第5讲:板效率.ppt

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2.5 板效率 精馏设备的开发方法 一、实际板与理论板的差异 二、点效率EOG 三、默夫里板效率EMV 板上液体混合情况对板效率的影响 1.液体在板上呈活塞流 实际情况如图所示 液体在塔板上的非均匀流动 汽体在板间的不完全混合和通过塔板的不均匀分布 塔板改进:(导向浮阀塔板和导向筛板) 总结: 四、湿板效率Ea 四、湿板效率Ea 湿板效率与默夫里效率的关系: 五、塔效率与板效率间的关系 平衡线与操作线都是直线 六、系统物性对板效率的影响 七、获得效率的途径 实验方法: 小塔效率与大塔效率间的关系-实验证明: 八、填料精馏塔的理论板当量高度 获取HETP的方法 老设备改造 板效率思考题 在设计计算中, 获取HETP的方法是: 最好取自工业规模塔的实测数据; 也可参考一些估算方法〔38〕;(教材P.170,表3-15) 〔吴俊生等,精馏设计:操作和控制,中国石化出版社,1997〕 开发商实测资料是比较可靠的来源。 HETP=f(与传质过程的因素) -目前还未曾得到满意的关联式。 * 精馏 板效率 一、实际板与理论板的差异 二、点效率EOG 三、板效率EMV 四、湿板效率Ea 五、塔效率E0 六、系统性质对板效率的影响 七、?获取效率的途径 八、填料塔的理论板当量高度(HETP) 板式塔(分级接触式):理论板(级)NT 板(级)效率ET 填料塔(微分接触式):理论板(级)NT 等板高度HETP 工艺参数 设备参数 NT = f(相平衡、分离要求、操作条件) ET = f(操作条件、物系性质、设备结构) 板效率是考虑理论板和实际板之间的差异而引入的系数。 雾沫夹带,泡沫夹带,漏液等,不可能完善分离 汽液两相完善分离(无板间返混) 空间 小塔近似满足,大塔完全不满足,汽液两相存在板上浓度梯度 板上汽相全混,液相全混,汽液两相均匀流动,无停留时间差异 面上 受塔板结构、流动情况,物系性质和平衡关系影响,不可能达到平衡 离板的汽液两相达到相平衡 点上 实际板 理论板 板上某点传质 EOG 混合 流动 EMV 夹带 漏液 Ea 平衡线 操作线 美国化学工程师协会(AICHE)推荐求取塔效率的思路: 点效率定义: 假定: (1) 板上液层在垂直方向均匀混合 (2) 汽体呈活塞流通过液层。 对板上某一点的微元作物料衡算: 对微元作物料衡算: V - 汽相流率 (kmol/m2s) a - 传质比表面(m2/m3) Hf- 泡沫层高度(m) S - 截面积 (m2) y*- 与x平衡的汽相摩尔分率 ky- 汽相传质系数(kmol/m2s) 汽相总传质单元数 NOG =kyaHf/V ky ,a,Hf↑;EOG↑ 经积分整理得: AICHE根据泡罩塔和筛板塔实验结果,归纳出两个 经验式: A=L/mG 定义: 影响板效率的因素有: 1、塔板上液体混合情况的影响; 2、板上液体非均匀流动的影响; 3、板间气体不完全混合和不均匀分布的影响。 液体在板上各方向均匀混合时,称为全混; 液体在板上不完全混合,沿液流方向有浓 度梯度存在; 液体在板上呈活塞流时, 最大。 液体在板上不均匀流动逐渐严重时,对传质带 来有害影响。 轴向 纵向 横向 假设:(路易斯,1936) ① 汽相在级间全混; ② 板上各点EOG相等; ③ 液体在板上呈活塞流; A—吸收因子L/mG 液相活塞流将得到最大的干板效率。 L J板 y x 2.液体在板上轴向部分混合,用扩散模型描述 AICHE对泡罩塔和筛板塔建议了DE的经验估算式: 假定:汽相完全混合,各点 EOG 相同 公式(2-188)作图: 问: 是否塔径越大干板效率越高? 活塞流: 全混时: 部分混合: DE0,Pe0,EMV EOG 1.塔板上非均匀流动(汽液相) 2.级间汽相混合变差 随着塔径的增加默夫里效率增加,当塔径大于1.5∽6m后,塔径继续的增加,默夫里效率则下降。 原因: 1 D 1.5 —

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