板式塔及填料塔.doc

板式塔 板式塔是一种应用广泛的气液传质设备由一个圆筒形壳体及其中装置若干块水平塔板所构成的。相邻塔板间有一定距离，称为板间距。液相在重力作用下自上而下最后由塔底排出，汽相在压差推动下经塔板上的开孔由下而上穿过塔板上液层最后由塔顶排出。中去，进行相际接触传质。呈错流流动的汽相和液相在塔板上进行传质过程。显然，塔板的功能应使汽液两相保持密切而又充分的接触，为传质过程提供足够大且不断更新的相际接触表面，减少传质阻力。在板式塔内形成气液界面所需的能量是由气体提供的。塔板由下述部分构成 1，气相通道 塔板上均匀的开有一定数量供汽相自下而上流动的通道。汽相通道的形式很多，对塔板性能的影响极大，各种型式的塔板主要区别就在于汽相通道的形式不同。结构最简单的汽相通道为筛孔。筛孔的直径通常是3～8mm。目前大孔径（12～25mm）筛板也得到相当普遍地应用2 E 2，溢流堰在每层塔板的出口端通常装有溢流堰（weir），板上的液层高度主要由溢流堰决定。最常见的溢流堰为弓形平直堰长度为lw。 降液管 降液管是液体自上层塔板流到本层塔板的通道。液体经上层板的降液管流下，横向经过塔板，翻越溢流堰，进入本层塔板的降液管再流向下层塔板。为充分利用塔板的面积，降液管一般为弓形。降液管的下端离下层塔板应有一定高度，使液体能通畅流出。为防止汽相窜入降液管中，h0应小于堰高hw。 塔板的流体力学状况：尽管塔板的形式很多，但它们之间有许多共性，例如，在塔内汽液流动方式、汽流对液沫的夹带、降液管内的液流流动、漏液、液泛等都遵循相同的流体力学规律。通过对塔板流体力学共性的分析，可以全面了解塔板设计原理以及塔设备在操作中可能出现的一些现象。下面以筛板塔为例进行讨论。其他塔板在原理上与筛板有许多相同之处，就不再一一重复了。 汽液接触状态7 O$ _# f* x$ ~* ]汽相经过筛孔时的速度（简称孔速）不同，可使汽液两相在塔板上的接触状态不同。当孔速很低时，汽相穿过孔口以鼓泡形式通过液层，板上汽液两相呈鼓泡（bubbly）接触状态。两相接触的传质面积为汽泡表面。由于汽泡数量不多，汽泡表面的湍动程度不强，鼓泡接触状态的传质阻力较大。5 V2 p,汽相负荷较大，孔速增加时，汽泡数量急剧增加，汽泡表面连成一片并不断发生合并与破裂，板上液体大部分以高度活动的泡沫形式存在于汽泡之中，仅在靠近塔板表面处才有少量清液。这种操作状态称为泡沫（froth）接触状态。这时液体仍为连续相，而汽相仍为分散相。这种高度湍动的泡沫层为两相传质创造了良好的流体力学条件。当汽相负荷更高孔速继续增加时，动能很大的汽相从孔口喷射穿过液层，将板上液体破碎成许多大小不等的液滴抛到塔板上方空间，当液滴落到板上又汇集成很薄的液层并再次被破碎成液滴抛出。汽液两相的这种接触状态称为喷射（spray）接触状态。此时就整体而言，板上汽相在连续液相中分散，变成液体在连续汽相中分散，即发生相转变。喷射接触为两相传质创造了良好的流体力学条件工业上实际使用的筛板，两相接触不是泡沫状态就是喷射状态，很少采用鼓泡接触的。 漏液 汽相通过筛孔的汽速较小时，板上部分液体就会从孔口直接落下，这种现象称为漏液。上层板上的液体未与汽相进行传质就落到浓度较低的下层板上，降低了传质效果。严重的漏液将使塔板上不能积液而无法操作。故正常操作时漏液量一般不允许超过某一规定值。 液沫夹带 汽相穿过板上液层时，无论是喷射型还是泡沫型操作，都会产生数量甚多、大小不一的液滴，这些液滴中的一部分被上升汽流挟带至上层塔板，这种现象称为液沫夹带。浓度较低的下层板上的液体被汽流带到上层塔板，使塔板的提浓作用变差，对传质是一不利因素。液沫夹带量与汽速和板间距有关，板间距越小，夹带量就越大。同样的板间距若汽速过大，夹带量也会增加，为保证传质达到一定效果，夹带量不允许超过0.1kg液体/kg干蒸气。 汽相通过塔板的阻力损失 汽相通过筛孔及板上液层时必然产生阻力损失，称为塔板压降。通常采用加和性模型来确定塔板压降。汽相通过一块塔板的压降hf为 hf=hd+h1 m液柱 式中 hd——汽相通过一块干塔板（即板上没有液体）的压降，m液柱； h1——汽相通过液层的压降，m液柱。 筛板塔的干板压降主要由汽相通过筛孔时的突然缩小和突然扩大的局部阻力引起的。汽相通过干板与通过孔板的流动情况极为相似。 汽相通过液层的阻力损失有克服板上泡沫层的静压、克服液体表面张力的压降，其中以泡沫层静压所造成的阻力损失占主要部分。板上泡沫层既含汽又含液，常忽略其中汽相造成的静压。因而液体量大，板上液层厚，汽相通过液层的阻力损失也愈大。 是进料气化段与精馏塔顶的压差。是气相物流经过各层塔盘的压力损失之和压降跟精馏塔的进料量、回流量都有关系，进料量大、回流量大了，都会使精馏塔的压