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第十章汽液传质设备

基本上分为两大类：

逐级接触式(如板式塔)

微分接触式(如填料塔)

主要评价标准：

⑴通过能力—生产能力

⑵传质效率—板效率，等板高度HETP

⑶压降—板压降，每m填料压降

⑷操作弹性—汽液通量上、下限

⑸结构简单成本低;1板式塔

1.1概述

①设计意图

⑴使汽液两相在塔板上充分接触，减少传质阻力

⑵在总体上使两相保持逆流流动，在塔板上使两

相呈均匀的错流接触，以获得最大传质推动力

②筛板塔的构造

⑴筛孔—气体通道，Φ3~8mm

⑵溢流堰—保证板上有液体

⑶降液管及入口堰—液体下降通道;1.2筛板上的汽液接触状态

①鼓泡接触状态

②泡沫接触状态—气体为分散相

③喷射接触状态—液体为分散相

转相点

接触状态选择:获得大的气液界面

液膜要稳定，液滴要不稳定，有利于破碎，

;正系统：当轻组分从液→气时

选泡沫接触状态有利

1.3气液两相的非理想流动

①液沫夹带—气体带液滴

②气泡夹带—液体在降液管中来不及脱气

τ3~5秒;③液体沿塔板的不均匀流动

1.4不正常操作现象

①夹带液泛同样气速下,

e’↑,使L+e’↑,液层厚度↑

e’↑↑,形成恶性循环

②溢流液泛

降液管通过能力的限制

③漏液

严重漏液会使板上不能积液;1.5效率的各种表示方法

①点效率

与两相接触状态有关

②默弗里板效率

与点效率、板上流动情况有关

③湿板效率

考虑板间eV

正常操作漏液可忽略

例精馏段：;表观气相浓度

表观操作线

湿板效率

测定方法：全回流，

④全塔效率

塔效率≠板效率

;1.6塔板的负荷性能图

⑴过量液沫夹带线

eV=0.1kg液/kg干气

⑵漏液线

⑶溢流液泛线

⑷液量下限线

⑸液量上限线

;1.7筛板塔的设计

主要尺寸,直径D,高度H的估计

NT由过程计算求得

ET按经验关联

D~HT由表10-1作初选

HT对液沫夹带，溢流液泛，液量上限有影响

D由处理量与液泛气速所决定

;由处理量求两相流动参数

动量之比,开方

气体负荷因子Cf20

;液泛速度

设计气速

塔截面积

求塔直径D

详细设计尚有很多因素要考虑

;2填料塔;填料材质：陶瓷，金属，塑料，合成材料

要求：液体润湿表面

死区—对传质无贡献

填料层堆放方式：

①乱堆填料：有液体均布能力，

有液体向壁偏流现象，要有再分布器

②整砌填料：无液体均布能力，

无偏流现象，要有严格的预分布器

;2.2填料特性：

①比表面a,m2/m3

②空隙率ε

③填料的几何形状

填料尺寸≤

优良填料还要满足：

制造容易，造价低廉，耐腐蚀，机械强度

;2.3气液两相在填料层内的流动和传质

①液体在填料表面上的膜状流动

低气速下，u气对δL影响不大

高气速下，u气对δL有明显影响

选填料的必要条件：对液体浸润

②填料塔中的持液量

定义：

比板式塔的小；u气↑,持液量↑

③气体在填料层内的流动

不同于颗粒层，

填料尺寸大，气速高，一般为湍流状态，

干填料层内;④载点和泛点

L一定,lgΔp~lgV气关系

载点----气液两相流动的交互影响开始变得显著

泛点----气量微小增加而造成持液量大大增加，

Δp直线上升;⑤泛点和压降的经验关联

埃克特提出将与关联

;⑥传质

⑴填料层的等板高度HETP

—分离效果相当于一块理论板的填料层高度

⑵传质效果与操作气速关系

⑶最小喷淋密度

水溶液：7.3m3/m2h;2.4填料塔设计

主要尺寸：塔径D,填料层高度H

①塔径的确定

设计气速u计=50%~80%uf

由气液处理量求FLV,查埃克特图，得

φ填料因子，

按算得塔径;②高度确定

H=HOGNOG

或H=NTHETP

由过程计算确定NOG或NT

HOG或HETP的确定

⑴由填料商的产品目录查得

⑵用关联式(10-45),(10-46)

求kLa、kGa,算

⑶自己组织实验测定

;2.5填料塔与板式塔的比较

①操作范围

填料塔范围小，尤其是液量范围小

②物料适应性

填料塔不宜处理含固体的物料，适宜于易起泡、腐蚀性、热敏性物料

③中间换热或出料

板式塔方便

④压降

填料塔压降小，易真空操