BVT塔板返混性能

收稿日期:2001212209

作者简介:亓荣彬(19692),男(汉族),讲师,硕士,主要从事新型分离设备的开发应用及理论研究工作。

文章编号:100027466(2002)0320007203

BVT 塔板返混性能

亓荣彬,梁治国,段道顺

(石油大学化学化工学院,山东东营　257061)

摘要:采用涡流扩散模型,通过示踪试验法研究了BVT 浮阀塔板的返混性能。试验结果表明,BVT 蝶型浮阀塔板对液体具有导向作用,有利于降低塔板上的液体返混,提高塔板传质性能。关　键　词:塔板;返混;试验;研究

中图分类号:TE 962.03;T Q 053.503 文献标识码:A

Study on the liquid backmixing on butterfly valve tray

QI R ong 2bin ,LI ANG Zhi 2guo ,DUAN Dao 2shun (University of Petroleum ,D ongying 257061,China )

Abstract :BVT (butterfly valve tray )is a new type of tray developed by University of Petroleum.It can make steering role on

the liquid flowing on the tray because of the butterfly 2like structure of the https://www.wendangku.net/doc/c61202526.html,ing tracer experimental method ,the liquid backmixing on BVT was studied with turbulent diffusion m odel.The results indicate that the liquid backmixing degree on BVT is lower ,and this can give rise to trans fer efficiency.

K ey w ords :tray ;backmixing ;experiment ;study

符　号　说　明

h cl ———板上清液层高度,m L w ———板上液流强度,m 3/m ?h Pe ———Peclet 准数

Pe =zu/D e

V/L ———气液比S v ———阀孔面积,m 2

S d ———舌型导向孔的开孔面积,m 2

u ———板上液体流速,m/s

u =L w /h cl

x ———板上液体组成

x R ,x G ,x i ———分别为板上液体入口处、示踪剂注入点处

及i 点处液体中示踪剂浓度

y ———板间气体组成z ,z L ———分别为塔板上液体流程长度及有效液流长度,m ω———无因次流程长

ω=z/z L

ωG ———示踪剂注入点处无因次流程长

塔板上的液体流动存在活塞流和完全混合流两种极端情况。活塞流是指液体仅在其流动方向上作一维单向的流动,呈活塞状向前推进。完全混合流则指液体在整个板面上混合均匀,不存在浓度梯度。返混是介于活塞流和完全混合流之间的流动形式,它普遍存在于塔设备的液体流动过程中。塔板上液体返混程度的大小对塔板的传质效率具有重要影响。一般说来,在活塞流条件下,塔板上的液体浓度梯度最大,传质效率最高。在完全混合流条件下,塔

板上的液体浓度梯度最小,传质效率最低。1　BVT 蝶型浮阀塔板结构特点

石油大学开发研制的HT V 船型浮阀塔板已成功地在全国40余座工业塔上得到应用,在此基础上又开发了BVT 蝶型浮阀塔板[1,2]。BVT 浮阀保留了HT V 船型浮阀管式长条形的优点,又吸取了浮舌塔板、导向浮阀及偏心Nutter 浮阀的长处。它将HT V 浮阀等半径的半圆管形改为前端小、后端大的半锥形结构,并在大端开有舌型导向孔,见图1。

第31卷　第3期2002年5月 石　油　化　工　设　备PETRO 2CHE MIC A L E QUIP ME NT V ol.31　N o.3 May 2002

图1　BVT 浮阀单体

BVT 浮阀的结构特点决定了操作时从塔板和浮阀环缝中吹出的气体具有1个沿液流方向的分力

f d1,而从舌型导向孔中吹出的气体也产生1个沿液流方向的分力f d2,见图2。令ξ=S d /S v ,则由舌型导向孔中吹出的气体量与由塔板和浮阀环缝中吹出

的气体量的比值近似为S d /(S v -S d )=ξ/(1-ξ

),以上两个具有导向作用分力的对比关系为:

k =f d2f d1=S d S v -S d cos θ2sin θ1=

ξ1-ξcos θ2sin θ1选择适宜的θ1、θ2及ξ值,浮阀及其上的舌型

导向孔将会产生双重组合的导液作用,有利于降低液面梯度,使气体分布均匀,减少液体返混,实现高效传质过程

。

图2　BVT 浮阀导向作用示图

2　塔板上液体返混数学模型

流体在运动中会发生分子和涡流两种扩散形式,在高度湍流状态下,可以认为液相的返混主要是由涡流扩散造成的,其返混程度的大小以一维涡流扩散系数D e 表示。返混数学模型见图3,塔板上液体浓度分布方程[3]:

1Pe d 2x d ω2-d x d ω-V

L

(y n +1-y )=0(1)

若塔板上气液两相间无传质过程,则y =y n +1,

此时式(1)可以简化为:

1Pe d 2

x d ω2-d x

d

ω=0(2)

其边界条件为:ω=0时,x =x R ;ω=ωG 时,x =x G 。

解式(2),得:

ln x -x R

x G -x R

=Pe (ω-ωG )

(3)在塔板液流方向上选取一系列实验点1,2,3,……,则有:

ln

x i -x R

x 1-x R

=Pe (ωi -ωG )　(i =2,3,…

)(4

)

图3　返混数学模型

根据式(4)就可以确定Peclet 准数,进而得出塔板上液体返混的涡流扩散系数D e 。通过D e 可以判断塔板上液体的返混情况,D e 越大则液体返混程度越高。

3　液体返混试验

在尺寸为2200mm ×220mm 的长条形塔板冷模试验装置中对BVT 及HT V 塔板的返混性能进行了试验[4]。向塔板上液体出口端注入一定浓度的食盐水作为示踪剂,通过电导率仪测定塔板上不同位置处液体中的食盐浓度,并且采用涡流扩散模型分析试验数据。3.1　试验条件

采用空气2水系统为介质,对4种不同的塔板进行了返混试验。塔板堰高50mm ,液流强度分别为

选取10、20、30和50(单位m 3/m ?h )。塔板相关参数

见表1。

表1　4种试验塔板结构参数

塔板类型HT V BVT 1BVT 2BVT 3开孔率/%

11.411.411.411.4阀单体上导向孔数011

2

阀单体长度

1.25b

1.25b

b

b

3.2　BVT 塔板返混性能

通过试验测定了3种BVT 塔板在不同操作工

况下的返混性能。BVT3塔板在不同气液负荷下的返混情况见图4。随着气速的增大,返混程度增大。此时,随着阀孔动能因数F o 的增大,塔板上浮阀逐渐由全闭状态至半开状态,最后变成全开状态,塔板上的气液湍动加剧,液体返混增加,D e 增大。随着

图4　BVT 3塔板在不同气液负荷下返混情况

?8? 石　油　化　工　设　备 2002年　第31卷

液流强度的增大,塔板上的液体流速增大,返混程度增高。

L w =50m 3

/m ?h 时3种BVT 塔板返混性能比较见图5。BVT 系列塔板中,BVT2塔板的返混性能最优,BVT1塔板的返混性能最差。这可以从3种BVT 浮阀的结构特点进行解释。BVT1浮阀单体长度最大,浮阀的纵向中心轴线与其侧边之间的夹角θ1最小,f d1相对较弱,这使得其返混性能较差。BVT2和BVT3浮阀单体的结构差别仅在于阀体上导向孔的数目,BVT2具有1个导向孔,BVT3具有两个导向孔。但试验结果表明BVT2塔板的返混程度稍小于BVT3塔板的。这是因为虽然从导向孔中吹出的气体量较少,但导向孔的舌片与阀体之间的张角θ2一般较小,实际上f d2并非很小。若取θ1=3°,θ2=20°,ξ=0.05,则k ≈1。因此BVT3塔板所具有的导液作用要大于BVT2塔板的,但过强的推动作用会加剧对塔板上液体的扰动,增大其湍流程度,反而不利于

降低液体的返混。因此,如何选择适宜的θ1、θ2及导向孔的个数将是有关导向型浮阀塔板研究的方向

之一

。

图5　3种BVT 塔板返混性能比较

3.3　BVT 与HT V 塔板返混性能比较

BVT 和HT V 浮阀单体在塔板上均采用顺液流

方向并排、错排方式,在一定程度上减小了塔板上液

体返混对板效率的不良影响。HT V 船型浮阀单体的基本结构类似于等半径的半圆管,经由阀孔上升的气体垂直于液流方向吹入液层,气体对液体不具有导向作用。BVT 浮阀单体结构为前端小、后端大的半锥形,并在阀体上开有沿液流方向的舌型导向孔,从阀孔及导向孔中吹出的气体将对塔板上的液流产生双重导向作用。

在不同工况下对BVT 和HT V 塔板的返混性能进行了对比试验研究,结果表明,BVT 系列塔板的液体返混程度均小于HT V 塔板的,L w =30m 3/m ?h 时试验数据见图6

。

图6　BVT 2与HT V 塔板返混性能比较

4　结论

(1)对于一定形式的塔板,影响液体返混的主要

因素是气液两相负荷的大小。随着气速或液流强度的增大,液体返混程度增高。

(2)BVT 浮阀的独特结构对液体具有导向作用,可以较大程度地减小BVT 塔板上液体的返混。BVT 系列浮阀塔板的液体返混性能普遍优于HT V 浮阀塔板。

(3)应选择适宜的浮阀及导向孔结构参数,使其产生最佳的导液作用。

参考文献:

[1]段道顺,赵景芳,赵朝成.一种新型高效塔板———HT V 船型浮阀

塔板[J ].炼油设计,1988,18(5):41246.

[2]石油大学(华东).半锥形浮阀塔板[P ].中国专利:96227201.9,

1997202201.

[3]兰州石油机械研究所.现代塔器技术[M].北京:烃加工出版社,

1990.

[4]梁治国,亓荣彬,段道顺.一种高性能BVT 浮阀塔板的研制[J ].

石油大学学报,1999,23(6):76278.

(张编)

丁烷改丙烷生产装置获得成功

国内首套丁烷改丙烷装置日前在河南南阳石蜡精细化工厂获得成功。此次改造方案可行,工艺可靠。改造后于2002年1月试车生产,完全达到了设计要求。

丁烷装置收率高,能耗低,但只能给催化装置提供原料,生产汽油、柴油等燃料类产品。经改造后的丙烷装置既可生产催化原料,也可生产微晶蜡原料和道路沥青原料,能充分利用南阳油田原油微晶蜡含量丰富这一资源优势,经济效益

显著。

(天木)更 正

本刊2002年第2期《石油化工设备》杂志社热烈庆祝创

刊30周年暨出刊200期彩色插页内期刊历届工作人员一览表中熊志立同志工作时间应为1972～1998年,任主编年限为

1987～1998年,特此更正。

(本刊)?

9?第3期 亓荣彬,等:BVT 塔板返混性能

填料塔吸收实验报告

实验6 填料吸收塔实验报告 第四组成员：王锋，郑义，刘平，吴润杰 一、 实验名称 填料吸收塔实验 二、 实验目的 1、 了解填料吸收塔的构造并实际操作。 2、 了解填料塔的流体力学性能。 3、 学习填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法。 三、实验内容 测定填料层压强降与操作气速的关系曲线，并用ΔP/Z —u 曲线转折点与观察现象相结合的办法，确定填料塔在某液体喷淋量下的液泛气速。 四、实验原理 1.气体通过填料层的压强降 压强降是塔设计中的重要参数，气体通过填料层压强降的大小决定了塔的动力消耗。压强降与气液流量有关，不同喷淋量下填料层的压强降ΔP 与空塔气速u 的关系如下图所示： 1 2 3 L 3L 2L 1 L 0 = ＞＞0 图6-1 填料层的ΔP ～u 关系 当无液体喷淋即喷淋量L0=0时，干填料的ΔP ～u 的关系是直线，如图中的直线0。当有一定的喷淋量时，ΔP ～u 的关系变成折线，并存在两个转折点，下转折点称为“载点”，上转折点称为“泛点”。这两个转折点将ΔP ～u 关系分为三个区段：恒持液量区、载液区与液泛区。

五、实验装置和流程 图6-2 填料吸收塔实验装置流程图 1-风机、2-空气流量调节阀、3-空气转子流量计、4-空气温度、5-液封管、6-吸收液取样口、7-填料吸收塔、8-氨瓶阀门、9-氨转子流量计、10-氨流量调节阀、11-水转子流量计、12-水流量调节阀、13-U型管压差计、14-吸收瓶、15-量气管、16-水准瓶、17-氨气瓶、18-氨气温度、20-吸收液温度、21-空气进入流量计处压力实验流程示意图见图一,空气由鼓风机1送入空气转子流量计3计量,空气通过流量计处的温度由温度计4测量,空气流量由放空阀2调节,氨气由氨瓶送出,?经过氨瓶总阀8进入氨气转子流量计9计量,?氨气通过转子流量计处温度由实验时大气温度代替。其流量由阀10调节5,然后进入空气管道与空气混合后进入吸收塔7的底部,水由自来水管经水转子流量计11,水的流量由阀12调节,然后进入塔顶。分析塔顶尾气浓度时靠降低水准瓶16的位置,将塔顶尾气吸入吸收瓶14和量气管15。?在吸入塔顶尾气之前,予先在吸收瓶14内放入5mL已知浓度的硫酸作为吸收尾气中氨之用。吸收液的取样可用塔底6取样口进行。填料层压降用∪形管压差计13测定。 六、实验操作方法及步骤 1、测量干填料层(△P／Z)─u关系曲线: 先全开调节阀2,后启动鼓风机,用阀2 调节进塔的空气流量,按空气流量从小到大的顺序读取填料层压降△P,转子流量计读数和流量计处空气温度,测量12～15组数据?然后在双对数坐标纸上以空塔气速u为横坐标,以单位高度的压降△P／Z为纵坐标,标绘干填料层(△P／Z)─u关系曲线。 2、测量某喷淋量下填料层(△P／Z)─u关系曲线: 用水喷淋量为30L／h时,用上面相同方法读取填料层压降△P,?转子流量计读数和流量计处空气温度并注意观察塔内的操作现象, ?一旦看到液泛现象时记下对应的空气转子流量计读数。在对数坐标纸上标出液体喷淋量为30L／h下(△P／z)─u?关系曲线,确定液泛气速并与观察的液泛气速相比较。 3、测量某喷淋量下填料层(△P／Z)─u关系曲线: 用水喷淋量为50L／h时,用上面相同方法读取填料层压降△P,?转子流量计读数和流量计处空气温度并注意观察塔内的操作现象, ?一旦看到液泛现象时记下对应的空气转子流量计读数。在对数坐标纸上标出液体喷淋量为

精馏塔的设计及选型

精馏塔的设计及选型 目录 精馏塔的设计及选型 (1) 目录 (1) 1设计概述 0 1.1工艺条件 0 1.2设计方案的确定 0 2塔体设计计算 (1) 2.1有关物性数据 (1) 2.2物料衡算 (3) 2.3塔板数的确定 (4) 2.4精馏塔的工艺条件及相关物性数据 (8) 2.5塔体工艺尺寸的设计计算 (11) 2.6塔板工艺尺寸的设计计算 (14) 2.7塔板流体力学验算 (18) 2.8负荷性能图 (22) 2.9精馏塔接管尺寸计算 (27) 3精馏塔辅助设备的设计和选型 (31) 3.1原料预热器的设计 (32) 3.2回流冷凝器的设计和选型 (34) 3.3釜塔再沸器的设计和选型 (38) 3.4泵的选择 (40) 3.5筒体与封头 (41)

1设计概述 1.1工艺条件 （1）生产能力：2836.1kg/d（料液） （2）工作日：250天，每天4小时连续运行 （3）原料组成：35.12%丙酮,64.52%水,杂质0.35%，由于杂质含量较小且不会和丙酮一起蒸馏出去，所以可以忽略。所以此母液可以视为仅含丙酮和水两种成分，其质量组成为：35.12%丙酮，水64.88%（下同） （4）产品组成：馏出液99%丙酮溶液，回收率为90%，由此可知塔釜残液中丙酮含量不得高于5.16% 即每天生产99%的丙酮905.54kg。 （5）进料温度：泡点 （6）加热方式：间接蒸汽加热 （7）塔顶压力：常压 （8）进料热状态：泡点 （9）回流比：自选 （10）加热蒸气压力：0.5MPa（表压） （11）单板压降≤0.7kPa 1.2设计方案的确定 （1）、精馏方式及流程： 在本设计中所涉及的浓度范围内，丙酮和水的挥发度相差比较大，容易分离，且丙酮和水在操作条件下均为非热敏性物质，因此选用常压精馏，并采取连续精馏方式。母液经过换热器由塔底采出液预热到泡点，在连续进入精馏塔内，塔顶蒸汽经过塔顶冷凝器冷凝后，大部分连续采出，采出部分经冷却器后进入储罐内备用，少部分进行回流；塔底液一部分经过塔釜再沸器气化后回到塔底，一部分连续采出，采出部分可用于给原料液预热。塔顶装有全凝器，塔釜设有再沸器，进料输送采用离心泵，回流液采用高位槽输送。 （2）、进料状态：泡点进料。 （3）、加热方式：间接蒸汽加热。 （4）、加热及冷却方式：原料用塔釜液预热至泡点，再沸器采用间接蒸汽加热，塔顶全凝器采用自来水作为冷却剂。优点是成本低，腐蚀性小，黏度小，比热容

精馏塔的控制

精馏塔的控制 12.1 概述? 精馏是石油、化工等众多生产过程中广泛应用的一种传质过程，通过精馏过程，使混合物料中的各组分分离，分别达到规定的纯度。 ?分离的机理是利用混合物中各组分的挥发度不同（沸点不同），使液相中的轻组分（低沸点）和汽相中的重组分（高沸点）相互转移，从而实现分离。 ?精馏装置由精馏塔、再沸器、冷凝冷却器、回流罐及回流泵等组成。 精馏塔的特点精馏塔是一个多输入多输出的多变量过程，内在机理较复杂，动态响应迟缓、变量之间相互关联，不同的塔工艺结构差别很大，而工艺对控制提出的要求又较高，所以确定精馏塔的控制方案是一个极为重要的课题。而且从能耗的角度，精馏塔是三传一反典型单元操作中能耗最大的设备。 一、精馏塔的基本关系 （1）物料平衡关系总物料平衡： F=D+B (12-1) 轻组分平衡：F z f =D x D +B x B (12-2) 联立（12-1）、（12-2）可得： （2）能量平衡关系 在建立能量平衡关系时，首先要了解分离度的概念。所谓分离度s 可用下式表示： 回流泵 冷凝器 气液分离器 精馏塔 进料 再沸器 釜液 馏出液 冷剂 热剂 B,x B D,x D F,z F L L B L D V B D f D B B f D x x x z F D x x z D F x --= +-=)((12-3) ) 1()1(D B B D x x x x s --=(12-5)

可见，随着s 的增大，x D 也增大，x B 而减小，说明塔系统的分离效果增大。影响分离度s 的因素很多，如平均相对挥发度、理论塔板数、塔板效率、进料组分、进料板位置，以及塔内上升蒸汽量V 和进料F 的比值等。对于一个既定的塔来说： 式（12-6）的函数关系也可用一近似式表示： 或可表示为： 式中β为塔的特性因子由上式可以看到，随着V /F 的增加，s 值提高，也就是x D 增加， x B 下降，分离效果提高了。由于V 是由再沸器施加热量来提高的，所以该式实际是表示塔的能量对产品成分的影响，故称为能量平衡关系式。由上分析可见， V /F 的增加，塔的分离效果提高，能耗也将增加。 对于一个既定的塔，包括进料组分一定，只要D /F 和V /F 一定，这个塔的分离结果，即 x D 和x B 将被完全确定。也就是说，由一个塔的物料平衡关系与能量平衡关系两个方程式， 可以确定塔顶与塔底组分待定因素。 上述结论与一般工艺书中所说保持回流比一定，就确定了分离结果是一致的。二、精馏塔的控制要求精馏塔的控制目标是，在保证产品质量合格的前提下，使塔的总收益（利润）最大或总成本最小。具体对一个精馏塔来说，需从四个方面考虑，设置必要的控制系统。 （1）产品质量控制； （2）物料平衡控制； （3）能量平衡控制； （4）约束条件控制（液泛限、漏液限、压力限、临界温差限等）。 防止液泛和漏液，可以塔压降或压差来监视气相速度。三、精馏塔的主要干扰因素精馏塔的主要干扰因素为进料状态，即进料流量F 、进料组分z f 、进料温度T f 或热焓F E 。 此外，冷剂与热剂的压力和温度及环境温度等因素，也会影响精馏塔的平衡操作。 所以，在精馏塔的整体方案确定时，如果工艺允许，能把精馏塔进料量、进料温度或热焓加以定值控制，对精馏塔的操作平稳是极为有利的。 12.3 精馏塔被控变量的选择 通常，精馏塔的质量指标选取有两类：直接的产品成分信号和间接的温度信号。 一、采用产品成分作为直接质量指标 成分分析仪表的制约因素： ①分析仪表的可靠性差； ②分析测量过程滞后大，反应缓慢； ③成分分析针对不同的产品组分，品种上较难一一满足。 二、采用温度作为间接质量指标 )(F V f s =(12-6) s F V ln β=) 1()1(ln D B B D x x x x F V --=β(12-7) (12-8)

南京工业大学《化学工程与工艺专业实验》思考题答案

实验1 二元体系汽液平衡数据测定 1，实验测量误差及引起误差的原因？ 答：（1）汽液两相平衡时，回流滴下来的流体速率平稳，大约每秒1~2滴，且在一段时间内温度维持不变。 2，影响汽液平衡数据测定的精确度的因素有哪些？ 答:（2）影响准确度的因素有温度和压强，装置气密性，温度计灵敏度，折射仪读数准确性等。 实验3 二氧化碳临界现象观测及PVT关系的测定 1，质面比常数K值对实验结果有何影响？为什么？ 答:任意温度任意压力下，质面比常数k均不变。所以不会对实验结果又影响。 2，为什么测量25℃下等温线时，严格讲，出现第1个小液滴时的压力和最后一个小汽泡将消失时的压力应相等？ 答：在出现第一个小液滴和最后一个汽泡消失过程中CO2处于汽液平衡状态。根据相律得F=C-P+1=1-2+1=0，自由度为0，故过程中压力应为相等。 实验4 气相色谱法测定无限稀释溶液的活度系数 1,无限稀释活度系数的定义是什么?测定这个参数有什么作用? 答:定义:P29 公式(4-1),作用:通过测定两个组分的比保留体积和无限稀释下的活度系数,计算其相对挥发度. 2,气相色谱基本原理是什么?色谱仪有哪几个基本部分组成?各起什么作用? 答:原理：因固定液对于样品中各组分溶解能力的差异而使其分离。 组成及作用：（1）载气系统气相色谱仪中的气路是一个载气连续运行的密闭管路系统。整个载气系统要求载气纯净、密闭性好、流速稳定及流速测量准确。（2）进样系统进样就是把气体或液体样品速而定量地加到色谱柱上端。（3）分离系统分离系统的核心是色谱柱，它的作用是将多组分样品分离为单个组分。色谱柱分为填充柱和毛细管柱两类。（4）检测系统检测器的作用是把被色谱柱分离的样品组分根据其特性和含量转化成电信号，经放大后，由记录仪记录成色谱图。（5）信号记录或微机数据处理系统近年来气相色谱仪主要采用色谱数据处理机。色谱数据处理机可打印记录色谱图，并能在同一张记录纸上打印出处理后的结果，如保留时间、被测组分质量分数等。（6）温度控制系统用于控制和测量色谱柱、检测器、气化室温度，是气相色谱仪的重要组成部分。 3，测γ∞的计算式推导做了哪些合理的假设？ 答：（1）样品进样非常小，各组分在固定液中可视为处于无限稀释状态，服从亨利定律，分配系数为常数；（2）色谱柱温度控制精度可达到±0.1℃，可视为等温柱；（3）组分在汽、液两相中的量极小，且扩散迅速，时时处于瞬间平衡状态，可设全柱内任何点处于汽液平衡；（4）在常压下操作的色谱过程，气相可按理想气体处理。

填料塔吸收实验(环境工程原理)

实验九 填料塔吸收实验 一．实验目的 1．了解填料吸收装置的设备结构及操作。 2．测定填料吸收塔的流体力学特性。 3．测定填料吸收塔的体积吸收总系数K Y α。 4．了解气体空塔流速与压力降的关系。 二．实验原理 1．填料塔流体力学特性 吸收塔中填料的作用主要是增加气液两相的接触面积，而气体在通过填料层时，由于有局部阻力和摩擦阻力而产生压强降。 填料塔的流体力学特性是吸收设备的重要参数，它包括压强降和液泛规律。测定填料塔的流体力学特性是为了计算填料塔所需动力消耗和确定填料塔的适宜操作范围，选择适宜的气液负荷，因此填料塔的流体力学特性是确定最适宜操作气速的依据。 气体通过干填料（L=0）时，其压强降与空塔气速之间的函数关系在双对数坐标上为一直线，如左图中AB 线，其斜率为1.8～2。当有液体喷淋时，在低气速时，压强降和气速间的关联线与气体通过干填料时压强降和气速间的关联线AB 线几乎平行，但压降大于同一气速下干填料的压降，如图中CD 段。随气速的进一步增加出现载点（图中D 点），填料层持液量开始增大，压强降与空塔气速的关联线向上弯曲，斜率变大，如图中DE 段。当气速增大到E 点，填料层 持液量越积越多，气体的压强几乎是垂直上升，气体以泡状通过液体，出现液泛现象，此点E 称为泛点。 2．传质实验 填料塔与板式塔内气液两相的接触情况有着很大的不同。在板式塔中，两相接触在各块塔板上进行，因此接触是不连续的。但在填料塔中，两相接触是连续地在填料表面上进行，需计算的是完成一定吸收任务所需填料的高度。填料层高度计算方法有传质系数法、传质单元法以及等板高度法等。气相体积吸收总系数K Y α是单位填料体积、单位时间吸收的溶质量，它是反映填料吸收塔性能的主要参数，是设计填料高度的重要数据。 本实验是用水吸收空气-氨混合气体中的氨。混合气体中氨的浓度很低。吸收所得的溶液浓度也不高。气液两相的平衡关系可以认为服从亨利定律（即平衡线在x-y 坐标系为直线）。故可用对数平均浓度差法计算填料层传质平均推动力，相应的传质速率方程式为： m p Y A Y V K G ???=α （1） 所以 )/(m p A Y Y V G K ??=α （2） 其中 2 2112211ln ) ()(e e e e m Y Y Y Y Y Y Y Y Y -----= ? （3）

精馏实验实验报告

精馏实验实验报告 一、实验目的 1.学会识别精馏塔内出现的几种操作状态，并分析这些操作状态对塔性能的影响； 2.学会精馏塔性能参数的测量方法，并掌握其影响因素； 3.测定精馏过程的动态特性，提高学生对精馏过程的认识。 二、实验原理 1.理论塔板数的图解求解法 对于二元物系，如已知其汽液平衡数据，则根据精馏塔的操作回流比、塔顶馏出液组成及塔底釜液组成计算得到操作线，从而使用图解求解法，绘图得到精馏操作的理论塔板数。 用图解法求算理论塔板的理论依据为：（1）根据理论塔板定义，离开任一塔板上气液两相的浓度x n和y n必在平衡线上；（2）根据组分物料衡算，位于任两塔板间两相浓度x n和y n+1必落在相应塔段的操作线上。 本实验采用全回流的操作方式，即。此时，精馏段操作线和提馏段操作线简化为： 2.总板效率 精馏操作的总板效率的计算公式为： 式中，N T为理论塔板数，N P为实际塔板数。 3.折光率与液相组成 本实验通过测量塔顶馏出液与塔底釜液的折光率，计算得到馏出液与釜液的组成。对30oC 下质量分率与阿贝折光仪读数之间关系可按下列回归式计算： 式中，w为质量分率，n30为30oC下的折光指数。 测量温度下的折光指数与30oC下的折光指数之间关系可由下式计算： 式中，n t为测量温度下的折光指数，t为测量温度。测量温度可从阿贝折光仪上读出。 馏出液与釜液的质量分数与摩尔分数之间的关系可由下式表示： 三、实验步骤 1.实验前检查实验装置上的各个旋塞、阀门均应处于关闭状态；电流电压表及电位器位置 均为零；

2.打开塔顶冷凝器的冷却水，冷却水的水量约为8升/分钟； 3.接上电源闸，按下装置上总电源开关，调节回流比控制器至全回流状态； 4.调节电位器使加热电压为70V，开始计时并测量塔顶温度。刚开始时每隔5分钟记录一 次塔顶温度，待温度变化明显后，每隔0.5分钟记录一次数据，至塔顶温度不再随时间发生明显变化； 5.测量每一块塔板上的温度，并收集塔顶馏出液与塔底釜液，使用阿贝折光仪测量两液体 的温度与折光率； 6.调节电位器使加热电压分别为90V和110V，待精馏塔稳定后，重复步骤（5）； 7.检查数据合理后，关闭电源及加热开关，并在停止加热10分钟后，关闭冷却水，一切 复原。 四、实验数据及实验结果 1.在全回流条件下，塔顶温度随时间的变化情况 调节电位器使加热电压为70V，调节回流控制器至全回流状态，记录在不同时刻下的塔顶温度。并以开车时间为横坐标，以塔顶温度为纵坐标绘图，如下图所示。 从图中我们可以得到，在精馏塔开始工作的前35分钟里，由于没有蒸汽经过塔顶，因此塔顶温度与室温接近，并保持不变。从30分钟至40分钟，蒸汽上升至塔顶，使塔顶温度在短时间内快速升高。从40分钟至42分钟，精馏塔内趋于稳定，塔顶蒸汽中轻组分（乙醇）的组成比例逐渐提高，塔顶温度有小幅地下降。42分钟之后，精馏塔达到稳定状态，塔顶温度保持不变。 2.在全回流、稳定操作的条件下，塔体内温度随塔高的分布 分别测量在加热电压为70V、90V和110V时，全回流、稳定操作的条件下，精馏塔各塔板的温度，并得到在不同加热电压下塔体内温度随塔高的分布，数据如下表所示。 塔板数 1 3 4 5 6 7 8 9 高度（m）0.8 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 塔体温度（oC） 70V79.9 84.7 82.5 83.7 85.4 87.3 88.6 93.8 90V80.1 85.6 85.7 88.2 90.3 91.8 92.5 94.7 110V80.2 87.5 86.9 89.2 91.5 92.4 93.2 95.4

填料塔文献综述

填料塔文献综述 （一）引言 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，它是化工类企业中最常用的气液传质设备之一。而塔填料、塔内件及工艺流程又是填料塔技术发展的关键。近年来，随着高效新型填料和其他高性能塔内件的开发，以及人们对填料流体力学、放大效应及传质机理的深入研究，使填料塔技术得到了迅速的发展。目前，国内外已开始利用大型高效塔改造板式搭，并在增加产量、提高产品质量、节能等方面取得了巨大的成就。 （二）填料塔 填料塔是气、液呈逆流的连续性接触的气液传质设备，它的结构和安装比板式塔简单。塔的底部有支撑板用来支撑填料，并允许气、液通过。支撑板上的填料有整砌和乱堆两种方式。填料层的上方有液体分布装置，从而使液体均匀喷洒于填料层上。填料层中的液体有向塔壁流动的“趋壁”倾向，因此填料层较高时往往将其分为几段，每一段填料层上方设有液体再分布器，使流到壁面的液体集于液体在分布器作重新分布。 填料塔操作时，气体从下向上呈连续相通过填料层的空隙，液体则沿填料表面流下，并形成相际接触界面，进行传质。气、液体的通过能力、相际界面的大小、传质速率的快慢与填料的集合形状关系甚大。因此，多年来人们一直注意发展性能优良而有造价低廉的填料。 填料塔与板式塔相比在以下情况下优先选用：①在分离程度要

求高的情况下，因某些新型填料具有很高的传质效率，故可以采用新型填料以降低塔德高度；②对于热敏性物料的蒸馏分离，因新型填料的持液量较小、压降小，故可优先选择真空操作下的填料塔；③具有腐蚀性物料，可选用非金属填料的填料塔；④容易发泡的物料宜选用填料塔，因为在填料塔内，气相主要不以气泡形式通过液相，可减少发泡的危险，此外，填料还可以使泡沫破碎。 （三）塔填料 （1）填料的类型：填料的种类很多，按照制成填料的材料是实体还是网体可分为实体填料和网体填料两类。实体填料有陶瓷、金属或塑料等制成，如拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍形和矩鞍填料等；网体填料有金属丝制成，如形网环、网状鞍形填料、网波纹填料等。按照填料在塔内堆积的方法不同可分为乱堆填料和整砌填料两类。乱堆填料有颗粒形填料如拉西环、鞍形填料、鲍尔环、阶梯环等作无规则推挤而成；整砌填料则常由规整的填料整齐砌成，也可由拉西环等颗粒填料砌成。 （2）填料的性能评价:填料层的特性是影响塔操作的主要因素，它除了单个填料的名义尺寸之外，还包括：①单位体积中填料的个数； ②比表面积；③空隙率；④干填料因子和填料因子；⑤堆积密度等项。填料层的特性还与填料塔内装填的方法有关；充水装填的比干装的要疏松；新装的比使用长久的要疏松。在相同的操作条件下，填料的比表面积越大，气液分布越均匀，表面的润湿性能越好，则传质效率越高；填料的空隙率越大，结构越开敞，则通量越大，压降亦越低。在

精馏塔基础知识

塔基础知识 1：化工生产过程中, 是如何对塔设备进行定义的? 答: 化工生产过程中可提供气（或汽）液或液液两相之间进行直接接触机会，达到 相际传质及传热目的，又能使接触之后的两相及时分开，互不夹带的设备称之为塔。塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。常见的、可在塔设备中完成单元操作的有精馏、吸收、解吸和萃取等，因此，塔设备又分为精馏塔、吸收塔、解吸塔和萃取塔等。 2：塔设备是如何分类的? 答：按塔的内部构件结构形式，可将塔设备分为两大类：板式塔和填料塔。按化工操作单元的特性（功能），可将塔设备分为：精馏塔、吸收塔、解吸塔、反应塔 （合成塔）、萃取塔、再生塔、干燥塔。按操作压力可将塔设备分为：加压塔、常压塔和减压塔。按形成相际接触界面的方式，可将塔设备分为：具有固定相界面的塔和流动相界面的塔。 3：什么是塔板效率?其影响因素有哪些? 答：理论塔板数与实际塔板数之比叫塔板效率，它的数值总是小于 1 。在实际 运行中，由于气液相传质阻力、混合、雾沫夹带等原因，气液相的组成与平衡状态有所偏离，所以在确定实际塔板数量时，应考虑塔板效率。系统物性、流体力学、操作条件和塔板结构参数等都对塔板效率有影响，目前塔板效率还不能精确地预测。 4：塔的安装对精馏操作有何影响? 答：：（1）塔身垂直.倾斜度不得超过1/1000, 否则会在塔板上造成死区,使塔的精馏效率下降；（2）塔板水平.水平度不超过正负2mm塔板水平度如果达不到要求, 则会造成液层高度不均匀, 使塔内上升的气相易从液层高度小的区域穿过, 使气液两相不能在塔板上达到预期的传热,传质要求. 使塔板效率降低。筛板塔尤其要注意塔板的水平要求。对于舌形塔板，浮动喷射塔板，斜孔塔板等还需注意塔板的安装位置，保持开口方向与该层塔板上液体的流动方向一致。（3）溢 流口与下层塔板的距离应根据生产能力和下层塔板溢流堰的高度而定。但必须满足溢流堰板能插入下层受液盘的液体之中，以保持上层液相下流时有足够的通道和封住下层上升蒸汽必须的液封，避免气相走短路。另外，泪孔是否畅通，受液槽，集油箱，升气管等部件的安装，检修情况都是要注意的。对于不同的塔板有不同的安装要求，只有按要求安装才能保证塔的生产效率。 5：塔设备中的除沫器有什么作用? 答：除沫器用于分离塔中气体夹带的液滴，以保证有传质效率，降低有价值的物料损失和改善塔后压缩机的操作，一般多在塔顶设置除沫器。可有效去除 3 —5um的雾滴，塔盘间若设置除沫器，不仅可保证塔盘的传质效率，还可以减小板间距。所以丝网除沫器主要用于气液分离。 6：塔器在进行设备的材料选择时, 应考虑哪些问题? 答：（1）在使用温度下有良好的力学性能,即较高的强度, 良好的塑性和冲击韧性以及较低的缺口敏感性。（2）要求具有良好的抗氢, 氮等气体的腐蚀性能。（3）要求具有较好的制造和加工性能，并具有良好的可焊性。（4）热稳定性好

蒽醌法生产过氧化氢工艺中氧化塔的设计与改造_施友立

设　计 技　术 　蒽醌法生产过氧化氢工艺中氧化塔的设计与改造施友立Ξ　福建省石油化学工业设计院　福州　350001 摘要　通过对当前过氧化氢生产装置氧化塔氧化收率偏低的各种因素进行分析,找出影响氧化收率的关键因素,并提出氧化塔设计或改造的方向。并列举该类塔的改造效果。 关键词　过氧化氢　氧化塔　设计　改造 1　生产工艺 在蒽醌法生产过氧化氢的工艺中,氧化过程是生产过氧化氢的关键步骤之一,氧化塔又是关键设备之一。氧化塔是将2-乙基氢蒽醌(EAHQ)和四氢2-乙基氢蒽醌(THEAHQ)氧化生成过氧化氢和四氢2-乙基蒽醌或2-乙基蒽醌。其反应式: EAHQ+O2→EAQ+H2O2(1) THEAHQ+O2→THEAQ+H2O2(2) 反应式(1)是瞬时完成生成过氧化氢和2 -乙基蒽醌的反应。而反应式(2)的反应速度比较慢,这一反应是氧化反应的控制步骤。在国内过氧化氢生产装置中,工作液中四氢2-乙基蒽醌浓度在70%～90%(wt)。根据氢化反应机理: EAQ+H2→EAHQ(3) THEAQ+H2→THEAHQ(4) THEAQ+EAHQ THEAHQ+EAQ(5) 反应式(5)的反应速率比反应式(3)反应速率快,所以,在2-乙基蒽醌(EAQ)转化为2-乙基氢蒽醌(EAHQ)之前,四氢2-乙基蒽醌(THEAQ)大部分都转化为四氢2-乙基氢蒽醌(THEAHQ),据国外有关资料报导,98%的THEAHQ都是由THEAQ转化而成的,控制氢化程度主要控制THEAQ的转化程度为50%左右。这就说明在氧化塔内基本上以THEAHQ 氧化为过氧化氢,即以反应式(2)为主。这一思路给合理设计或改造氧化塔提供了理论依据。2　影响氧化收率的因素 当前在过氧化氢生产装置中,氧化塔多数采用空塔,也有采用填料塔,个别采用鼓泡塔,无论采用哪种塔型,移除反应热有内冷式和外冷式两种类型。所谓内冷式就是将冷却器放置在塔内;外冷式将冷却器放置塔外,外冷式在小装置氧化塔都采用伴管或夹套外部冷却方式,对于中型和大型装置大部分厂家采用在两塔之间设置板式冷却器并增设氧化液冷却器。个别厂家将加热管的一半螺旋式扣焊在塔外壁上称为伴管冷却方式。在上述的塔型中,当四氢2-乙基蒽醌在工作液中的浓度上升到70%以上时,氧化收率一般都在90%～93%,个别在89%左右。在正常反应温度和压力下,很难达到95%的设计值,更谈不上接近国际先进指标98%～99%。 211　操作条件 造成氧化收率偏低的因素很多,有操作上的原因,如塔内的反应温度、压力、空气流量、空气中的含水量和氢化液的流量等因素都将影响氧化收率。这些因素可以通过对工艺参数调整与控制来尽量提高氧化收率。但多数都是因为氧化塔结构设计不合理而造成氧化收率偏低。 212　塔结构 21211　冷却器 国内过氧化氢装置中氧化塔多数采用内冷式的空塔,由于塔内设置了多段冷却器,占据了塔 Ξ施友立:高级工程师。1980年毕业于福州大学基本有机合成专业,长期从事化工工艺设计工作。联系电话:(0591) 87555559。

水吸收氨气填料塔设计样本

东南大学成贤学院 课程设计报告 题目填料吸收塔的设计 课程名称化工原理课程设计 专业制药工程 班级 学生姓名 学号 设计地点东南大学成贤学院 指导教师 设计起止时间：2012 年8月28日至2012 年9 月14 日

目录 课程任务设计书 (3) 第一节吸收塔简介 (4) 1.1 吸收技术概况 (4) 1.2 吸收设备--填料塔概况 (4) 1.3 典型的吸收过程 (5) 第二节填料塔主体设计方案的确定 (6) 2.1 装置流程的确定 (6) 2.2 吸收剂的选择 (6) 2.3 填料的类型与选择 (7) 2.3.1填料种类的选择 (7) 2.3.2 填料规格的选择 (8) 2.3.3 填料材质的选择 (8) 第三节填料塔工艺尺寸的计算 (10) 3.1 基础物性数据 (10) 3.1.1 液相物性数据 (10) 3.1.2 气相物性数据 (10) 3.1.3 气液相平衡数据 (10) 3.2 物料衡算及校核 (11) 3.2.1水吸收氨气平衡关系 (11) 3.2.2绘制X-Y图 (11) 3.2.3物料衡算 (16) 3.3 塔径的计算及校核 (18) 3.3.1塔径的计算 (18) 3.3.2塔径的校核 (20) 3.4 填料层高度的计算及分段 (20) 3.4.1填料层高度的计算 (20) 3.4.2 填料层的分段 (23) 3.5 填料层压降的计算 (23) 第四节其他辅助设备的计算与选择 (24) 4.1 吸收塔的主要接管尺寸计算 (24) 4.2 气体进出口的压降计算 (24)

4.3 离心泵的选择与计算 (24) 附件一： 1.计算结果汇总 (26) 2.主要符号及说明 (27) 3.参考文献 (28) 4. 个人小结 (28) 附件二： 1.填料塔设备图 (30) 2.塔设备流程图 (31) 3.埃克特通用压降关联图 (32) 4.X-Y关系图（见计算过程）

精馏塔常识

1，液泛？ 在精馏操作中，下层塔板上的液体涌至上层塔板，破坏了塔的正常操作，这种现象叫做液泛。 液泛形成的原因，主要是由于塔内上升蒸汽的速度过大，超过了最大允许速度所造成的。另外在精馏操作中，也常常遇到液体负荷太大，使溢流管内液面上升，以至上下塔板的液体连在一起，破坏了塔的正常操作的现象，这也是液泛的一种形式。以上两种现象都属于液泛，但引起的原因是不一样的。 2，雾沫夹带？ 雾沫夹带是指气体自下层塔板带至上层塔板的液体雾滴。在传质过程中，大量雾沫夹带会使不应该上到塔顶的重组分带到产品中，从而降低产品的质量，同时会降低传质过程中的浓度差，只是塔板效率下降。对于给定的塔来说，最大允许的雾沫夹带量就限定了气体的上升速度。 影响雾沫夹带量的因素很多，诸如塔板间距、空塔速度、堰高、液流速度及物料的物理化学性质等。同时还必须指出：雾沫夹带量与捕集装置的结构也有很大的关系。虽然影响雾沫夹带量的因素很多，但最主要的影响因素是空塔速度和两块塔板之间的气液分离空间。对于固定的塔来说，雾沫夹带量主要随空塔速度的增大而增大。但是，如果增大塔板间的距离，扩大分离空间，则相应提高空塔速度。 3，液体泄漏？ 俗称漏液，塔板上的液体从上升气体通道倒流入下层塔板的现象叫泄漏。在精馏操作中，如上升气体所具有的能量不足以穿过塔板上的液层，甚至低于液层所具有的位能，这时就会托不住液体而产生泄漏。 空塔速度越低，泄漏越严重。其结果是使一部分液体在塔板上没有和上升气体接触就流到下层塔板，不应留在液体中的低沸点组分没有蒸出去，致使塔板效率下降。因此，塔板的适宜操作的最低空塔速度是由液体泄漏量所限制的，正常操作中要求塔板的泄漏量不得大于塔板上液体量的10%。泄漏量的大小，亦是评价塔板性能的特性之一。筛板、浮阀塔板和舌形塔板在塔内上升气速度小的情况下比较容易产生泄漏。4，返混现象？ 在有降液管的塔板上，液体横过塔板与气体呈错流状态，液体中易挥发组分的浓度降沿着流动的方向逐渐下降。但是当上升气体在塔板上是液体形成涡流时，浓度高的液体和浓度低的液体就混在一起，破坏了液体沿流动方向的浓度变化，这种现象较做返混现象。返混现象能导致分离效果的下降。 返混现象的发生，受到很多因素的影响，如停留时间、液体流动情况、流道的长度、塔板的水平度、水力梯度等。 5，最适宜的进料板位置确定 最适宜的进料板位置就是指在相同的理论板数和同样的操作条件下，具有最大分离能力的进料板位置或在同一操作条件下所需理论板数最少的进料板位置。 在化学工业中，多数精馏塔都设有两个以上的进料板，调节进料板的位置是以进料组分发生变化为依据的。当进料组分中的轻关键组分比正常操作较低时，应将进料板的位置向下移，以增加精馏段的板数，从而提高精馏段的分离能力。反之，进料板的位置向上移，则是为增加提馏段的板数，以提高提馏段的分离能力。总之，在进料板上进料组分中轻关键组分的含量应该小于精馏段最下一块塔板上的轻关键组分的含量，而大于提馏段最上一块塔板上的轻组分的含量。这样就使进料后不至于破坏塔内各层塔板上的物料组成，从而保持平稳操作。 6，精馏操作的影响因素 除了设备问题以外，精馏操作过程的影响因素主要有以下几个方面：塔的温度和压力（包括塔顶、塔釜和某些有特殊意义的塔板）；进料状态；进料量；进料组成；进料温度；塔内上升蒸汽速度和蒸发釜的加热量；回流量；塔顶冷剂量；塔顶采出量和塔底采出量。塔的操作就是按照塔顶和塔底产品的组成要求来对这几个影响因素进行调节。 7，进料组成的变化对精馏操作的影响 进料组成的变化，直接影响精馏操作，当进料中重组分的浓度增加时，精馏段的负荷增加。对于固定了精馏段板数的塔来说，将造成重组份带到塔顶，使塔顶产品质量不合格。

填料塔吸收综合实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除填料塔吸收综合实验报告 篇一：实验七填料塔吸收实验 实验七填料吸收塔的操作和吸收系数的测定 一、实验目的 １.了解填料吸收塔的结构、填料特性及吸收装置的基本流程。２.熟悉填料塔的流体力学性能。３.掌握总传质系数KYa测定方法。４.了解空塔气速和液体喷淋密度对传质系数的影响。 二、实验内容 １．测定干填料及不同液体喷淋密度下填料的阻力降?p 与空塔气速u的关系曲线，并确定液泛气速。 ２．测量固定液体喷淋量下，不同气体流量时，用水吸收空气—氨混和气体中氨的体积吸收系数KYa。 三、基本原理 1．填料塔流体力学特性 填料塔是一种重要的气液传质设备，其主体为圆柱形的塔体，底部有一块带孔的支撑板来支承填料，并允许气液顺

利通过。支撑板上的填料有整堆和乱堆两种方式，填料分为实体填料和网体填料两大类，如拉西环、鲍尔环、?网环都属于实体填料。填料层上方有液体分布装置，可以使液体均匀喷洒在填料上。液体在填料中有倾向于塔壁的流动，故当填料层较高时，常将其分段，段与段之间设置液体再分布器，以利液体的重新分布。 吸收塔中填料的作用主要是增加气液两相的接触面积，而气体在通过填料层时,由于克服摩擦阻力和局部阻力而导致了压强降?p的产生。填料塔的流体力学特性是吸收设备的主要参数,它包括压强降和液泛规律。了解填料塔的流体力学特性是为了计算填料塔所需动力消耗，确定填料塔适宜操作范围以及选择适宜的气液负荷。填料塔的流体力学特性的测定主要是确定适宜操作气速。 在填料塔中,当气体自下而上通过干填料（L=0）时,与气体通过其它固体颗粒床层一样,气压降?p与空塔气速u的关系可用式?p=u1.8-2.0表示。在双对数坐标系中为一条直线,斜率为1.8-2.0。在有液体喷淋（L?0）时,气体通过床层的压降除与气速和填料有关外,还取决于喷淋密度等因素。在一定的喷淋密度下,当气速小时,阻力与空塔速度仍然遵守?p?u1.8-2.0这一关系。但在同样的空塔速度下，由于填料表面有液膜存在,填料中的空隙减小,填料空隙中的实际 速度增大,因此床层阻力降比无喷淋时的值高。当气速增加

精馏塔的计算

4.3 塔设备设计 4.3.1 概述 在化工、石油化工及炼油中，由于炼油工艺和化工生产工艺过程的不同，以及操作条件的不同，塔设备内部结构形式和材料也不同。塔设备的工艺性能，对整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及“三废”处理和环境保护等各个方面，都用重大的影响。 在石油炼厂和化工生产装置中，塔设备的投资费用占整个工艺设备费用的25.93%。塔设备所耗用的钢材料重量在各类工艺设备中所占的比例也较多，例如在年产250万吨常压减压炼油装置中耗用的钢材重量占62.4%，在年产60-120万吨催化裂化装置中占48.9%。因此，塔设备的设计和研究，对石油、化工等工业的发展起着重要的作用。本项目以正丁醇精馏塔的为例进行设计。 4.3.2 塔型的选择 塔主要有板式塔和填料塔两种，它们都可以用作蒸馏和吸收等气液传质过程，但两者各有优缺点，要根据具体情况选择。 a．板式塔。塔内装有一定数量的塔盘，是气液接触和传质的基本构件；属逐级（板）接触的气液传质设备；气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气液相密切接触而进行传质与传热；两相的组分浓度呈阶梯式变化。 b．填料塔。塔内装有一定高度的填料，是气液接触和传质的基本构件；属微分接触型气液传质设备；液体在填料表面呈膜状自上而下流动；气体呈连续相自下而上与液体作逆流流动，并进行气液两相的传质和传热；两相的组分浓度或温度沿塔高连续变化。 4.3.2.1 填料塔与板式塔的比较： 表4-2 填料塔与板式塔的比较

4.3.2.2 塔型选择一般原则： 选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。 （1）下列情况优先选用填料塔： a.在分离程度要求高的情况下，因某些新型填料具有很高的传质效率，故可采用新型填料以降低塔的高度； b.对于热敏性物料的蒸馏分离，因新型填料的持液量较小，压降小，故可优先选择真空操作下的填料塔； c.具有腐蚀性的物料，可选用填料塔。因为填料塔可采用非金属材料，如陶瓷、塑料等； d.容易发泡的物料，宜选用填料塔。 （2）下列情况优先选用板式塔：

填料塔吸收实验数据及处理

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.5 1 1.5 2 空塔气速 单位高度压降 空气流量u(m 3) H1(cm) Ppa P/H 0.375 0.18 17.64 0.027 0.5 0.3 29.4 0.045 0.7 0.45 44.1 0.068 0.9 0.75 73.5 0.113 1.1 1.05 102.9 0.158 1.3 1.3 127.4 0.196 1.5 1.6 156.8 0.241 1.7 1.9 186.2 0.286 1.9 2.2 215.6 0.332

0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 0.000 0.2000.4000.6000.800 1.000 1.200 1.400 1.600 流量 液体喷淋量20L /h 空气流量u H1 Ppa P/H 0.375 0.550 53.900 0.083 0.500 1.100 107.800 0.166 0.600 1.500 147.000 0.226 0.700 1.850 181.300 0.279 0.800 2.200 215.600 0.332 0.900 2.700 264.600 0.407 1.000 4.100 401.800 0.618 1.100 5.100 499.800 1.428 1.200 6.370 624.260 0.960 1.300 7.150 700.700 1.078 1.400 21.000 2058.000 3.166 1.500 33.000 3234.000 4.975

填料塔轴向返混实验

. .. 填料塔轴向返混性能测定实验 一、实验目的 (1) 掌握停留时间分布的测定方法。 (2) 了解停留时间分布与轴向扩散模型的关系。 (3) 了解模型参数pe 的物理意义及计算方法。 二、实验原理 以水和空气为操作介质，空气自下而上，水自上而下，在填料层内逆流接触，用脉冲示踪法，联机测定塔出口示踪计浓度C （t ）随时间t 的变化曲线，并由计算机实时数据采集、存储、屏幕绘图显示，经数据处理后，获得模型参数彼克列数（Pe ），并可打印曲线、数据及结果。 停留时间分布密度函数： ()() ()() ()dt t C t C dt t VC t VC t f ??∞ ∞ = = 平均停留时间（数学期望）t ()()()???∞ ∞ ∞ - ==0 dt t C dt t tC dt t tf t ()()()() t L t L t t t C t t tC t ∑?∑=?∑?∑=- 方差 ()()()()()222 22 t t L t L t t t C t C t t -∑∑=-∑∑=σ 无因次方差 2 2 2t t σσθ＝ 轴向扩散模型参数彼克列数（Pe ） )e 1(Pe 2 Pe 2Pe 22 -θ--= σ

. .. 在测定了一个系统的停留时间分布后，如何来评介其返混程度，则需要用反应器模型来描述，这里采用轴向扩散模型，由模型参数彼克列数（Pe ）来判断返混情况。 三、实验装置与流程 本装置适用于研究流体在填料塔中的实际流动状况，测定流体的轴向返混程度，对反应器进行设计和分析，是教学和科学研究的有利手段。 1主要技术指标 （1）塔主要尺寸：φ90*5mm ；塔体用有机玻璃制，有透明可视的优点。 （2）填料：整规高效不锈钢丝网波纹填料，型号为CY-700，填料填充高度为1.4米。示踪计：饱和KNO 3溶液，由计算机控制加入量。 （3） 空气流量X 围：0.4-4m 3/h 。水流量X 围：60-600L/hr 。 （4） 空压机、空气过滤器 。面板布置如图1。 。对应活塞流 Pe 对应全混流； 0Pe ∞→→

填料塔吸收操作及体积吸收系数测定..

实验报告 课程名称： 过程工程原理实验（乙） 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 填料塔吸收操作及体积吸收系数测定 同组学生姓名： 实验类型： 传质实验 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、实验材料与试剂（必填） 四、实验器材与仪器（必填） 五、操作方法和实验步骤（必填） 六、实验数据记录和处理 七、实验结果与分析（必填） 八、讨论、心得 一．实验目的 1.了解填料吸收塔的构造并熟悉吸收塔的操作； 2.观察填料吸收塔的液泛显现，测定泛点空塔气速； 3.测定填料层压降ΔP 与空塔气速u 的关系曲线； 4.测定含氨空气—水系统的体积吸收系数K Y a 。 二．实验原理 （一）填料层压力降ΔP 与空塔气速u 的关系 气体通过干填料层时（喷淋密度L =0），其压力降ΔP 与空塔气速u 如图6中直线A 所示，此直线斜率约为1.8，与气体以湍流方式通过管道时ΔP 与u 的关系相仿。如图6可知，当气速在L 点以下时，在一定喷淋密度下，由于持液量增加而使空隙率减小，使得填料层的压降随之增加，又由于此时气体对液膜的流动无明显影响，在一定喷淋密度下，持液量不随气速变化，故其ΔP ~u 关系与干填料相仿。 在一定喷淋密度下，气速增大至一定程度时，随气速增大，液膜增厚，即出现“拦液状态”（如图6中L 点以上），此时气体通过填料层的流动阻力剧增；若气速继续加大，喷淋液的下流严重受阻，使极具的液体从填料表面扩展到整个填料层空间，谓之“液泛状态”（如图6中F 点），此时气体的流动阻力急剧增加。图6中F 点即为泛点，与之相对应的气速称为泛点气速。

板式塔流体力学性能测定

实验八、板式塔流体力学性能测定 一、实验目的 1．观察塔板上气、液两相流动状况。 2．测定气体通过塔板的压力降与空塔气速的关系、雾沫夹带率与空塔气速的关系、泄漏率和空塔气速的关系。 3．研究板式塔负荷性能图的影响因素并做出筛板塔的负荷性能图。 二、实验原理 板式塔为逐级接触的气～液传质设备，当液体从上层塔板经溢流管流经塔板与气体形成错流通过塔板，由于塔板上装有一定高度的堰，使塔板上保持一定的液层，然后越过堰从降液管流到下层塔板。气体从下层塔板经筛孔或浮阀、泡罩齿缝等，上升穿过液层进行气液两相接触，然后与液体分开继续上升到上一层塔板。塔板传质的好坏很大程度取决于塔板上的流体力学状况。 1．塔板上的气液两相接触状况及不正常的流动现象。 （1）气液两相在塔板上接触的三种状态： 1）当气体的速度较低时，气液两相呈鼓泡接触状态。塔板上存在明显的清液层，气体以气泡形态分散在清液层中间，气液两相在气泡表面进行传质。 2）当气体速度较高时，气液两相呈泡沫接触状态，此时塔板上清液层明显变薄，只有在塔板表面处才能看到清液，清液层随气速增加而减少，塔板上存在大量泡沫，液体主要以不断更新的液膜形态存在于十分密集的泡沫之间，气液两相以液膜表面进行传质。 3）当气体速度很高时，气液两相呈喷射接触状态，液体以不断更新的液滴形态分散在气相中间，气液两相以液滴表面进行传质。 （2）塔板上不正常的流动现象 1）漏液 当上升的气体速度很低时，气体通过塔板升气孔的动压不足阻止塔板上液层的重力，液体将从塔板的开孔处往下漏而出现漏液现象。 2）雾沫夹带 当上升的气体穿过塔板液层时，将板上的液滴挟裹到上一层塔板引起浓度返混的现象称为雾沫夹带。 3）液泛 当塔板上液体量很大，上升气体速度很高，塔板压降很大时，液体不能顺利地从降液管流下，于是液体在塔板上不断积累，液层不断上升，使塔内整个塔板间都充满积液的现象称为液泛。 2．流体力学性能测定 （1）压降 在塔板的上面和下面气液分离空间中各设置一个测压口，分别连在U型压差计的两端，可以测定气体通过塔板的压降。 压降通常包括干板压降和液层压降两部分。干板压降是指塔内不通液体，只有气体穿过塔板时测得的塔板压降，这部分压降主要是通过筛孔时克服阻力而产生的压降，液层压降是指气体通过塔板的清液层和泡沫层克服阻力而产生的压降。 （2）雾沫夹带率