蒸馏和吸收塔设备课件.ppt

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1、第三章第三章 蒸馏和吸收塔设备蒸馏和吸收塔设备6/8/20231要求：要求：1.了解板式塔和填料塔的主要结构；2.掌握板式塔和填料塔的流体力学性能；3.了解评价设备的基本性能；4.熟悉浮阀塔的工艺设计。6/8/20232重点：重点：1.板式塔和填料塔的流体力学性能；2.浮阀塔的工艺设计。6/8/20233板式塔：塔板类型、操作特点、浮阀塔的设计填料塔：填料类型、填料塔的流体力学特性和计算6/8/202346/8/20235第一节第一节 板式塔板式塔气相流动：靠压强差由下到上。液相流动：靠重力由上至下。6/8/202363-1-1 3-1-1 塔板类型塔板类型错流塔板：在塔板上气液两相呈错流流动

2、。逆流塔板：气液两相以逆流的方式穿过塔板。6/8/20237一、泡罩塔板一、泡罩塔板应用最早的气液传质设备。结构：泡罩直径80-150mm，正三角形排列。优点：较大的操作弹性。缺点：塔板结构复杂，造价高；塔板压降大；板效 率和生产能力低。6/8/202386/8/20239二、筛板二、筛板结构：孔径3-8mm，正三角形排列。优点：塔板结构简单，造价低；塔板压降小；板效率和生产能力较高。缺点：操作弹性小。易堵（改进方法，采用大孔径10-25 mm）。6/8/2023106/8/202311三、浮阀塔板三、浮阀塔板应用广泛，兼有泡罩塔板和筛板的优点。结构：标准孔径39mm。优点：生产能力大；操作弹

3、性大；板效率高；塔板压降和液面落差小；造价低。缺点：不易处理易结焦或粘度大的物系。6/8/2023126/8/202313四、噴射塔板四、噴射塔板1.1.舌形塔板舌形塔板2.2.浮动喷射塔板浮动喷射塔板3.3.浮射塔板浮射塔板6/8/2023146/8/2023156/8/2023163-1-2 3-1-2 板式塔的流体力学性能板式塔的流体力学性能评价塔设备性能的主要指标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。这些指标和塔板结构及塔内气液两相流体力学性能密切相关。流体力学性能包括：塔板压降、液泛、雾沫夹带、漏液、液面落差。6/8/202317一、塔板压降一、塔板压降

4、干板压降、板上充气液层的静压降、液体表面张力产生的压降。二、液泛（淹塔）二、液泛（淹塔）降液管内液体不能顺利下流，造成板上积液。原因：气速或液速过大，与流体物性、塔板结构、板间距有关。6/8/202318三、雾沫夹带三、雾沫夹带eV=0.1kg液/kg气体主要影响因素：空塔气速、塔板间距。四、漏液四、漏液产生原因：气速太小，板上液面落差大引起气流分布不均。漏液量为10%液体流量时的气流速度为漏液速度。6/8/202319五、液面落差五、液面落差克服板面和板上部件的阻力。影响因素影响因素：塔板结构、塔径、流体流量。六、六、负负荷性能荷性能图图雾沫夹带线、液泛线、液相负荷上限线、漏液线、液相负荷下

5、限线。操作操作弹弹性性：操作线与负荷性能图上曲线的两个交点的气体流量之比。6/8/2023201雾沫夹带线（气相上限）2液泛线（气液）3液相负荷上限线（降液管超负荷线）4漏液线（气相下限）5液相负荷下限线6/8/2023213-1-3 3-1-3 浮阀塔设计浮阀塔设计工艺计算：塔高、塔径、塔板主要部件工艺尺寸、流体力学验算、操作负荷性能图、操作弹性。6/8/202322一、工一、工艺艺尺寸的尺寸的计计算算1.1.塔高塔高HT：的确定：与塔径匹配；与生产能力、操作弹性、板效率有关；考虑安装、检修方便。6/8/2023232.2.塔径塔径6/8/2023246/8/202325hL：常压塔（0.0

6、50.1m）；减压塔（0.0250.03m）D需圆整为标准塔径：0.6、0.7、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2 6/8/2023263.3.溢流装置溢流装置6/8/202327 溢流堰溢流装置 降液管：圆形、弓形 U型流（回转流）单溢流（直径流）溢流类型 双溢流（半径流）阶梯双溢流以弓形降液管为例：6/8/2023286/8/202329（1）出口堰（溢流堰）：堰长 lW、堰高 hW单溢流：lW=(0.6 0.8)D双溢流：lW=(0.5 0.6)DhL=hW+hOWhW=hL-hOWhOW=60 70 mm，小于 6 mm，采用齿形堰,大于 70 mm，采用双

7、溢流。hW=0.03 0.05 m6/8/2023306/8/2023316/8/2023326/8/202333（2）弓形降液管的宽度 Wd和截面积 Af6/8/202334核算：6/8/202335（3）降液管底隙高度h0 原则：原则：局部阻力不太大，防止沉淀物阻塞降液管；良好的液封作用，防止气体通过降液管造成短路。6/8/202336（4）进口堰及受液盘6/8/2023374.塔板布置 整块式（小塔）、分块式塔板（大塔）(1)鼓泡区(2)溢流区(3)破沫区（安定区）D1.5 m，Ws=80110 mm6/8/202338(4)无效区 小塔：Wc=3050 mm 大塔：Wc=5070 mm

8、6/8/2023395.浮阀的数目及排列浮阀的排列：正三角形等腰三角形顺排叉排（气液传质效果较好）6/8/2023406/8/202341整块塔板：正三角形叉排，t=75 125 mm分块塔板：等腰三角形叉排，t=75 mm，t1=65,80,100 mm6/8/202342单溢流塔板：单溢流塔板：孔距 t 排出阀孔总数 Np F0=?912开孔率=阀孔总面积/塔面积 10-14%6/8/202343二、浮阀塔板流体力学验算二、浮阀塔板流体力学验算1.1.气体通气体通过过浮浮阀阀塔板的塔板的压压强强降降6/8/2023442.2.液泛液泛6/8/2023453.3.雾沫夹带雾沫夹带泛点率：操作

9、时的空塔气速与发生液泛时的空塔气速之比。大塔：泛点率 80%小塔：泛点率 70%减压塔：泛点率 75%6/8/202346取大的计算结果。注意：若泛点率不在规定的范围内，应适当调整有关参数：板间距、塔径等，再重新计算。6/8/2023476/8/2023484.4.漏液漏液F0=56最后，绘出负荷性能图。6/8/2023493-1-4 3-1-4 塔板效率塔板效率一、塔板效率的表示法一、塔板效率的表示法1.总板效率（全塔效率）ET简单地反应了整个塔内的平均传质效果。6/8/2023502.2.单单板效率板效率直接反应该层塔板的传质效果；操作线与平衡线平行时，EMV=EMVEM有可能大于零。6/

10、8/2023513.3.点效率点效率EO板上液体完全混合时，EOV=EMV6/8/202352二、塔板效率的估算二、塔板效率的估算1.物系性质：粘度、密度、表面张力、扩散系数、相对挥发度等2.塔板结构：塔径、板间距、堰高、开孔率等3.操作条件：温度、压强、气体上升速度、气液流量比等6/8/202353估算方法：估算方法：1.A.I.CH.E法2.经验计算法6/8/202354第二节第二节 填料塔填料塔液体分布装置、填料、液体再分布器、支撑栅板特点：结构简单、阻力小、使用耐腐蚀材料制造6/8/2023556/8/2023563-2-1 3-2-1 填料填料一、填料特性一、填料特性1.比表面积2.

11、空隙率3.填料因子:干填料因子/3，湿填料因子 要求：大，大，润湿性能好，单体体积的填料质量小，价格低，机械强度大。6/8/202357二、填料类型二、填料类型 实体填料 乱堆填料 网体填料 整砌填料 1.拉西环 2.鲍尔环3.阶梯环 4.弧鞍和矩鞍5.金属鞍环 6.波纹板及波纹网7.金属孔板波纹填料和金属压延孔板波纹填料 6/8/2023586/8/2023596/8/2023606/8/2023613-2-2 3-2-2 填料塔的流体力学性能填料塔的流体力学性能一、气体通过填料层的压强降一、气体通过填料层的压强降持液量持液量：操作时单位填料层内持有的液体体积。恒持液区载液区液泛区载点泛点6

12、/8/202362二、液泛二、液泛影响因素：1.1.填料特性填料特性：小，泛点气速大。2.2.流体的物理性流体的物理性质质 L大，泛点气速大 V大，泛点气速小 L大，泛点气速小6/8/2023633.3.液气比液气比WL/WV大，泛点气速小。4 4埃克特通用关埃克特通用关联图联图6/8/2023646/8/202365三、润湿性能三、润湿性能液体的喷淋密度：单位时间内单位塔截面上喷淋的液体体积。润湿速度LW：塔的截面上，单位长度的填料周边上液体的体积流量。6/8/2023663-2-3 3-2-3 填料塔的计算填料塔的计算一、塔径一、塔径u=5080%泛点气速，0.21.0 m/s圆整为：40

13、0、500、600、700、800、900、1000、1200、1400mm等。6/8/202367二、塔高二、塔高1.传质单元法：Z=HOG*NOG2.等板高度法：Z=NT*(HETP)6/8/2023683-2-4 3-2-4 填料塔附件填料塔附件一、填料支承装置一、填料支承装置6/8/2023696/8/202370二、液体分布装置二、液体分布装置6/8/202371三、液体再分布装置三、液体再分布装置6/8/2023723-2-5 3-2-5 板式塔与填料塔的比较板式塔与填料塔的比较1.塔径较大时，宜采用板式塔。造价低、塔效率高、检修和清理方便2.塔高很高时，宜采用板式塔。填料塔需要多次液体再分布3.有热量从塔内移出时，宜采用板式塔。塔板上宜于安装冷却器6/8/2023734.液体流量较小时，宜采用板式塔。填料塔导致填料润湿不足5.板式塔适合于处理有悬浮物的液体，填料塔则易堵塞。6.板式塔便于侧线出料。7.填料塔适合于处理有腐蚀性的物料。6/8/2023748.填料塔压降小，真空蒸馏常用填料塔。9.填料塔内滞留的液体量少，停留时间短，适合于间歇蒸馏和热敏性物料。10.填料塔适合于处理易发泡的液体。6/8/202375