蒸餾和吸收塔設(shè)備

第3章蒸餾和吸收塔設(shè)備3.1板式塔3.2填料塔3.1板式塔3.1.1概述3.1.2篩板上的氣液接觸狀態(tài)3.1.3氣體通過(guò)篩板的阻力損失3.1.4板式塔的不正常操作現(xiàn)象3.1.5板效率的各種表示方法及其應(yīng)用3.1.6提高板效率的措施3.1.7塔板型式3.1.1概述

板式塔的設(shè)計(jì)意圖板式塔是一種應(yīng)用極為廣泛的氣液傳質(zhì)設(shè)備，它由一個(gè)通常呈圓柱形的殼體及其中按一定間距水平設(shè)置的若干塔板所組成。如圖所示，板式塔正常工作時(shí)，液體在重力作用下自上而下通過(guò)各層塔板后由塔底排出；氣體在壓差推動(dòng)下，經(jīng)均布在塔板上的開(kāi)孔由下而上穿過(guò)各層塔板后由塔頂排出，在每塊塔板上皆貯有一定的液體，氣體穿過(guò)板上液層時(shí)，兩相接觸進(jìn)行傳質(zhì)。3.1.1概述為有效地實(shí)現(xiàn)氣液兩相之間的傳質(zhì)，板式塔應(yīng)具有以下兩方面的功能：①在每塊塔板上氣液兩相必須保持密切而充分的接觸，為傳質(zhì)過(guò)程提供足夠大而且不斷更新的相際接觸表面，減小傳質(zhì)阻力；②在塔內(nèi)應(yīng)盡量使氣液兩相呈逆流流動(dòng)，以提供最大的傳質(zhì)推動(dòng)力。由吸收章可知，當(dāng)氣液兩相進(jìn)、出塔設(shè)備的濃度一定時(shí)，兩相逆流接觸時(shí)的平均傳質(zhì)推動(dòng)力最大。在板式塔內(nèi)，各塊塔板正是按兩相逆流的原則組合起來(lái)的。3.1.1概述但是，在每塊塔板上，由于氣液兩相的劇烈攪動(dòng)，是不可能達(dá)到充分的逆流流動(dòng)的。為獲得盡可能大的傳質(zhì)推動(dòng)力，目前在塔板設(shè)計(jì)中只能采用錯(cuò)流流動(dòng)的方式，即液體橫向流過(guò)塔板，而氣體垂直穿過(guò)液層。由此可見(jiàn)，除保證氣液兩相在塔板上有充分的接觸之外，板式塔的設(shè)計(jì)意圖是，在塔內(nèi)造成一個(gè)對(duì)傳質(zhì)過(guò)程最有利的理想流動(dòng)條件，即在總體上使兩相呈逆流流動(dòng)，而在每一塊塔板上兩相呈均勻的錯(cuò)流接觸。3.1.2篩板上的氣液接觸狀態(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)及傳質(zhì)和傳熱規(guī)律的重要因素。如圖所示，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)。（1）鼓泡接觸狀態(tài)當(dāng)氣速較低時(shí)，氣體以鼓泡形式通過(guò)液層。由于氣泡的數(shù)量不多，形成的氣液混合物基本上以液體為主，氣液兩相接觸的表面積不大，傳質(zhì)效率很低。3.1.2篩板上的氣液接觸狀態(tài)3.1.2篩板上的氣液接觸狀態(tài)（2）蜂窩狀接觸狀態(tài)隨著氣速的增加，氣泡的數(shù)量不斷增加。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。由于氣泡不易破裂，表面得不到更新，所以此種狀態(tài)不利于傳熱和傳質(zhì)。

3.1.2篩板上的氣液接觸狀態(tài)

（3）泡沫接觸狀態(tài)當(dāng)氣速繼續(xù)增加，氣泡數(shù)量急劇增加，氣泡不斷發(fā)生碰撞和破裂，此時(shí)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(dòng)十分劇烈的動(dòng)態(tài)泡沫，在板上只能看到較薄的一層液體。由于泡沫接觸狀態(tài)的表面積大，并不斷更新，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)。3.1.2篩板上的氣液接觸狀態(tài)（4）噴射接觸狀態(tài)當(dāng)氣速繼續(xù)增加，由于氣體動(dòng)能很大，把板上的液體向上噴成大小不等的液滴，直徑較大的液滴受重力作用又落回到板上，直徑較小的液滴被氣體帶走，形成液沫夾帶。此時(shí)塔板上的氣體為連續(xù)相，液體為分散相，兩相傳質(zhì)的面積是液滴的外表面。由于液滴回到塔板上又被分散，這種液滴的反復(fù)形成和聚集，使傳質(zhì)面積大大增加，而且表面不斷更新，有利于傳質(zhì)與傳熱進(jìn)行，也是一種較好的接觸狀態(tài)。如上所述，泡沫接觸狀態(tài)和噴射狀態(tài)均是優(yōu)良的塔板接觸狀態(tài)。因噴射接觸狀態(tài)的氣速高于泡沫接觸狀態(tài)，故噴射接觸狀態(tài)有較大的生產(chǎn)能力，但噴射狀態(tài)液沫夾帶較多，若控制不好，會(huì)破壞傳質(zhì)過(guò)程，所以多數(shù)塔均控制在泡沫接觸狀態(tài)下工作。3.1.3氣體通過(guò)篩篩板的阻力力損失氣體通過(guò)塔塔板的壓降降（塔板的的總壓降））包括：塔塔板的干板板阻力（即即板上各部部件所造成成的局部阻阻力），板板上充氣液液層的靜壓壓力及液體體的表面張張力。塔板壓降是是影響板式式塔操作特特性的重要要因素。塔塔板壓降增增大，一方方面塔板上上氣液兩相相的接觸時(shí)時(shí)間隨之延延長(zhǎng)，板效效率升高，，完成同樣樣的分離任任務(wù)所需實(shí)實(shí)際塔板數(shù)數(shù)減少，設(shè)設(shè)備費(fèi)降低低；另一方方面，塔釜釜溫度隨之之升高，能能耗增加，，操作費(fèi)增增大，若分分離熱敏性性物系時(shí)易易造成物料料的分解或或結(jié)焦。因因此，進(jìn)行行塔板設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜綜合考慮，，在保證較較高效率的的前提下，，力求減小小塔板壓降降，以降低低能耗和改改善塔的操操作。3.1.4板式塔的不不正常操作作現(xiàn)象篩板塔內(nèi)氣氣體兩相的的非理想流流動(dòng)包括漏漏液、液泛泛和液沫夾夾帶等，是是使塔板效效率降低甚甚至使操作作無(wú)法進(jìn)行行的重要因因素，因此此，應(yīng)盡量量避免這些些異常操作作現(xiàn)象的出出現(xiàn)。（1）漏液在正常操作作的塔板上上，液體橫橫向流過(guò)塔塔板，然后后經(jīng)降液管管流下。當(dāng)當(dāng)氣體通過(guò)過(guò)塔板的速速度較小時(shí)時(shí)，氣體通通過(guò)升氣孔孔道的動(dòng)壓壓不足以阻阻止板上液液體經(jīng)孔道道流下時(shí)，，便會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)漏液現(xiàn)象象。漏液的的發(fā)生導(dǎo)致致氣液的兩相在塔板上上的接觸時(shí)時(shí)間減少，，塔板效率率3.1.4板式塔的不不正常操作作現(xiàn)象下降，嚴(yán)重重時(shí)會(huì)使塔塔板不能積積液而無(wú)法法正常操作作。通常，，為保證塔塔的正常操操作，漏液液量應(yīng)不大大于液體流流量的3%。漏液量達(dá)達(dá)到3%的氣體速度度稱(chēng)為漏液液速度，它它是板式塔塔操作氣速速的下限。。造成漏液的的主要原因因是氣速太太小和板面面上液面落落差所引起起的氣流分分布不均勻勻。在塔板板液體入口口處，液層層較厚，往往往出現(xiàn)漏漏液，為此此常在塔板板液體入口口處留出一一條不開(kāi)孔孔的區(qū)域，，稱(chēng)為安定定區(qū)。3.1.4板式塔的不不正常操作作現(xiàn)象（2）液沫夾帶帶上升氣流穿穿過(guò)塔板上上液層時(shí)，，必然將部部分液體分分散成微小小液滴，氣氣體夾帶著著這些液滴滴在板間的的空間上升升，如液滴滴來(lái)不及沉沉降分離，，則將隨氣氣體進(jìn)入上上層塔板，，這種現(xiàn)象象稱(chēng)為液沫沫夾帶。液滴的生成成雖然可增增大氣液兩兩相的接觸觸面積，有有利于傳質(zhì)質(zhì)和傳熱，，但過(guò)量的的液沫夾帶帶常造成液液相在塔板板間的返混混，進(jìn)而導(dǎo)導(dǎo)致板效率率嚴(yán)重下降降。為維持持正常操作作，需將液液沫夾帶限限制在一定定范圍，一一般允許的的液沫夾帶帶量為<0.1kg（液）/kg（氣）。影響液沫夾夾帶量的因因素很多，，最主要的的是空塔氣氣速和塔板板間距?？湛账馑贉p減小及塔板板間距增大大，可使液液沫夾帶量量減小。3.1.4板式塔的不不正常操作作現(xiàn)象（3）液泛塔板正常操操作時(shí)，在在板上維持持一定厚度度的液層，，以和氣體體進(jìn)行接觸觸傳質(zhì)。如如果由于某某種原因，，導(dǎo)致液體體充滿(mǎn)塔板板之間的空空間，使塔塔的正常操操作受到破破壞，這種種現(xiàn)象稱(chēng)為為液泛。當(dāng)塔板上液液體流量很很大，上升升氣體的速速度很高時(shí)時(shí)，液體被被氣體夾帶帶到上一層層塔板上的的量劇增，，使塔板間間充滿(mǎn)氣液液混合物，，最終使整整個(gè)塔內(nèi)都都充滿(mǎn)液體體，這種由由于液沫夾夾帶量過(guò)大大引起的液液泛稱(chēng)為夾夾帶液泛。。3.1.4板式塔的不不正常操作作現(xiàn)象當(dāng)降液管內(nèi)內(nèi)液體不能能順利向下下流動(dòng)時(shí)，，管內(nèi)液體體必然積累累，致使管管內(nèi)液位增增高而越過(guò)過(guò)溢流堰頂頂部，兩板板間液體相相連，塔板板產(chǎn)生積液液，并依次次上升，最最終導(dǎo)致塔塔內(nèi)充滿(mǎn)液液體，這種種由于降液液管內(nèi)充滿(mǎn)滿(mǎn)液體而引引起的液泛泛稱(chēng)為降液液管液泛。。液泛的形形成與氣氣液兩相相的流量量相關(guān)。。對(duì)一定定的液體體流量，，氣速過(guò)過(guò)大會(huì)形形成液泛泛；反之之，對(duì)一一定的氣氣體流量量，液量量過(guò)大也也可能發(fā)發(fā)生液泛泛。液泛泛時(shí)的氣氣速稱(chēng)為為泛點(diǎn)氣氣速，正正常操作作氣速應(yīng)應(yīng)控制在在泛點(diǎn)氣氣速之下下。影響液泛泛的因素素除氣液液流量外外，還與與塔板的的結(jié)構(gòu)，，特別是是塔板間間距等參參數(shù)有關(guān)關(guān)，設(shè)計(jì)計(jì)中采用用較大的的板間距距，可提提高泛點(diǎn)點(diǎn)氣速。3.1.5板效率的的各種表表示方法法及其應(yīng)應(yīng)用（1）點(diǎn)效率率式中——離開(kāi)塔板板上某點(diǎn)點(diǎn)的氣相相組成；；——進(jìn)入第n塊板的氣氣相組成成；——與被考察察點(diǎn)液相相組成x成平衡的的氣相組組成。為計(jì)算實(shí)實(shí)際板數(shù)數(shù)，必須須知道離離開(kāi)同一一塊實(shí)際際塔板的的兩相平平均組成的關(guān)關(guān)系。點(diǎn)點(diǎn)效率不不能滿(mǎn)足足此要求求。3.1.5板效率的的各種表表示方法法及其應(yīng)應(yīng)用（2）默弗里里板效率率不僅考慮慮了塔板板上兩相相之間的的接觸狀狀況，同同時(shí)也計(jì)計(jì)入了塔塔板上氣液兩相相的非理理想流動(dòng)動(dòng)，但未未考慮塔塔板間的的非理想想流動(dòng)，，即液沫沫夾帶和漏夜夜。、、均均小小于1。，3.1.5板效率的的各種表表示方法法及其應(yīng)應(yīng)用（3）理論板板數(shù)考慮了液液沫夾帶帶的影響響即。。一一般據(jù)修修正平衡衡線的概概念，實(shí)驗(yàn)經(jīng)常?？迹ㄔO(shè)設(shè)各板均均相等等為0.6，全回流流求實(shí)際際塔板數(shù)數(shù)）。3.1.5板效率的的各種表表示方法法及其應(yīng)應(yīng)用（4）全塔效效率（設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)最最常用））式中——理論板數(shù)數(shù)；——實(shí)際板數(shù)數(shù)。3.1.6提高板效效率的措措施3.1.6.1結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)3.1.6.2操作參數(shù)數(shù)和塔板板的負(fù)荷荷性能圖圖3.1.6.1結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)影響塔板板效率的的結(jié)構(gòu)參參數(shù)很多多，塔徑徑、板間間距、堰堰高、堰堰長(zhǎng)以及及降液管管尺寸等等對(duì)板效效率皆有有影響，，必須按按某些經(jīng)經(jīng)驗(yàn)規(guī)則則恰當(dāng)?shù)氐剡x擇。。此外，，有以下下兩點(diǎn)得得特別指指出。（1）合理選選擇塔板板的開(kāi)孔孔率和孔孔徑造成成適應(yīng)于于物系性性質(zhì)的氣氣液接觸觸狀態(tài)塔板上存存在著兩兩種氣液液接觸狀狀態(tài)——泡沫狀態(tài)態(tài)和噴射射狀態(tài)。。不同的的孔速下下將出現(xiàn)現(xiàn)不同的的氣液接接觸狀態(tài)態(tài)，不同同的物系系適宜于于不同的的接觸狀狀態(tài)。3.1.6.1結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)已知，輕輕組分表表面張力力小于重重組分的的物系宜宜采用泡泡沫接觸觸狀態(tài)，，輕組分分表面張張力大于于重組分分的物系系宜采用用噴射接接觸狀態(tài)態(tài)。這一一點(diǎn)可解解釋如下下：在泡沫接接觸狀態(tài)態(tài)，氣泡泡密集，，板上液液體呈液液膜狀態(tài)態(tài)而介于于氣泡之之間。在在傳質(zhì)過(guò)過(guò)程中，，液膜是是否穩(wěn)定定左右著著實(shí)際相相界面的的大小。。如果液液膜不穩(wěn)穩(wěn)定，則則易被撕撕裂而發(fā)發(fā)生氣泡泡的合并并，相界界面將減減少。設(shè)設(shè)有液膜膜如圖所所示，其其表面張張力為。。若若液膜的的某一局局部發(fā)生生質(zhì)量傳傳遞，該該處膜厚厚減薄，，輕組分分濃度減減小，重重組分濃濃度增加加，表面面張力發(fā)發(fā)生變化化。3.1.6.1結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)顯然，對(duì)對(duì)于重組組分表面面張力較較小的物物系，局局部傳質(zhì)質(zhì)處的表表面張力力將將小于于，，液體被被拉向四四周，導(dǎo)導(dǎo)致液膜膜破裂氣氣泡合并并。反之之，對(duì)于于重組分分表面張張力較大大的物系系，局部部蒸發(fā)處處的表面面張力將將大于于，可吸吸引周?chē)鷩囊后w體，使液液膜得以以恢復(fù)，，液膜比比較穩(wěn)定定。因此，重重組分表表面張力力較大的的物系，，宜采用用泡沫接接觸狀態(tài)態(tài)。若以以表表示重重組分的的摩爾分分?jǐn)?shù)，這這種物系系的，，故故可稱(chēng)為為正系統(tǒng)統(tǒng)。3.1.6.1結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)在噴射狀狀態(tài)中，，液相被被分散成成液滴而而形成界界面。與與泡沫接接觸狀態(tài)態(tài)中的液液膜相反反，此時(shí)時(shí)，液滴滴的穩(wěn)定定性越差差，液滴滴越容易易分裂，，相界面面越大。。如圖所所示，由由于局部部質(zhì)量傳傳遞，液液滴表面面的某個(gè)個(gè)局部將將出現(xiàn)缺缺口，此此處重組組分摩爾爾分?jǐn)?shù)增增加，表表面張力力發(fā)生變變化。對(duì)于正系系統(tǒng)，缺缺口處的的表面張張力大大于，，缺缺口得以以彌合，，液滴穩(wěn)穩(wěn)定不易易分裂。。對(duì)于重重組分表表面張力力較小的的物系，，缺口處處的表面面張力小小于，缺缺口將自自動(dòng)擴(kuò)展展加深，，導(dǎo)致液液滴分裂裂。3.1.6.1結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)因此，重重組分表表面張力力較小的的物系，，宜采用用噴射接接觸狀態(tài)態(tài)。同樣樣，若以以表表示重組組分的摩摩爾分?jǐn)?shù)數(shù)，這種種物系的的，，故可可稱(chēng)為負(fù)負(fù)系統(tǒng)。?？傊?，正正系統(tǒng)的的液滴或或液膜的的穩(wěn)定性性皆好，，宜采用用泡沫接接觸狀態(tài)態(tài)而不宜宜采用噴噴射接觸觸狀態(tài)；；負(fù)系統(tǒng)統(tǒng)的液滴滴或液膜膜穩(wěn)定性性差，宜宜采用噴噴射接觸觸狀態(tài)而而不宜采采用泡沫沫接觸狀狀態(tài)。3.1.6.1結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)（2）設(shè)置傾傾斜的進(jìn)進(jìn)氣裝置置，使全全部或部部分氣流流斜向流流入液層層在塔板上上適當(dāng)?shù)氐卦O(shè)置傾傾斜進(jìn)氣氣裝置，，使全部部或部分分氣體沿沿傾斜于于液體流流動(dòng)的方方向進(jìn)入入液層，，具有以以下優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)。①斜向向進(jìn)氣時(shí)時(shí)，氣體體將給液液體以部部分動(dòng)量量。這樣樣，液體體將在該該部分動(dòng)動(dòng)量推動(dòng)動(dòng)下沿塔塔板流動(dòng)動(dòng)，而不不必依靠靠液面落落差。適適當(dāng)?shù)胤址峙湫毕蛳蜻M(jìn)入的的氣量。。即可維維持一定定的液層層厚度，，還可以以消除液液面落差差，促使使氣流的的均布。。3.1.6.1結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)②適當(dāng)?shù)氐匕才判毙毕蜻M(jìn)氣氣裝置，，即在塔塔板邊緣緣處適當(dāng)當(dāng)增加斜斜向進(jìn)氣氣裝置的的數(shù)量，，可使液液體沿圓圓形塔板板表面流流動(dòng)均勻勻。③斜向進(jìn)進(jìn)氣時(shí)造造成的液液滴具有有傾斜的的初速度度，其垂垂直分量量較小，，因而液液膜夾帶帶量有所所下降。。總之，適適量采用用斜向進(jìn)進(jìn)氣裝置置，可減減少氣液液兩相在在塔板上上的非理理想流動(dòng)動(dòng)，提高高塔板效效率。實(shí)實(shí)現(xiàn)斜向向進(jìn)氣的的塔結(jié)構(gòu)構(gòu)有多種種形式。。例如，，舌形塔塔板、斜斜孔塔板板、網(wǎng)孔孔塔板等等使全部部氣體傾傾向進(jìn)入入液層；；而林德德篩板則則使部分分氣體斜斜向進(jìn)入入液層。。3.1.6.2操作參數(shù)和塔塔板的負(fù)荷性性能圖（1）負(fù)荷性能圖圖①1為過(guò)量液沫夾夾帶線，通常常以Kg液/Kg干空氣為依據(jù)據(jù)確定，氣液液負(fù)荷位于該該線上方，表表示液沫夾帶帶過(guò)量，已不不宜采用；②線2為漏液線，可可根據(jù)漏液點(diǎn)點(diǎn)氣速確定，，若氣液負(fù)荷荷位于線2下方，表明漏漏液已使塔板板效率大幅度度下降；③線3為溢流液泛線線，可根據(jù)溢溢流液泛的產(chǎn)產(chǎn)生條件確定定，若氣液負(fù)負(fù)荷位于3上方，塔內(nèi)將將出現(xiàn)溢流液液泛；3.1.6.2操作參數(shù)和塔塔板的負(fù)荷性性能圖④線4為液流量下限限線，對(duì)平直直堰，其位置置可根據(jù)6mm確定，對(duì)齒形形堰有其他辦辦法確定，液液量小于該下下限，板上液液體流動(dòng)嚴(yán)重重不均勻而導(dǎo)導(dǎo)致板效率急急劇下降；⑤線5為液流量上限限線，可根據(jù)據(jù)不不小于3～5確定，若液量量超過(guò)此上限限，液體在降降液管內(nèi)停留留時(shí)間過(guò)短，，液流中的氣氣泡夾帶現(xiàn)象象大量發(fā)生，，以致出現(xiàn)溢溢流液泛。上述各線所包包圍的區(qū)域?yàn)闉樗逭２俨僮鞣秶?。在在此范圍?nèi)，，氣液兩相流流量的變化對(duì)對(duì)板效率影響響不大。塔板板的設(shè)計(jì)點(diǎn)和和操作點(diǎn)都必必須位于上述述范圍內(nèi)，方方能獲得合理理的板效率。。3.1.6.2操作參數(shù)和塔塔板的負(fù)荷性性能圖（2）操作彈性上、下限操作作極限的氣體體流量之比稱(chēng)稱(chēng)為塔板的操操作彈性，操操作彈性越大大的塔越好。。（3）注意①板型不同同，負(fù)荷性能能圖中所包括括的極限線也也有所不同。。②同一板型型但設(shè)計(jì)不同同，線的相對(duì)對(duì)位置也會(huì)不不同。例如板板間距減小，則氣速速較小時(shí)也會(huì)會(huì)產(chǎn)生液泛及及液沫夾帶，，線1和線3將下移，而線線5將左移，塔的的正常操作范范圍減??；若若降液管面積積減減小，線1和線3將上移，線5左移可能與線線1相交，而將液液泛線3劃到正常操作作范圍之外，，這表明該塔塔在發(fā)生液泛泛之前，液體體流量已經(jīng)受受到降液管的的最大液相負(fù)負(fù)荷所限制。。3.1.7塔板型式塔板可分為有有降液管式塔塔板（也稱(chēng)溢溢流式塔板或或錯(cuò)流式塔板板）及無(wú)降液液管式塔板（（也稱(chēng)穿流式式塔板或逆流流式塔板）兩兩類(lèi)，在工業(yè)業(yè)生產(chǎn)中，以以有降液管式式塔板應(yīng)用最最為廣泛，在在此只討論有有降液管式塔塔板。1.泡罩塔板泡罩塔板是工工業(yè)上應(yīng)用最最早的塔板，，其結(jié)構(gòu)如圖圖所示，它主主要由升氣管管及泡罩構(gòu)成成。泡罩安裝裝在升氣管的的頂部，分圓圓形和條形兩兩種，以前者者使用較廣。。泡罩有f80、f30、f150mm三種尺寸，可可根據(jù)塔徑的的大小選擇。。泡罩的下部部周邊開(kāi)有很很多齒縫，齒齒縫一般為三三角形、矩形形或梯形。泡泡罩在塔板上上為正三角形形排列。3.1.7塔板型式3.1.7塔板型式操作時(shí)，液體體橫向流過(guò)塔塔板，靠溢流流堰保持板上上有一定厚度度的液層，齒齒縫浸沒(méi)于液液層之中而形形成液封。升升氣管的頂部部應(yīng)高于泡罩罩齒縫的上沿沿，以防止液液體從中漏下下。上升氣體體通過(guò)齒縫進(jìn)進(jìn)入液層時(shí)，，被分散成許許多細(xì)小的氣氣泡或流股，，在板上形成成鼓泡層，為為氣液兩相的的傳熱和傳質(zhì)質(zhì)提供大量的的界面。泡罩塔板的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是操作彈彈性較大，塔塔板不易堵塞塞；缺點(diǎn)是結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造造價(jià)高，板上上液層厚，塔塔板壓降大，，生產(chǎn)能力及及板效率較低低。泡罩塔板板已逐漸被篩篩板、浮閥塔塔板所取代，，在新建塔設(shè)設(shè)備中已很少少采用。3.1.7塔板型式2.篩孔塔板篩孔塔板簡(jiǎn)稱(chēng)稱(chēng)篩板，其結(jié)結(jié)構(gòu)如圖所示。塔板上開(kāi)有有許多均勻的的小孔，孔徑徑一般為3～8mm。篩孔在塔板板上為正三角角形排列。塔塔板上設(shè)置溢溢流堰，使板板上能保持一一定厚度的液液層。操作時(shí)，氣體體經(jīng)篩孔分散散成小股氣流流，鼓泡通過(guò)過(guò)液層，氣液液間密切接觸觸而進(jìn)行傳熱熱和傳質(zhì)。在在正常的操作作條件下，通通過(guò)篩孔上升升的氣流，應(yīng)應(yīng)能阻止液體體經(jīng)篩孔向下下泄漏。3.1.7塔板型式3.1.7塔板型式篩板的優(yōu)點(diǎn)是是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、、造價(jià)低，板板上液面落差差小，氣體壓壓降低，生產(chǎn)產(chǎn)能力大，傳傳質(zhì)效率高。。其缺點(diǎn)是篩篩孔易堵塞，，不宜處理易易結(jié)焦、粘度度大的物料。。應(yīng)予指出，篩篩板塔的設(shè)計(jì)計(jì)和操作精度度要求較高，，過(guò)去工業(yè)上上應(yīng)用較為謹(jǐn)謹(jǐn)慎。近年來(lái)來(lái)，由于設(shè)計(jì)計(jì)和控制水平平的不斷提高高，可使篩板板塔的操作非非常精確，故故應(yīng)用日趨廣廣泛。3.1.7塔板型式3.浮閥塔板浮閥塔板具有有泡罩塔板和和篩孔塔板的的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用用廣泛。浮閥閥的類(lèi)型很多多，國(guó)內(nèi)常用用的有如圖片片3-4所示的F1型、V-4型及T型等。浮閥塔板的結(jié)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在在塔板上開(kāi)有有若干個(gè)閥孔孔，每個(gè)閥孔孔裝有一個(gè)可可上下浮動(dòng)的的閥片，閥片片本身連有幾幾個(gè)閥腿，插插入閥孔后將將閥腿底腳撥撥轉(zhuǎn)90°，以限制閥片片升起的最大大高度，并防防止閥片被氣氣體吹走。閥閥片周邊沖出出幾個(gè)略向下下彎的定距片片，當(dāng)氣速很很低時(shí)，由于于定距片的作作用，閥片與與塔板呈點(diǎn)接接觸而坐落在在閥孔上，在在一定程度上上可防止閥片片與板面的粘粘結(jié)。3.1.7塔板型式3.1.7塔板型式操作時(shí)，由閥閥孔上升的氣氣流經(jīng)閥片與與塔板間隙沿沿水平方向進(jìn)進(jìn)入液層，增增加了氣液接接觸時(shí)間，浮浮閥開(kāi)度隨氣氣體負(fù)荷而變變，在低氣量量時(shí)，開(kāi)度較較小，氣體仍仍能以足夠的的氣速通過(guò)縫縫隙，避免過(guò)過(guò)多的漏液；；在高氣量時(shí)時(shí)，閥片自動(dòng)動(dòng)浮起，開(kāi)度度增大，使氣氣速不致過(guò)大大。浮閥塔板的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單、造價(jià)低低，生產(chǎn)能力力大，操作彈彈性大，塔板板效率較高。。其缺點(diǎn)是處處理易結(jié)焦、、高粘度的物物料時(shí)，閥片片易與塔板粘粘結(jié)；在操作作過(guò)程中有時(shí)時(shí)會(huì)發(fā)生閥片片脫落或卡死死等現(xiàn)象，使使塔板效率和和操作彈性下下降。3.1.7塔板型式4.噴射型塔板板上述幾種塔塔板，氣體體是以鼓泡泡或泡沫狀狀態(tài)和液體體接觸，當(dāng)當(dāng)氣體垂直直向上穿過(guò)過(guò)液層時(shí)，，使分散形形成的液滴滴或泡沫具具有一定向向上的初速速度。若氣氣速過(guò)高，，會(huì)造成較較為嚴(yán)重的的液沫夾帶帶，使塔板板效率下降降，因而生生產(chǎn)能力受受到一定的的限制。為為克服這一一缺點(diǎn)，近近年來(lái)開(kāi)發(fā)發(fā)出噴射型型塔板，大大致有以下下幾種類(lèi)型型。（1）舌型塔板板舌型塔板的的結(jié)構(gòu)如圖所示，在塔板上上沖出許多多舌孔，方方向朝塔板板液體流出出口一側(cè)張張開(kāi)。舌片片與板面成成一定的角角度，有18°、20°、25°三種（一般般為20°），舌片尺尺寸有50×50mm和25×25mm兩種。舌孔孔按正三角角形排列，，塔板的液液體流出口口一側(cè)不設(shè)設(shè)溢流堰，，只保留降降液管，降降液管截面面積要比一一般塔板設(shè)設(shè)計(jì)得大些些。3.1.7塔板型式3.1.7塔板型式操作時(shí)，上上升的氣流流沿舌片噴噴出，其噴噴出速度可可達(dá)20～30m/s。當(dāng)液體流流過(guò)每排舌舌孔時(shí)，即即被噴出的的氣流強(qiáng)烈烈擾動(dòng)而形形成液沫，，被斜向噴噴射到液層層上方，噴噴射的液流流沖至降液液管上方的的塔壁后流流入降液管管中，流到到下一層塔塔板。舌型塔板的的優(yōu)點(diǎn)是：：生產(chǎn)能力力大，塔板板壓降低，，傳質(zhì)效率率較高；缺缺點(diǎn)是：操操作彈性較較小，氣體體噴射作用用易使降液液管中的液液體夾帶氣氣泡流到下下層塔板，，從而降低低塔板效率率。3.1.7塔板型式（2）浮舌塔板板如圖所示，，與舌型塔塔板相比，，浮舌塔板板的結(jié)構(gòu)特特點(diǎn)是其舌舌片可上下下浮動(dòng)。因因此，浮舌舌塔板兼有有浮閥塔板板和固定舌舌型塔板的的特點(diǎn)，具具有處理能能力大、壓壓降低、操操作彈性大大等優(yōu)點(diǎn)，，特別適宜宜于熱敏性性物系的減減壓分離過(guò)過(guò)程。3.1.7塔板型式3.1.7塔板型式（3）斜孔塔板板斜孔塔板的的結(jié)構(gòu)如圖圖所示。在在板上開(kāi)有有斜孔，孔孔口向上與與板面成一一定角度。。斜孔的開(kāi)開(kāi)口方向與與液流方向向垂直，同同一排孔的的孔口方向向一致，相相鄰兩排開(kāi)開(kāi)孔方向相相反，使相相鄰兩排孔孔的氣體向向相反的方方向噴出。。這樣，氣氣流不會(huì)對(duì)對(duì)噴，既可可得到水平平方向較大大的氣速，，又阻止了了液沫夾帶帶，使板面面上液層低低而均勻，，氣體和液液體不斷分分散和聚集集，其表面面不斷更新新，氣液接接觸良好，，傳質(zhì)效率率提高。斜孔塔板克克服了篩孔孔塔板、浮浮閥塔板和和舌型塔板板的某些缺缺點(diǎn)。斜孔孔塔板的生生產(chǎn)能力比比浮閥塔板板大30%左右，效率率與之相當(dāng)當(dāng)，且結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單，加加工制造方方便，是一一種性能優(yōu)優(yōu)良的塔板板。3.1.7塔板型式3.2填料塔3.2.1填料塔的結(jié)結(jié)構(gòu)及其結(jié)結(jié)構(gòu)特性3.2.2氣液兩相在在填料層內(nèi)內(nèi)的流動(dòng)3.2.3填料塔的傳傳質(zhì)3.2.4填料塔的附附屬結(jié)構(gòu)3.2.5填料塔與板板式塔的比比較3.2.1填料塔的結(jié)結(jié)構(gòu)及其結(jié)結(jié)構(gòu)特性1.填料塔的結(jié)結(jié)構(gòu)如圖所示為為填料塔的的結(jié)構(gòu)示意意圖，填料料塔是以塔塔內(nèi)的填料料作為氣液液兩相間接接觸構(gòu)件的的傳質(zhì)設(shè)備備。填料塔塔的塔身是是一直立式式圓筒，底底部裝有填填料支承板板，填料以以亂堆或整整砌的方式式放置在支支承板上。。填料的上上方安裝填填料壓板，，以防被上上升氣流吹吹動(dòng)。液體體從塔頂經(jīng)經(jīng)液體分布布器噴淋到到填料上，，并沿填料料表面流下下。3.2.1填料塔的結(jié)結(jié)構(gòu)及其結(jié)結(jié)構(gòu)特性氣體從塔底底送入，經(jīng)經(jīng)氣體分布布裝置（小小直徑塔一一般不設(shè)氣氣體分布裝裝置）分布布后，與液液體呈逆流流連續(xù)通過(guò)過(guò)填料層的的空隙，在在填料表面面上，氣液液兩相密切切接觸進(jìn)行行傳質(zhì)。填填料塔屬于于連續(xù)接觸觸式氣液傳傳質(zhì)設(shè)備，，兩相組成成沿塔高連連續(xù)變化，，在正常操操作狀態(tài)下下，氣相為為連續(xù)相，，液相為分分散相。當(dāng)液體沿填填料層向下下流動(dòng)時(shí)，，有逐漸向向塔壁集中中的趨勢(shì)，，使得塔壁壁附近的液液流量逐漸漸增大，這這種現(xiàn)象稱(chēng)稱(chēng)為壁流。。壁流效應(yīng)應(yīng)造成氣液液兩相在填填料層中分分布不均，，從而使傳傳質(zhì)效率下下降。因此此，當(dāng)填料料層較高時(shí)時(shí)，需要進(jìn)進(jìn)行分段，，中間設(shè)置置再分布裝裝置。液體體再3.2.1填料塔的結(jié)結(jié)構(gòu)及其結(jié)結(jié)構(gòu)特性分布裝置包包括液體收收集器和液液體再分布布器兩部分分，上層填填料流下的的液體經(jīng)液液體收集器器收集后，，送到液體體再分布器器，經(jīng)重新新分布后噴噴淋到下層層填料上。。填料塔具有有生產(chǎn)能力力大，分離離效率高，，壓降小，，持液量小小，操作彈彈性大等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。填料塔也有有一些不足足之處，如如填料造價(jià)價(jià)高；當(dāng)液液體負(fù)荷較較小時(shí)不能能有效地潤(rùn)潤(rùn)濕填料表表面，使傳傳質(zhì)效率降降低；不能能直接用于于有懸浮物物或容易聚聚合的物料料；對(duì)側(cè)線線進(jìn)料和出出料等復(fù)雜雜精餾不太太適合等。。3.2.1填料塔的結(jié)結(jié)構(gòu)及其結(jié)結(jié)構(gòu)特性2.填料特性的的評(píng)價(jià)（1）比表面積積塔內(nèi)單位位體積填料料層具有的的填料表面面積，m2/m3。填料比表表面積的大大小是氣液液傳質(zhì)比表表面積大小小的基礎(chǔ)條條件。須說(shuō)說(shuō)明兩點(diǎn)：：第一，操操作中有部部分填料表表面不被潤(rùn)潤(rùn)濕，以致致比表面積積中只有某某個(gè)分率的的面積才是是潤(rùn)濕面積積。據(jù)資料料介紹，填填料真正潤(rùn)潤(rùn)濕的表面面積只占全全部填料表表面積的（（20～50）%。第二，有有的部位填填料表面雖雖然潤(rùn)濕，，但液流不不暢，液體體有某種程程度的停滯滯現(xiàn)象。這這種停滯的的液體與氣氣體接觸時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，氣氣液趨于平平衡態(tài)，在在塔內(nèi)幾乎乎不構(gòu)成有有效傳質(zhì)區(qū)區(qū)。為此，，須把比表表面積與有有效的傳質(zhì)質(zhì)比表面積積加以區(qū)分分。但比表表面積仍仍不失失為重要的的參量。3.2.1填料塔的結(jié)結(jié)構(gòu)及其結(jié)結(jié)構(gòu)特性（2）空隙率塔內(nèi)單位體體積填料層層具有的空空隙體積，，m2/m3。為一一分?jǐn)?shù)。值值大則氣體體通過(guò)填料料層的阻力力小，故值值以以高為宜。。對(duì)于亂堆填填料，當(dāng)塔塔徑與填料料尺寸之比比大于8時(shí)，因每個(gè)個(gè)填料在塔塔內(nèi)的方位位是隨機(jī)的的，填料層層的均勻性性較好，這這時(shí)填料層層可視為各各向同性，，填料層的的空隙率就就是是填料層內(nèi)內(nèi)任一橫截截面的空隙隙截面分率率。當(dāng)氣體以一一定流量過(guò)過(guò)填料層時(shí)時(shí)，按塔橫橫截面積計(jì)計(jì)的氣速稱(chēng)稱(chēng)為““空塔氣速速”（簡(jiǎn)稱(chēng)稱(chēng)空速），，而氣體在在填料層孔孔隙內(nèi)流動(dòng)動(dòng)的真正氣氣速為。。二者者關(guān)系為：：。。3.2.1填料塔的結(jié)結(jié)構(gòu)及其結(jié)結(jié)構(gòu)特性（3）塔內(nèi)單位位體積具有有的填料個(gè)個(gè)數(shù)根據(jù)計(jì)計(jì)算出的塔塔徑與填料料層高度，，再根據(jù)所所選填料的的n值，即可確確定塔內(nèi)需需要的填料料數(shù)量。一一般要求塔塔徑與填料料尺寸之比比（（此比值值在8～15之間為宜）），以便氣氣、液分布布均勻。若若，，在近近塔壁處填填料層空隙隙率比填料料層中心部部位的空隙隙率明顯偏偏高，會(huì)影影響氣液的的均勻分布布。若值值過(guò)大，，即填料尺尺寸偏小，，氣流阻力力增大。3.2.2氣液兩相在在填料層內(nèi)內(nèi)的流動(dòng)填料塔的流流體力學(xué)性性能主要包包括填料層層的持液量量、填料層層的壓降、、液泛、填填料表面的的潤(rùn)濕及返返混等。1.填料層的持持液量填料層的持持液量是指指在一定操操作條件下下，在單位位體積填料料層內(nèi)所積積存的液體體體積，以以(m3液體)/(m3填料)表示。持液液量可分為為靜持液量量Hs、動(dòng)持液量量Ho和總持液量量Ht。靜持液量量是指當(dāng)填填料被充分分潤(rùn)濕后，，停止氣液液兩相進(jìn)料料，并經(jīng)排排液至無(wú)滴滴液流出時(shí)時(shí)存留于填填料層中的的液體量，，其取決于于填料和流流體的特性性，與氣液液負(fù)荷無(wú)關(guān)關(guān)。3.2.2氣液兩相在在填料層內(nèi)內(nèi)的流動(dòng)動(dòng)持液量是是指填料塔塔停止氣液液兩相進(jìn)料料時(shí)流出的的液體量，，它與填料料、液體特特性及氣液液負(fù)荷有關(guān)關(guān)?？偝忠阂毫渴侵冈谠谝欢ú僮髯鳁l件下存存留于填料料層中的液液體總量。。顯然，總總持液量為為靜持液量量和動(dòng)持液液量之和，，即填料層的持持液量可由由實(shí)驗(yàn)測(cè)出出，也可由由經(jīng)驗(yàn)公式式計(jì)算。一一般來(lái)說(shuō)，，適當(dāng)?shù)某殖忠毫繉?duì)填填料塔操作作的穩(wěn)定性性和傳質(zhì)是是有益的，，但持液量量過(guò)大，將將減少填料料層的空隙隙和氣相流流通截面，，使壓降增增大，處理理能力下降降。3.2.2氣液兩相在在填料層內(nèi)內(nèi)的流動(dòng)2.填料層的壓壓降在逆流操作作的填料塔塔中，從塔塔頂噴淋下下來(lái)的液體體，依靠重重力在填料料表面成膜膜狀向下流流動(dòng)，上升升氣體與下下降液膜的的摩擦阻力力形成了填填料層的壓壓降。填料料層壓降與與液體噴淋淋量及氣速速有關(guān)，在在一定的氣氣速下，液液體噴淋量量越大，壓壓降越大；；在一定的的液體噴淋淋量下，氣氣速越大，，壓降也越越大。將不不同液體噴噴淋量下的的單位填料料層的壓降降DP/Z與空塔氣速速u(mài)的關(guān)系標(biāo)繪繪在對(duì)數(shù)坐坐標(biāo)紙上，，可得到如如圖所示的的曲線簇。。3.2.2氣液兩相在在填料層內(nèi)內(nèi)的流動(dòng)在圖中，直直線0表示無(wú)液體體噴淋（L=0）時(shí)，干填填料△P/Z～u關(guān)系，稱(chēng)為為干填料壓壓降線。曲曲線1、2、3表示不同液液體噴淋量量下，填料料層的△P/Z～u關(guān)系，稱(chēng)為為填料操作作壓降線。。從圖中可看看出，在一一定的噴淋淋量下，壓壓降隨空塔塔氣速的變變化曲線大大致可分為為三段：當(dāng)當(dāng)氣速低于于A點(diǎn)時(shí)，氣體體流動(dòng)對(duì)液液膜的曳力力很小，液液體流動(dòng)不不受氣流的的影響，填填料表面上上覆蓋的液液膜厚度基基本不變，，因而填料料層的持液液量不變，，該區(qū)域稱(chēng)稱(chēng)為恒持液液量區(qū)。此此時(shí)△P/Z～u為一直線，，位于干填填料壓降線線的左側(cè)，，且基本上上與干填料料壓降線平平行。當(dāng)氣氣速超過(guò)A點(diǎn)時(shí)，氣體體對(duì)液膜的的曳力較大大，對(duì)液膜膜流動(dòng)產(chǎn)生生阻滯作用用，使液膜膜增厚，填填料層的持持液量隨氣氣速的增加加而增大，，此現(xiàn)象稱(chēng)稱(chēng)為攔液。。開(kāi)始發(fā)生生攔液現(xiàn)象象時(shí)的空塔塔氣速稱(chēng)為為載點(diǎn)氣速速，曲線上上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)點(diǎn)A，稱(chēng)為載點(diǎn)點(diǎn)。3.2.2氣液兩相在在填料層內(nèi)內(nèi)的流動(dòng)若氣速繼續(xù)續(xù)增大，到到達(dá)圖中B點(diǎn)時(shí)時(shí)，，由由于于液液體體不不能能順順利利向向下下流流動(dòng)動(dòng)，，使使填填料料層層的的持持液液量量不不斷斷增增大大，，填填料料層層內(nèi)內(nèi)幾幾乎乎充充滿(mǎn)滿(mǎn)液液體體。。氣氣速速增增加加很很小小便便會(huì)會(huì)引引起起壓壓降降的的劇劇增增，，此此現(xiàn)現(xiàn)象象稱(chēng)稱(chēng)為為液液泛泛，，開(kāi)開(kāi)始始發(fā)發(fā)生生液液泛泛現(xiàn)現(xiàn)象象時(shí)時(shí)的的氣氣速速稱(chēng)稱(chēng)為為泛泛點(diǎn)點(diǎn)氣氣速速，，以以u(píng)F表示示，，曲曲線線上上的的點(diǎn)點(diǎn)B，稱(chēng)稱(chēng)為為泛泛點(diǎn)點(diǎn)。。從從載載點(diǎn)點(diǎn)到到泛泛點(diǎn)點(diǎn)的的區(qū)區(qū)域域稱(chēng)稱(chēng)為為載載液液區(qū)區(qū)，，泛泛點(diǎn)點(diǎn)以以上上的的區(qū)區(qū)域域稱(chēng)稱(chēng)為為液液泛泛區(qū)區(qū)。。應(yīng)予予指指出出，，在在同同樣樣的的氣氣液液負(fù)負(fù)荷荷下下，，不不同同填填料料的的△P/Z～u關(guān)系系曲曲線線有有所所差差異異，，但但其其基基本本形形狀狀相相近近。。對(duì)對(duì)于于某某些些填填料料，，載載點(diǎn)點(diǎn)與與泛泛點(diǎn)點(diǎn)并并不不明明顯顯，，故故上上述述三三個(gè)個(gè)區(qū)區(qū)域域間間無(wú)無(wú)截截然然的的界界限限。。3.2.2氣液液兩兩相相在在填填料料層層內(nèi)內(nèi)的的流流動(dòng)動(dòng)3.液泛泛在泛泛點(diǎn)點(diǎn)氣氣速速下下，，持持液液量量的的增增多多使使液液相相由由分分散散相相變變?yōu)闉檫B連續(xù)續(xù)相相，，而而氣氣相相則則由由連連續(xù)續(xù)相相變變?yōu)闉榉址稚⑸⑾嘞?，，此此時(shí)時(shí)氣氣體體呈呈氣氣泡泡形形式式通通過(guò)過(guò)液液層層，，氣氣流流出出現(xiàn)現(xiàn)脈脈動(dòng)動(dòng)，，液液體體被被大大量量帶帶出出塔塔頂頂，，塔塔的的操操作作極極不不穩(wěn)穩(wěn)定定，，甚甚至至?xí)?huì)被被破破壞壞，，此此種種情情況況稱(chēng)稱(chēng)為為淹淹塔塔或或液液泛泛。。影影響響液液泛泛的的因因素素很很多多，，如如填填料料的的特特性性、、流流體體的的物物性性及及操操作作的的液液氣氣比比等等。。填料料特特性性的的影影響響集集中中體體現(xiàn)現(xiàn)在在填填料料因因子子上上。。填填料料因因子子F值越越小小，，越越不不易易發(fā)發(fā)生生液液泛泛現(xiàn)現(xiàn)象象。。流體體物物性性的的影影響響體體現(xiàn)現(xiàn)在在氣氣體體密密度度rV、液液體體的的密密度度rL和粘粘度度mL上。。氣氣體體密密度度越越小小，，液液體體的的密密度度越越大大、、粘粘度度越越小小，，則則泛泛點(diǎn)點(diǎn)氣氣速速越越大大。。操作作的的液液氣氣比比愈愈大大，，則則在在一一定定氣氣速速下下液液體體噴噴淋淋量量愈愈大大，，填填料料層層的的持持液液量量增增加加而而空空隙隙率率減減小小，，故故泛泛點(diǎn)點(diǎn)氣氣速速愈愈小小。。3.2.2氣液液兩兩相相在在填填料料層層內(nèi)內(nèi)的的流流動(dòng)動(dòng)4.液體體噴噴淋淋密密度度和和填填料料表表面面的的潤(rùn)潤(rùn)濕濕填料料塔塔中中氣氣液液兩兩相相間間的的傳傳質(zhì)質(zhì)主主要要是是在在填填料料表表面面流流動(dòng)動(dòng)的的液液膜膜上上進(jìn)進(jìn)行行的的。。要要形形成成液液膜膜，，填填料料表表面面必必須須被被液液體體充充分分潤(rùn)潤(rùn)濕濕，，而而填填料料表表面面的的潤(rùn)潤(rùn)濕濕狀狀況況取取決決于于塔塔內(nèi)內(nèi)的的液液體體噴噴淋淋密密度度及及填填料料材材質(zhì)質(zhì)的的表表面面潤(rùn)潤(rùn)濕濕性性能能。。液體體噴噴淋淋密密度度是是指指單單位位塔塔截截面面積積上上，，單單位位時(shí)時(shí)間間內(nèi)內(nèi)噴噴淋淋的的液液體體體體積積，，以以U表示示，，單單位位為為m3/（m2··h）。。為為保保證證填填料料層層的的充充分分潤(rùn)潤(rùn)濕濕，，必必須須保保證證液液體體噴噴淋淋密密度度大大于于某某一一極極限限值值，，該該極極限限值值稱(chēng)稱(chēng)為為最最小小噴噴淋淋密密度度，，以以Umin表示示。。3.2.2氣液液兩兩相相在在填填料料層層內(nèi)內(nèi)的的流流動(dòng)動(dòng)最小小噴噴淋淋密密度度通通常常采采用用下下式式計(jì)計(jì)算算，，即即式中中Umin————最小小噴噴淋淋密密度度，，m3/（m2··h）；；(LW)min————最小小潤(rùn)潤(rùn)濕濕速速率率，，m3/（m··h）；；a———填料料的的比比表表面面積積，，m2/m3。3.2.2氣液液兩兩相相在在填填料料層層內(nèi)內(nèi)的的流流動(dòng)動(dòng)最小小潤(rùn)潤(rùn)濕濕速速率率是是指指在在塔塔的的截截面面上上，，單單位位長(zhǎng)長(zhǎng)度度的的填填料料周周邊邊的的最最小小液液體體體體積積流流量量。。其其值值可可由由經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公公式式計(jì)計(jì)算算，，也也可可采采用用經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)值值。。對(duì)對(duì)于于直直徑徑不不超超過(guò)過(guò)75mm的散散裝裝填填料料，，可可取取最最小小潤(rùn)潤(rùn)濕濕速速率率(LW)min為0.08m3/（m··h）；；對(duì)對(duì)于于直直徑徑大大于于75mm的散散裝裝填填料料，，取取(LW)min=0.12m3/（m··h）。。填料料表表面面潤(rùn)潤(rùn)濕濕性性能能與與填填料料的的材材質(zhì)質(zhì)有有關(guān)關(guān)，，就就常常用用的的陶陶瓷瓷、、金金屬屬、、塑塑料料三三種種材材質(zhì)質(zhì)而而言言，，以以陶陶瓷瓷填填料料的的潤(rùn)潤(rùn)濕濕性性能能最最好好，，塑塑料料填填料料的的潤(rùn)潤(rùn)濕濕性性能能最最差差。。實(shí)際操操作時(shí)時(shí)采用用的液液體噴噴淋密密度應(yīng)應(yīng)大于于最小小噴淋淋密度度。若若噴淋淋密度度過(guò)小小，可可采用用增大大回流流比或或采用用液體體再循循環(huán)的的方法法加大大液體體流量量，以以保證證填料料表面面的充充分潤(rùn)潤(rùn)濕；；也可可采用用減小小塔徑徑予以以補(bǔ)償償；對(duì)對(duì)于金金屬、、塑料料材質(zhì)質(zhì)的填填料，，可采采用表表面處處理方方法，，改善善其表表面的的潤(rùn)濕濕性能能。3.2.2氣液兩兩相在在填料料層內(nèi)內(nèi)的流流動(dòng)5．返混混在填料料塔內(nèi)內(nèi)，氣氣液兩兩相的的逆流流并不不呈理理想的的活塞塞流狀狀態(tài)，，而是是存在在著不不同程程度的的返混混。造造成返返混現(xiàn)現(xiàn)象的的原因因很多多，如如：填填料層層內(nèi)的的氣液液分布布不均均；氣氣體和和液體體在填填料層層內(nèi)的的溝流流；液液體噴噴淋密密度過(guò)過(guò)大時(shí)時(shí)所造造成的的氣體體局部部向下下運(yùn)動(dòng)動(dòng)；塔塔內(nèi)氣氣液的的湍流流脈動(dòng)動(dòng)使氣氣液微微團(tuán)停停留時(shí)時(shí)間不不一致致等。。填料料塔內(nèi)內(nèi)流體體的返返混使使得傳傳質(zhì)平平均推推動(dòng)力力變小小，傳傳質(zhì)效效率降降低。。因此此，按按理想想的活活塞流流設(shè)計(jì)計(jì)的填填料層層高度度，因因返混混的影影響需需適當(dāng)當(dāng)加高高，以以保證證預(yù)期期的分分離效效果。。3.2.3填料塔塔的傳傳質(zhì)干填料料比表表面積積為，，實(shí)實(shí)際操操作中中潤(rùn)濕濕的填填料比比表面面積為為，，由于于只有有在潤(rùn)潤(rùn)濕的的填料料表面面才可可能發(fā)發(fā)生氣氣、液液傳質(zhì)質(zhì)，故故值具有有實(shí)際際意義義。下下面介介紹計(jì)計(jì)算的的恩田田（Onda）公式式，該該公式式為：：式中——液體表表面張張力，，N/m；——填料上上液體體鋪展展開(kāi)的的最大大表面面張力力，N/m。要求求<，的的值值見(jiàn)表表7-3?！后w空空塔質(zhì)質(zhì)量通通率，，kg/(s·m2)；，——液體的的粘度度，N·s/m2和密度度，kg/m3。3.2.3填料塔塔的傳傳質(zhì)表中不不同填填料材材質(zhì)的的σC值材質(zhì)σC/（mN/m）材質(zhì)σC/（mN/m）碳56聚乙烯33陶瓷61鋼75玻璃73涂石蠟的表面20聚氯乙烯40

3.2.3填料塔塔的傳傳質(zhì)2.傳質(zhì)系系數(shù)恩田（（Onda）等關(guān)關(guān)聯(lián)了了大量量液相相和氣氣相傳傳質(zhì)數(shù)數(shù)據(jù)，，分別別提出出液、、氣兩兩相傳傳質(zhì)系系數(shù)的的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)關(guān)聯(lián)聯(lián)式如如下：：（1）液相相傳質(zhì)質(zhì)系數(shù)數(shù)式中——液相傳傳質(zhì)系系數(shù)，，kmol/（m2skmol/m3）；——溶液在在液相相中的的擴(kuò)散散系數(shù)數(shù)，m2/s；——填料的的名義義尺寸寸，m。3.2.3填料塔塔的傳傳質(zhì)（2）氣相相傳質(zhì)質(zhì)系數(shù)數(shù)式中——系數(shù)，，大于于15mm的環(huán)形形和鞍鞍形填填料為為5.23，小于于15mm的填料料為2.0；——?dú)庀鄠鱾髻|(zhì)系系數(shù)，，kmol/（m2skPa）；——?dú)怏w常常數(shù)，，8.314KJ/（kmolK）；——?dú)怏w溫溫度，，K；——溶質(zhì)在在氣體體中的的擴(kuò)散散系數(shù)數(shù)，m2/s；——?dú)怏w粘粘度，，；——?dú)怏w密密度，，kg/m3；——?dú)庀嗟牡馁|(zhì)量量流速速，kg/（m2s）；3.2.3填料塔塔的傳傳質(zhì)恩田提提出的的關(guān)聯(lián)聯(lián)式（（3-45）和式式（3-46）是以以式（（3-44）計(jì)算算的潤(rùn)潤(rùn)濕表表面積積為基基準(zhǔn)整整理的的。因因此，，將算算出的的、、乘乘以以式（（3-44）算出出的即即得得體積積傳質(zhì)質(zhì)系數(shù)數(shù)和和，，從而而可進(jìn)進(jìn)一步步計(jì)算算傳質(zhì)質(zhì)單元元高度度或填填料塔塔高度度。填料塔塔的傳傳質(zhì)速速率也也可以以直接接用體體積傳傳質(zhì)總總系數(shù)數(shù)、傳傳質(zhì)單單元高高度和和等板板高度度表示示。關(guān)關(guān)于這這些表表示方方法的的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)關(guān)聯(lián)聯(lián)式很很多，，此處處不再再舉例例。3.2.4填料塔塔的附附屬結(jié)結(jié)構(gòu)支承板板：支支承板板的主主要用用途是是支承承板內(nèi)內(nèi)的填填料，，同時(shí)時(shí)又能能保證證氣液液兩相相順利利通過(guò)過(guò)。支支承板板若設(shè)設(shè)計(jì)不不當(dāng)，，填料料塔的的液泛泛可能能首先先在支支承板板上發(fā)發(fā)生。。對(duì)于于普通通填料料，支支承板板的自自由截截面積積應(yīng)不不低于于全塔塔面積積的50%，并且且要大大于填填料層層的自自由截截面積積，常常用的的支承承板有有柵板板和各各種具具有升升氣管管結(jié)構(gòu)構(gòu)的支支承板板（圖圖3-56）。液體分分布器器液液體體分布布器對(duì)對(duì)填料料塔的的性能能影響響極大大。分分布器器設(shè)計(jì)計(jì)不當(dāng)當(dāng)，液液體預(yù)預(yù)分布布不均均，填填料層層內(nèi)的的有效效潤(rùn)濕濕面積積減少少而偏偏流現(xiàn)現(xiàn)象和和溝流流現(xiàn)象象增加加，即即使填填料性性能再再好也也很難難得到到滿(mǎn)意意的分分離效效果。。3.2.4填料塔塔的附附屬結(jié)結(jié)構(gòu)據(jù)3.2.1所述，，填料料塔內(nèi)內(nèi)產(chǎn)生生向壁壁偏流流是因因?yàn)橐阂后w觸觸及塔塔壁之之后，，其流流動(dòng)不不再具具有隨隨機(jī)性性而沿沿壁流流下。。既然然如此此，直直徑越越大的的填料料塔，，塔壁壁所占占的比比例越越小，，向壁壁偏流流現(xiàn)象象應(yīng)該