10气液传质设备 10.1板式塔 10.2填料塔
10 气液传质设备 10.1 板式塔 10.2 填料塔
10.1板式塔 10.1.1概述 10.1.2筛板上的气液接触状态 10.1.3气体通过筛板的阻力损失 10.1.4板式塔的不正常操作现象 10.1.5板效率的各种表示方法及其应用 10.1.6提高板效率的措施 10.1.7塔板型式
10.1 板式塔 10.1.1 概述 10.1.2 筛板上的气液接触状态 10.1.3 气体通过筛板的阻力损失 10.1.4 板式塔的不正常操作现象 10.1.5 板效率的各种表示方法及其应用 10.1.6 提高板效率的措施 10.1.7 塔板型式
10.1.1概述 板式塔的设计意图 板式塔是一种应用极为广泛的气液传质 液体 设备，它由一个通常呈圆柱形的壳体及其中 按一定间距水平设置的若干塔板所组成。如 图所示，板式塔正常工作时，液体在重力作 用下自上而下通过各层塔板后由塔底排出； 气体在压差推动下，经均布在塔板上的开孔 由下而上穿过各层塔板后由塔顶排出，在每 气体 块塔板上皆贮有一定的液体，气体穿过板上 图10-1板式塔结构 液层时，两相接触进行传质。 简图
10.1.1 概述 板式塔的设计意图 板式塔是一种应用极为广泛的气液传质 设备，它由一个通常呈圆柱形的壳体及其中 按一定间距水平设置的若干塔板所组成。如 图所示，板式塔正常工作时，液体在重力作 用下自上而下通过各层塔板后由塔底排出； 气体在压差推动下，经均布在塔板上的开孔 由下而上穿过各层塔板后由塔顶排出，在每 块塔板上皆贮有一定的液体，气体穿过板上 液层时，两相接触进行传质
10.1.1概述 为有效地实现气液两相之间的传质，板式塔应具有以下两方 面的功能： ①在每块塔板上气液两相必须保持密切而充分的接触，为传 质过程提供足够大而且不断更新的相际接触表面，减小传质阻力： ②在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供最大的传质 推动力。 由吸收章可知，当气液两相进、出塔设备的浓度一定时，两 相逆流接触时的平均传质推动力最大。在板式塔内，各块塔板正 是按两相逆流的原则组合起来的
10.1.1 概述 为有效地实现气液两相之间的传质，板式塔应具有以下两方 面的功能： ①在每块塔板上气液两相必须保持密切而充分的接触，为传 质过程提供足够大而且不断更新的相际接触表面，减小传质阻力； ②在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供最大的传质 推动力。 由吸收章可知，当气液两相进、出塔设备的浓度一定时，两 相逆流接触时的平均传质推动力最大。在板式塔内，各块塔板正 是按两相逆流的原则组合起来的
10.1.1概述 但是，在每块塔板上，由于气液两相的剧烈搅动，是不可能 达到充分的逆流流动的。为获得尽可能大的传质推动力，目前在 塔板设计中只能采用错流流动的方式，即液体横向流过塔板，而 气体垂直穿过液层。 由此可见，除保证气液两相在塔板上有充分的接触之外，板 式塔的设计意图是，在塔内造成一个对传质过程最有利的理想流 动条件，即在总体上使两相呈逆流流动，而在每一块塔板上两相 呈均匀的错流接触
10.1.1 概述 但是，在每块塔板上，由于气液两相的剧烈搅动，是不可能 达到充分的逆流流动的。为获得尽可能大的传质推动力，目前在 塔板设计中只能采用错流流动的方式，即液体横向流过塔板，而 气体垂直穿过液层。 由此可见，除保证气液两相在塔板上有充分的接触之外，板 式塔的设计意图是，在塔内造成一个对传质过程最有利的理想流 动条件，即在总体上使两相呈逆流流动，而在每一块塔板上两相 呈均匀的错流接触
10.1.2筛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
10.1.2 筛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
10.1.2筛板上的气液接触状态 60 (a) (b) (c) (d) 塔板上的气液接触状态 (a)鼓泡状态；(b)炸窝状态；(c)泡沫状态；(d)黄射状态；
10.1.2 筛板上的气液接触状态
10.1.2筛板上的气液接触状态 (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
10.1.2 筛板上的气液接触状态 （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
10.1.2筛板上的气液接触状态 (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
10.1.2 筛板上的气液接触状态 （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
10.1.2筛板上的气液接触状态 (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。 如上所述，泡沫接触状态和喷射状态均是优良的塔板接触状 态。因喷射接触状态的气速高于泡沫接触状态，故喷射接触状态 有较大的生产能力，但喷射状态液沫夹带较多，若控制不好，会 破坏传质过程，所以多数塔均控制在泡沫接触状态下工作
10.1.2 筛板上的气液接触状态 （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。 如上所述，泡沫接触状态和喷射状态均是优良的塔板接触状 态。因喷射接触状态的气速高于泡沫接触状态，故喷射接触状态 有较大的生产能力，但喷射状态液沫夹带较多，若控制不好，会 破坏传质过程，所以多数塔均控制在泡沫接触状态下工作