PDF《6.7.2 填料塔》

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7 传质设备 填料塔和板式塔 6.7.1 评价塔设备的指标

1 分离效率 指每层塔板或单位高度填料层所能达到的分离程度 影响因素:物性,操作,结构三方面 减压或常压:填料塔效率较高 加压:板式塔效率较高

2 生产能力 单位时间塔截面上处理的物料量,与空塔速度有关.

3 压力降 气相通过每层塔板或单位高度填料层的压力降. 塔内压降过大,导致塔底釜压过高,能耗增加. 对热敏性物料,易引起分解和结焦.

4 操作弹性 指在负荷变化时,仍能维持定态操作并保持较高分 离效率的能力

5 持液量 指塔在正常操作时填料表面,塔内构件和塔板上所保持的液 体量,随操作负荷的变化而增减. 填料塔,持液量小于6% 板式塔,8%~12% 持液量大对操作因素的脉冲或突然变化可起到缓冲作用, 使塔的操作平稳,不易引起产品质量的迅速变化. 但过大,会使塔内各部位上组成稳定平衡的时间很长,延长 开工时间. 6.7.2 填料塔 连续接触式气液传质设备.由填料、塔内构件及筒 体组成. 填料特性: 1比表面积σ:单位体积填料层所具有的比表面积 m2/m3. σ越大,气液间传质面积越大. 填料应有良好的润湿性能和有利于液体均匀分布的形状. 2空隙率ε: 单位体积填料层所具有的空隙体积. ε越大表示气液通过的 能力大,而且气体的流动阻力小. ε一般介于0.45~0.95 其它要求:堆密度小,机械强度高,价格便宜,耐腐蚀性好 常用填料和新型填料:散装填料和规整填料

2 1拉西环:外径与高度相等的圆环,外形简单、制造方便、 造价低廉、能用非金属耐腐蚀材料制造. 最早使用的,表面未能充分利用,传质效果较差,容易在 塔内形成沟流和壁流,使气液分布不均,相际接触不良. 衍生:θ环,十字环. 2鲍尔环:在拉西环的侧壁上规则地开出一排或两排长方形 小窗,并将小窗切口的叶片一端不割断而向环内弯曲,在 环的中心相搭接.一般由金属或塑料制造. 特点:(1)气液能经小窗自由进出环内外空间,阻力比拉西 环低,可提高操作气速. (2) 开小窗后表面积增大,环的内表面也得到充分利用. (3)由于小窗的叶片弯向环中心,使液体分布均匀, 形成沟流和壁流现象较拉西环有所改善. (4)操作弹性较拉西环大. 3弧鞍填料和矩鞍填料 表面全部敞开,不分内外. 弧鞍:两面对称,堆积时容易重叠,也容易破碎. 矩鞍:保留了弧形结构,改进了扇形面形状. 矩鞍填料表面利用率高,空隙率较大,气体流动阻 力小,形状简单,制造方便.

4 阶梯环填料 鲍尔环的改进,填料高度为直径的一半,环的一 端为喇叭口,其高度为直径的五分之一. 气体阻力减小,填料机械强度增加,填料接触为 点接触 5金属鞍环填料 鞍形填料的液体分布性能较好,通量较小,环形 填料相反. 金属鞍环填料综合了两者的优点. 6波纹填料: 属规整填料.包括波纹板和波纹网两种. 由压成波纹的网片排列而成.波纹方向相反,且波纹片上 开有小孔.在塔内填装时,上下两盘交错90度叠放. 有固定规整的气液通路,可避免发生沟流和壁流,压降 小,比表面积大. 波纹网填料是由金属丝网制成的波纹片组合而成的. 常用于难分离和热敏性物系的真空精馏和精密精馏.

3 塔高和塔径的计算 塔高取决于填料层的高度. 传质单元法: 填料层高度=传质单元高度*传质单元数 等板高度法: 填料层高度=等板高度*理论板数 塔径的计算 U 空塔气速,一般为液泛气速的50%~85%

4 v q D u π = 6.7.3 板式塔

1 泡罩塔Bubble cap trays 结构:泡罩,升气管 优点:不易漏液,操作弹性较好,塔板不易堵塞. 缺点:结构复杂,金属材料耗量大,气体流道曲 折,塔板压降大,雾沫夹带现象严重,限制了气 速的提高,使生产能力及板效率降低. Bubble cap trays A bubble cap tray has riser or chimney fitted over each hole, and a cap that covers the riser. The cap is mounted so that there is a space between riser and cap to allow the passage of vapour. Vapour rises through the chimney and is directed downward by the cap, finally discharging through slots in the cap, and finally bubbling through the liquid on the tray.

2 筛板塔 (Sieve trays ) 优点:构造简单,造价低廉,生产能力大,板效率 高,压力降较小,安装、维修都较容易. 缺点:操作弹性较小,易产生液体泄漏,筛孔易堵 塞. Sieve trays Sieve trays are simply metal plates with holes in them. Vapour passes straight upward through the liquid on the plate. The arrangement, number and size of the holes are design parameters.

3 浮阀塔 Valve trays 优点:生产能力大,开孔面积大于泡罩塔. 操作弹性大 塔板效率高 气体压强降及液面落差小,气流分均匀. 构造简单,造价低,易制造,安装方便, 造价为泡罩塔的60%~80%,为筛板塔的120~130

4 Valve trays In valve trays, perforations are covered by liftable caps. Vapour flows lifts the caps, thus self creating a flow area for the passage of vapour. The lifting cap directs the vapour to flow horizontally into the liquid, thus providing better mixing than is possible in sieve trays. JVV普通釜阀 新型塔板

1 舌形塔板

2 浮动舌形塔板

3 浮动喷射塔板 塔高的计算 板式塔和填料塔的比较 T H N H = ?

第六章小结 1气液相平衡 平衡线,平衡方程,挥发度α,相对挥发度 2精馏原理、流程 3全塔物料衡算 4精馏段、提馏段物料衡算 恒摩尔流假设 进料板物料、能量衡算 精馏段操作线,回流比R,提馏段操作线,进料热状况参 数δ,进料线 5塔板数计算 理论板概念 逐板计算法,梯级图解法,吉利兰关联图法 全回流概念,芬斯克方程计算最小理论板数 最小回流比的确定 6分离效率 全塔效率,板效率 7其它精馏方法,了解 8气液传质设备及塔高、塔径的计算