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3.2.2填料分类...........................................................................12
3.2.3填料的选择......................................................................12
3.3填料塔的流体力学性能与传质性能.....................................13
3.3.1填料塔的流体流动......................................................13
3.3.2填料塔的水力学性能......................................................13
3.3.3填料的传质性能..............................................................15
3.3.4一些设计指标..................................................................15
3.3.5填料塔的附属结构...........................................................16
第四章板式塔与填料塔的比较.....................................................17
4.1比较.........................................................................................17
4.2选用原则...................................................................................18
第五章精馏塔全塔效率测定条件的研究.....................................18
第六章参考文献.............................................................................20
第一章概述
1.1塔设备的作用
1）提供气液两相充分接触的场所，使传热、传质两种传递过程能够迅速有效进行
2）使接触后的气液两相及时分开，互不夹带
备注：
传质要求的充分混合与分离要求的及时分开是一对矛盾
1.2塔设备的分类
塔设备种类较多，为方便比较和选用，必须分类，常见分类如下：
1、按操作压力分有加压塔、常压塔及减压塔；
2、按操作单元分有精馏塔、干燥塔、解析塔、反应塔、吸收塔等
3、按件结构分有板式塔、填料塔。
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板式塔属于逐级（板）接触的气液传质设备。
两相的浓度呈阶梯式变化。
基本构件为塔塔板，气体自塔底以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气-液相接触进行传质传热，。
填料塔是一种微分接触型的企业传质设备。
两相的浓度或温度延塔高呈连续变化。
气液接触和传质的基本元件是塔的填料。
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做逆流流动，气液两相进行传质传热。
1.3塔设备基本性能的评价指标
1、生产能力：
单位塔截面单位时间的处理量。
2、分离效率：
达到一定分离程度所需塔的高度。
板式塔：
每层板的分离程度
2
填料塔：
单位高度填料层所能达到的分离程度
3、操作弹性：
塔的最大处理量与最小处理量之比。
工程上常用L/V为定值，气液的操作弹性。
操作弹性大的塔适应性强，易于稳定操作。
4、流动阻力：
主要指气象阻力，气体阻力小可使气体传送的功率消耗小。
1.4塔板效率
1.4.1塔板效率
a.全塔板效率
完成一定分离任务所需的理论塔板数N与实际塔板数之比NT全塔板效率表示全塔的平均效率，使用方便，被广泛采用b.板效率
亦称默弗里板效率，其定义为
注意：
单板效率是一块板的平均效率，板上各点的传质差异可进一步由点效率来表达
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1.4.2塔板效率影响因素
a.物系性质：
相对挥发度、粘度、密度、表面力、扩散系数等
b.塔板结构：
塔板类型、塔板间距、塔高、堰高等c.操作条件：
气速、压强、温度等
第二章板式塔
2.1塔板类型
一）无溢流塔板（穿流型塔板）
特点：
气液两相有共同的通道，气液两相逆流，传质推动力最大，但由于塔板不稳定，现在在现场很少使用。
二）有溢流塔板（溢流型塔板）
气液两相有各自的通道，比较稳定，便于操作，技术上也比较成熟，所以目前塔设备多采用这种方式。
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2.2塔板的结构
2.2.1塔板的分区
鼓泡区：
气液两相传热、传质
降液区：
小气泡聚合成大气泡再返回
受液区：
接受降液管的液体
安定区：
减少降液管气泡夹带量
边缘区：
支撑塔板及塔板上的液体
2.2.2主要构件
1）气体通道
鼓泡原件：
形成气液两相传热传质的主要构件，形式有筛板型、泡罩型、浮阀型、喷射型等
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2）液体通道
a．降液管
作用：
液体通道，让液体在其中停留一段时间，使液体所夹带的气泡有充分的时间得以从液体中溢出
型式：
弓形、圆形、矩形
b.受液盘
接受由降液管下来的液体，缓冲液体流下时的冲击作用，稳定塔上液体的流动状态
平形、凹形
c.溢流堰（出口堰）
维持塔板上有一定的液面高度，确保传质过程的顺利进行，将降液管出口封在页面以下
平形、齿形
3）溢流型式
2.3板式塔的流体力学特征
2.3.1塔板压降
计算公式：
hp=hc+hl+hσ
其中：
hp-塔板压降m液柱
hc-干板压降m液柱
hl-气体通过板上液层压降m液柱
hθ-气体克服表面力产生压降m液柱
2.3.2堰上清液层高度how
平口堰计算公式：
how=0.00284E2/3
式中：
E---收缩系数，对通常物系，E=1
Lh---液体体积流量m3/h
2.3.3漏液
要求：
正常操作时，泄漏量不大于塔板上液体流量的10%判据：
阀孔动能因数Fh：
Fh=μ
5~67对F1型重阀，Fh=5~6时泄漏量已接近10%，因此要求Fh
2.3.4降液管液面高度及液体停留时间
1）降液管液面高度Hd
Hd=+（hw+how）+∆hf+∆
防止淹塔的限制条件:
Hd≤（0.4-0.6）（HT+hw）
2）降液管液体停留时间ϴ
Θ=
Af-----降液管面积m2
H-----板间距m
Ls-----液体流量m3/s要求：
θ≫3~5s
2.3.5雾沫夹带
雾沫夹带量ev<
0.1kg（液）/kg（气）判据：
泛点率（泛点百分数）F1
F1=正常操作时常操作时/发生液泛时空塔气速通常：
大塔：
F1<
80~82%
减压塔：
75~77%
D<
0.9m的塔：
65~75%
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2.3.6液泛
泛点气速—最大允许气速的计算
umax=c
c—负荷系数
C=c200.2
2.4板式塔常见不正操作
2.4.1气泡夹带
在一定结构的塔板上，液体流量过大，使降液管的液体的溢流速度过大，降液管中液体所夹带的气体泡沫来不及从降液管中分离而被带到下一层塔板
2.4.2雾沫夹带
气速过大，塔板处于泡沫解除状态或喷射解除状态时，由于气泡的破裂或气体动能大于液体的表面能，而把液体吹散成液滴，并抛到一定的高度，某些液滴被气体带到上一层塔板
2.4.3过量漏液
当气体通过塔板的速率较小时，上升的气体通过塔板上的开孔的阻力和克服液体表面力所形成的压降较小时，不足以抵消塔
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板上液层的重力，大量的液体会从塔板上的开孔处往下漏
2.4.4液泛
夹带液泛：
塔板液体流量很大，上升气体速率很大时，液体被上升气体夹带到上一板的量猛增，使相邻的量塔板间充满了气液混合物，最终使整个塔被液体占据。
溢流液泛：
降液管太小，液体阻力过大，或其他原因降液管堵塞，液体不能正常通过降液管往下流，使液体在塔板积累充满整个塔空间。
2.5塔板负荷性能图
1）线a为最小液体负荷线
2）线b为漏液线
3）线c为最大液体负荷线
4）线d按液体在降液管中允许停留时间计算
5）线e为降液管液泛线
6）线f为雾沫夹带线
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第三章填料塔
3.1填料塔的特点
1.气液两相接触并进行传热、传质的塔设备
2.填料塔结构简单，阻力小，便于用耐腐蚀材料制造等优点
3.适用于塔直径较小地情形及处理有腐蚀性物料和压强小的真空蒸馏系统
4.大流量的情况，也可以使用填料塔
3.2填料
填料层是填料塔的主要构件，作用为增加气液两相的接触面积，并提高液体的湍动程度以利于传质传热的进行
3.2.1选择填料的条件
使气液接触面积大、传质系数高、同时通量大而阻力小表征填料特性的主要参数
1.比表面积α：
塔单位体积填料层具有的填料表面积
2.孔隙度ε：
塔单位体积填料层具有的空隙体积
3.单位队体积的填料数目n
4.堆积密度
5.干填料因子及填料因子
6.机械强度及化学稳定性
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3.2.2填料分类
分为乱堆填料和规整填料
其中乱推填料分为拉西环、鲍尔环、阶梯环等
规整填料分为波纹整砌填料、金属丝网等
3.2.3填料的选择
1，填料用材的选择
塑料
2，填料类型的选择
乱堆填料规整填料
3，填料尺寸的选择
4，填料类型的选择
取决于工艺要求，生产能力，容许压降，物料特性等条件对于乱堆填料来说：
要求持液量较高的吸收体系，性能好坏排序：
金属鞍环>
阶梯环>
鲍尔环>
矩鞍填料
对于规整填料来说：
要求气液两相分布比较均匀，大型塔和要求压降低的塔，装卸清洗比较困难
5，填料尺寸的选择陶瓷金属
1.填料尺寸（直径、波峰高）大，则比表面积小，通量大，压降低，但效率也比较低，所以多用于生产能力大的塔
2.对于理论塔板数很多或者塔高受厂房限制的场合，一般用于小
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尺寸、高比表面积填料
3.对于易结垢或者易沉淀的物料通常用大尺寸的栅板填料，并在比较高气速下操作
3.3填料塔的流体力学性能与传质性能
3.3.1填料塔的流体流动
1.填料层中的流动
2.气液两相流动的交互影响和载点
3.填料塔的液泛
3.3.2填料塔的水力学性能
1.气液流速与气体通过填料层压降关系
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正常操作的空速应在载点气速之上，在液泛气速的0.8倍之下μ=（0.5~0.8）μmf
2.泛点与压降的经验关联图
3.3.3填料的传质性能
1.填料润湿表面的计算
2.液相传质系数的计算
4.气相传质系数
3.3.4一些设计指标
1.填料尺寸
比值要至少等于8，对拉西环填料要更大一些
2.操作气速
a取操作气速等于液泛气速的0.5~0.8倍
b根据生产条件，规定可容许的压降，由此压力将反算出可才用的气速
3.填料层高度
填料层高度由传质单元数或者理论塔板数来推算
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3.3.5填料塔的附属结构
填料塔的附属结构包括填料支撑板，液泛分布器，液体再分布器，气液进口及出口装置等。
1、支撑板
2、液体分布器
a管式喷淋器
b莲蓬式喷淋器c盘式喷淋器
d齿槽式分布器
第四章板式塔与填料塔的比较
4.1比较
4.2选用原则
1.所需传质单元数或理论塔板数多时考虑板式塔2.小塔径考虑填料塔3.气液比小的板式塔4.要求较小压降考虑填料塔5热敏性物质的蒸馏用填料塔
6.下列情况适于采用板式塔：
侧线出料，塔安装换热装置，液体含有固体颗粒
第五章精馏塔全塔效率测定条件的研究
精馏是在汽液两相逐级（或连续）流动和接触时进行穿越界面的质量和热量传递，并实现混合物分离纯化的化工单元操作过程精馏技术广泛应用于各类精细化学品的生产中，它不仅用于最终产品的精制，还用于原料的提纯所用溶媒（剂）和废料的回收等各方面，而且在某些精细化学品的生产中，还直接参与反应过程一般而言，精馏作为常用的分离方法，占整个化工生产能耗的大
部分，有的比例超过了80%以上在精细化工生产中，选用最合理的精馏条件，提高精馏水平，对于降低化工过程的能耗，提高生产效率有重要意义[8]全塔板效率：
完成一定分离任务所需的理论塔板数N与实际塔板数之比NT全塔板效率表示全塔的平均效率，使用方便，被广泛采用塔板效率影响因素
根据所查文献，随着精馏时间的增加和精馏浓度的不同,其塔顶和塔顶馏分所处的物系有所改变精馏塔中塔板的材料和几何结构提供了流体的特殊力特点和流体的动力学通道，是随精馏塔确定而恒定不变的因素；
精馏时流体的粘度密度导热系数等物性参数是影响板式精馏塔全塔效率的在原因；
精馏浓度精馏时间等动力学参数是体系中可以调节易操作的参数[8]
在精馏操作中，提高塔釜浓度并不能使全塔效率得以提高
第六章参考文献
[1]管国锋化工原理第三版化学工业出版社，2003[2]蒋维钧化工原理第三版下册清华大学出版社[3]玉英化工原理天津：
天津大学出版社，1999
[4]石油机械研究所现代塔器技术北京：
中国石化出版社，2005
[5]王梦华.精馏过程节能技术探讨[J].齐鲁石油化工,2003,31（4）:
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[6]史贤林,田恒水,平.化工原理实验[M].华东理工大学出版社,2005.
[7]马晓建.无水乙醇制备的研究进展[J].现代化工,2005,25
（1）:
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[8]付蕾.精馏塔全塔效率及板效率测定条件的研究.化工.2008[9]王刚提高清净塔、碱洗塔效率的研究与应用中国氯碱2013,2[10]王宝民提高CDBNL3-300型冷却塔效率的途径暖通空调，2000,4
[11]王树楹现代填料塔技术指南北京：
中国石化出版社，1998[12]匡国柱化工单元过程及设备课程设计北京：
化学工业出版社，2007
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