（精）第九节：板式塔.ppt

提高传质速率是对塔设备性能的基本要求。为此，应保证分散相的良好分散、两相的适当湍动和最大可能地接近逆流流动，以期获得大的传质面积、增大传质系数、提高传质推动力。塔板的性能受诸多因素的影响，其中包括塔板类型、塔板的结构尺寸、被处理物料的性质、操作状况等。塔板的性能评价指标有以下几个方面： ①单位塔截面上气、液两相通量； ②塔板效率； ③压力降； ④对生产负荷和物料的适应性（操作弹性)、制造的难易和成本。 例：附图所示为两塔板的负荷性能图，图（a）的适宜操作区是由漏液线、气相负荷上限线、液相负荷上限线和液相负荷下限线所围成的区域，而液泛线在适宜操作区之上，是不是意味着该塔板不会发生液泛？ 答：不是的，对于任何塔板，只要气液负荷足够大，都会发生液泛。在图（a）中，液泛线在适宜操作区之上，只是说明当气速增大时，在发生液泛之前，塔板的液沫夹带已非常严重了，即液沫夹带量ev已超过0.1kg(液)/kg(气)的界限，这在实际生产操作中是不允许的。若再增大气相负荷，液沫夹带量将进一步增大，最终必将导致液泛的发生，这在生产中更应加以禁止。 b、 塔的单板效率 (默弗里板效率） 气相或液相经过一层塔板前后的实际组成变化与经过该层塔板的理论组成变化的比值。 气相单板效率EMV 液相单板效率 EML c、点效率 E0（塔板上各点的局部效率） 以气相为例 EO=EM。 只有当板上各点液相组成完全相同时，才有 ③：板间距 HT的确定 HT的选取受诸多因素的影响，如塔高、塔径、物系性质、分离效率、操作弹性及塔的安装检修等。设计时通常根据塔径大小取经验值。 塔板间距和塔径的经验关系 2： 塔径D计算 原则：防止过量液沫夹带、液泛。 步骤：先确定泛点气速 uf (m/s)； 然后选设计气速 u； 计算塔径 ，并圆整、校核。 ①：最大气速uf C： 负荷因子，与 HT 、液体表面张力σ和两相接触状况有关。 对于液体表面张力σ=20mN/m的物系，其负荷因子可通过下页的史密斯关联图查取。 若物系的液体表面张力σ为其他值，按下式校正其负荷因子 0.2 HT=0.6 0.45 0.3 0.15 0.4 0.3 0.2 1.0 0.7 0.1 0.04 0.03 0.02 0.07 0.01 0.04 0.03 0.02 0.07 0.01 0.1 0.09 0.06 0.05 筛板塔泛点关联图 两相流动参数 FLV： （取体积流量） ②：选取设计气速 u 选取泛点率： u/uf； 一般液体， 0.6-0.8； 易起泡液体，0.5-0.6 设计气速 u = 泛点率 ×uf ③ ：计算塔径D 计算气体流通截面积A，（液层上部的空间） A D Af 常用的标准塔径为 600、700、800、1000、1200、1400、 1600、1800、2000、2200、…、4200. 以上算出的塔径只是初估值，还要根据流体力学原则进行核算。 另外，由于进料热状况及操作条件的不同，两段塔径相差较大时，可设计成变径塔。若相差不大时，为使塔的结构简化，宜取 相等的塔径，取二者中较大者。 四、板式塔的流体力学性能和操作特性 ① 塔板上气液两相的接触状态 研究发现，当液相流量一定时，随着气速的提高，塔板上可能出现四种不同的接触状态：鼓泡状、蜂窝状、泡沫状、喷射状。 塔板上气液两相的接触状态是决定两相流体力学、传热、及传质特性的主要因素。 板式塔的流体力学性能包括：塔板压降、液泛、雾沫夹带、漏液及液面落差等。 1： 板式塔的流体力学性能 ⅰ鼓泡接触状态 气速较低时，气体以分散的气泡形式通过塔板上的液层，两相接触面积为气泡表面。此时板上有大量的清液层，通过液层的气泡数量少，气液接触面积小，两相湍动程度不强，传质效率低，阻力大。气相为分散相，液相为连续相。 ii 蜂窝状态 随气速增加，气泡数量增加，当气泡形成的速度大于浮升速度时，气泡在液层中积累，气泡间碰撞，形成大气泡，清液层基本消失，而以气体为主。由于气泡不易破碎，表面得不到更新，故不利于传热、传质。 iii 泡沫接触状态 随气速进一步增大，气泡数量急剧增加，气泡间不断碰撞、破碎，塔板上液体大部分形成液膜，存在于气泡之间，但塔板表面还存在一层很薄的清液层