4 精馏及板式塔-4（课件）- 《化工单元操作》同步教学（化工版）

四、 精馏及板式塔 1/9 下限 线 液体流量 1/15 液相 气体流量 塔板负荷性能 适宜操作范围 过量液沫夹带线 液相上限线 漏液线 液泛线 O 冷凝器(全凝器)  选用适宜的塔板型式 回流 馏出液  操作要良好(板上、板间) ---塔要具有良好的流体力学性能(板上、板间) 再沸器 残液 2/15 流体力学性能好(板上、板间)，传质才能好！ ----内因 ----外因 结论： 原料 操作中，可直观地 从气液接触方式来 判别气液两相接触 是否良好。 3/15 流体力学性能好 (板上、板间)，传质才能好！ 接触充分 接触面大 接触面不断更新 操作中，气液两相接触良好 气液主要以鼓泡 接触状态为主 4/15 操作中，可直观地 从气液接触方式来 判别气液两相接触 是否良好。 接触充分 接触面大 接触面不断更新 操作中，气液两相接触良好 流体力学性能好(板上、板间)，传质才能好！ 气速偏低时 气液主要以泡沫接触状态 (液膜接触状态) 为主， 传质非常好！ 气速较大时 5/15 操作中，可直观地 从气液接触方式来 判别气液两相接触 是否良好。 接触充分 接触面大 接触面不断更新 操作中，气液两相接触良好 流体力学性能好(板上、板间)，传质才能好！ 喷雾接触状态 (喷射接 触状态)，传质非常好！ 6/15 雾沫区 液膜区 操作中，可直观地 从气液接触方式来 判别气液两相接触 是否良好。 接触充分 接触面大 接触面不断更新 操作中，气液两相接触良好 流体力学性能好(板上、板间)，传质才能好！ 气速较大时 雾沫夹带过量状态， 传质不好！ 雾沫区 操作中，可直观地 从气液接触方式来 判别气液两相接触 是否良好。 接触充分 接触面大 接触面不断更新 流体力学性能好(板上、板间)，传质才能好！ 操作中，气液两相接触良好 气速过大时 7/15 气液两相接触良好，工业上常用 操作中，可直观地 从气液接触方式来 判别气液两相接触 是否良好。 接触充分 接触面大 接触面不断更新 流体力学性能好(板上、板间)，传质才能好！ 气液主要以泡沫接触状 态 (液膜接触状态) 为主， 传质非常好！ 操作中，气液两相接触良好 喷雾接触状态 (喷射接触 状态)，传质非常好！ 气液主要以鼓泡接触状态 为主，传质不好！ 雾沫夹带过量状 态，传质不好！ 气速偏低时 气速较大时 气速较大时 气速过大时 8/15 鼓泡接触状态---传质不好 喷雾接触状态 (喷射接触状态) 9/15 泡沫接触状态 (液膜接触状态) 气液接触方式 传质好 流体力学性能： 1、漏液 2、液沫夹带 3、液泛 4、气泡夹带 5、塔板上的液面落差 6、塔板上液体的返混 7、气体通过塔板的压降 8、液体停留时间 10/15 1、漏液 -----一定存在，不可避免。 严重漏液----不允许，是塔的不良操作现象之一。 严重漏液的不良后果： 降低板效，严重时使板上不能积液。 产生的原因： 气速过小 ，或液量过大， 或液体分布严重不均。 避免严重漏液的措施： 增大气速 ，或减小液量 11/15 思考： 在设计中，为避免严重漏液，应调整塔的哪些结构参数？ 严重漏液----漏液量 > 液体流量的10%时。 -----一定存在，不可避免。 喷雾接触状态 (喷射接触状态)， 传质非常好！ ──______ 气液两相接触良好，工业上常用 12/15 2、雾沫夹带 (液沫夹带) 气液主要以泡沫接触状态 (液膜 接触状态) 为主， 传质非常好！ 气速较大时 气速较大时 雾沫区 雾沫区 2、雾沫夹带 (液沫夹带) -----一定存在，不可避免。 过量雾沫夹带----- 夹带量超过气体质 过量液沫夹带----不允许，是塔的不良操作现象之一。 量的10%。 过量雾沫夹带的不良后果： 降低板效； 将不挥发性物质逐板送至塔顶造成产品污染； 严重时造成液泛。 产生的原因： 气体输送夹带 (小液滴)----不可避免 飞溅夹带 (大液滴) ----可避免 避免过量雾沫夹带的措施： 降低气速 13/15 思考： 在设计中，为避免过量雾沫夹带，应调整塔的哪些结构参数？ 3、液泛 (淹塔) ----不允许，是塔的不良操作现象之一。 不良后果： 塔压力降急剧增大、全塔传质效率急剧变小。 产生的原因： (1)气体流量过大，产生了过量的液沫夹带； (2)当液体流量过大时，降液管被液体充满。 ○ 避免液泛的措施： 降低气速 ，或减小液量 14/15 思考： 在设计中，为避免液泛，应调整塔的哪些结构参数？ 4、气泡夹带 ---严重的气泡夹带是不允许出现的、不良操作现象之一。 不良后果： 降低板效 产生的原因： 泡沫液降液管中停留时间过短 避免严重的气泡夹带的措施： 降低气速，或减小液量 15/15 在设计中，为避免严重的气泡夹带，应调整塔的哪些结构参数？ 思考： 泡沫液 液体流量 1/8 气体流量 塔板负荷性能 适宜操作范围 过量液沫夹带线 液相 下限 线 液相上限线 漏液线 液泛线 O 5、塔板上的液面落差 Δ ------越小越好 不良后果： 导致气流分布不均 产生的原因： 液体在塔板上横向流动时，存在各 种流动阻力 (摩擦阻力、形体阻力)。 在设计中，为避免液面落差过大， 应采取什么办法？ 过量雾 沫夹带 Δ 严重 漏液  目前除已淘汰的泡罩塔板， 所有常用塔板的Δ均很小。 2/8 小常识： 思考： ‘、板上液体的返混现象 ----减少返混对传质是有利的 产生的原因： 液体在板上停留时间不一致 不良后果： 降低传质效率 3/8 思考： 在设计中，为减少返混，应采取什么办法？ 7、气体通过塔板的压降 (单板压降) -----单板压降不要过大或过小 小常识：  常压塔：单板压降40~65mmH2O 单板压降过大-----全塔压降过大，降低操作弹性， 增大能耗， 影响相平衡关系， 对真空操作影响尤为显著。 单板压降过小-----气液接触状况不好，传质效率不高。 避免全塔压降过大的措施： (1) 减小气量 (2) 减小液量 4/8 产生的原因： (单板压降)= (干板压降)+(液层压降) 减压塔：单板压降10~35mmH2O 不良后果： -----单板压降不要过大或过小 5/180 在设计中，为降低单板压降，应采取什么办法？ 7、气体通过塔板的压降 (单板压降) 思考： 小常识： 停留时间要≥3~5s 不良后果： 停留时间过短，会导致严重的气泡夹带。 6/8 8、液体在降液管内的停留时间 正常操作区 根据溢流堰上液层 厚度为10cm，或 停留时间3~5s作出 的，与气量无关 7/8 根据溢流堰上液层 厚度为6mm作出的， 与气量无关。 对每块塔板： 过量液沫夹带线 液相下限线 液相上限线 气体流量 液体流量 漏液线 液泛线 O 小常识：  操作点落在正常操作区内；  操作点远离各条边界线；  操作弹性大于2～3。 对每块塔板： 气 体 流 量 气量上限 泡罩塔约为5， 筛板塔较小，约为2～3， 填料塔最小。 操作点 正常操作区 浮阀塔操作弹性较大，可达9左右， 气量上限 气量下限 液相下 限线 气量下限 操作弹性= 过量液沫夹带线 液相上限线 液体流量 漏液线 液泛线 8/8 O $$