第10章气液传质设备

第10章气液传质设备

10.1 板式塔

10.1.1 概述

（1）板式塔的设计意图：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。(板式塔结构录像)

（2）筛孔塔板的构造板式塔的主要构件是塔板，以筛孔塔板为例，塔板的主要构造包括如下部分：

塔板上的气体通道----筛孔各种塔板的主要区别就在于气体通道的形式不同。

溢流堰----塔板上的液层高度或滞液量在很大程度上由堰高决定。

降液管----液体自上层塔板流至下层塔板的通道。

10.1.2.空间上的反向流动

（1）液沫夹带气流穿过板上液层时，无论市喷射还是鼓泡操作都会产生大量的尺寸不同的液滴。在喷射型操作中，液体是被气流直接分散成液滴的；而在鼓泡型操作中，液滴是因泡沫层表面的气泡破裂而产生的。这些液滴的一部分会被上升的气流裹挟至上层塔板，这种现象称为液沫夹带。液沫夹带是一种与液体主流方向相反的液体流动，属返混现象，是对传质有害的因素。

液沫夹带量通常有三种表示方法：

1、1kmol（或kg）干气体所夹带的液体量，以eν表示，单位是

kmol（或 kg）；

2、每层塔板在单位时间内被气体夹带的液体量，以e′表示，单位

是kmol或（或kg）；

3、被夹带的液体量占流经塔板总液体量的分率Ψ。

三者关系如下：

气泡夹带塔板上与气体充分接触后的液体，翻越溢流堰流入降液管时，必含有大量气泡，若液体在降液管内停留时间太短，所含气泡来不及解脱便被卷入下层塔板，形成气泡夹带。它的最大危害是降低了降液管内的泡沫层平均密度，使降液管通过能力减少，严重时会破坏塔的正常操作。避免气泡夹带是设计时，确定降液管面积或溢流堰长的依据．（2）空间上不均匀流动

气体沿塔板的不均匀流动

从降液管流出的液体横跨塔板流动，由于克服阻力的需要，板上液面将出现坡度，形成液面落差。在塔板入口处，液层阻力大，气速或气体流量小于平均数值，而塔板出口处，液层阻力小，气速或气量大于平均值，导致气流在液层中的不均匀分布，进而引起传质的不均匀，因此对传质是有害的。

液体沿塔板的不均匀流动

液体在圆形塔截面上流动时，在塔中央液体行程较短而平直，阻力小，流速大；在塔板边缘部分行程长而弯曲，又受塔壁牵制，阻力大，流速大，所以液体塔板是不均匀流动的，这种不均匀性严重时会造成滞流区，液流的不均匀性同样对传质不利

10.1.5板式塔的不正常操作现象

如果板式塔设计不良或操作不当，有可能产生一些使塔无法工作的不正常现象。这些不正常现象为：

夹带液泛当气速增加使液沫夹带量过大时，塔板上和降液管内的液量将增加，板上液层厚，实际板间距减小，夹带量进一步增加。最终液体将充满全塔，并随气体从塔顶溢出形成夹带液泛。板上开始出现恶性循环的气速为液泛气速uf，塔板上液量越大，液泛气速越小。

溢流液泛因降液管通过能力的限制而引起的液泛。当降液管液面升至上层塔板溢流堰上缘时，降液管的通过能力达到极限，若液体流量L超过此极限，塔板失去自衡，最终引起液泛。降液管液面过高主要因板压降过大造成，所以气量、液量过大均会造成溢流液泛。

漏液当气速较小时，部分液体没有横向流过塔板而从板孔直接落下，形成漏液。漏液分为两种：

随机性漏液，因液层波动造成液层阻力不均，时而这部分板孔漏液，时而那部分板孔漏液，称为随机漏液；

倾向性漏液，液面落差使塔板入口处液层阻力大，气体通过量小，液体就从此处板孔中连续漏下，漏液对筛板塔尤为重要。

10.1.6 板效率的各种表示方法及其应用

10.1.7提高塔板效率的措施

1、合理地选择塔板的开孔率和孔径，造成适应于物系性质的气液接触状态

2、设置倾斜的进气装置，使全部或部分气流斜向进入液层。

3、合理选择气液两相流量，使设计点和操作点位于负荷性能图所定的范围内

塔板负荷性能图如下：

10.1.9筛板塔的设计

筛孔塔板的板面布置

1、有效传质区，即塔板上开有筛孔的面积，以符号Aa表示；

2、降液区，包括降液管面积A和接受上层塔板液体的受液盘面积A‘，对垂直降液管A=A’。

3、塔板入口安定区其宽度为W′s

4、塔板出口安定区其宽度为Ws

5、边缘区即在塔板边缘留出宽度为W c的面积不开孔供塔板固定用。

筛孔塔板的设计参数

1、塔板直径D

2、板间距HT

3、溢流堰的型式，长度lw和高度hw

4、降液管型式，降液管底部与塔板间距的距离ho

5、液体进、出口安定区的宽度W′s、Ws，边缘区宽度Wc

6、筛孔直径do,孔间距to

筛孔塔板的设计步骤

1、选择板间距和初步确定塔径

2、根据初选塔经，对筛板进行具体结构设计:

（1）、溢流堰的型式和高度的选择

（2）、降液管的受液盘的结构和有关尺寸的选择

（3）、安定区和边缘区选择

3、对所设计的塔板进行流体力学校核：

筛孔塔板的校核

（1）、塔板的校核

（2）、液沫夹带的校核

（3）、溢流液泛条件的校核

a、堰上液高h ow

b、液面落差Δ

c、降液管阻力Σh f

d、液体在降液管内停留时间的校核

e、漏液点的校核

10.2填料塔

填料塔也是一种应用很广泛的气液传质设备，它具有结构简单、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点.

10.2.1填料塔的结构及填料特性

填料塔的结构填料塔由圆形塔体、填料(整砌或乱堆)、液体分布装置、填料支承装置、填料压板（有时用）、液体再分布装置、除沫装置（有时用）等构成。

填料塔的结构动态演示

填料塔的操作

操作时，液体由塔上部进入，通过液体分布器均匀喷洒于塔截面上,在填料表面呈膜状流下。当填料层较高时，因液体有趋壁效应，填料应分若干层，各层填料间设置液体再分布装置；气体自塔下部进入，通过填料层中的空隙由塔顶排出，气液两相在填料层中逆流接触，填料的润湿表面即为传质面。

填料特性评价

比表面积a 单位填充体积所具有的填料表面，填料应有较高的比表面积。对同种填料，小尺寸填料具有较大的比表面积。

空隙率ε流体通过颗粒层的阻力与空隙率ε密切相关，为减小气体中的流动阻力，提高填料塔的允许气速（处理能力）填料层应具有尽可能大的空隙率。

填料的几何形状形状理想的填料为气液两相提供了合适的通道，气体流动降低、通量大，且液层易于铺展成液膜，液膜的表面更新迅速。

其他要求耐腐、耐热、强度高、润湿好、造价低、化学稳定性好等。

填料类型

拉西环它是一段高度与外径相等的短管，形状简单、制造容易、其流体力学和传质方面的特性比较清楚。

鲍尔环它的构造是在拉西环的壁上沿周向冲出一层或两层长方形小孔，这种构造，提高了环内空间和环内表面的有效利用程度，使空气流动阻力大为降低。鲍尔环上的两层方孔

是错开的，在堆积时即使相邻填料形成线接触也不会阻碍气液两相的流动，不致产生严重的偏流和沟流现象。

矩鞍环又称英特洛克斯鞍环,填料结构不对称，填料两面的大小不等，堆积时不会重叠。填料层的均匀性大为提高。矩鞍环的气体流动阻力大，各方面的性能虽不及鲍尔环，仍不失为一种性能优良的填料。另外，这种填料的制造比鲍尔环方便。

阶梯环环壁上有长方形孔，孔内有两层交替成45度的十字形或米字型翅片,阶梯环比鲍尔环短,通常只有直径的一半,阶梯环的一端制成喇叭形,因此在填料层中填料之间多点接触、不易重叠、床层均匀且空隙率大.

网体填料此种填料以金属网或多孔金属片为基本材料制成,网体填料的特点是网材薄,填料尺寸小,比表面积和空隙率都大,液体均布能力强,因此,网体填料的气体阻力小,传质效率高.但是这种填料的造价过高,在大型的工业生产中应用较少.

规整填料将金属丝网或多孔板压制成波纹状并叠成圆筒形整块放入塔内.对大直径的塔,可分块拼成圆筒形砌入塔内,只要液体的初始分布均匀,全塔填料层内的液体分布良好,克服了大塔的放大效应,转质性能高,但填料造价高,易被杂物堵塞且难以清洗.

10.1.2气液两相在填料层内的流动

液体成膜条件σLS+σGL<σGS

式中σLS,σGL,σGS分别为液固、气液、气固间的界面张力（N/m）。对一定物系,成膜条件取决于填料的材质和表面性质.

填料塔内液膜表面的更新

在填料塔内,液膜所流经的填料表面形状极不规则,它有助于液膜的湍动,特别是当液体从一个填料通过接触点流至下一个填料时,易产生表面更新现象.表面更新现象有助加快液相内部的物质传递.但填料层中也可能存在液流所不及的死角.

塔内液体的分布

液体在填料中可随机、自动地分散开来。但因各种因素影响，液体在填料层中也可能行成沟流，壁流等不均匀分布。液体流经足够高的一段填料层之后，将形成一个发展了的液体分布，称为填料的特征分布。在同一填料塔内，喷淋液量越大，特征分布越均匀。

气液在填料层内的流动

填料塔中的持液量持液量由静持液量与动持液量组成.计算支承板

强度时,既要考虑填料量,也要考虑持液量，对传质，一般认为填料中持

液量较小好，同时液量较小，阻力小。当气液两相逆流流动时，液膜占

去一部分气体流动空间，在相同的气体流量下，填料空隙间的实际气速

有所增加，压降也相应增大。同理在气体流量相同的情况下，流体流量

越大，液膜越厚，压降越大气体在填料层内的流动近似于流体在颗粒层

内的流动。两者主要区别是，在颗粒层内流速一般较低，通常处于层流

状态，流动阻力与气速成正比；而在填料层内，由于气体的流动通道较

大，因而一般处于湍流状态。

气液两相交互影响和载点

当填料层内存在两相逆流流动时，压降随气体流量增加的趋势比干填料层大，这是因为气体流量的增大使液膜增厚，塔内自由截面减小，气体的实际流速更大，从而造成附加的压降增高，低气速时膜厚随气速变化不大，液膜增厚所造成的附加压降增高并不显著。当气液两相流动的交互影响开始变得显著时，对应的气速点为载点，即图中A点。

填料塔的液泛

自载点以后气液两相的交互作用越来越强烈，当气液流量达到某一定值时，即压降曲线上的B点，两相交互

作用恶性发展，将出现液泛现象。

10.2.4填料塔的附属结构

支撑板主要用途是支撑塔内的填料，同时又保证气液两相顺利通过。常用的支撑板有栅板和各种具有升气管结构的支撑板。

液体分布器常用的液体分布器有多孔管式分布器、槽式分布器、孔板式分布器。

槽式分布器多用于直径较大的填料塔，这种分布器不易堵塞，对气体阻力小。

多孔管式分布器能适应较大的液体流量波动，对安装水平要求不高，对气体的阻力也很小，但由于壁上的小孔易堵塞，被分散的液体必须是清洁的。

孔板式分布器对液体分布情况与槽式相似，但对于气体阻力较大，只适用气体负荷不太大的场合。

化工原理_第10章_气液传质设备

化工原理-第10章-气液传质设备 知识要点 用于蒸馏和吸收塔的塔器分别称为蒸馏塔和吸收(解吸)塔。通称气液传质设备。本章应重点掌握板式塔和填料塔的基本结构、流体力学与传质特性（包括板式塔的负荷性能图)。 1. 概述 高径比很大的设备叫塔器。 蒸馏与吸收作为分离过程，基于不同的物理化学原理，但其均属于气液两相间的传质过程，有共同的特点可在同样的设备中进行操作。 (1) 塔设备设计的基本原则 ① 使气液两相充分接触，以提供尽可能大的传质面积和传质系数，接触后两相又能及时完善分离。 ② 在塔气液两相最大限度地接近逆流，以提供最大的传质推动力。 (2) 气液传质设备的分类 ① 按结构分为板式塔和填料塔 ② 按气液接触情况分为逐级式与微分式 通常板式塔为逐级接触式塔器，填料塔为微分接触式塔器。 2. 板式塔 (1) 板式塔的设计意图：总体上使两相呈逆流流动，每一块塔板上呈均匀的错流接触。 (2) 筛孔塔板的构造 ① 筛孔——塔板上的气体通道，筛孔直径通常为3~8mm 。 ② 溢流堰——为保证塔板上有液体。 ③ 降液管——液体自上层塔板流至下层塔板的通道。 (3) 筛板上的气液接触状态 筛板上的气液接触状态有鼓泡接触、泡沫接触、喷射接触，比较见表10-1。 表10-1 气液接触状态比较 项 目 鼓泡接触状态 泡沫接触状态 喷射接触状态 孔速 很低 较高 高 两相接触面 气泡表面 液膜 液滴外表面 两相接触量 少 多 多 传质阻力 较大 小 小 传质效率 低 高 高 连续相 液体 液体 气体 分散相 气体 气体 液体 适用物系 重 轻σσ< (正系统) 重 轻σσ> (负系统) 工业上经常采用的两种接触状态是泡沫接触与喷射接触。由泡沫状态转为喷射状态的临界点称为转相点。 (4) 气体通过塔板的压降 包括塔板本身的干板阻力(即板上各部件所造成的局部阻力)、气体克服板上充气液层的静压力所产生的压力降、气体克服液体表面力所产生的压力降(一般较小，可忽略

第十一节气液传质设备

第一节板式塔 一、板式塔的主要类型与结构 1、概述 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11-1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。 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。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。 2、板式塔的类型 按照塔内气液流动的方式，可将塔板分为错流塔板与逆流塔板两类。 ①错流塔板 塔内气液两相成错流流动，即流体横向流过塔板，而气体垂直穿过液层，但对整个塔来说，两相基本上成逆流流动。错流塔板降液管的设置方式及堰高可以控制板上液体流径与液层厚度，以期获得较高的效率。但是降液管占去一部分塔板面积，影响塔的生产能力；而且，流体横过塔板时要克服各种阻力，因而使板上液层出现位差，此位差称之为液面落差。液面落差大时，能引起板上气体分布

化工原理_第10章_气液传质设备

化工原理-第10章-气液传质设备 知识要点 用于蒸馏和吸收塔的塔器分别称为蒸馏塔和吸收(解吸)塔。通称气液传质设备。本章应重点掌握板式塔和填料塔的基本结构、流体力学与传质特性（包括板式塔的负荷性能图)。 1. 概述 高径比很大的设备叫塔器。 蒸馏与吸收作为分离过程，基于不同的物理化学原理，但其均属于气液两相间的传质过程，有共同的特点可在同样的设备中进行操作。 (1) 塔设备设计的基本原则 ① 使气液两相充分接触，以提供尽可能大的传质面积和传质系数，接触后两相又能及时完善分离。 ② 在塔气液两相最大限度地接近逆流，以提供最大的传质推动力。 (2) 气液传质设备的分类 ① 按结构分为板式塔和填料塔 ② 按气液接触情况分为逐级式与微分式 通常板式塔为逐级接触式塔器，填料塔为微分接触式塔器。 2. 板式塔 (1) 板式塔的设计意图：总体上使两相呈逆流流动，每一块塔板上呈均匀的错流接触。 (2) 筛孔塔板的构造 ① 筛孔——塔板上的气体通道，筛孔直径通常为3~8mm 。 ② 溢流堰——为保证塔板上有液体。 ③ 降液管——液体自上层塔板流至下层塔板的通道。 (3) 筛板上的气液接触状态 筛板上的气液接触状态有鼓泡接触、泡沫接触、喷射接触，比较见表10-1。 表10-1 气液接触状态比较 项 目 鼓泡接触状态 泡沫接触状态 喷射接触状态 孔速 很低 较高 高 两相接触面 气泡表面 液膜 液滴外表面 两相接触量 少 多 多 传质阻力 较大 小 小 传质效率 低 高 高 连续相 液体 液体 气体 分散相 气体 气体 液体 适用物系 重 轻σσ< (正系统) 重 轻σσ> (负系统) 工业上经常采用的两种接触状态是泡沫接触与喷射接触。由泡沫状态转为喷射状态的临界点称为转相点。 (4) 气体通过塔板的压降 包括塔板本身的干板阻力(即板上各部件所造成的局部阻力)、气体克服板上充气液层的静压力所产生的压力降、气体克服液体表面力所产生的压力降(一般较小，可忽略

汽液传质设备.

第九章汽液传质设备 本章学习要求 1．熟练掌握的内容 板式塔内气液流动方式；板式塔塔板上气液两相非理想流动；板式塔的不正常操作，全塔效率和单板效率；板式塔塔高和塔径的计算；填料塔内流体力学特性；气体通过填料层的压降；泛点气速的计算；填料塔塔径的计算。 2．理解的内容 板式塔的主要类型与结构特点，板式塔塔板上气液两相接触状况；筛板塔溢流装置的设计及踏板板面布置；筛板塔塔板校核；筛板塔负荷性能图的绘制及其作用；填料塔的结构；填料及其特性。 3．了解的内容 气液传质设备类型与基本要求；填料塔的附件；板式塔与填料塔的比较。 * * * * * * * * * * * * §9.1 气液传质设备类型与基本要求 塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。 根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。 板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。 填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。 目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。 气液传质设备的性能通常由以下几个要素表示： 1．塔设备的生产能力或通过能力：指单位时间单位塔截面积上的处理量或气液流量。

化工原理汽液传质设备考试题目.doc

单项选择题(每题2分,共30题) 成绩查询 第十章气液传质设备 1. 填料吸收塔空塔的速度应_______液泛速度。 A：大于 B：小于 C：等于 D：- 2. 对吸收操作影响较大的填料特性是_______。 A：比表面积和空隙率 B：机械强度 C：对气体阻力要小 D：几何尺寸 3. 选择吸收设备时，综合考虑吸收率大，阻力小，稳定性好，结构简单，造价小，一般应选_______。 A：填料吸收塔 B：板式吸收塔 C：喷淋吸收塔 D：其他传质设备 4. 气液两相在塔板上有四种接触状态，从减小雾沫夹带考虑，大多数塔操作控制在_______下操作。 A：鼓泡接触状态 B：蜂窝接触状态 C：泡沫接触状态 D：喷射接触状态 5. 筛板塔、泡罩塔、浮阀塔相比较，操作弹性最大的是_______。 A：筛板塔 B：浮阀塔 C：泡罩塔 D：基本相当 6. 筛板塔、泡罩塔、浮阀塔相比较，造价最便宜的是_______。 A：筛板塔 B：浮阀塔 C：泡罩塔 D：基本相当 7. 筛板塔、泡罩塔、浮阀塔相比较，单板压力降最小的是_______。 A：筛板塔 B：浮阀塔 C：泡罩塔 D：基本相当 8. 板式塔塔板的漏液与_______无关。 A：空塔气速 B：液体流量 C：板间距 D：板上液面落差塔 9. _______对板式塔塔板的液沫夹带量影响不大。 A：板上液面落差塔 B：空塔气速

C：液体流量 D：板间距 10. 板式塔塔板的液泛与下列因素有关：①空塔气速；②液体流量；③溢流堰的堰高；④板间距 A：①、②对 B：②、③对 C：①、②、③对 D：①、②、③、④对 11. 下述说法中错误的是_______。 A：板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触； B：精馏用板式塔，吸收用填料塔； C：精馏既可以用板式塔，也可以用填料塔； D：吸收既可以用板式塔，也可以用填料塔。 12. 指出下列_______参数不属于筛板精馏塔的塔板参数。 A：HT（板间距） B：Af（降液管面积） C：u0（孔速） D：hw（堰高） 13. 下列判断不正确的是_______。 A：HT减小，雾沫夹带线下移； B：HT减小，雾沫夹带线上移； C：Af下降，液相上限线左移； D：Af下降，液泛线左下移； 14. 下列哪些判断错误的是_______。 A：上升气速过大引起漏液 B：上升气速过大造成过量雾沫夹带 C：上升气速过大引起液泛 D：上升气速过大使板效率降低 15. 当气体量一定时，判断错误的是_______。

第十章 气液传质设备

第十章气液传质设备 1. 填料吸收塔空塔的速度应_______液泛速度。 A：大于B：小于C：等于D：- 2. 对吸收操作影响较大的填料特性是_______。 A：比表面积和空隙率B：机械强度C：对气体阻力要小D：几何尺寸 3. 选择吸收设备时，综合考虑吸收率大，阻力小，稳定性好，结构简单，造价小，一般应选_______。 A：填料吸收塔B：板式吸收塔C：喷淋吸收塔D：其他传质设备 4. 气液两相在塔板上有四种接触状态，从减小雾沫夹带考虑，大多数塔操作控制在_______下操作。 A：鼓泡接触状态B：蜂窝接触状态C：泡沫接触状态D：喷射接触状态 5. 筛板塔、泡罩塔、浮阀塔相比较，操作弹性最大的是_______。 A：筛板塔B：浮阀塔C：泡罩塔D：基本相当 6. 筛板塔、泡罩塔、浮阀塔相比较，造价最便宜的是_______。 A：筛板塔B：浮阀塔C：泡罩塔D：基本相当 7. 筛板塔、泡罩塔、浮阀塔相比较，单板压力降最小的是_______。 A：筛板塔B：浮阀塔C：泡罩塔D：基本相当 8. 板式塔塔板的漏液与_______无关。 A：空塔气速B：液体流量C：板间距D：板上液面落差塔 9. _______对板式塔塔板的液沫夹带量影响不大。 A：板上液面落差塔B：空塔气速C：液体流量D：板间距 10. 板式塔塔板的液泛与下列因素有关：①空塔气速；②液体流量；③溢流堰的堰高； ④板间距 A：①、②对B：②、③对C：①、②、③对D：①、②、③、④对 11. 下述说法中错误的是_______。 A：板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触B：精馏用板式塔，吸收用填料塔；C：精馏既可以用板式塔，也可以用填料塔；D：吸收既可以用板式塔，也可以用填料塔。 12. 指出下列_______参数不属于筛板精馏塔的塔板参数。 A：HT（板间距）B：Af（降液管面积）C：u0（孔速）D：hw（堰高） 13. 下列判断不正确的是_______。 A：HT减小，雾沫夹带线下移；B：HT减小，雾沫夹带线上移； C：Af下降，液相上限线左移；D：Af下降，液泛线左下移； 14. 下列哪些判断错误的是_______。 A：上升气速过大引起漏液B：上升气速过大造成过量雾沫夹带 C：上升气速过大引起液泛D：上升气速过大使板效率降低 15. 当气体量一定时，判断错误的是_______。 A：液体量过大引起漏液；B：液体量过大引起气泡夹带； C：液体量过大引起雾沫夹带；D：液体量过大引起液泛； 16. 下列塔板类型属于喷射型塔板的为_______。 A：浮阀塔板B：筛板塔板C：泡罩塔板D：垂直筛板塔板 17. 下列操作状况属于非正常操作的是_______。 A：非均匀流动B：雾沫夹带C：液泛D：气泡夹带 18. 反映全塔平均传质效果的是_______。

第十章 气液传质设备

第十章 气液传质设备一、思考题 1. 筛板上的气液接触状态有哪些？2. 总阻力损失包括哪几部分？在高、低不同气速下，各部分所占比例如何？3. 筛板塔内气液两相的非理想流动有哪些？4. 板式塔的不正常操作有哪些？5. 什么是点效率，什么是默佛里板效率？两者的主要区别是什么？6. 为什么默佛里板效率有可能大于100%？7. 什么是湿板效率？它与默佛里板效率有何不同？8. 湿板效率和默佛里板效率反映了相同的实际意义，对吗？9.若板式塔内各板的板效率相等，全塔效率在数值上也不等于板效率，对吗？ 10.塔板负荷性能图由哪几条线组成？ 11.整砌填料和乱堆填料何者有均布液体的能力？何者存在偏流现象？何者需分层安装？何者要求有严格 的液体预分布器？ 12.塔板的操作弹性是如何定义的？ 13.填料塔在液泛点处，气体的液沫夹带和液体返混现象严重，传质效果差，无法维持操作，对吗？ 14.什么是填料塔的液泛点和载点？ 15.填料塔内气液两相有效接触面积是指被液体润湿的填料的表面积，对吗? 二、计算题 1、在填料（乱堆）25m m ×25m m ×2m m 瓷质拉西环的填料塔中，欲用清水吸收空气与丙酮混合气中的丙酮，混合气的体积流量为800m 3/h ，丙酮含量为5％（体积百分比）。如果吸收在1at m 、30℃下操作，液体质量流量与气体质量流量的比为2.34，设计气速可取为泛点气速的60％，问完成任务所需要的填料塔塔径为多少？在实际气速下每米填料层的压降又是多少？ 2、在一年产9000t 94%（质量分率，下同）乙醇的常压精馏塔，进料为35%的酒精溶液，泡点进料与回流，此塔选用筛板塔，塔釜x w <1%，冷却器进口水温为20﹑，冷凝器出口水温为50﹑试设计和计算以下项目： （1）塔板数与塔高； （2）塔径和板间距； （3）堰和降液管； （4）塔板布置； （5）板压降； （6）负荷性能图校核。 计算所需要的数据如下查《化工原理》教材后附表。 3、在连续操作的板式精馏塔中分离苯\甲苯混合液，在全回流条件下测得相邻板上液体组成分别为0.28，0.41和0.57。试求三层板中下面两层的单板效率。 在操作条件下苯----甲苯的平衡数据如下： x 0.260.380.51y 0.450.600.72 页码，1/1第十章2012/10/9ht t p://j pkc.nw https://www.wendangku.net/doc/fb7837790.html,/hgyl /C our s e/C ont ent /N 71/200507200045.ht m

气液传质设备设计指导书

填料精馏塔 一、填料塔工艺设计内容 1. 塔填料的选择； 2. 塔径的计算； 3. 填料层高度计算； 4. 液体分布器和再分布器的设计； 5. 气体分布装置的设计； 6. 填料支撑装置的设计； 7. 塔底空间与塔顶空间的设计； 8. 填料塔的流体力学参数核算。 二、工艺设计详细介绍 1. 塔填料选择 须知： 相对处理能力：拉西环<矩鞍<鲍尔环<阶梯环<环鞍(填料尺寸相同，压降相同) 对于规整填料，分离能力：丝网类填料>板波纹类填料，板波纹填料较丝网类有较大的处理量和较小的压降。250Y ——250指的是填料的比表面积，Y 指的是波纹倾角为45o ,X Y 指的是波纹倾角为30o 填料选择的三步骤：选材质→选类型→选尺寸（径比应保持不低于某一下限值，以防止产生较大的壁效应，造成塔的分离效率下降。） 选尺寸说明：填料尺寸大，成本低，处理量大，但效率低。一般大塔常使用50mm 的填料。 塔径/mm 填料尺寸/mm D<300 20~25 300900 50~80 2．塔径计算 D =（1）泛点气速法 ----散堆填料 (0.5~0.8) f u u = a. Eckert 关联图法 20.5 0.2f u ()() Y=G G L V L L W X W g ρφ?ρμρρ= b. Bain-Hougen 泛点关联式

20.20.250.125f 3 u log[] 1.75()() G G L L L V L W A g W ρραμερρ=- ---规整填料 a. Bain-Hougen 泛点关联式 20.20.250.125f 3u log[] 1.75()() G G L L L V L W A g W ρραμερρ=- 250Y 金属板波纹填料:A=0.297，CY 型丝网填料:A=0.30 b. 泛点压降法 Kister and Gill 等压降曲线（匡国柱.化工单元过程与设备课程设计.北京：化学工业出版社.2002,264-265） 泛点压降与填料因子间的关系：0.7/40.9p Z Fp ?= Pa/m; Fp —填料因子 等压降曲线: 0.50.50.50.05 p u ( )() Y=() F ()0.277G G L V L L G W X W ρρμρρρρ =- (2) 气相负荷因子法——用于规整填料塔的计算 0.5max [/()]f G L G C u ρρρ=- (0.75~0.8) f u u = 校核： ---散装填料： a. 径比D/dp 避免壁效应对传质的影响 b. 泛点率u/uf ∈(0.5~0.8) 保证塔在操作中不发生液泛 c ．喷淋密度>最小喷淋密度 保证填料充分润湿 d. 每米填料层压降 为使填料塔性能良好的工况下操作，每米填料层的压降不能太大，一般正常压降/147~490 Pa p Z ?=,真空操作下/78.45 Pa p Z ?≤ ---规整填料 注意：计算出塔径后一定要按压力容器标准圆整塔径。 3.填料层高度计算 ---传质单元数法 填料层高度=传质单元数×传质单元高度 传质单元高度计算方法 a. 恩田关联式 b. Bolles and Fair 传质单元高度关联式 该关联式所得计算结果有时不太满意，要 慎重。 c. 注意：由于恩田关联式有±20%的误差，Z 实取（1.2~1.5）Z 计 ---理论板当量高度(HETP)法 理论板当量高度的值与填料塔内的物系性质、气液流动状态、填料的特性等多种因素有关，一般源于实测数据或由经验关联式进行估算。在实际设计缺乏可靠数据时，也可取文献（匡国柱.化工单元过程与设备课程设计.北京：化学工业出版社.2002,264-265）