《化工原理》第3章 塔设备2012定稿一填料塔.ppt

一 填料塔的特点 拉西环 鲍尔环 阶梯环 鞍形填料 金属Intalox环 规整填料 泛点气速的计算： 10 0.01 1.0 0.1 0.06 0.04 0.02 0.2 0.4 0.6 2 3 4 6 8 0.001 0.01 0. 1 0.08 0.06 0.02 0.04 0. 8 0.006 1.0 0.002 0.008 0.004 0. 6 0. 4 0. 2 40 50 2000 150 200 300 400 500 1000 100 1500 Eckert 泛点关联图 整砌拉西环泛点线 散堆填料泛点线 Δp/Δz 经验公式确定泛点气速。 2．液泛气速uF （二）填料塔的水力学性能 文献可参阅： 杭氧：/ 法液空：/alhz/18.htm （三）填料塔的传质性能 y ?1 ?2 yi xi x ——气相总传质单元高度，m （1）传质系数关联式 气膜传质系数： 液膜传质系数： 填料湿润表面积： 恩田（Onda）关联式： （三）填料塔的传质性能 （2）修正的恩田关联式 气膜传质系数： 液膜传质系数： （三）填料塔的传质性能 文献可参阅： （1）塔径计算 通常取操作空塔气速 根据气体处理量qVGs与空塔气速u, 按下式计算塔径： 设计内容：塔填料的选择、塔径的计算、填料层高度的计算、液体分布器和液体再分布器的设计、气体分布装置的设计、填料支撑装置的设计等。 六 填料塔工艺设计简介 （2）填料层高度计算 计算填料层高度常采用以下两种方法：(1) 传质单元数法： 即 填料层高=传质单元高度×传质单元数 (2) 等板高度法（H.E.T.P法） 普通实体填料的等板高度大都在400mm以上，例如25mm拉西环HETP为0.5 m，25mm的鲍尔环HETP为0．4～0.45m；网体填料有很大比表面积和空隙率，其等板高度在100mm下，如CY型波纹丝网。 等板高度=f（填料的类型与尺寸，系统物性，操作条件及设备尺寸），等板高度的计算一般采用经验数据或经验公式。 说明：经过一定高度的填料层后应设置液体收集装置，并进行液体的再分布，以保证气液两相处于良好的分布状态。 设计步骤： （1）针对物系及分离要求，选择 适宜填料； （2）确定塔径（考虑喷淋密度）； （3）计算塔高（考虑分段高度）； （4）塔内件设计。 设计试例： P188设计型示例 聚酯废水汽提塔初步工艺设计如下。 设计要求： （1）年处理废水量6.6万吨，按每年330天计，日处理量为8333kg/h，即废水料液进口量为L=8333kg/h； （2）处理废水中含有乙醛、2-MD、乙醇等，乙醛脱除率99.95%（质量分率）以上，VOC脱除率99%（质量分率）以上； （3）进汽提塔废水温度为75℃以上； （4）塔内蒸汽流量可以等于塔底蒸汽流量减去塔内被进料冷凝的蒸汽。以下计算x,y为质量组成。 《化工原理》 食品与生物工程学院化原教研室 (下册)第3章（2） 塔设备 填料塔不仅结构简单，而且具有阻力小和便于用耐腐蚀材料制造等优点 尤其适用于塔直径较小地情形及处理有腐蚀性的物料或要求压强较小的真空蒸馏系统 对于大流量的情况，也可使用填料塔 1．? 比表面积 2．? 空隙度 3．? 单位堆体积内的填料数目n 4．? 堆积密度 5．? 干填料因子及填料因子 6．? 机械强度及化学稳定性 填料塔的主要内构件，其作用是增加气、液两相的接触面积，并提高液体的湍动程度以利于传质、传热的进行。 选择填料的条件 使气、液接触面积大、传质系数高，同时通量大而阻力小 表征填料特性的主要参数 二 填料介绍及性能 填料分类 乱堆填料 规整填料 拉西环 鲍尔环 阶梯环 波纹整砌填料 金属丝网 使用最早的一种填料，外径与高度相等的圆环。一般直径在75mm以下采用乱堆方式；直径大于100mm的多采用整砌方式，以降低流体阻力。 可用陶瓷、金属、塑料及石墨等材质制造。 优点：形状简单，制造容易。 缺点：存在着严重的沟流及壁流现象，塔径愈大，填料层愈高，则壁流现象愈严重，致使传质效率显著下降。 构造是在拉西环的侧壁上开出一排或两排长方形的窗孔。 鲍尔环由于环壁开孔，大大提高气液接触面积，且使气体流动阻力降低，液体分布也较均匀。因此，鲍尔环比拉西环的传质效率高，操作弹性大,而气体压降明显降低，但价格较高。 目前，鲍尔环以其优良的性能为工业上广泛采用。 阶梯环是在鲍尔环基础上加以改进而发展起来的一种新型填料。 阶梯环与鲍尔环相似之处是环壁上也开有窗孔，但阶梯环的高度仅为直径的一半、环的一端制成喇叭口。