页数：30页文件大小：405.5 KB来源： 化工原理ppt课件
本课件讲授蒸馏与吸收共用的塔设备：先讲板式塔的塔板类型与流体力学性能，再讲浮阀塔的工艺尺寸计算与流体力学验算，随后讲塔板效率，最后介绍填料塔的填料类型、流体力学性能、计算与塔内件。
蒸馏操作和吸收操作从气液传质的角度有共同特点，可在同样的塔设备中进行。
板式塔为逐板接触式的气液传质设备，按气液流动方式分为错流塔板与逆流塔板。
逆流塔板少用，错流塔板常用。
造价约为泡罩塔的60~80%、筛板塔的120~130%。
评价塔设备的性能指标：生产能力、塔板效率、操作弹性与塔板压力降，应在较高板效率前提下力求减小压降。
气速太小或液面落差引起气流分布不均会造成漏液，塔板入口处往往上漏液，故设安定区。
操作弹性为两极限的气量之比。
塔高由理论板层数、总板效率与塔板间距计算并取整数；塔板间距与塔径相关，可按经验数据选取，易起泡、负荷波动大时应增大板间距。
塔径由气体流量与空塔气速计算，关键在于确定适宜的空塔气速。
由液滴所受净重力与气流摩擦阻力的平衡整理，可得极限空塔气速的计算式；式中负荷系数与气液两相密度有关，可由关联图查取。
负荷系数可由气液两相体积流量、密度与板上液层高度构成的液气动能参数校正；求出塔径后还需圆整并进行流体力学核算。
弓形降液管的宽度和截面积按堰长与塔径之比查图求出，得到截面积后应验算停留时间。
降液管底隙高度既要液体阻力小又要气体不短路；底隙流速有经验值，小塔约25~30mm、大塔约40mm、最大150mm。对常压塔堰高有一般取值范围。
浮阀塔的操作性能可用气体通过阀孔时速度与密度组成的动能因子衡量。对F1型浮阀，动能因数取9~12，据此求孔速与阀孔数，阀孔直径取0.039m。
浮阀在鼓泡区内的排列有正三角形和等腰三角形两种形式，按阀孔中心联线与液流方向的关系又有顺排与叉排之分。
排列参数：同一排孔心距、相邻两排孔心距、阀孔直径、阀孔总面积与鼓泡区面积共同决定阀孔总数。
气体通过一层浮阀塔板的压力降由干板（平板）阻力、液层阻力与表面张力阻力三部分构成。
阀全开前（孔速小于等于临界孔速）与阀全开后（孔速大于等于临界孔速）分别有不同的干板阻力计算式。临界孔速即板上所有阀刚好全部开启时的孔速，可联立求解。
板上充气液层阻力按经验公式计算，充气因数对水取0.5、油取0.2~0.35、碳氢化合物取0.4~0.5；液体表面张力造成的阻力很小可忽略。
液泛校核：降液管内的清液层高度由塔板压降、板上液层高度与降液管压降之和构成，必须满足相应比值条件。
通常用泛点率（操作空塔气速与液泛空塔气速之比）估算雾沫夹带的大小。一般要求泛点率小于80%，大塔小于70%，直径小于0.9m的塔可取75%，减压塔另定。
计算涉及板上液流长度、板上液流面积、泛点负荷系数与物性系数。
可取动能因数F0=5~6作为控制漏液量的操作下限，此时漏液量接近10%。
估算方法：理论法（A.I.Ch.E法）以点效率为基础；经验法以实验数据和工业数据为基础，也可采用简化的经验计算法。
奥康奈尔关联式用平均温度下的相对挥发度与液相粘度估算全塔效率，是常用的简化经验算法，适用于一般物系的初步估算与方案比较。
常用填料类型对照表：下表比较主要填料的结构与性能。
| 填料 | 结构特点 | 性能评价 |
|---|---|---|
| 弧鞍 | 鞍形 | 易套叠、强度较差 |
| 矩鞍 | 鞍形改进 | 不套叠、阻力小 |
| 金属环矩鞍环 | 综合环形与鞍形填料的优点 | 性能优于鲍尔环和矩鞍填料 |
| 波纹板 | 波纹45度反向靠叠，高40~60mm | 陶瓷、塑料、金属材质可选 |
| 波纹网 | 金属丝网波纹 | 陶瓷阻力大耐高温耐腐，不锈钢成本高，塑料润湿差不耐高温 |
可用填料层单位高度压降与空塔气速的关系图说明，下转折点称为载点、上转折点称为泛点，将关系线分为三个区域。
埃克特通用关联图被广泛用来计算填料塔的压强降及泛点气速。实际喷淋密度应大于最小喷淋密度，过小可采用增大回流比或液体再循环。
塔径由空塔气速计算后圆整，并检验喷淋密度大于最小喷淋密度。
此外还有填料压板或挡网、气体进口装置。
1914年拉西环的出现使填料塔进入科学发展轨道；50年代后因放大效应进入缓慢发展期；70年代能源危机后为节能而蓬勃发展，规整填料的出现与塔内件改进基本解决了放大效应问题。
散装填料发展：1914年前用瓦砾卵石焦炭，第一代拉西环，第二代鲍尔环及改进型鲍尔环、阶梯环、贝尔鞍形、英特勒鞍形，第三代金属环矩鞍填料（1978）及塑料诺派克环等。
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