化工原理液体精馏.ppt

6.8 板式塔 板式塔： 6.8.1 板式塔的结构特点和流体力学特性 一、板式塔的设计意图 板式塔 溶剂 气体 1、设计原则 (1)在塔板上造成良好的气液接触，以提供最大的传质系数和传质面积。 (2)在塔内应最大限度地使气液两相呈逆流流动，以提供最大的传质推动力。 2、设计意图 力图在塔内造成一个对传质过程最有利的理想流动条件，即总体逆流、板上均匀错流。 二、筛孔塔板的构造 板式塔=圆柱壳体+塔板（盘） 1、塔板上的气液通道—筛孔，供气体自下而上流动的通道（各种塔板主要区别） 例：筛孔塔板：筛孔d=3~8mm；浮阀塔板：阀孔，F1型d=39mm。 6.8.1 板式塔的结构特点和流体力学特性 2、溢流堰 平直堰：上缘是平直的 齿开堰：上缘是锯齿形的。 6.8.1 板式塔的结构特点和流体力学特性 堰长 ：为使液流均匀通过塔板 一般对单溢流 对双溢流 堰上液层高度 6.8.1 板式塔的结构特点和流体力学特性 3、降液管 作用：作为液体自上层塔板流至下层塔板的通道。 液体在降液管的停留时间： 一般要求停留时间大于3～5s，即按下式计算： 6.8.1 板式塔的结构特点和流体力学特性 降液管的形状 弓形：充分利用塔板面积（最多） 圆形：小塔用。 ho—降液管底缘距离 hohw—保证液封（防止气体直接窜入降液管） 返回 6.8.1 板式塔的结构特点和流体力学特性 6.8.2 塔板上的流体力学状态 气液两相在塔板上的接触情况大致可为三种状态： 鼓泡接触状态、泡沫接触状态和喷射接触状态。 三种气液接触方式的比较： 传质阻力 接触表面 分散相 连续相 特征 孔速 喷射状态 泡沫状态 鼓泡状态 比较项目 很低 很高 很高 气泡少，清液多，气泡很少合并 气泡表面连成一片并不断合并与破裂 板上液体破碎成液滴且多次形成与合并 液体 液体 气体 气体 气体 液体 气泡表面 液膜 小 液滴外表面 较大 小 6.8.2 塔板上的流体力学状态 实际接触状态 泡沫：不断更新的液膜表面 喷射：不断更新的液滴表面 转相点 返回 6.8.2 塔板上的流体力学状态 1、板压降 气体进、出一块塔板(包括液层)的压强降即为气体通过该塔板的阻力损失(左侧压差计所测的 hf 值)。 有效长度 泡沫 hl hf how HT h0 hf 是以液柱高度表示的塔板的压强降或阻力损失，因此 6.8.2 塔板上的流体力学状态 总结：特点： (1)一次性投料，不进不出 (2) (3)操作线即对角线yn+1=xn (4)推动力最大，NT=Nmin 注：Nmin求解 的方法 (1)图解法(或逐板法) (2)芬斯克方程 6.5.6 回流比的影响与选择 芬斯克(Fenske)方程 适用于多组分 若a沿全塔变化不大，则 ∴双组分精馏馏 6.5.6 回流比的影响与选择 对于精馏段： 二、最小回流比Rmin 1、 R??精馏段操作线截距增大，操作线向平衡线移动? NT↑,当回流比减小到使操作线交点正好落在平衡线时，所需理论板层数达无穷多。 6.5.6 回流比的影响与选择 板上流体组成不能跨越e点——挟点e。 Rmin的特点： (1)完成给定分离任务所需回流比的最小值； (2)操作线与平衡线有挟点? NT无穷大 q a e ye xW xe xF xD 1.0 0 1.0 2、 Rmin的求解 (1)解析法：a变化不大的正常平衡线 6.5.6 回流比的影响与选择 “精” 交点在“平”和“q”上 (xe,ye) 6.5.6 回流比的影响与选择 特例：①当q=1,xe=xF（泡点进料，饱和液体进料） ②当q=0(饱和蒸汽进料)，ye=xF 6.5.6 回流比的影响与选择 (2)图解法(平衡线上有下凹部分和拐点) ye q d e a 0 1.0 1.0 yd xW xd zF xe xD q d e a 0 1.0 1.0 ye yd xW xd zF xe xD 具有下凹部分，当操作线与q线的交点沿未落到平衡线之前，操作线已与平衡线相切。 6.5.6 回流比的影响与选择 三、适宜回流比的选取 依据是操作费和设备费折旧费用之和最低时的R。 总费用 设备费 操作费 费用 回流比 R Ropt 6.5.6 回流比的影响与选择 1、精馏操作费用 主要取决于再沸器中加热蒸汽消耗量及冷凝器中冷凝水的消耗量。 可见，当 F、q、D 一定时，R ↑，塔内上升蒸汽量V↑?加热