福州大学化工原理电子教案 气液传质设备 填料层的持液量不变,该区域称为恒持液量区。此时△P/Z~u为一直线,位于干填料压降线的左侧,且基 本上与干填料压降线平行。当气速超过A点时,气体对液膜的曳力较大,对液膜流动产生阻滞作用,使液 膜増厚,填料层的持液量随气速的増加而増大,此现象称为拦液。开始发生拦液现象时的空塔气速称为载 点气速,曲线上的转折点A,称为载点。若气速继续增大,到达图中B点时,由于液体不能顺利向下流动, 使填料层的持液量不断増大,填料层内几乎充满液体。气速增加很小便会引起压降的剧増,此现象称为液 泛,开始发生液泛现象时的气速称为泛点气速,以表示,曲线上的点B,称为泛点。从载点到泛点的区 域称为载液区,泛点以上的区域称为液泛区。 应予指出,在同样的气液负荷下,不同填料的△PZ~u关系曲线有所差异,但其基本形状相近。对 于某些填料,载点与泛点并不明显,故上述三个区域间无截然的界限 3.液泛 在泛点气速下,持液量的增多使液相由分散相变为连续相,而气相则由连续相变为分散相,此时气体 呈气泡形式通过液层,气流出现脉动,液体被大量带岀塔顶,塔的操作极不稳定,甚至会被破坏,此种情 况称为淹塔或液泛。影响液泛的因素很多,如填料的特性、流体的物性及操作的液气比等 填料特性的影响集中体现在填料因子上。填料因子F值越小,越不易发生液泛现象 流体物性的影响体现在气体密度N、液体的密度n和粘度m上。气体密度越小,液体的密度越大 粘度越小,则泛点气速越大。 操作的液气比愈大,则在一定气速下液体喷淋量愈大,填料层的持液量增加而空隙率减小,故泛点气 速愈小 4.液体喷淋密度和填料表面的润湿 填料塔中气液两相间的传质主要是在填料表面流动的液膜上进行的。要形成液膜,填料表面必须被液 体充分润湿,而填料表面的润湿状况取决于塔内的液体喷淋密度及填料材质的表面润湿性能 液体喷淋密度是指单位塔截面积上,单位时间内喷淋的液体体积,以U表示,单位为m’(m2-h)。 为保证填料层的充分润湿,必须保证液体喷淋密度大于某一极限值,该极限值称为最小喷淋密度,以Umn 表示。最小喷淋密度通常采用下式计算,即 式中Umin-一最小喷淋密度,m3/(m2h) (Lw)mn-最小润湿速率,m(mh) a——填料的比表面积,m2/m3。 最小润湿速率是指在塔的截面上,单位长度的填料周边的最小液体体积流量。其值可由经验公式计算, 也可采用经验值。对于直径不超过75mm的散装填料,可取最小润湿速率(Lw)mm为0.08m/(mh);对于 直径大于75mm的散装填料,取(Lw)hmn=0.12m3/(mh) 填料表面润湿性能与填料的材质有关,就常用的陶瓷、金属、塱料三种材质而言,以陶瓷填料的润湿 性能最好,塑料填料的润湿性能最差 实际操作时采用的液体喷淋密度应大于最小喷淋密度。若喷淋密度过小,可采用増大回流比或采用液 体再循环的方法加大液体流量,以保证填料表面的充分润湿;也可采用减小塔径予以补偿:对于金属、塑 料材质的填料,可采用表面处理方法,改善其表面的润湿性能 5.返混 在填料塔内,气液两相的逆流并不呈理想的活塞流状态,而是存在着不冋程度的返混。造成返混现象 的原因很多,如:填料层内的气液分布不均;气体和液体在填料层内的沟流:液体喷淋密度过大时所造成 的气体局部向下运动:塔内气液的湍流脉动使气液微团停留时间不一致等。填料塔内流体的返混使得传质 平均推动力变小,传质效率降低。因此,按理想的活塞流设计的填料层高度,因返混的影响需适当加高, 以保证预期的分离效果 10.23填料塔的传质福州大学化工原理电子教案 气液传质设备 - 3 - 填料层的持液量不变，该区域称为恒持液量区。此时△P/Z～u 为一直线，位于干填料压降线的左侧，且基 本上与干填料压降线平行。当气速超过 A 点时，气体对液膜的曳力较大，对液膜流动产生阻滞作用，使液 膜增厚，填料层的持液量随气速的增加而增大，此现象称为拦液。开始发生拦液现象时的空塔气速称为载 点气速，曲线上的转折点 A，称为载点。若气速继续增大，到达图中 B 点时，由于液体不能顺利向下流动， 使填料层的持液量不断增大，填料层内几乎充满液体。气速增加很小便会引起压降的剧增，此现象称为液 泛，开始发生液泛现象时的气速称为泛点气速，以 uF表示，曲线上的点 B，称为泛点。从载点到泛点的区 域称为载液区，泛点以上的区域称为液泛区。 应予指出，在同样的气液负荷下，不同填料的△P/Z～u 关系曲线有所差异，但其基本形状相近。对 于某些填料，载点与泛点并不明显，故上述三个区域间无截然的界限。 3． 液泛 在泛点气速下，持液量的增多使液相由分散相变为连续相，而气相则由连续相变为分散相，此时气体 呈气泡形式通过液层，气流出现脉动，液体被大量带出塔顶，塔的操作极不稳定，甚至会被破坏，此种情 况称为淹塔或液泛。影响液泛的因素很多，如填料的特性、流体的物性及操作的液气比等。 填料特性的影响集中体现在填料因子上。填料因子 F 值越小，越不易发生液泛现象。 流体物性的影响体现在气体密度 rV、液体的密度 rL 和粘度 mL 上。气体密度越小，液体的密度越大、 粘度越小，则泛点气速越大。 操作的液气比愈大，则在一定气速下液体喷淋量愈大，填料层的持液量增加而空隙率减小，故泛点气 速愈小。 4． 液体喷淋密度和填料表面的润湿 填料塔中气液两相间的传质主要是在填料表面流动的液膜上进行的。要形成液膜，填料表面必须被液 体充分润湿，而填料表面的润湿状况取决于塔内的液体喷淋密度及填料材质的表面润湿性能。 液体喷淋密度是指单位塔截面积上，单位时间内喷淋的液体体积，以 U 表示，单位为 m3 /（m2·h）。 为保证填料层的充分润湿，必须保证液体喷淋密度大于某一极限值，该极限值称为最小喷淋密度，以 Umin 表示。最小喷淋密度通常采用下式计算，即 U min = (Lw )min a 式中 Umin ——最小喷淋密度，m3 /（m2·h）； (LW)min ——最小润湿速率，m3 /（m·h）； a ——填料的比表面积，m2 /m3。 最小润湿速率是指在塔的截面上，单位长度的填料周边的最小液体体积流量。其值可由经验公式计算， 也可采用经验值。对于直径不超过 75mm 的散装填料，可取最小润湿速率(LW)min 为 0.08 m3 /（m·h）；对于 直径大于 75mm 的散装填料，取(LW)min =0.12 m3 /（m·h）。 填料表面润湿性能与填料的材质有关，就常用的陶瓷、金属、塑料三种材质而言，以陶瓷填料的润湿 性能最好，塑料填料的润湿性能最差。 实际操作时采用的液体喷淋密度应大于最小喷淋密度。若喷淋密度过小，可采用增大回流比或采用液 体再循环的方法加大液体流量，以保证填料表面的充分润湿；也可采用减小塔径予以补偿；对于金属、塑 料材质的填料，可采用表面处理方法，改善其表面的润湿性能。 5．返混 在填料塔内，气液两相的逆流并不呈理想的活塞流状态，而是存在着不同程度的返混。造成返混现象 的原因很多，如：填料层内的气液分布不均；气体和液体在填料层内的沟流；液体喷淋密度过大时所造成 的气体局部向下运动；塔内气液的湍流脉动使气液微团停留时间不一致等。填料塔内流体的返混使得传质 平均推动力变小，传质效率降低。因此，按理想的活塞流设计的填料层高度，因返混的影响需适当加高， 以保证预期的分离效果。 10.2.3 填料塔的传质