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化工原理课件 第十一章 气液传质设备

化工原理课件 第十一章 气液传质设备

比表面积 填料特性 空隙率
填料因子
类型: 个体填料
规整填料
在选择填料时,一般要求:
比表面积及空隙率要大,
填料的润湿性要好,
气体通过能力大,阻力小,
液体滞留量小,
单位体积填料的重量轻, 造价低,并有足够的机械强度。
《化工原理》电子教案/第十一章
六、塔板负荷性能图
设计出的塔板结构是否合理,是否能满足上述各项流 体力学性能良好的要求,需要检验。
检验的方法就是绘制塔板负荷性能图(理论上,每块 塔板都有一个负荷图)。
《化工原理》电子教案/第十一章
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VG
操作弹性=气量上限 气量下限
液相下限线
六、塔板负荷性能图
过量液沫夹带线
液泛线
操作点1
了不少于80种的各 种类型塔板。
缺点:结构复杂,制造成本高,压降大,液泛气速
筛 孔 型
低,故生产能力较小。
浮 阀 型
喷 射 型 :
其 它 型 :
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《化工原理》电子教案/第十一章
二、板式塔类型
泡 罩 型
筛 孔 型
特点:结构简单、造价低、压降小、生产能
浮 阀 型 喷 射 型 :
1、漏液
2、液沫夹带
3、液泛
4、气泡夹带
5、塔板上的液面落差
6、塔板上液体的返混
7、气体通过塔板的压降
8、液体停留时间
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《化工原理》电子教案/第十一章
四、塔板的流体力学性能
1、漏液 ----- 一定存在,不可避免。
严重漏液----不允许,是塔的不良操作现象之一。
不良后果:降低板效,严重时使板上不能积液。 产生的原因:气速过小,或液体分布严重不均。

气液质传的设备

气液质传的设备
3.气相传质系数
kVR TC (G V)0.7( aD V aV
VD VV)13(adP)2
四、一些设计指标 1.填料尺寸
一般认为上述比值至少要等于8,对拉西环填料还须大一些。 2.操作气速
操作气速可按下列两种方法之一决定: (1)取操作气速等于液泛气速得0.5~0.8倍; (2)根据生产条件,规定出可容许得压力降,由此压力将反算出可
由于规则填料气、液分布较均匀,放大效应小,技术指标由于乱 堆填料,故近年来规则填料的应用日趋广泛,尤其是大型塔和要求压 降低的塔,但装卸清洗较为困难。
对于生产能力(塔径)大,或分离要求较高,压降有限制的塔, 选用孔板波纹填料较宜,如苯乙烯—乙苯精馏塔、润滑油减压塔等。
对于一些要求持液量较高的吸收体系中,一般用乱堆填料。乱堆填料 中,综合技术性能较优越是金属鞍环、阶梯环、其次是鲍尔环,再次 是矩鞍填料。
对于易结垢或易沉淀的物料通常用大尺寸的栅板(格栅)填料, 并在较高气速下操作。
10.1.2填料塔的留题力学性能于传质性能 一、填料塔内的流体流动 1、填料层中的流动 气体在填料层内的流动相当与气体在颗粒层内的流动。
2、 气液两相流动的交互影响和载点 载干填料层内,气体流量的增大,将使压降按1.8~2.0次方增长。
采用得气速。 3.填料层高度
填料层高度由传质单元数或理论板数来推算。
6.1.3填料塔得附属结构 Nhomakorabea(c)填料塔得附属结构包括填料支撑板,液体分布器,液体再分布器, 气、液体进口及出口装置等。
1、 支承板
(a)栅 板
(c)条形升气管
(b)升 气 管 式
图10-5 填料的支撑
2、 液体分布器 (1)管式喷淋器
图10-2 填料的形状

第九章气液传质设备.ppt

第九章气液传质设备.ppt

1.泡罩塔板
图11-2泡罩塔板
泡罩塔板是工业上应用最早的 塔板,其结构如图片11-2所示, 它主要由升气管及泡罩构成。 泡罩安装在升气管的顶部,分 圆形和条形两种,以前者使用 较广。泡罩有f80、f100、 f150mm三种尺寸,可根据塔径 的大小选择。泡罩的下部周边 开有很多齿缝,齿缝一般为三 角形、矩形或梯形。泡罩在塔 板上为正三角形排列。
图11-8 塔板上的气液接触状态
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传质和 传热规律的重要因素。如图片11-8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。 (1)鼓泡接触状态当气速较低时,气体以鼓泡形式通过液层。 由于气泡的数量不多,形成的气液混合物基本上以液体为主,气 液两相接触的表面积不大,传质效率很低。 (2)蜂窝状接触状态随着气速的增加,气泡的数量不断增加。 当气泡的形成速度大于气泡的浮升速度时,气泡在液层中累积。 气泡之间相互碰撞,形成各种多面体的大气泡,板上为以气体为 主的气液混合物。由于气泡不易破裂,表面得不到更新,所以此 种状态不利于传热和传质。 (3)泡沫接触状态当气速继续增加,气泡数量急剧增加,气泡 不断发生碰撞和破裂,此时板上液体大部分以液膜的形式存在于 气泡之间,形成一些直径较小,扰动十分剧烈的动态泡沫,在板 上只能看到较薄的一层液体。由于泡沫接触状态的表面积大,并 不断更新,为两相传热与传质提供了良好的条件,是一种较好的 接触状态。
(4)喷射接触状态当气速继续增加,由于气体动能很 大,把板上的液体向上喷成大小不等的液滴,直径较 大的液滴受重力作用又落回到板上,直径较小的液滴 被气体带走,形成液沫夹带。此时塔板上的气体为连 续相,液体为分散相,两相传质的面积是液滴的外表 面。由于液滴回到塔板上又被分散,这种液滴的反复 形成和聚集,使传质面积大大增加,而且表面不断更 新,有利于传质与传热进行,也是一种较好的接触状 态。

气液传质设备培训教材(PPT 42页)

气液传质设备培训教材(PPT 42页)

§11.1 板式塔
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(二)筛板塔
筛板塔的主要结构:
化 • 筛孔 ——提供气体上升的通道;
工 2. 溢流堰 原 ——维持塔板上一定高度的液层,以保证在
塔板上气液两相有足够的接触面积; 理 3. 降液管
——作为液体从上层塔板流至下层塔板的通道。
§11.1 板式塔
8
(三)浮阀塔
化 工 原 理
工作原理
§11.1 板式塔
6、板式塔便于侧线采出。
§11.2 填料塔
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(二)填料塔
1、适用于处理有腐蚀性的物料;
化 2、填料塔压力降较小,适用于真空蒸馏;
工 3、适用于间歇蒸馏或热敏性物料的蒸馏; 4、适用于处理易发泡的液体。


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θ









板波纹
§11.2 填料塔
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(三)填料作用及特性
1、填料作用
(1)提供气液接触面;
化 (2)强化气体湍动,降低气相传质阻力;
工 (3)更新液膜表面,降低液相传质阻力。 2、填料特性
原 (1)比表面积 a

定义:单位堆积体积所具有的表面积,
[m2/m3]、[1/m]。
填 料 尺 寸 小 a传质面积
(四)喷射型塔板 如:舌形塔板与浮舌塔板
(五)穿流塔板
§11.1 板式塔
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二、板式塔的水力学性能
(一)塔板上气液两相的接触状态 化 鼓泡状态、蜂窝状态、泡沫状态、喷射状态



§11.1 板式塔
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1. 鼓泡接触状态
液体——连续相 气体——分散相

气液传质设备

气液传质设备

10.1 板式塔



三、液层阻力 气体通过液层的阻力损失hf由以下三个原因产 生: 1.克服板上泡沫层的静压; 2.形成气液界面的能量消耗; 3.通过液层的摩擦阻力损失。 注:低气速时,液层阻力为主;高气速时,干 板阻力所占比例相对增大。
2018/12/8 李 梅
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10.1 板式塔


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10.1.4筛板塔内气液两相的非理想流动 板式塔的设计意图:1.气液两相充分接触,减 少传质阻力;2.保持逆流,获得较大的推动力。 但:实际与理想总有差距。所用这些偏离都违 背了逆流原则,导致平均传质推动力下降,对 传质不利。 归纳起来,板式塔内各种不利于传质的流动现 象有两类:1.空间上的反向流动;2.空间上的 不均匀流动。
2018/12/8 李 梅
10.1 板式塔

一、空间上的反相流动: 是指与主体流动方向相反的液体或气体的流动。空间 的方向流动主要有两种:液沫夹带、气泡夹带。 1.液沫夹带 气体穿过板上液层时,无论是喷射还是鼓泡型操作都 会产生大量的尺寸不同的液滴。在喷射型操作中,液 体是被气流直接分散成液滴的;而在鼓泡型操作中, 液滴是因泡沫层表面的气泡破裂而产生的。这些液滴 的一部分会被上升的气流裹挟至上层塔板,这种现象 称为液沫夹带。
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2018/12/8
李 梅
10.1 板式塔



1.塔板上的气体通道——筛 孔:为保证气液两相在塔板 上能够充分接触并在总体上 实现两相逆流,塔板上均匀 地开有一定数量的供气体自 下而上流动的通道。 2.溢流堰:为保证气液两相 在塔板上有足够的接触表面, 塔板上必须贮有一定量的液 体。 3.降液管:作为液体自上层 塔板流至下层的通道,每块 塔板通常附有一个降液管。

《气液传质设备》课件

《气液传质设备》课件
2023-2026
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《气液传质设备》ppt 课件
REPORTING
CATALOGUE
目 录
• 气液传质设备概述 • 常见气液传质设备介绍 • 气液传质设备操作与维护 • 气液传质设备的应用与发展趋势
PART 01
气液传质设备概述
定义与分类
定义
气液传质设备是指用于实现气体和液 体之间传质过程的设备,主要应用于 化工、制药、环保等领域。
智能化与自动化
借助物联网、大数据等技术手段 ,实现设备的智能化和自动化控 制,提高生产效率。
多功能化与集成化
通过将多种传质技术集成于一体 ,实现设备多功能化,满足不同 领域的需求。
2023-2026
END
THANKS
感谢观看
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REPORTING
故障2
设备运行过程中出现异常噪音
排除方法
检查设备紧固件是否松动,检查设备内部是否有异 物。
设备出口流量不足
故障3
排除方法
检查进料和出料管路是否畅通,检查设备内部是否堵塞 。
设备的维护与保养
01
02
03
日常保养
定期清理设备表面灰尘, 检查紧固件是否松动。
中修
根据设备运行时间和磨损 情况,进行中修保养,包 括更换易损件、清洗内部 等。
传质设备的选型与设计
选型
根据实际需求和处理量,选择适合的气液传质设备类型。需要考虑的因素包括工艺流程、操作条件、物料特性和 环保要求等。
设计
根据选定的设备类型和工艺要求,进行详细的结构设计和参数计算。需要考虑到设备的材料、结构、尺寸、操作 参数等因素,以确保设备的性能和可靠性。

化工原理第11章气液传质设备.ppt

化工原理第11章气液传质设备.ppt

溶剂
气体 填料塔
板式塔
在 圆 柱 形 壳 体 内 按 一 定 间 距 水 平板式塔
设置若干层塔板,液体靠重力作 用自上而下流经各层板后从塔底
溶剂
排出,各层塔板上保持有一定厚
度的流动液层;气体则在压强差
的推动下,自塔底向上依次穿过
各塔板上的液层上升至塔顶排出。
四 川 大 学 化 工 学 院气热阶D化 工 原 理 教 研 室跃、交J式液换塔变,在盘化故塔。内两逐相
层阀小以因料径资四 川 大 学 化 工 学 院(((将,。在此,,塔564)))采所在较具节缩板化 工 原 理 教 研 室操耐经用以 较 大 有 省 短低作堵济大湿高的很设改3弹塞性0板气气高备造波%性。。。纹压速速的投施大由 由填降下范抗资工于于,也操围堵;周料约这J、不作内塞用期C为种P折高时能性于,T新4塔。,维。老节板。型板、对其持对塔省该塔具大比雾稳于改施塔板有实沫定结造工筛板具高孔验夹的焦原费的有效等表带高、降用操较和明量效聚液。结作大高构小率合管J范C的通取、。、、围P开量T板含塔代主塔孔的,压固圈要板与特使降体可受的开点也颗保塔气板孔,板不粒持速压率将具高的不影降,其,物变有响较气用更而系,,新液于好且,只受型在新漏塔需的塔垂提设耐液板更板直液计堵时传换液筛管可的质塔塞层板内大性气单板高低高幅。速元,度8速度%较顶可的并,缩低部节影流较小,的约响,浮塔所填投较
泡罩塔板( Bubble-cap Tray )
泡罩塔板( Bubble-cap Tray ) 泡罩塔板是最早(1813年)在 工业上应用的一种塔板,其主要 元件由升气管和泡罩构成,泡罩 安装在升气管顶部,泡罩底缘开 有若干齿缝浸入在板上液层中, 升气管顶部应高于泡罩齿缝的上 沿,以防止液体从中漏下。 操管由的泡板近四 川 大 学 化 工 学 院漏几上作于罩型化 工 原 理 教 研 室液十升时有塔。现年折升板,其象逐流气操液缺渐经。管作体点被泡稳横,是筛罩定向泡结孔齿通罩,构塔缝过塔复弹板分塔板杂性散、板即大,进浮经使,造入阀溢在在价液塔流低工高层板堰气业,等,流速生塔所形入下产板取成降操中压代两液作曾降相。管是, 大混一。也,合种不气生的广致体产鼓为则产强泡沿应生度区升用严低。气的重,

气液传质设备

气液传质设备
气体 —— 连续相 液体 —— 分散相 两相接触面积:不断更新的液滴表面
• 生产上对塔器的要求
• 生产上对塔器在工艺上及结构上提出的要求有下列几方面:
• 1. 分离效率高------达到一定分离程度所需塔的高度低。
• 2. 生产能力大------单位塔截面积处理量大。
• 3. 操作弹性(flexibility)大------对一定的塔器,操作时气液 流量(亦称气液负荷)的变化会影响分离效率。若分离效率最 高时的气液负荷作为最佳负荷点,可把分离效率比最高效率下 降15%的最大负荷与最小负荷之比称为操作弹性。工程上常用 的是液、气负荷比, 作为气相与液相的操作弹性。操作弹性大 的塔必然适应性强,易于稳定操作。
三、浮阀塔:浮阀塔是廿世纪五十年代初开发的一 种新塔型。
阀片上各部件的作用:
• 阀脚:浮阀有三条带钩的腿。将浮阀放进筛孔后,将其腿 上的钩扳转,可防止操作时气速过大将浮阀吹脱。
• 定距片:浮阀边沿冲压出三块向下微弯的“脚”。当筛孔 气速降低浮阀降至塔板时,靠这三只“脚”使阀片与塔板 间保持2.5mm左右的间隙;在浮阀再次升起时,浮阀不会 被粘住,可平稳上升。
3. 降液管 —— 作为液体从上层塔板流至下层塔板的通道。
生产实践说明:
1、只要筛板塔设计合理, 操作得当,筛板塔不仅可 稳定操作,而且操作弹性 可达2~3,能满足生产要 求。
2、筛板塔比起泡罩塔,生 产能力可增大10%~15%, 板效率约提高15%,单板 压降可降低30%左右,造 价可降低20%~50%。
分析:单板效率的数值有可能大于100%吗?
3)点效率EOv
E OV
y yn1 y* yn1
点效率与单板效率的区别:点效率中的y、y*为塔板上某
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JCV浮阀塔板(双流喷射浮阀塔板 Jet Co-flow Valve Tray)
结构:阀笼与塔板固定,阀片在阀笼内上下浮动。 将单一鼓泡传质,变为双流传质,一部分为鼓泡、另一部分 为喷射湍动传质,使塔的分离效率和生产能力都大大提高。 该塔板可作为化工过程中的气液传质、换热设备。 特点:结构简单、阀片开启灵活、高效、高通量、寿命长、 耐堵塞。
结构:以泡罩塔板和筛孔塔板为基础基础。有多种浮阀形式, 但基本结构特点相似,即在塔板上按一定的排列开若干孔, 孔的上方安置可以在孔轴线方向上下浮动的阀片。阀片可随 上升气量的变化而自动调节开启度。在低气量时,开度小; 气量大时,阀片自动上升,开度增大。因此,气量变化时, 通过阀片周边流道进入液体层的气速较稳定。同时,气体水 平进入液层也强化了气液接触传质。
板式塔 Plate (tray) tower
塔板类型
塔板是板式塔的基本构件,决定塔的性能。
溢流塔板 (错流式塔板):塔板间有 专供液体溢流的降液管 (溢流管), 横向流过塔板的流体与由下而上穿 过塔板的气体呈错流或并流流动。 板上液体的流径与液层的高度可通 过适当安排降液管的位置及堰的高 堰 度给予控制,从而可获得较高的板 效率,但降液管将占去塔板的传质 有效面积,影响塔的生产能力。
气体
DJ 塔盘
新型塔板、填料
板式塔
填料塔和板式塔的主要对比 填料塔和板式塔都可用于吸收或蒸馏操作。
压降
空塔气速
塔效率 持液量 液气比 安装检修 材质 造价
板式塔
填料塔
较大
小尺寸填料较大;大尺寸填料及规整填 料较小
较大
小尺寸填料较小;大尺寸填料及规整填 料较大
较稳定,效率较高 传统填料低;新型乱堆及规整填料高
较大
较小
适应范围较大
对液量有一定要求
较易
较难
常用金属材料
金属及非金属材料均可
大直径时较低
新型填料投资较大
新型填料及规整填料塔竞争力较强。
塔型选择
塔径在0.6~0.7米以上的塔,过去一般优先选用板式塔。 随着低压降高效率轻材质填料的开发,大塔也开始采用各种 新型填料作为传质构件,显示了明显的优越性。 塔型选择主要需考虑以下几个方面的基本性能指标:
《化工原理》 Principles of Chemical
Engineering
任课教师:张洪流
第八章 气液传质设备
Chapter 8 Mass Transfer Equipments
概述(Introduction)
气液传质设备的基本功能:形成 气液两相充分接触的相界面,使 质、热的传递快速有效地进行, 接触混合与传质后的气、液两相 能及时分开,互不夹带等。
气液传质设备的分类:气液传质设备的种类很多,按接触方 式可分为连续(微分)接触式(填料塔)和逐级接触式(板 式塔)两大类,在吸收和蒸馏操作中应用极广 。
填料塔
在圆柱形壳体内装填一定高度的填料,
液体经塔顶喷淋装置均匀分布于填料层
顶经填料层后自塔底排出;气体则
溶剂
优点:结构简单,生产能力和操作弹性大,板效率高。综合 性能较优异。
浮阀塔板( Valve Tray)
F1型浮阀结构简单,易于制造,应用最普遍,为定型产品。 阀片带有三条腿,插入阀孔后将各腿底脚外翻 90°,用以限 制操作时阀片在板上升起的最大高度;阀片周边有三块略向 下弯的定距片,以保证阀片的最小开启高度。 F1型浮阀分轻阀和重阀。轻阀塔板漏液稍严重,除真空操作 时选用外,一般均采用重阀。
1950 年后开始对筛孔塔板进行较系统全面的研究,从理论和 实践上较好地解决了有关筛板效率,流体力学性能以及塔板 漏液等问题,获得了成熟的使用经验和设计方法,使之逐渐 成为应用最广的塔板类型之一。
浮阀塔板( Valve Tray)
自1950 年代问世后,很快在石油、化工行业得到推广,至今 仍为应用最广的一种塔板。
液相 气相
与溢流式塔板相比,逆流式塔板应用范围小得多,常见的板 型有筛孔式、栅板式、波纹板式等。
泡罩塔板( Bubble-cap Tray )
在工业上最早(1813年)应用的 一种塔板,其主要元件由升气管 和泡罩构成,泡罩安装在升气管 顶部,泡罩底缘开有若干齿缝浸 入在板上液层中,升气管顶部应 高于泡罩齿缝的上沿,以防止液 体从中漏下。
降液管


气相
溢流式塔板应用很广,按塔板的具体结构形式可分为: 泡罩塔板、筛孔塔板、浮阀塔板、网孔塔板、舌形塔板等。
塔板类型
逆流塔板(穿流式塔板): 塔板间没有降液管,气、液两相同时由 塔板上的孔道或缝隙逆向穿流而过,板 上液层高度靠气体速度维持。 优点:塔板结构简单,板上无液面差, 板面充分利用,生产能力较大; 缺点:板效率及操作弹性不及溢流塔板。
(1) 生产能力 即为单位时间单位塔截面上的处理量; (2) 分离效率 对板式塔指每层塔板的分离程度;对填料塔指
单位高度填料层所达到的分离程度; (3) 操作弹性 指在负荷波动时维持操作稳定且保持较高分离
效率的能力,通常以最大气速负荷与最小气速负荷之比 表示; (4) 压强降 指气相通过每层塔板或单位高度填料的压强降; (5) 结构繁简及制造成本。
在压强差推动下穿过填料层的空隙,由
塔的一端流向另一端。气液在填料表面
接触进行质、热交换,两相的组成沿塔
高连续变化。
气体
规整填料 塑料丝网波纹填料
散装填料 塑料鲍尔环填料
填料塔
板式塔
在圆柱形壳体内按一定间距水平设置若 干层塔板,液体靠重力作用自上而下流
溶剂
经各层板后从塔底排出,各层塔板上保 持有一定厚度的流动液层;气体则在压 强差的推动下,自塔底向上依次穿过各 塔板上的液层上升至塔顶排出。气、液 在塔内逐板接触进行质、热交换,故两 相的组成沿塔高呈阶跃式变化。
液体横向通过塔板经溢流堰流入降液管,气体沿升气管上升 折流经泡罩齿缝分散进入液层,形成两相混合的鼓泡区。
优点:操作稳定,升气管使泡罩塔板低气速下也不致产生严 重的漏液现象,故弹性大。 缺点:结构复杂,造价高,塔板压降大,生产强度低。
筛孔塔板( Sieve Tray )
筛孔塔板即筛板出现也较早(1830年),是结构最简单的一 种板型。但由于早期对其性能认识不足,为易漏液、操作弹 性小、难以稳定操作等问题所困,使用受到极大限制。
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