第十一章气液传质设备 Chapter 11 Mass Transfer Equipments
第十一章 气液传质设备 Chapter 11 Mass Transfer Equipments
概迹( Introcuction 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。 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
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 顶部上,依靠重力作用沿填料表面自上 而下流经填料层后自塔底排出;气体则 溶剂 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 CLUVIAGAE 填料塔 规整填料 散装填料 塑料丝网波纹填料塑料鲍尔环填料
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 顶部上，依靠重力作用沿填料表面自上 而下流经填料层后自塔底排出；气体则 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。 溶剂 填料塔 气体 散装填料 塑料鲍尔环填料 规整填料 塑料丝网波纹填料
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 气体 板式塔 DJ塔盘 新型塔板、填料
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 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。 板式塔 溶剂 气体 DJ 塔盘 新型塔板、填料
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。 板式塔 填料塔 压降 较大 小尺寸填料较大;大尺寸填料及规整填 料较小 空塔气速较大 小尺寸填料较小;大尺寸填料及规整填 料较大 塔效率较稳定,效率较高传统填料低;新型乱堆及规整填料髙 目持液量较大 较小 液气比适应范较大对液量有一定要求 安装检修较易 较难 材质常用金属材料金属及非金属材料均可 造价 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
填料塔和板式塔的主要对比 板式塔 填料塔 压降 较大 小尺寸填料较大；大尺寸填料及规整填 料较小 空塔气速 较大 小尺寸填料较小；大尺寸填料及规整填 料较大 塔效率 较稳定，效率较高 传统填料低；新型乱堆及规整填料高 持液量 较大 较小 液气比 适应范围较大 对液量有一定要求 安装检修 较易 较难 材质 常用金属材料 金属及非金属材料均可 造价 大直径时较低 新型填料投资较大 填料塔和板式塔都可用于吸收或蒸馏操作。 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 (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
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： (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
式 Plate(tray) tower 板类 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 降液管 液 过塔板的气体呈错流或并流流动。 相 板上液体的流径与液层的高度可通 堰 过适当安排降液管的位置及堰的高 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 气相 密有效面积,影响塔的生产能力。 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
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。 液 相 降液管 堰 气相 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 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。 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 液相 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 气相 审与溢流式塔板相比,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
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。 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。 液相 气相
泡罩塔板( Bubble- cap Tray) 在工业上最早(1813年)应用的 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,泡罩底缘开有若千齿缝浸 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 殷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
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。 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 筛孔塔板即筛板岀现也较早(1830年),是结构最简单的 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。 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
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。 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