塔设备板式塔.pptx

板板式式塔塔第一部分第一部分 板式塔板式塔 设设 备备第一部分第一部分 板式塔板式塔 设设 备备第一部分第一部分 板式塔板式塔 设设 备备板式塔板式塔-塔板类型塔板类型一、错流塔板主要形式有：一、错流塔板主要形式有：结构复杂结构复杂生产能力小生产能力小气流阻力大气流阻力大操作弹性大操作弹性大1.泡罩塔板泡罩塔板逆流塔板，有降液管，少用逆流塔板，有降液管，少用错流塔板，无降液管，常用错流塔板，无降液管，常用2.筛板筛板生产能力大生产能力大气流阻力小气流阻力小操作弹性小操作弹性小结构简单结构简单 操作时，气体经筛操作时，气体经筛孔分散成小股气流，孔分散成小股气流，鼓泡通过液层，气液鼓泡通过液层，气液间密切接触而进行传间密切接触而进行传热和传质。在正常的热和传质。在正常的操作条件下，通过筛操作条件下，通过筛孔上升的气流，应能孔上升的气流，应能阻止液体经筛孔向下阻止液体经筛孔向下泄漏。泄漏。塔塔 设设 备备-塔板类型塔板类型3.浮阀塔板浮阀塔板T 型，适用含颗粒或易型，适用含颗粒或易 聚合的物料类型聚合的物料类型F1 型，适用普通系统型，适用普通系统V-4 型，适用减压系统型，适用减压系统塔塔 设设 备备-塔板类型塔板类型v结构特点结构特点v 优点：优点：v应用情况：应用广泛应用情况：应用广泛生产能力大生产能力大 操作弹性大操作弹性大效率较高效率较高结构较简单结构较简单压力降和液面落差较小压力降和液面落差较小F-1型型V-4型型A型型十字架型十字架型方形浮阀方形浮阀造价适中，约等于造价适中，约等于 6080%泡罩、泡罩、120130%筛板筛板优点优点生产能力大，开孔率大、生产能力大，开孔率大、泡罩泡罩 2040%，筛板塔筛板塔操作弹性大，阀片可以自由升降以适应气量的变化操作弹性大，阀片可以自由升降以适应气量的变化塔板效率高，平吹、接触时间长、雾沫夹带少塔板效率高，平吹、接触时间长、雾沫夹带少气流阻力小，开孔大气流阻力小，开孔大液面落差小，液流阻力小液面落差小，液流阻力小塔塔 设设 备备-塔板类型塔板类型 上述几种塔板，气体是以鼓泡或泡沫状态和液体接触，上述几种塔板，气体是以鼓泡或泡沫状态和液体接触，当气体垂直向上穿过液层时，使分散形成的液滴或泡沫具有当气体垂直向上穿过液层时，使分散形成的液滴或泡沫具有一定向上的初速度。若气速过高，会造成较为严重的液沫夹一定向上的初速度。若气速过高，会造成较为严重的液沫夹带，使塔板效率下降，因而生产能力受到一定的限制。为克带，使塔板效率下降，因而生产能力受到一定的限制。为克服这一缺点，近年来开发出喷射型塔板，大致有以下几种类服这一缺点，近年来开发出喷射型塔板，大致有以下几种类型。型。4.喷射型塔板喷射型塔板生产能力大，开孔率大、可用较高的空塔气速生产能力大，开孔率大、可用较高的空塔气速气流阻力小，液层较薄气流阻力小，液层较薄落差小、无返混、雾沫夹带小，水平分力落差小、无返混、雾沫夹带小，水平分力操作弹性小，气流截面积固定操作弹性小，气流截面积固定气相夹带严重，斜吹气相夹带严重，斜吹舌形塔板舌形塔板塔塔 设设 备备-塔板类型塔板类型结构简单、压降低结构简单、压降低斜孔塔板斜孔塔板:浮舌浮舌塔板塔板操作弹性大操作弹性大气流阻力小气流阻力小效率较高，介于浮阀与舌形之间效率较高，介于浮阀与舌形之间塔塔 设设 备备-塔板类型塔板类型板式塔结构及塔内的流动板式塔结构及塔内的流动液泛液泛漏液漏液第三章第三章 塔设备塔设备板式塔板类型板式塔板类型垂直筛板垂直筛板多降液管塔板多降液管塔板无溢流栅板和筛板无溢流栅板和筛板第三章第三章 塔设备塔设备塔板类型塔板类型其它塔板其它塔板喷射塔板喷射塔板斜孔塔板斜孔塔板第三章第三章 塔设备塔设备塔板类型塔板类型其它塔板其它塔板网孔塔板网孔塔板林德筛板林德筛板第三章第三章 塔设备塔设备塔板类型塔板类型其它塔板其它塔板（a）泡沫状）泡沫状（b）喷射状）喷射状第三章第三章 塔设备塔设备塔板类型塔板类型其它塔板其它塔板塔板上气液两相的接触状态塔板上气液两相的接触状态 塔板上气液两相的接触状态是决定板上两相流流体力学及塔板上气液两相的接触状态是决定板上两相流流体力学及传质和传热规律的重要因素。如图所示，当液体流量一定时，传质和传热规律的重要因素。如图所示，当液体流量一定时，随着气速的增加，可以出现四种不同的接触状态。随着气速的增加，可以出现四种不同的接触状态。1、塔板上气液两相的接触状态、塔板上气液两相的接触状态塔板上的气液接触状态塔板上的气液接触状态（a）鼓泡状态；（）鼓泡状态；（b）蜂窝状态；）蜂窝状态；（c）泡沫状态；）泡沫状态；（d）喷射状态）喷射状态塔板上气液两相的接触状态塔板上气液两相的接触状态 气体通过塔板的压降（塔板的总压降）包括：塔板的干板阻气体通过塔板的压降（塔板的总压降）包括：塔板的干板阻力（即板上各部件所造成的局部阻力），板上充气液层的静压力力（即板上各部件所造成的局部阻力），板上充气液层的静压力及液体的表面张力。塔板压降是影响板式塔操作特性的重要因素。及液体的表面张力。塔板压降是影响板式塔操作特性的重要因素。2、气体通过塔板的压降、气体通过塔板的压降u保证较高效率的前提下，力求减小塔板压降，以降低能耗和保证较高效率的前提下，力求减小塔板压降，以降低能耗和 改善塔的操作。改善塔的操作。塔板上气液两相的接触状态塔板上气液两相的接触状态气液量大到使全塔液体相连气液量大到使全塔液体相连3 液泛：液泛：塔板上液体流量很大，上升气体的速度很塔板上液体流量很大，上升气体的速度很高时，液体被气体夹带到上一层塔板上的高时，液体被气体夹带到上一层塔板上的量剧增，使塔板间充满气液混合物，最终量剧增，使塔板间充满气液混合物，最终使整个塔内都充满液体，这种由于液沫夹使整个塔内都充满液体，这种由于液沫夹带量过大引起的液泛称为夹带液泛。带量过大引起的液泛称为夹带液泛。当降液管内液体不能顺利向下流动时，管当降液管内液体不能顺利向下流动时，管内液体必然积累，致使管内液位增高而越内液体必然积累，致使管内液位增高而越过溢流堰顶部，两板间液体相连，塔板产过溢流堰顶部，两板间液体相连，塔板产生积液，并依次上升，最终导致塔内充满生积液，并依次上升，最终导致塔内充满液体，这种由于降液管内充满液体而引起液体，这种由于降液管内充满液体而引起的液泛称为降液管液泛。的液泛称为降液管液泛。液泛液泛夹带液泛夹带液泛降液管液泛降液管液泛设计中采用较大的板间距，可提高泛点气速。设计中采用较大的板间距，可提高泛点气速。影响因素：流量、塔板结构影响因素：流量、塔板结构塔板上气液两相的接触状态塔板上气液两相的接触状态4 雾沫夹带雾沫夹带现象：气流将液体从下层板带入上层板现象：气流将液体从下层板带入上层板后果：过量液沫夹带，造成液相在板间的返混，板效率下降后果：过量液沫夹带，造成液相在板间的返混，板效率下降控制：雾沫夹带量控制：雾沫夹带量 e V 0.1 kg(液液)/kg(气气)。空塔气速：空塔气速增高，雾沫夹带量增大空塔气速：空塔气速增高，雾沫夹带量增大影响因素影响因素 塔板间距：板间距增大，雾沫夹带量减小塔板间距：板间距增大，雾沫夹带量减小塔板上气液两相的接触状态塔板上气液两相的接触状态5 漏液漏液 当气体通过塔板的速度较小时，气体通过升气孔道的动压当气体通过塔板的速度较小时，气体通过升气孔道的动压不足以阻止板上液体经孔道流下时，便会出现漏液现象。漏液不足以阻止板上液体经孔道流下时，便会出现漏液现象。漏液的发生导致气液两相在塔板上的接触时间减少，塔板效率下降，的发生导致气液两相在塔板上的接触时间减少，塔板效率下降，严重时会使塔板不能积液而无法正常操作。严重时会使塔板不能积液而无法正常操作。控制：漏液量不大于液体流量的控制：漏液量不大于液体流量的 10%。原因：气速太小、板面上液面落差引起的气流分布不均匀原因：气速太小、板面上液面落差引起的气流分布不均匀漏液气速：漏液量达到漏液气速漏液量达到 10%的气体速度。的气体速度。板式塔操作气速的下限板式塔操作气速的下限塔板入口处往往出现漏液，在此可留出一条不开孔的安区域塔板入口处往往出现漏液，在此可留出一条不开孔的安区域塔板上气液两相的接触状态塔板上气液两相的接触状态6、液面落差、液面落差 当液体横向流过塔板时，为克服板上的摩擦阻力和板上部当液体横向流过塔板时，为克服板上的摩擦阻力和板上部件（如泡罩、浮阀等）的局部阻力，需要一定的液位差，则在件（如泡罩、浮阀等）的局部阻力，需要一定的液位差，则在板上形成由液体进入板面到离开板面的液面落差。板上形成由液体进入板面到离开板面的液面落差。与塔板结构、塔径、流量有关。与塔板结构、塔径流量有关。塔板上气液两相的接触状态塔板上气液两相的接触状态塔板负荷性能图液相负荷上限线漏液线雾沫夹带线液相负荷下限线液泛线操作点操作线(1)(1)漏液线漏液线漏液线漏液线气相负荷下限线。气相负荷下限线。漏液量漏液量 10液流量液流量塔板负荷性能图的绘制原则塔板负荷性能图的绘制原则漏液气速漏液气速 umin(2)(2)雾沫夹带线雾沫夹带线雾沫夹带线雾沫夹带线气相负荷上限线。气相负荷上限线。雾沫夹带量雾沫夹带量 0.1kg（液）（液）/kg（气）（气）夹带气速夹带气速 umax塔板负荷性能图(3)(3)液相负荷下限线液相负荷下限线 液流量过低，板上液层不均匀，气体停留时液流量过低，板上液层不均匀气体停留时间短，传质效率低。间短，传质效率低。最小液流量最小液流量 Lmin(4)(4)液相负荷上限线液相负荷上限线 液流量过高，液体通过降液管内的停留时间较液流量过高，液体通过降液管内的停留时间较短，气泡来不及与液体分离短，气泡来不及与液体分离 气泡夹带。气泡夹带。堰上液层高度堰上液层高度 0.006 m最大液流量最大液流量 Lmax液体在降液管停留时间液体在降液管停留时间 5 s塔板负荷性能图(5)(5)液泛线液泛线 为防止液泛，降液管内的液层高度应不超过某为防止液泛，降液管内的液层高度应不超过某一数值。一数值。液泛气速液泛气速 uF降液管内降液管内液层高度液层高度安全安全系数系数塔板塔板间距间距溢流堰溢流堰高度高度塔板负荷性能图化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔一、填料一、填料化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔一、填料一、填料(1)(1)特性要求：特性要求：比表面积比表面积a(a(大大)空隙率空隙率(大大)填料因子填料因子=a/=a/3 3(小小)干填料因子干填料因子；(湿湿)填料因子填料因子。(2)(2)分类分类 散装填料散装填料 规整填料规整填料 化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔一、填料一、填料拉西环拉西环 结构简单结构简单,易制造；易制造；优点：优点：研究较成熟。研究较成熟。高径比等于高径比等于1 1。缺点：缺点：气液有效接触面低气液有效接触面低沟流、壁流沟流、壁流化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔一、填料一、填料鲍尔环：鲍尔环：内表面利用率高；内表面利用率高；优点：优点：液布均匀；液布均匀；传质效率高传质效率高,操作弹性大。操作弹性大。化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔一、填料一、填料阶梯环：阶梯环：气流阻力小；气流阻力小；优点：优点：传质效率高。传质效率高。强度高强度高,空隙率大空隙率大;点接触点接触化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔一、填料一、填料弧鞍、矩鞍弧鞍、矩鞍气流阻力小；气流阻力小；优点：优点：液布均匀；液布均匀；易重叠易重叠,强度差强度差。缺点：缺点：表面利用率高表面利用率高;敞开型填料敞开型填料 制造方便制造方便。化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔一、填料一、填料金属鞍环：金属鞍环：鲍尔环鲍尔环矩鞍环矩鞍环阶梯环阶梯环集集 的优点的优点化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔一、填料一、填料波纹板：波纹板：传质效率高；传质效率高；优点：优点：结构紧凑结构紧凑,比表面大比表面大;装卸清理困难装卸清理困难,造价高；造价高；缺点：缺点：不适宜粘度大、易聚合、有沉淀物的物料。不适宜粘度大、易聚合、有沉淀物的物料。排列规整，气阻小。排列规整，气阻小。化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔一、填料一、填料波纹网：波纹网：比表面积大，比表面积大，700优点：优点：适于热敏性及高纯产品适于热敏性及高纯产品造价昂贵。造价昂贵。缺点：缺点：空隙率大空隙率大,压降小，压降小，50-70Pa化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔二、填料塔附件二、填料塔附件1.1.支承装置：支承装置：l作用作用:支承填料和持有的液体支承填料和持有的液体l要求要求机械强度高机械强度高自由截面积应较填料层中的大自由截面积应较填料层中的大化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔二、填料塔附件二、填料塔附件化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔二、填料塔附件二、填料塔附件2.2.液布液布(喷淋喷淋)装置：装置：l作用作用:使液体分布均匀使液体分布均匀l要求：要求：喷淋点多且均布喷淋点多且均布莲蓬式莲蓬式齿槽式齿槽式盘式：筛孔式、溢流管式盘式：筛孔式、溢流管式多孔管式：环管式、直管式多孔管式：环管式、直管式化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔二、填料塔附件二、填料塔附件化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔二、填料塔附件二、填料塔附件化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔二、填料塔附件二、填料塔附件化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔二、填料塔附件二、填料塔附件3.3.液体再分布装置：液体再分布装置：l作用作用:将液体重新引回塔中部将液体重新引回塔中部l要求：要求：自由截面积应较填料层中的大自由截面积应较填料层中的大防液泛防液泛化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔二、填料塔附件二、填料塔附件4.4.除沫装置除沫装置l作用作用:除去出口气流中的液滴除去出口气流中的液滴l要求：要求：对气流阻力小对气流阻力小丝丝网网除除雾雾器器化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔二、填料塔附件二、填料塔附件5.5.其他装置其他装置l填料压板或挡网填料压板或挡网l气体进口气体进口防填料随气流波动而破碎防填料随气流波动而破碎进气均匀进气均匀化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔三、填料塔的流体力学性能三、填料塔的流体力学性能1.1.压强降：压强降：l 当当L=0(L=0(干塔时干塔时)：呈直线；呈直线；l 当当L0L0：呈折线；呈折线；l 若若L L3 3LL2 2LL1 1，且，且u 相同：相同：则则化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔三、填料塔的流体力学性能三、填料塔的流体力学性能l 恒持液量区；恒持液量区；u u 较小较小l 液泛区。液泛区。u u 泛点气速泛点气速(液泛气速液泛气速)l 载液区；载液区；u u 载点气速载点气速(适宜操作适宜操作)化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔三、填料塔的流体力学性能三、填料塔的流体力学性能2.2.压降与泛点气速的确定压降与泛点气速的确定l泛点气速泛点气速u uF F操作气速操作气速u u 的上限，的上限，化工原理课件第一章 流体流动l 埃埃克克特特关关联联图图第二部分第二部分 填料塔填料塔三、填料塔的流体力学性能三、填料塔的流体力学性能化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔三、填料塔的流体力学性能三、填料塔的流体力学性能l计算方法：计算方法：查压降线查压降线动力消耗动力消耗化工原理课件第一章 流体流动第二部分第二部分 填料塔填料塔三、填料塔的流体力学性能三、填料塔的流体力学性能3.3.塔径的计算：塔径的计算：塔底气体的体积流量，塔底气体的体积流量，空塔气速，空塔气速，