天津大學化工分離工程完整教案-資料下載頁
2025-01-15 02:55本頁面
【正文】 響板效率。 描述流型對效率影響的數(shù)學模型：1）板上液體完全混合 板上各點液相組成均相同，并等于該板出口溢流液的組成，即，若進入板的氣相組成是均一的，則有：。省略下標i， （5－14）此時，塔板上摩弗里板效率等于點效率。 2）液體完全不混合（活塞流）且停留時間相同可推導出默弗里板效率和點效率間關系式 液體混合作用的減弱使默弗里板效率增大。 3）液體部分混合縱向混合（與板上液流總方向平行方向上的液體混合）將使下降；橫向混合（與板上液流總方向垂直方向上的液體混合）將使上升。不完全混合使得?？傊翰痪鶆蛄鲃樱绕涫黔h(huán)流會對效率產(chǎn)生不利影響；橫向混合能消弱液相不均流動的不利影響；塔徑加大，縱向不完全混合有利影響減弱，不均勻流動則趨于加強。 （3）霧沫夾帶霧沫夾帶為級間混合，降低分離設備的分離效果，板效率下降。Colburn（可爾本）1936年推導出下關系： （5－20）――有霧沫夾帶下的板效率。e――單位氣體流率的霧沫夾帶量。此外，漏液和氣體被液體夾帶也會使板效率降低。（4）物性的影響1） 液體粘度 液體粘度大，產(chǎn)生氣泡大，相界面小，兩相接觸差，且液相擴散系數(shù)小，效率低。 由于精餾溫度一般較吸收溫度高，液體粘度小，故精餾塔效率高于吸收塔。2）密度梯度當易揮發(fā)組分的大于難揮發(fā)組分的時，能形成混合旋流，可提高液相傳質(zhì)系數(shù)。3）表面張力和表面張力梯度a) 表面張力 對效率的影響泡沫狀態(tài)時，對效率的影響很?。粐娚錉顟B(tài)時，↓，效率有所提高。b) 表面張力梯度 的影響對于正系統(tǒng)：輕組分重組分 ， 0，在泡沫狀態(tài)操作更好。因為這時正系統(tǒng)泡沫穩(wěn)定性好，不易破裂而造成氣泡合并，傳質(zhì)面積大有利于效率提高。對于負系統(tǒng)，輕組分重組分 ， 0，在噴射狀態(tài)操作更好。因為這時液滴不穩(wěn)定，易斷裂破碎成更細的液滴，傳質(zhì)面積大，有利于效率提高。泡沫狀態(tài)：板式塔在較低氣速下操作，氣相為分散相，液相為連續(xù)相，氣泡界面為傳質(zhì)界面。噴射狀態(tài)：板式塔在較高氣速下操作，液相為分散相，氣相為連續(xù)相，液滴群表面為傳質(zhì)界面。4）相對揮發(fā)度的影響相對揮發(fā)度大，效率低。由完成一定分離要求的理論板數(shù)求實際板數(shù)需要板效率數(shù)據(jù)。獲取方法有三種：A、從工業(yè)塔數(shù)據(jù)歸納出的經(jīng)驗關聯(lián)式；B、依賴傳質(zhì)速率的半理論模型；C、從實驗裝置或中間工廠直接得到數(shù)據(jù)。 板式塔（1） 經(jīng)驗關聯(lián)式1） 奧康奈爾法（法）也可由關聯(lián)圖求板效率。2） Lockhart和Legget同時關聯(lián)精餾塔和吸收塔數(shù)據(jù)，奧康奈爾法關聯(lián)圖類似的圖。（1） 半理論模型1）AIChE法基于雙膜理論提出的計算方法。見P158圖5－8。2）Zuiderweg法適用于篩板塔的默弗里板效率的計算。具體內(nèi)容見（劉家祺新教材）。（1） 由實驗裝置數(shù)據(jù)確定板效率當無欲分離物系的氣液平衡數(shù)據(jù)，尤其對于高度非理想溶液或可能形成共沸物的情況，達到分離程度所需的塔板數(shù)最好通過實驗室測定。使用稱為Oldershaw塔的玻璃或金屬篩板塔，塔徑25～50毫米，篩孔1毫米，開孔率10％左右。塔板數(shù)任意。在20～1140千帕操作壓力范圍內(nèi)，～。Oldershaw塔的偏于保守的試驗步驟：1）測定泛點；2）在約60％泛點下操作（在40～60％范圍內(nèi)均可）；3）試驗中通過調(diào)整塔板數(shù)和流率，達到預期分離程度；4）假設工業(yè)塔與Oldershaw塔在相同液氣比下操作需要相同的塔板數(shù)。 萃取設備的處理能力和塔徑萃取設備根據(jù)兩相接觸方式可分為逐級接觸式和微分接觸式兩類。每類又分為有外加能量和無外加能量兩種。 型式逐級接觸式微分接觸式無外加能量篩板塔噴灑塔、填料塔有外加能量攪動混合澄清器攪拌填料塔轉(zhuǎn)盤塔攪拌擋板塔脈沖脈沖篩板塔脈沖混合澄清槽脈沖填料塔離心力逐級接觸離心萃取器連續(xù)接觸離心萃取器 設備的特性速率 臨界滯夜分率和液泛速率 塔徑的計算影響萃取效率的因素 分散相液滴尺寸 液滴內(nèi)環(huán)流 液滴的凝聚和再分散 界面現(xiàn)象 軸向混合萃取塔的效率 理論及的當量高度HETS 傳質(zhì)單元高度HTU 傳質(zhì)設備的選擇 板式塔和填料塔的選擇板式塔和填料塔的的比較：項目板式塔填料塔壓降較大小尺寸填料較大，大尺寸填料及規(guī)整填料較小?？账馑佥^大小尺寸填料較小，大尺寸填料及規(guī)整填料較大。塔效率較穩(wěn)定，效率較高傳統(tǒng)填料較低，新型填料較高持液量較大較小液氣比適應范圍較大適應范圍較小安裝檢修較易較難材質(zhì)常用金屬材料金屬及非金屬材料造價大直徑時較低新型填料投資較大板式塔和填料塔的選擇要考慮以下因素： ?。?）物系的性質(zhì)1） 被處理物料具有腐蝕性時，通常選用填料塔；2） 以發(fā)泡物系，宜選填料塔，因其具有限制和破碎泡沫的作用；3） 對熱敏物質(zhì)或需真空下操作的物系宜選用填料塔；4） 對高粘度的物系的分離，宜選用填料塔（粘度高，板式塔效率低）；5） 分離有明顯熱效應的物系宜選用板式塔（持液量大，便于安裝換熱裝置）；6） 以聚合和含有固體懸浮物的物系，不宜選用填料塔。（2）塔的操作條件1） 板式塔的直徑一般≮，填料塔設備費隨塔徑增加而迅速增加，大塔慎用填料塔；2） 填料塔操作彈性小，對液體負荷變化尤為敏感，板式塔往往具有較大彈性；3） 采用新型填料的填料塔具有較大的生產(chǎn)能力和較小的HETP。（3）塔的操作方式1） 間歇操作，填料塔持液量較小，較合適；2） 由多個進料口和側(cè)線采出的精餾塔，用板式塔更合適。填料的選擇（1） 填料材質(zhì)的選擇（2） 填料種類的選擇（3） 填料尺寸的選擇（4） 填料的單位分離能力各類萃取設備的優(yōu)缺點見P178表5－3。萃取設備的選擇設備選擇應考慮系統(tǒng)性質(zhì)和設計特性兩方面的因素。選擇原則：（1） 分離所需理論級數(shù)（2） 處理量（3） 停留時間（4） 兩相流量比（5） 物系性質(zhì)（6） 設備費用（7） 設備安裝場地 分散相的選擇（1） 兩相流量相差較大時，取大者為分散相；（2） 兩相流量相差很大時，取小者為分散相；（3） 對于 的系統(tǒng)，應使溶質(zhì)從液滴向連續(xù)相傳遞，對于 的系統(tǒng)，應使溶質(zhì)從連續(xù)相傳向液滴；（4） 宜將粘度大者作為分散相；（5） 在填料塔和篩板塔中，應選擇潤濕性好的為連續(xù)相。160
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