《气液传质设备》PPT课件.ppt
《《气液传质设备》PPT课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《气液传质设备》PPT课件.ppt(133页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第12章 气液传质设备,Chapter 12 Mass Transfer Equipments,1,第12章 气液传质设备,12.1 概述12.2 板式塔12.3 填料塔12.4 塔的总体结构,2,12.1 概述(Introduction),一、气、液传质设备(塔设备)的作用,提供气、液两相充分接触的场所,使传热、传质两种传递过程能够迅速有效地进行;使接触后的汽液两相及时分开,互不夹带,3,二、塔设备的分类,4,三、评价塔设备的基本性能指标,1.生产能力:单位塔截面单位时间的处理量,2.分离效率:板式塔:每层塔板的分离程度 填料塔:单位高度填料层所能达到的分离程度,3.操作弹性:塔的最大处理量
2、与最小处理量之比,4.流动阻力:主要指气相阻力,5,四、本章要解决的主要问题,塔设备中流体的流动状态对传质过程的影响;塔的直径、高度等尺寸;塔板结构尺寸的设计及填料的选择,6,12.2 板式塔 Plate(tray)tower,12.2.1 塔板的结构及类型12.2.2 塔板的工作情况12.2.3 塔板的初步设计12.2.4 塔板的水力计算12.2.5 其它塔板简介及塔板的评价,7,概 述,一、板式塔内的汽、液两相的流动方式,液相:塔顶塔底,自身重力 气相:塔底塔顶,克服液相阻力 压力:塔底塔顶,二、对塔板的要求,气液两相接触充分 气液两相分离完全,8,12.2.1 塔板的结构及类型,一、塔板
3、类型,无溢流塔板(穿流型塔板):,气液相有共同的通道,气液两相逆流,传质推动力最大,但由于这种塔板不稳定,目前在现场很少使用。,有溢流塔板(溢流型塔板):,气液相有各自的通道,相对比较稳定,便于操作,技术上也比较成熟,目前的塔设备多采用这种方式。,9,二、溢流型塔板的主要型式,10,气相鼓泡元件:泡罩(泡帽),优点:操作弹性大,操作稳定,不易堵塞缺点:生产能力小、结构复杂,造价高、压降大、效率低,11,筛孔塔板(Sieve Tray):,出现较早(1830年),是结构最简单的一种板型;气相鼓泡元件:筛孔,优点:处理能力大,压降小,结构简单,造价低;缺点:操作弹性小,稳定性较差。,12,浮阀塔板
4、:,二十世纪五十年代问世,为应用最广的一种塔板。结构:塔板上按一定的排列开若干孔,孔的上方安置可上下浮动的阀片。阀片可随上升气量的变化而自动调节开启度。在低气量时,开度小;气量大时,阀片自动上升,开度增大。因此,气量变化时,通过阀片周边流道进入液体层的气速较稳定,气体水平进入液层也强化了气液接触传质。气相鼓泡元件:浮阀 特点:结构简单,生产能力和操作弹性大,板效率高。综合性能较优异。,13,F1型浮阀:,14,十字架型浮阀(T型盘型浮阀),15,三、溢流型塔板的结构,塔板的分区,鼓泡区:气体通道,气液两相传热、传质降液区:液体通道,小气泡聚合成大气泡再返回受液区:接受降液管的液体安定区:缓冲液
5、体,减少降液管气泡夹带量边缘区:支撑塔板及塔板上液体,19,主要构件,鼓泡元件:形成气液两相传热传质的主要构件,气体通道:,液体通道:,20,作用:让液体在其中停留一段时间,使液体所夹带的气泡有充分的时间得以从液体中溢出。型式:弓形、圆形、矩形,降液管:,21,作用:接受由降液管下来的液体,缓冲液体流下时的冲击作用,稳定塔上液体的流动状态,确保传质过程的稳定进行。型式:平形、凹形,受液盘:,22,作用:维持塔板上有一定的液面高度,以确保传质过程的顺利进行,再者将降液管出口封在液面以下,以免气体短路从降液管中上升,影响传质过程的进行。型式:平形、齿形,溢流堰(出口堰):,23,12.2.2 塔板
6、的工作情况,一、塔板上气液两相的流动状态,溢流型式:,24,塔板上气液两相的接触:,液面落差,气泡夹带,雾沫夹带,塔板压降,气体分布不均,漏液,26,二、塔板上的不正常操作状态,27,雾沫夹带:,当气速增大,塔板处于泡沫解除状态或喷射解除状态时,由于气泡的破裂或气体动能大于液体的表面能,而把液体吹散成液滴,并抛到一定的高度,某些液滴被气体带到上一层塔板,这种现象称为雾沫夹带。,危害:以上两种不正常现象都会使气相或液相造成返混,使原已获得的分离效果丧失,影响全塔的分离效果。,28,当气体通过塔板的速率较小时,上升的气体通过塔板上开孔的阻力和克服液体表面张力所形成的压降较小,不足以抵消塔板上液层的
7、重力,大量的液体会从塔板上的开孔处往下漏,这种现象叫作漏液。两种情况:整个截面的漏液,整个截面的漏液基本均匀;局部漏液,由于板上气液相分布不均匀引起。危害:严重的漏液会使塔板上建立不起液层,从而导致塔板效率降低,在设计和操作时应该特别注意防止。,过量漏液:,29,夹带液泛:塔板上的液体流量很大,上升的气体的速度很高,液体被上升的气体夹带到上一层塔板上的量猛增,使相邻的两块塔板间充满了汽、液混合物,最终使整个塔内空间全部被液体所占据,这种现象称为夹带液泛。溢流液泛:因降液管太小,液体的流动阻力过大,或因其他原因使降液管局部区域堵塞而变窄,液体不能正常地通过降液管向下流动,使得液体在塔板上积累而充
8、满整个塔内空间,这种现象称为溢流液泛。危害:使整个塔内液体不能正常流下,液体的大量返混,严重地影响了塔的正常操作;会使塔内液体滞留量猛增,致使设备主体产生破坏性损坏,是操作中应该特别注意防止且应坚决杜绝的。,液泛(淹塔):,30,12.2.3 塔板的初步设计,一、溢流型式的选择,溢流型式可根据塔径和液相流量由经验确定;在设计计算时由于塔径尚未决定,可先设一种溢流形式,然后再进行核算看是否合适,31,双流型,多流型,32,二、板间距及塔高,板间距对塔的生产能力、操作弹性及板效率都有影响。板间距与塔径相互关联:HT 增加,雾沫分离高度增加,可在较小塔径下采用较大气速;HT 减小,则塔径要相应增加。
9、HT 由塔径选取,有标准系列,常用的有300,350,450,500,600,800mm等,对易发泡物系,HT可选择大一些,在有人孔的地方,HT 600mm。,板间距:,33,34,塔高的计算:,由板间距及实际塔板数计算:,取:H顶=0.91.2m H底=1.53.0m H进=0.751.0m,有人孔的地方,HT 600mm,35,三、塔径,由塔内气相流量VS 及空塔气速u 来计算:,式中,VS由工艺计算求得,空塔气速u由经验方法求 得;计算出的塔径应进行圆整,D 1m时,按200mm圆整;塔的精馏段、提馏段塔径可以不同。,36,四、塔板的板面布置,塔径小于800mm时,塔板可整块制作;塔径大
10、于900mm时,一般分块制造安装。,分块塔板通常由三种形式的塔板组成:弓形板:两块矩形板:一块或多块通道板:一块,37,分块式塔板示意图,支撑圈,悬边自身梁,38,五、溢流装置的设计,hb,液封不好;hb,阻力大,一般25mm液柱;平形受液盘:小塔hb 2025mm 大塔hb 40mm;凹形受液盘:底隙高度hb 等于盘深,降液管:,39,堰长lw:弓形降液管的弦长,由液体负荷和流动形式决定一般,单溢流 lw=(0.60.8)D 双溢流 lw=(0.50.7)D堰高hw:先求堰上液层高度how,然后根据经验选取:0.1-howhw0.05-how,溢流堰:,40,受液盘:,直径800mm以上的塔
11、有时可用凹型受液盘,深度一般为50mm。,41,六、浮阀的数目与排列,浮阀数目:,设计时首先选择合适的阀孔动能因数F0,然后根据阀孔动能因数的计算公式求浮阀数目:,在912(浮阀全部打开)之间选择一个F0的数值,采用阀孔动能因数来计算阀孔速度uo:,42,浮阀在塔板上常按三角形排列,可顺排或叉排;等腰三角形叉排可使相邻的浮阀容易吹开,鼓泡更均匀;通常将同一横排的阀孔中心距定为75mm,而相邻两排间的距离可取 65、80、100 mm 等几种规格。,浮阀的排列:,43,塔板上阀孔总面积与塔截面积之比:,通常,对常压塔或减压塔,开孔率为1013,对加压塔,开孔率小于10,常用的为69。,开孔率:,
12、44,45,12.2.4 塔板的水力学计算,一、塔板压降,46,气体通过阀孔及阀件的阻力所产生的压降,随气速提高而增加。对不同的塔板有不同的经验公式计算。对F1型重阀(33g):,干板压降hC:,47,48,气体通过板上液层压降hl:,49,克服液体表面张力产生压降h:,塔板压降的正常范围:常压塔:36mmHg;减压塔:13mmHg,50,二、堰上清液层高度how,一般要求:how6mm,51,若求出的how6mm,为保证堰上液体的稳定流动,可采用齿形堰,齿深ha一般在15mm以下。,52,三、漏液,对浮阀塔板和筛板,少量泄漏不可避免;过量泄漏会导致塔板效率降低;要求:正常操作时,泄漏量不大于
13、塔板上液体流量的10%;判据:阀孔动能因数F0:对F1型重阀,F056时泄漏量已接近10,因此要求F056。,53,四、降液管内液面高度Hd,为防止发生液泛,对降液管内液面高度有一定的要求;Hd 和塔板压力降、板上液层高度及各项阻力有关,由降液管液面与塔板上液流方向上的截面,忽略液体通过降液管本身的阻力和动能差,列机械能衡算方程,分析可得:,54,其中:,不设进口堰时:,设进口堰时:,55,筛板塔:,式中:B 平均液流宽度,B=0.5(D+lw),m;hF 塔板上的泡沫层高度,可取hF=2.5(hw+how);L 液体粘度,mPas;L 液体的体积流率,m3/h;Z 进出口堰间的距离,m,防止
14、淹塔的限制条件:,56,五、液体在降液管中的停留时间,要求:35s,57,六、雾沫夹带,58,泛点率(泛点百分数)F1:,通常:大塔:F1 8082;减压塔:F1 7577;D0.9m的塔:F1 6575,59,式中:CV 气相负荷系数,m3/s;VS,LS 气相及液相负荷,m3/s;ZL 板上液体流径长度,m;单溢流塔板:ZLD-2Wd;D 塔径,Wd 弓形降液管宽度,m Ab 板上液流面积,m2;单溢流塔板:AbAT-2Af AT 塔截面积,Af 弓形降液管截面积,m2 CF 泛点负荷系数,由V 及HT 查图得到;K 物性系数,查表得到。,60,七、液泛,61,八、塔板的适宜工作区和负荷性
15、能图,应避免的不正常的水力现象:过量的雾沫夹带;淹塔(液泛);过量的泄漏;降液管中液体的停留时间不够或线速过高;液体负荷过小,液体分布不均,适宜工作区:塔的实际操作中,为确定塔板对气液负荷变化的适应性,即塔板的操作弹性,而作出的塔板正常工作的范围图适宜工作区图,62,负荷性能图:,过量雾沫夹带线(气相负荷上限线);漏液线(气相负荷下限线);液相负荷下限线;降液管超负荷线(液相负荷上限线);液泛线,63,负荷性能图的绘制,过量雾沫夹带线(气相负荷上限线):,表示雾沫夹带量eV=0.1kg(液)/kg(气)时的VsLs关系;绘制过程:,64,表示不发生严重漏液现象的最低气相负荷;绘制过程:对F1型
16、重阀,阀孔动能因数F0=56时,泄漏量接近10:,漏液线:,65,液相负荷下限线:,能够保证塔板上液体均匀分布的最低液体流量;绘制过程:采用平型堰时,取堰上液头高度how0.006m为限制条件:,66,降液管超负荷线(液相负荷上限线、降液管中液体停留时间不足线):,保证液体在降液管中有充分的停留时间,使被液体夹带进入降液管中的气泡能大部分被释放出来;绘制过程:取降液管内液体停留时间=3s(按降液管中清液计算):,67,淹塔(液泛)线:,表示降液管内泡沫液层的高度超过最大允许值时的VSLS关系;绘制过程:根据对降液管中液面高的限制条件求得:,68,负荷性能图的用途,确定塔板的适宜工作区:,五条线
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 气液传质设备 传质 设备 PPT 课件
![提示](https://www.31ppt.com/images/bang_tan.gif)
链接地址:https://www.31ppt.com/p-5083576.html