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1、10.2.1板式塔板式塔的主要優(yōu)點:生產(chǎn)能力大、操作穩(wěn)定、操作彈性大、造價低、制造維修方便。(1)板式塔結(jié)構(gòu)圓筒形塔體+塔內(nèi)多層水平塔板按照塔板上氣液兩相流動通道設(shè)置的不同,塔板主要有兩種形式:溢流塔板、無溢流塔板屬于逐級接觸式傳質(zhì)設(shè)備,兩相流體的組成沿塔高成階梯式變化。溢流型板式塔溢流堰降液管受液盤液相:重力作用,從上到下流動。上層板?降液管?下層板受液盤?橫向流過板的傳質(zhì)區(qū)?降液管?下層相鄰板。溢流堰的作用:使板上形成一定厚度的液層,并使液體在板上均勻流動。氣相:壓差作用,從下到上流動。下層塔板上升?穿過板上氣相通道?上層塔板。傳質(zhì):在塔板上
2、分離:在液層上方評價:塔板效率高,操作彈性大,應(yīng)用最為廣泛。結(jié)構(gòu)簡單,造價低,塔板面積利用率高塔板效率較低,操作彈性較小,應(yīng)用較少,一般僅用于一些特殊場合。塔板無溢流型板式塔無溢流板式塔(穿流塔板)結(jié)構(gòu)特征:塔板上無降液管,氣液兩相均通過分布在塔板上的通道穿過塔板,兩相呈逆流流動。①板上的氣、液接觸方式全塔:逆流接觸塔板上:錯流接觸②塔板上的氣液相接觸狀態(tài)從嚴(yán)重漏液到液泛整個范圍內(nèi)存在有五種接觸狀態(tài):鼓泡狀態(tài)、蜂窩狀泡沫態(tài)泡沫狀態(tài)、噴射狀態(tài)乳化狀態(tài)(2)板式塔內(nèi)的流體力學(xué)條件塔板上的氣液接觸狀態(tài)清晰表面。氣泡表面為兩相傳質(zhì)表面。液相為連續(xù)相,氣相
3、為分散相氣泡間的液膜是兩相的傳質(zhì)界面?zhèn)髻|(zhì)面:氣泡間的液膜。兩相間界面不穩(wěn)定,傳質(zhì)效率較高氣相為連續(xù)相,液相為分散相。分散的液滴表面為傳質(zhì)面細(xì)小的氣泡夾帶至液相中工業(yè)精餾塔主要氣液接觸狀態(tài):泡沫狀態(tài)、噴射狀態(tài)。③塔板上的理想流動情況:液體橫向均勻流過塔板,氣體從氣體通道上升,均勻穿過液層。氣液兩相接觸傳質(zhì),達(dá)相平衡,分離后,繼續(xù)流動。④傳質(zhì)的非理想流動情況:反向流動返混現(xiàn)象:液沫夾帶、氣泡夾帶.后果:已分離的兩相又混合,板效率降,能耗增。不均勻流動液面落差(水力坡度):引起塔板上氣速不均;塔壁作用(阻力):引起板上液速不均,中間>近壁后果:塔板上氣
4、液接觸不充分,板效率降低。⑤塔內(nèi)氣、液兩相異常流動現(xiàn)象一:液泛如果由于某種原因,使得氣、液兩相流動不暢,使板上液層迅速積累,以致充滿整個空間,破壞塔的正常操作,稱此現(xiàn)象為液泛。設(shè)計或操作不當(dāng)液泛一:過量霧沫夾帶液泛原因:氣相在液層中鼓泡,氣泡破裂,將霧沫彈濺至上一層塔板;氣相運動是噴射狀,將液體分散并可攜帶一部分液沫流動。說明:開始發(fā)生液泛時的氣速稱之為液泛氣速。塔內(nèi)氣、液兩相流量較大→降液管內(nèi)阻力及塔板阻力增大→引起降液管液層升高,當(dāng)降液管內(nèi)液層高度難以維持塔板上液相暢通時,降液管內(nèi)液層迅速上升,以致達(dá)到上一層塔板,逐漸充滿塔板空間,即發(fā)生液泛
5、。說明:兩種液泛互相影響和關(guān)聯(lián),最終現(xiàn)象相同。液泛二:降液管液泛現(xiàn)象二:嚴(yán)重漏液漏液量增大,導(dǎo)致塔板上難以維持正常操作所需的液面,無法操作。此漏液為嚴(yán)重漏液,稱相應(yīng)的孔流氣速為漏液點氣速。⑥塔板負(fù)荷性能設(shè)計和操作:保證塔內(nèi)良好的流體力學(xué)狀態(tài),塔正常操作,塔板內(nèi)兩相能夠順暢流動,塔板具有較高的傳質(zhì)傳熱效率。板結(jié)構(gòu)定:流體力學(xué)性能主要由物系、溫度和壓力、板上氣液負(fù)荷決定。物系和操作條件確定:塔內(nèi)的氣液負(fù)荷必須控制。包括:避免發(fā)生過量液沫夾帶,夾帶量不大于0.1kg(液)/kg(氣);避免發(fā)生液泛現(xiàn)象:操作氣速<泛點氣速,降液管內(nèi)的液面高度要低于塔板間
6、距,且有裕度;避免發(fā)生過量氣泡夾帶:降液管內(nèi)液體停留時間>3~5s。避免液相負(fù)荷過低,堰上液頭高度不低于6mm;避免發(fā)生嚴(yán)重漏液現(xiàn)象:操作氣速>漏液點氣速;工程上:做塔板負(fù)荷性能圖。塔板負(fù)荷性能圖