大、消費(fèi)才干大。 1953年開發(fā)年開發(fā)出來，其中以出來，其中以美國美國Glitstch公公司推出的司推出的F1型型浮閥運(yùn)用最為浮閥運(yùn)用最為廣泛廣泛12化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章13F1型、型、V型、型、T型、型、A型型 各種浮閥：各種浮閥：13化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章14二、板式塔類型二、板式塔類型 在近在近4040年里，塔板是按泡罩、篩孔和浮閥這三種根年里，塔板是按泡罩、篩孔和浮閥這三種根本塔類而開展的，一些新開發(fā)的塔板

8、，多數(shù)也是這三種本塔類而開展的，一些新開發(fā)的塔板，多數(shù)也是這三種塔板的改良型。塔板的改良型。 進(jìn)入進(jìn)入9090年代以來，人們又開場尋求板式塔的新突破。年代以來，人們又開場尋求板式塔的新突破。歐美各國，尤其是美國的各大塔器消費(fèi)商，研制、開發(fā)歐美各國，尤其是美國的各大塔器消費(fèi)商，研制、開發(fā)出大批新型塔板。這些新型塔板既抑制了以前的一些缺出大批新型塔板。這些新型塔板既抑制了以前的一些缺陷，同時又保管了以往普通塔板的優(yōu)點(diǎn)，以更好順應(yīng)如陷，同時又保管了以往普通塔板的優(yōu)點(diǎn)，以更好順應(yīng)如今對于大直徑蒸餾設(shè)備大通量、高效率的要求。今對于大直徑蒸餾設(shè)備大通量、高效率的要求。14化工原理化工原理電子教案電子教案/

9、 /第十一章第十一章15二、板式塔類型二、板式塔類型 其它型：其它型：噴射型：噴射型：浮閥型浮閥型篩孔型篩孔型泡罩型泡罩型 放射型塔板有一個共同的特點(diǎn)是在放射條件下，液體放射型塔板有一個共同的特點(diǎn)是在放射條件下，液體被氣體撕裂，氣體為延續(xù)相、液體為分散相。這種型式的被氣體撕裂，氣體為延續(xù)相、液體為分散相。這種型式的塔板氣相負(fù)荷高，塔板上液層薄而壓降低。塔板氣相負(fù)荷高，塔板上液層薄而壓降低。 在消費(fèi)上運(yùn)用較為廣泛的有舌形塔板、浮動舌形塔板、在消費(fèi)上運(yùn)用較為廣泛的有舌形塔板、浮動舌形塔板、網(wǎng)孔塔板、斜孔塔板等。網(wǎng)孔塔板、斜孔塔板等。斜孔塔板斜孔塔板 舌形塔板舌形塔板 15化工原理化工原理電子教案電

10、子教案/ /第十一章第十一章16二、板式塔類型二、板式塔類型 其它型：其它型：噴射型：噴射型：浮閥型浮閥型篩孔型篩孔型泡罩型泡罩型氣、液逆流流動氣、液逆流流動氣、液錯流流動塔板氣、液錯流流動塔板16化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章17二、板式塔類型二、板式塔類型 其它型：其它型：噴射型：噴射型：浮閥型浮閥型篩孔型篩孔型泡罩型泡罩型氣、液錯流流動塔板氣、液錯流流動塔板 在在1992年國際精餾與吸收會議年國際精餾與吸收會議上，上，Bruyn等人引見了他們研討的等人引見了他們研討的一種適用于高壓、高通量的一種適用于高壓、高通量的Nye塔塔板。板。 到到2019年至少已有年至少已

11、有150座座Nye塔塔板用于工業(yè)化。板用于工業(yè)化。 特點(diǎn)：將降液管的底部提高，特點(diǎn)：將降液管的底部提高，在其下方也設(shè)置浮閥或篩孔；在在其下方也設(shè)置浮閥或篩孔；在降液管底部的垂直面上，氣體程度降液管底部的垂直面上，氣體程度吹入液層，從降液管流出的清液很吹入液層，從降液管流出的清液很快快“活化為泡沫，有利于氣液傳活化為泡沫，有利于氣液傳質(zhì)，同時也有利于減小塔板上的液質(zhì)，同時也有利于減小塔板上的液面落差；降液管出口面積小于進(jìn)面落差；降液管出口面積小于進(jìn)口面積，其優(yōu)點(diǎn)是塔板上可以設(shè)置口面積，其優(yōu)點(diǎn)是塔板上可以設(shè)置更多的浮閥或篩孔，降低了壓降，更多的浮閥或篩孔，降低了壓降，提高了消費(fèi)才干。提高了消費(fèi)才干

12、。17化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章18二、板式塔類型二、板式塔類型 其它型：其它型：噴射型：噴射型：浮閥型浮閥型篩孔型篩孔型泡罩型泡罩型氣、液錯流流動塔板氣、液錯流流動塔板 MD塔板塔板MultiDowncomer Sieve Trays是美國是美國Union Carbide公司研制的多降液管篩板公司研制的多降液管篩板塔。塔。 它是采用多個懸掛式降液管，它是采用多個懸掛式降液管，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：由于降液管懸主要有以下優(yōu)點(diǎn)：由于降液管懸空，使得降液管下方也能設(shè)置篩孔空，使得降液管下方也能設(shè)置篩孔或浮閥，提高了開孔率，同時也降或浮閥，提高了開孔率，同時也降低了壓降；液流流

13、程短，不存在低了壓降；液流流程短，不存在塔板上液層高度不均的問題，霧沫塔板上液層高度不均的問題，霧沫夾帶大大減少；出口堰總長長遠(yuǎn)夾帶大大減少；出口堰總長長遠(yuǎn)大于普通塔板，可以允許很高的液大于普通塔板，可以允許很高的液流負(fù)荷。流負(fù)荷。18化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章19二、板式塔類型二、板式塔類型 其它型：其它型：噴射型：噴射型：浮閥型浮閥型篩孔型篩孔型泡罩型泡罩型氣、液錯流流動塔板氣、液錯流流動塔板 浙江工業(yè)大學(xué)浙江工業(yè)大學(xué)在八十年代末開發(fā)。在八十年代末開發(fā)。它屬于它屬于MD塔板的塔板的改良型。它使在塔改良型。它使在塔板下的降液管兩側(cè)板下的降液管兩側(cè)覆合一薄層規(guī)整填覆

14、合一薄層規(guī)整填料，減小塔板的霧料，減小塔板的霧沫夾帶。沫夾帶。19化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章20二、板式塔類型二、板式塔類型 其它型：其它型：噴射型：噴射型：浮閥型浮閥型篩孔型篩孔型泡罩型泡罩型氣、液錯流流動塔板氣、液錯流流動塔板氣、液并流流動塔板氣、液并流流動塔板20化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章21二、板式塔類型二、板式塔類型 研討結(jié)果闡明，塔板的效率并不單純?nèi)Q于塔盤的研討結(jié)果闡明，塔板的效率并不單純?nèi)Q于塔盤的構(gòu)造，也與物系的性質(zhì)如相對揮發(fā)度、黏度、混合物組構(gòu)造，也與物系的性質(zhì)如相對揮發(fā)度、黏度、混合物組分等的關(guān)系很大。因此，我們在選

15、擇塔板時，必需根據(jù)分等的關(guān)系很大。因此，我們在選擇塔板時，必需根據(jù)分別體系和物系的特點(diǎn)來選擇適宜的塔板。分別體系和物系的特點(diǎn)來選擇適宜的塔板。 根據(jù)以往的閱歷，對于要求液相流量非常大的分別根據(jù)以往的閱歷，對于要求液相流量非常大的分別體系可采用體系可采用MD塔板；對于真空操作的可采用放射型塔塔板；對于真空操作的可采用放射型塔板，如斜孔塔板；對于高壓、易發(fā)泡的可采用并流塔板，板，如斜孔塔板；對于高壓、易發(fā)泡的可采用并流塔板，如如JCPT；而對于彈性要求大的可采用浮閥塔板。；而對于彈性要求大的可采用浮閥塔板。21化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章22三、氣液兩相在塔內(nèi)的良好接觸形

16、狀三、氣液兩相在塔內(nèi)的良好接觸形狀氣氣液液接接觸觸方方式式有有三三種種： 噴噴霧霧接接觸觸狀狀態(tài)態(tài)泡泡沫沫接接觸觸狀狀態(tài)態(tài)鼓鼓泡泡接接觸觸狀狀態(tài)態(tài) 這兩種氣液接觸方式才干使氣液兩相在設(shè)這兩種氣液接觸方式才干使氣液兩相在設(shè)備中要有良好的接觸：備中要有良好的接觸： 接觸充分，接觸面要大，相界面不斷更新接觸充分，接觸面要大，相界面不斷更新22化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章23四、塔板的流膂力學(xué)性能四、塔板的流膂力學(xué)性能1、漏液、漏液2、液沫夾帶、液沫夾帶3、液泛、液泛4、氣泡夾帶、氣泡夾帶5、塔板上的液面落差、塔板上的液面落差6、塔板上液體的返混、塔板上液體的返混7、氣體經(jīng)過

17、塔板的壓降、氣體經(jīng)過塔板的壓降8、液體停留時間、液體停留時間 塔內(nèi)只需具有良好的流膂力學(xué)性能，才干實(shí)現(xiàn)高效傳質(zhì)塔內(nèi)只需具有良好的流膂力學(xué)性能，才干實(shí)現(xiàn)高效傳質(zhì)。因此，有必要討論一下塔內(nèi)流膂力學(xué)性能。因此，有必要討論一下塔內(nèi)流膂力學(xué)性能。 詳細(xì)討論以下幾個方面包括不良的流膂力學(xué)情況：詳細(xì)討論以下幾個方面包括不良的流膂力學(xué)情況： 23化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章24四、塔板的流膂力學(xué)性能四、塔板的流膂力學(xué)性能2、液沫夾帶、液沫夾帶1、漏液、漏液嚴(yán)重漏液嚴(yán)重漏液-不允許，是塔的不良操作景象之一。不允許，是塔的不良操作景象之一。- - 一定存在，不可防止。一定存在，不可防止。

18、 有溢流塔板有溢流塔板 氣體保送夾帶、氣體保送夾帶、 飛濺夾帶飛濺夾帶- - 一定存在，不可防止。一定存在，不可防止。要求夾帶量要求夾帶量eG L2 L1 1 0 u, m/s 填填料料層層的的 pu 關(guān)關(guān)系系（雙雙對對數(shù)數(shù)坐坐標(biāo)標(biāo)系系） L-噴淋量大大空塔氣速空塔氣速二、填料塔的流膂力學(xué)性能二、填料塔的流膂力學(xué)性能填料表面填料表面載載點(diǎn)點(diǎn)載液區(qū)液泛區(qū)泛泛點(diǎn)點(diǎn)適適宜宜操操作作應(yīng)應(yīng)在在載載點(diǎn)點(diǎn)氣氣速速和和泛泛點(diǎn)點(diǎn)氣氣速速之之間間Fuu)8 . 06 . 0( 1 1、氣體經(jīng)過填料層的壓力降、氣體經(jīng)過填料層的壓力降 恒持液量區(qū)恒持液量區(qū)持液量持液量53化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章

19、第十一章54二、填料塔的流膂力學(xué)性能二、填料塔的流膂力學(xué)性能2、液泛、液泛埃?？丝颂靥谽ckert通通用用關(guān)關(guān)聯(lián)聯(lián)圖圖泛點(diǎn)線泛點(diǎn)線54化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章55三、填料塔的附屬構(gòu)造三、填料塔的附屬構(gòu)造填料支承板填料支承板液體分布器液體分布器液體再分布器液體再分布器對傳質(zhì)性能影響也很大對傳質(zhì)性能影響也很大55化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第十一章第十一章56四、高效規(guī)整填料塔與板式塔的比較四、高效規(guī)整填料塔與板式塔的比較 兩者競爭才干各有兩者競爭才干各有強(qiáng)弱。強(qiáng)弱。 統(tǒng)計闡明，與填料統(tǒng)計闡明，與填料塔相比，石油化工企塔相比，石油化工企業(yè)塔設(shè)備中板式塔約業(yè)塔設(shè)備中板式塔約占占9090以上。易于放以上。易于放大而且在設(shè)計與操作大而且在設(shè)計與操作方面已具備了比較成方面已具備了比較成熟的閱歷。熟的閱歷。1塔壓降小塔壓降小 目前常用的板式塔，其單板壓目前常用的板式塔，其單板壓降常在降常在0.3-0.5 kPa之間，假設(shè)一個之間，假設(shè)一個具有具有50塊板的板式塔在真空操作塊板的板式塔在真空操作下，全塔的壓降有下，全塔的壓降有17-27kPa， 同樣一個相當(dāng)于同樣一個相當(dāng)于50塊板的填料塊板的填料塔