第三章蒸馏和吸收塔设备 蒸馏操作和吸收操作从气液传质的角度有着共同的特点，可在同样的塔设备 中进行。按其结构形式有 板式塔，一般处理量大 传质设备 填料塔，一般处理量小 第一节板式塔 板式塔为逐板接触式的气液传质设备，塔板类型按气液流动的方式，可将塔 板分为错流塔板和逆流塔板
第三章 蒸馏和吸收塔设备 蒸馏操作和吸收操作从气液传质的角度有着共同的特点，可在同样的塔设备 中进行。按其结构形式有 板式塔，一般处理量大 传质设备 填料塔，一般处理量小 第一节 板式塔 板式塔为逐板接触式的气液传质设备，塔板类型按气液流动的方式，可将塔 板分为错流塔板和逆流塔板
3-1-1塔板类型 逆流塔板，少用 错流塔板，常用 错流塔板主要形式有： 生产能力小 气流阻力大 一、泡罩塔板 操作弹性大 结构复杂 生产能力大 气流阻力小 二、 筛板 操作弹性小 结构简单
3-1-1 塔板类型 逆流塔板，少用 错流塔板，常用 错流塔板主要形式有： 生产能力小 气流阻力大 一、泡罩塔板 操作弹性大 结构复杂 生产能力大 气流阻力小 二、 筛板 操作弹性小 结构简单
三、浮阀塔板 F1型，适用普通系统 类型 V-4型，适用减压系统 T型，适用含颗粒或易聚合的物料 生产能力大，开孔率大、>泡罩2040%、≈筛板塔 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 2.优点 气流阻力小，开孔大 液面落差小，液流阻力小 造价适中，约等于60~80%泡罩、120~130%筛板 四、喷射型塔板 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 1.舌形塔板〈 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 气相夹带严重，斜吹
三、 浮阀塔板 F1 型，适用普通系统 1．类型 V-4型，适用减压系统 T型，适用含颗粒或易聚合的物料 生产能力大，开孔率大、>泡罩20~40%、筛板塔 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 2．优点 气流阻力小，开孔大 液面落差小，液流阻力小 造价适中，约等于60~80%泡罩、120~130%筛板 四、 喷射型塔板 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 1．舌形塔板 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 气相夹带严重，斜吹
2.浮舌塔板 操作弹性大 气流阻力小 效率较高，介于浮阀与舌形之间 3.斜孔塔板 结构简单、压降低
2．浮舌塔板 操作弹性大 气流阻力小 效率较高，介于浮阀与舌形之间 3. 斜孔塔板 结构简单、压降低
3-1-2板式塔的流体力学性能 评价塔设备的性能指标为： 生产能力 塔板效率 设备性能 操作弹性 塔板压力降 塔的操作能否正常进行，与塔内的气液两相的流体力学状况有关： 塔板压力降 液泛 流体力学性能 雾沫夹带 漏液 液面落差 一、 塔板压降 总阻力=干板阻力+液层静压力+表面张力 在较高板效率前提下，力求减小塔板压力降 二、 液泛：气液量大到使全塔液体相连 三、 雾沫夹带气流将液体从下层板带入上层板
3-1-2 板式塔的流体力学性能 评价塔设备的性能指标为： 生产能力 塔板效率 设备性能 操作弹性 塔板压力降 塔的操作能否正常进行，与塔内的气液两相的流体力学状况有关： 塔板压力降 液泛 流体力学性能 雾沫夹带 漏液 液面落差 一、 塔板压降 总阻力 = 干板阻力 + 液层静压力 + 表面张力 在较高板效率前提下，力求减小塔板压力降 二、 液泛：气液量大到使全塔液体相连 三、 雾沫夹带 气流将液体从下层板带入上层板 e 0.1kg(liquid )/ kg(gas) v
四、漏液：液体从升气孔流下，要求〈10% 气速太小，或液面落差引起气流分布不均 塔板入口处往往上漏液，设安定区 五、 液面落差：液体克服板面阻力形成位差 六、 负荷性能图：各种极限条件下V、L关系曲线组成的图 1.雾沫夹带线（气相负荷上限线） 2.液泛线 3.液相负荷上限线 (降液管超负荷线，气泡夹带线) 5 4.漏液线（气相负荷下限线) 5.液相负荷下限线 操作弹性—两极限的气量之比
四、 漏液：液体从升气孔流下，要求〈10% 气速太小，或液面落差引起气流分布不均 塔板入口处往往上漏液，设安定区 五、 液面落差：液体克服板面阻力形成位差 六、 负荷性能图：各种极限条件下Vs -Ls关系曲线组成的图 1． 雾沫夹带线（气相负荷上限线） 2．液泛线 3．液相负荷上限线 （降液管超负荷线，气泡夹带线） 4．漏液线（气相负荷下限线） 5．液相负荷下限线 操作弹性——两极限的气量之比 Vs Ls 5 1 4 3 2 C C O
3-1-3 浮阀塔设计 浮阀塔工艺尺寸的计算（工艺设计） 塔高N 式中Z一塔高，m: N一理论板层数； E一总板效率； H一塔板间距，m。 取整数 HcD,表3-2（经验数据） 易起泡、负荷波动大时，应H 2.塔 4 D二侧 式中D一塔径，m: Vg-气体流量，m/s: u一空塔气速，m/s。 关键在于确定适宜的空塔气速u。 净重力=元dP(p,-p8 6 摩擦阻力=5p: 42
3-1-3 浮阀塔设计 一、 浮阀塔工艺尺寸的计算（工艺设计） 1．塔高 式中 Z—塔高，m； NT—理论板层数； ET—总板效率； HT—塔板间距，m。 取整数 HTD，表3-2（经验数据） 易起泡、负荷波动大时，应HT 2．塔径 式中 D—塔径，m； VS—气体流量，m3/s； u—空塔气速，m/s。 关键在于确定适宜的空塔气速u。 T T T H E N Z = u V D S 4 = d ( L V )g = − 3 6 净重力 4 2 2 2 d V u 摩擦阻力 =
式中d一液滴的直径，m。 由净重力与摩擦阻力的平衡，得 出=号4号4如= 整理，得 2 p"-不p-h8 426 式中umax一极限空塔气速，m/S: Agd e-py=C e-py 4一负荷系数，==p-r H,-h=0.75m P NPL-P 月 Vi Pr
式中 d—液滴的直径，m。 由净重力与摩擦阻力的平衡，得 整理，得 式中 umax—极限空塔气速，m/s； —负荷系数， ) 2 , , 2 ( 2 2 u h u hf f = = = ( ) . 4 2 6 3 2 max 2 d g d u L V V = − V L V V L V C gd u − = − = 3 4 max 3 4gd C = L V V u − = max HT − hL = 0.75m L V V C u − 20 = max 2 1 ( ) V L h h V L
图中Vh、一气、液两相的体积流量，mh: PwP一气、液两相的密度，kg/m3; h一板上液层高度，m: (凸液气动能参数 校正负荷系数 C=C20 20 式中o一操作物系的液体表面张力，mNm。 u=(0.6~0.8)4m 求出塔径后还需园整，之后还要进行流体力学核算。 3.溢流装置 溢流堰 溢流装置 园形，一般用于小塔 降液管 弓形，常用 U型流，一般用于小塔 单溢流，D2m 阶梯流，D>3m
图中 Vh、Lh—气、液两相的体积流量，m3/h； V、L—气、液两相的密度，kg/m3； hL—板上液层高度，m； —液气动能参数 校正负荷系数 式中 —操作物系的液体表面张力，mN/m。 求出塔径后还需园整，之后还要进行流体力学核算。 3．溢流装置 溢流堰 溢流装置 园形，一般用于小塔 降液管 弓形，常用 U型流，一般用于小塔 单溢流，D2 m 阶梯流，D>3 m 2 1 ( ) V L s s V L 0.2 20 20 = C C max u = (0.6 ~ 0.8)u
(1) 出口堰（溢流堰） (0.6-0.8)D,单溢流 堰长1m= ，双溢流 (0.5~0.6)D hi.hw how 式中h一板上液层高度，m: hw一堰高，m; how一堰上液层高度，m。 6mm,单溢流 >60mm,双溢流 平直堰： 式中h一塔内液体流量，mh。 E一液流收缩系数，见图3-11 当E=1时，可用列线图3-12求how。 齿形堰：一般齿深hn<15mm 当液层高度不超过齿顶时， hom=0.0442 月
(1) 出口堰（溢流堰） ，单溢流 堰长 ，双溢流 式中 hL—板上液层高度，m； hw—堰高，m； how—堰上液层高度，m。 6mm，单溢流 >60mm，双溢流 平直堰： 式中 Lh—塔内液体流量，m3/h。 E—液流收缩系数，见图3-11 当E=1时，可用列线图3-12求hOW。 齿形堰：一般齿深hn<15mm 当液层高度不超过齿顶时， lW = hL = hW + hOW hOW = 3 2 1000 2.84 = W h OW l L h E (0.6 ~ 0.8)D (0.5 ~ 0.6)D 5 2 0.0442 = W h n OW l L h h