资源描述
板式塔的流体力学性能介绍
★评价塔设备性能的主要指标
生产能力
塔板效率
操作弹性
塔板压强降
★板式塔的流体力学性能
塔板压强
液泛
雾沫夹带
漏液
液面落差
一、塔板压降
也就是气体通过塔板时的阻力损失。包括:
干板阻力:由板上各部件所造成的局部阻力
板上充气液层的静压强
板上液体的表面张力(摩擦阻力)
· 塔板压降对板式塔操作特性的影响
· 影响塔底操作压强:
塔板 压降↑
若为吸收操作,则要求送气压强↑ ;
若为精馏操作,则要求釜底压强↑ ;
若为真空精馏操作,则同样要求釜底压强↑ →导致实际操作不能在真空下进行。
· 影响板效率:
· 干板压降↑ → 气体流动不畅 ↑ 气液接触时间↑ → 板效率↑
· 板上充气液层静压↑(即板上液层厚度↑) → 气液传质时间↑→板效率↑
总而言之,要综合考虑,原则:
在保证较高板效率的前提下,力求减小塔板压强,以降低能耗,改善塔的操作性能。
二、液泛
正常操作时,降液管中有一足够的液体高度,以克服两板间由气体压差造成的压降使液体能够自上而下流动。
· 但若气相的流量↑→塔板压降↑→降液管内液体流动不畅→管内液体积累;
· 若液相的流量↑→降液管内截面不能满足该液体顺利流过→管内液体积累;
从而必然使降液管内液体不断增高→最终使整个板间充满液体→塔操作被严重破坏。这种现象即为液泛(淹塔)。
一般,气速↑→有利于形成湍动的泡沫层→传质速率↑。但显然不能超过液泛时的气速。
因此,液泛时的气速应为塔操作的极限速度。
此外,板间距↑→可提高液泛速度。
三、雾沫夹带
· 当气速↑,使塔板处于泡沫状态或喷射状态时→液体被吹散成液滴而被抛到一定的高度→其中某些液滴被带到上一层塔板,该现象称为雾沫夹带。
· 雾沫夹带造成的影响:液相在塔板间返混→塔板效率↓
· 因此,应限制雾沫夹带。 eV<0.1kg(液)/kg(气)
· 影响雾沫夹带量的因素:
空塔气速↑
塔板间距↓
雾沫夹带量↑
四、漏液
· 在正常操作的塔板上,液体横向流过塔板,然后通过降液管流下。
· 但若气体通过塔板的速度↓ → 上升气体通过孔道的动压不足以克服板上液体的重力→液体从塔板上的开孔处往下漏,称漏液。
· 漏液造成的影响:
o 漏液严重时→塔板上建立不起液层→气液不能充分接触→塔板效率↓
· 因此,应限制漏液量。要求不大于液体流量的10%。此时的气速为漏液速度,它是塔操作的下限速度。
影响漏液的因素:
· 气速太小 →易出现漏液;
· 塔板上液面落差→气流分布不均→入口处的厚液层易出现漏液(为此设置安定区)
五、液面落差
液体横向流过塔板,为克服板面摩擦阻力和板上部件(泡罩、浮阀)局部阻力,在板面上形成液面落差。
液面落差造成的影响:
塔板上液面落差→气流分布不均→易出现漏液→气液不能充分接触→板效率↓
影响液面落差的因素:
塔板结构
泡罩塔:塔板结构复杂→液体在板面流动阻力大→ 液面落差大
浮阀塔:液面落差较小
筛板塔:液面落差最小
液体流量↑→液面落差↑
六、负荷性能图
1-雾沫夹带线
2-液泛线
3-液相负荷上限线
4-漏液线
5-液相负荷下限线
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