第八章汽液传质设备
第八章汽液传质设备
本章自学建议
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；板式塔的不能正常操作 方式，全塔效率和单板效率；板式塔塔高和塔径的排序；填料塔内流体力学特性；气体通 过填料层的压降；泛点气速的排序；填料塔塔径的排序。2．认知的内容
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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建议；填料塔的附件；板式塔与填料塔的比较。
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§8.1气液传质设备类型与基本建议
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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。
根据塔内气液碰触部件的结构型式，塔设备可以分成板式塔与填料塔两大类。板式塔
内沿塔高装有若干层塔板(或表示塔盘)，液体依靠重力促进作用由顶部怱板流向塔底，并
在各块板面上构成流动的液层；气体则依靠应力高促进，由塔底向上依次沿着各塔板上的
液层而流向塔顶。气、液两延之塔内展开逐级碰触，两相的共同组成沿塔高呈圆形阶梯式
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
beam188一端。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，当处理量小时多使用板式塔，而当处理量较小时多使用
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则表示：
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。
2．传质效率：对板式塔而言，传质效率通常用塔板效率去来衡量，即为实际塔板与
理论塔板拆分能力之比；对填料塔而言，传质效率通常用传质单元高度，即为顺利完成一
个传质单元所须要的填料层高度去则表示。
3．流体阻力：指气体通过每层塔板或每米填料层高度的压降。
4．塔设备的操作方式弹性：指最小气速负荷与最轻气速负荷之比，其值的大小说明
塔对负荷变化的适应能力。
5．塔的设备投资与操作成本、安装及维修方便等因素。
本章重点了解板式塔的塔板类型，分析操作方式特点并探讨浮阀塔的设计，同时还了
解各种类型填料塔的流体流体力学特性和排序。
§8.2板式塔
8.2.1板式塔主要类型的结构和特点工业上常用的板式塔存有：第四国际
泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流栅孔板塔浮阀塔具有的优点：
生产能力小，塔板效率高，操作方式弹性小，结构直观，加装便利。8.2.2板式塔的
流体力学特性1、塔内气、液两相的流动
a使气液两相在塔板上进行充分接触以增强传质效果
b并使气液两延之塔内维持逆流，并在塔板上使气液量二者维持光滑的错流碰触，以
赢得很大的传质推动力。
2、气泡夹带：ghtt
液体在上升过程中，存有一部分该层板上面的气体被带回下层板上去，这种现象称作
气泡夹带。
3、液（雾）沫夹带：
气体返回液层时带一些大液滴，其中一部分可能将随其气流步入上一层塔板，这种现
象称作液（雾）沫夹带。
4、液面落差
液体从降液管流入的横贯塔板流动时，必须消除阻力，故进口一侧的液面将比出口这
一侧的高。此高度高称作液面高差。
液面落差过大，可使气体向上流动不均，板效率下降。5、气体通过塔板的压力降压力降的影响：
a气体通过塔板的压力降直接影响至塔高的操作方式压力，故此压力降数据就是同意蒸馏塔塔底温度的主要依据。
b压力降过大，会使塔的操作压力改变很大。c压力降过大，对塔内气液两相的正常流动有影响。压力降：δpp=δpc+δpl+δpδ塔板本身的干板阻力δpc板上充气液层的静压力δpl液体的表面张力δpδ
庚子国变记八折合成塔内液体的液柱高度m，则
δpp/?lg=δpc/?lg+δpl/?lg+δpδ/?lg即hp=hc+hl+hδ
浮阀塔的压力降通常比泡罩塔板的小，比筛板塔的大。在正常操作方式情况，塔板的压力降以290―490n/m2.在减压塔中为了增加塔的真空度损失，通常约为98―245pa通常应当在确保较低塔板效率的前提下，力求增加塔板压力降，以减少能耗及提升塔的操作方式性能。
6、液泛（淹塔）
汽液量看中之一的流量减小至某一数值，上、下两层板间的压力降便可以减小至使降液管内的液体无法顺畅地下流。当降液管内的液体满到上一层塔板溢流堰顶之后，便漫但上层塔板上去，这种现象，称作液和泛（淹塔）
如气速过大，便有大量液滴从泡沫层中喷出，被气体带到上一层塔板，或有大量泡沫生成。
如当液体流量过小时，降液管及的横截面便无法并使液体及时通过，于是管内液面即为行增高。
上述两种情况导致液泛的情况中，比较常遇到的气体流量过大，故设计时均先以不发生过量液沫夹带为原则，定出气速的上限，在此限度内再选定一个合理的操作气速。
当气速减小至液滴所受到阻力恰等同于其净重时，液滴便在下降气流中处在平衡的漂浮状态。
因为d、ζ不易准确求得，所以用c代替，即：
（1）史密斯关联图
横坐标：纵坐标：c20参数：ht－hl（2）板间距ht
液气动能够参数
一般d<1.5mht=0.2～0.4md>1.5mht=0.4～0.6m（3）板上液层高度hl
常压hl=0.05～0.1m通常挑0.05～0.08m预热hl≤0.025m
（4）
c20：由图6―53Malvaleix的负荷稠密值。c：操作方式物系的负荷系数。δ：操作方式物系的表面张力，n/m。（5）适合的空塔气速u，即为：u=(0.6～0.8)umax
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