1、 浮阀塔结构原理浮阀塔F-型（国外通称V-型）是用钢板冲压而成的圆形阀片，浮阀塔F-型下面有三条阀腿，把三条阀腿装入塔板的阀孔之后，用工具将腿下的阀脚扭转90，则浮阀就被限制在浮孔内只能上下运动而不能脱离塔板。当气速较大时，浮阀塔F-型浮阀被吹起，达到最大开度；当气速较小时，气体的动压头小于浮阀自重，于是浮阀塔F-型浮阀下落，浮阀周边上三个朝下倾斜的定距片与塔板接触，此时开度最小。定距片的作用是保证最小气速时还有一定的开度，使气体与浮阀塔F-型塔板上液体能均匀地鼓泡，避免浮阀与塔板粘住。浮阀塔F-型浮阀的开度随塔内气相负荷大小自动调节，可以增大传质的效果，减少雾沫夹带。结构原理如下图：分析一下
2、图中所示结构，尤其是图中椭圆圈出的部分，若是能帮在下作出立体模型，那将感激不尽塔盘的形式目前主要有泡罩式、浮阀式、立体传质式、筛板式、舌形塔、浮动舌形式和浮动喷射式等。请讨论： 1、比较各种塔盘的传质效率 2、各种塔盘的产生背景浮阀式 结构简单 弹性好、制造安装容易 一般都有采用浮动舌形式 也可以 筛板类型 加工简单 但是 弹性太小。泡罩式 结构复杂 塔盘重量大填料塔的作用是起到吸收作用，是化工、石油化工和炼油生产中最重要的设备之一。以下讲一下填料塔的结构特点：填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承
3、板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体
4、再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。填料的分类填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料。1散装填料 散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体，一般以随机的方式堆积在塔内，又称为乱堆填料或颗粒填料。散装填料根据结构特点不同，又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填
5、料等。现介绍几种较为典型的散装填料:拉西环 鲍尔环 阶梯环 弧鞍填料 矩鞍填料 金属环矩鞍填料 球形填料 （1）拉西环填料于1914年由拉西（F. Rashching）发明，为外径与高度相等的圆环。拉西环填料的气液分布较差，传质效率低，阻力大，通量小，目前工业上已较少应用。（2）鲍尔环填料是对拉西环的改进，在拉西环的侧壁上开出两排长方形的窗孔，被切开的环壁的一侧仍与壁面相连，另一侧向环内弯曲，形成内伸的舌叶，诸舌叶的侧边在环中心相搭。鲍尔环由于环壁开孔，大大提高了环内空间及环内表面的利用率，气流阻力小，液体分布均匀。与拉西环相比，鲍尔环的气体通量可增加50%以上，传质效率提高30%左右。鲍尔环
6、是一种应用较广的填料。（3）阶梯环填料是对鲍尔环的改进，与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半并在一端增加了一个锥形翻边。由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。（4）弧鞍填料属鞍形填料的一种，其形状如同马鞍，一般采用瓷质材料制成。弧鞍填料的特点是表面全部敞开，不分内外，液体在表面两侧均匀流动，表面
7、利用率高，流道呈弧形，流动阻力小。其缺点是易发生套叠，致使一部分填料表面被重合，使传质效率降低。弧鞍填料强度较差，容破碎，工业生产中应用不多。（5）矩鞍填料将弧鞍填料两端的弧形面改为矩形面，且两面大小不等，即成为矩鞍填料。矩鞍填料堆积时不会套叠，液体分布较均匀。矩鞍填料一般采用瓷质材料制成，其性能优于拉西环。目前，国内绝大多数应用瓷拉西环的场合，均已被瓷矩鞍填料所取代。（6）金属环矩鞍填料环矩鞍填料（国外称为Intalox）是兼顾环形和鞍形结构特点而设计出的一种新型填料，该填料一般以金属材质制成，故又称为金属环矩鞍填料。环矩鞍填料将环形填料和鞍形填料两者的优点集于一体，其综合性能优于鲍尔环和阶
8、梯环，在散装填料中应用较多。（7）球形填料一般采用塑料注塑而成，其结构有多种。球形填料的特点是球体为空心，可以允许气体、液体从其内部通过。由于球体结构的对称性，填料装填密度均匀，不易产生空穴和架桥，所以气液分散性能好。球形填料一般只适用于某些特定的场合，工程上应用较少。除上述几种较典型的散装填料外，近年来不断有构型独特的新型填料开发出来，如共轭环填料、海尔环填料、纳特环填料等。工业上常用的散装填料的特性数据可查有关手册。2规整填料 规整填料是按一定的几何构形排列，整齐堆砌的填料。规整填料种类很多，根据其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等。（1）格栅填料是以条状单元体经一定规则组合而成
9、的，具有多种结构形式。工业上应用最早的格栅填料为木格栅填料。目前应用较为普遍的有格里奇格栅填料、网孔格栅填料、蜂窝格栅填料等，其中以格里奇格栅填料最具代表性。格栅填料的比表面积较低，主要用于要求压降小、负荷大及防堵等场合。（2）波纹填料目前工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填料，它是由许多波纹薄板组成的圆盘状填料，波纹与塔轴的倾角有30和45两种，组装时相邻两波纹板反向靠叠。各盘填料垂直装于塔内，相邻的两盘填料间交错90排列。波纹填料按结构可分为网波纹填料和板波纹填料两大类，其材质又有金属、塑料和陶瓷等之分。金属丝网波纹填料是网波纹填料的主要形式，它是由金属丝网制成的。金属丝网波纹填料的压降低
10、，分离效率很高，特别适用于精密精馏及真空精馏装置，为难分离物系、热敏性物系的精馏提供了有效的手段。尽管其造价高，但因其性能优良仍得到了广泛的应用。金属板波纹填料是板波纹填料的一种主要形式。该填料的波纹板片上冲压有许多f5mm左右的小孔，可起到粗分配板片上的液体、加强横向混合的作用。波纹板片上轧成细小沟纹，可起到细分配板片上的液体、增强表面润湿性能的作用。金属孔板波纹填料强度高，耐腐蚀性强，特别适用于大直径塔及气液负荷较大的场合。金属压延孔板波纹填料是另一种有代表性的板波纹填料。它与金属孔板波纹填料的主要区别在于板片表面不是冲压孔，而是刺孔，用辗轧方式在板片上辗出很密的孔径为0.40.5mm小刺
11、孔。其分离能力类似于网波纹填料，但抗堵能力比网波纹填料强，并且价格便宜，应用较为广泛。波纹填料的优点是结构紧凑，阻力小，传质效率高，处理能力大，比表面积大（常用的有125、150、250、350、500、700等几种）。波纹填料的缺点是不适于处理粘度大、易聚合或有悬浮物的物料，且装卸、清理困难，造价高。（3）脉冲填料是由带缩颈的中空棱柱形个体，按一定方式拼装而成的一种规整填料。脉冲填料组装后，会形成带缩颈的多孔棱形通道，其纵面流道交替收缩和扩大，气液两相通过时产生强烈的湍动。在缩颈段，气速最高，湍动剧烈，从而强化传质。在扩大段，气速减到最小，实现两相的分离。流道收缩、扩大的交替重复，实现了“脉
12、冲”传质过程。脉冲填料的特点是处理量大，压降小，是真空精馏的理想填料。因其优良的液体分布性能使放大效应减少，故特别适用于大塔径的场合。（1） 塔内气、液两相异常流动 a. 液泛气、液两相在塔内总体上呈逆行流动，并在塔板上维持适宜的液层高度，气、液两相适宜接触状态，进行接触传质。如果由于某种原因，使得气、液两相流动不畅，使板上液层迅速积累，以致充满整个空间，破坏塔的正常操作，称此现象为液泛，如图6.9.2所示。根据液泛发生原因不同，可分为两种不同性质的液泛。过量雾沫夹带液泛雾沫夹带造成返混，降低塔板效率。少量夹带不可避免，只有过量的夹带才能引起严重后果。液沫夹带有两种原因引起，其一是气相在液层中
13、鼓泡，气泡破裂，将雾沫弹溅至上一层塔板。可见，增加板间距可减少夹带量。另一种原因是气相运动是喷射状，将液体分散并可携带一部分液沫流动，此时增加板间距不会奏效。随气速增大，使塔板阻力增大，上层塔板上液层增厚，塔板液流不畅，液层迅速积累，以致充满整个空间，即液泛。由此原因诱发的液泛为液沫夹带液泛。开始发生液泛时的气速称之为液泛气速 。 图 6.9.2 塔板液泛 图 6.9.3 塔板漏液降液管液泛当塔内气、液两相流量较大，导致降液管内阻力及塔板阻力增大时，均会引起降液管液层升高，。当降液管内液层高度难以维持塔板上液相畅通时，降液管内液层迅速上升，以致达到上一层塔板，逐渐充满塔板空间，即发生液泛。并称
14、之为降液管内液泛。两种液泛互相影响和关相。其最终现象相同。b. 严重漏液 板式塔少量漏液不可避免，当气速进一步降低时，漏液量增大，导致塔板上难以维持正常操作所需的液面，无法操作。此漏液为严重漏液，如图6.9.3所示，称相应的孔流气速为漏液点气速 。（2）塔板上气、液流动状态从筛板和浮阀塔板的生产实践发现，从严重漏液到液泛整个范围内存在有五种接触状态，即：鼓泡状态、蜂窝状态、泡沫状态、喷射状态及乳化状态。由于低气速下产生的不连续鼓泡群传质面积小，比较平静，而靠小径塔壁稳定的蜂窝状，其泡沫层湍动较差，不利于传质。而高速液流剪切作用下使气相形成小气泡均匀分布在液体中，形成均匀两相流体，即乳化态流体，
15、不利于两相的分离，此状态在高压高液流量时易出现。故这三种不是传质的适宜状态，工业生产中一般希望呈现泡沫态和喷射态两种状态。a 泡沫状态随气速的增大，接触状态由鼓泡、蜂窝状两状态逐渐转变为泡沫状，如图6.9.4（a）所示。由于孔口处鼓泡剧烈，各种尺寸的气泡连串迅速上升，将液相拉成液膜展开在气相内，因泡沫剧烈运动，使泡沫不断破裂和生成，以及产生液滴群，泡沫为传质创造了良好条件。是工业上重要的接触状态之一。 （a）泡沫状（b）喷射状图 6.9.4 气液接触状态b.喷射状态当液相流量较小而进一步提高气速时，则泡沫状将逐渐转变为喷射状。从筛孔或阀孔中吹出的高速气流将液相分散高度湍动的液滴群，液相由连续相
16、转变为分散相，两相间传质面为液滴群表面。由于液体横向流经塔板时将多次分散和凝聚，表面不断更新，为传质创造了良好的条件，是工业塔板上另一重要的气、液接触状态。为此，在设计和操作中，尽可能保证一良好接触状态，是非常重要的。（2）浮阀塔板浮阀是20世纪二战后开始研究，50年代开始启用的一种新型塔板，后来又逐渐出现各种型式的浮阀，其型式有圆形、方形、条形及伞形等。较多使用圆形浮阀，而圆形浮阀又分为多种型式，如图6.9.6所示。浮阀取消了泡罩塔的泡罩与升气管，改在塔上开孔，阀片上装有限位的三条腿，浮阀可随气速的变化上、下自由浮动，提高了塔板的操作弹性、降低塔板的压降，同时具有较高塔板效率，在生产中得到广
17、泛的应用。F-1型V-4型 A型 十字架型方形浮阀图 6.9.6 浮阀塔板浮阀塔valve tower；float valve tower一种板式塔，用于气液传质过程中。浮阀的阀片可以浮动，随着气体负荷的变化而调节其开启度，因此，浮阀塔的操作弹性大，特别是在低负荷时，仍能保持正常操作。浮阀塔由于气液接触状态良好，雾沫夹带量小（因气体水平吹出之故），塔板效率较高，生产能力较大。塔结构简单，制造费用便宜，并能适应常用的物料状况，是化工、炼油行业中使用最广泛的塔型之一。在分离稳定同位素时采用在克服泡罩塔缺陷的基础上发展起鼓泡式接触装置。浮阀塔有活动泡罩、圆盘浮阀、重盘浮阀和条形浮阀四种形式。浮阀主要
18、有V型和T型两种，特点是：生产能力比泡罩塔约大2040；气体两个极限负荷比为56，操作弹性大；板效率比泡罩塔高1015；雾沫夹带少，液面梯度小；结构难于泡罩塔与筛板塔之间；对物料的适应性较好等，通量大、放大效应小，常用于初浓段的重水生产过程。浮阀塔的最大特点是操作弹性大，兼有泡罩塔和多孔板塔的优点，这是因为浮阀板上的浮阀可因上升气量变化而改变浮阀开启度，自动地调节气流通道，保持气体吹入液层时形成良好的泡沫状态。因而浮阀塔能在相当广泛的气相负荷范围内稳定操作。实验表明，浮阀塔的操作弹性系数可大79，比泡罩塔（45）要大。浮阀的浮动增大了操作弹性，这是优点；可动浮阀产生磨损，也是一个要考虑的问题。
19、1.碳素结构钢由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa例如Q235表示屈服点（s）为235 MPa的碳素结构钢。必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F表示沸腾钢；b表示半镇静钢：Z表示镇静钢；TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。专门用途的碳素钢，例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。2.优质碳素结构钢钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分
20、之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45号钢。锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。精馏操作中，由精馏塔塔顶返回塔内的回流液流量L与塔顶产品流量D的比值,即RL/D。回流比的大小,对精馏过程的分离效果和经济性有着重要的影响。因此，在精馏设计时，回流比是一个需认真选定的参数。从双组分精馏的图解法计算（见精馏）可知：增大回流比可减少分离所需的理论板数。但回流比的增大，必要求塔釜产生的蒸气量相应增加。回流比增大的上限是
21、全回流即进入冷凝器的蒸气在冷凝后全部返回塔中。在全回流条件下，分离所需的理论板数最少。当回流比减小至某一数值时，理论上为达到指定分离要求所需板数趋于无穷大，这是回流比的下限，称为最小回流比cdhmin。当操作回流比下降到小于最小回流比时，就不能达到规定的分离要求。最小回流比不仅取决于分离要求，还与料液的相对挥发度和料液组成以及进料的热状态有关。对于相对挥发度在全塔接近常数的料液的分离，最小回流比cdhmin可由下列两式（常称安德伍德方程）算出：M AiXfi = 1-Qi-1 A- （1）M AiXdi = Rmin1i-1 Ai- （2）式中 为组分对某一基准组分的相对挥发度；为料液中组分的
22、摩尔分率;286-10为组分在塔顶产品中的摩尔分率；为进料的热状态参数（进料变为饱和蒸气所耗热量与它的汽化热之比。显然，进料为饱和液体时=1,为饱和蒸气时0），为料液所含组分数，为由式（1）确定的参变数，其值介于两个关键组分的相对挥发度之间。所谓关键组分是料液中对分离起关键作用的两个组分，也即生产要求把料液在此两组分间分割开来。对于双组分物料,关键组分就是此两组分。由式（1）求出 值以后，代入式（2）即可算出最小回流比。回流比与分离所需理论板数 的关系（见图理论板数与回流比的关系）表明：回流比从最小值逐渐增大的过程中，所需理论板数起初急剧减少，设备费用亦明显下降，足以补偿能耗费用的增加；但当回
23、流比继续增大时，所需理论板数减少趋势缓慢 （其极限值是全回流所需要的最少理论板数）,此时设备费用的减少将不能补偿能耗费用的增加。回流比的选择是一个经济问题，是在操作费（主要取决于能耗）和设备费（塔板数以及再沸器和冷凝器的传热面积）之间作出权衡。实际使用的回流比通常为最小回流比的1.12.0倍。操作中精馏塔的分离能力，主要取决于回流比的大小。增大回流比，就可提高产品纯度，但也增加了能耗。改变回流比，是调节精馏塔操作的方便而有效的手段。（1） 回流比R对设计的影响回流比R是精馏过程的设计和操作的重要参数。R直接影响精馏塔的分离能力和系统的能耗，同时也影响设备的结构尺寸。图 回流比对理论塔板数的影响
24、当回流比增大时精馏段操作线斜率R/（R+1）增大，则精馏段操作线远离平衡线，如图V=（R+1）DV=V-（1-q）F=（R+1）D-（1-q）F过程能耗增加，气相流量V及V将影响塔径的设计。需要的理论板数N的减少，可降低塔的高度。2） 最小回流比Rmin图 最小回流比Rmin随着回流比R的减小，则精馏过程的能耗下降，塔径D也回随之减小。但因R减小，使操作线交点向平衡移动，导致过程传质推动力减小，使得完成相同的分离要求所需理论板数N随之增加，使塔增高。如图所示。整理可得式中 xe平衡曲线上E点液相摩尔分数； ye平衡曲线上E点气相摩尔分数。（4）回流比的选择以获得精馏总成本最低的回流比为最优回流
25、比。总成本为投资费用和操作费用之和。而回流比变化对精馏同时存在正、负两方面的影响，如回流比为Rmin，其塔为无穷高，投资费用直线上升为无穷大。当R适当提高时，投资费用很快下降为有限大小，总成本下降。当回流比继续增大时，则能耗随之增大，则操作费用迅速增大，R增到一定程度，设备费用开始升高，如塔径增大等，将使总成本开始上升。为此，回流比存在一优化的问题。图中操作费用和投资费用之和最小的回流比为最适宜的回流比，图 回流比对精馏费用的影影响（1）“缝隙”会产生所谓的液体“壁流”，因为这部分液体顺着塔内壁流下去，不经过塔板分离，所以壁流降低了塔分离效果；（2）壁流无法完全避免，也不能放任扩大，必须有所限
26、制。塔筒的椭圆度是有规定的，不能由制造厂自己说了算；（3）填料塔的壁流同样存在：1）散堆填料一般地选取原则是：塔内径/填料公称直径50，壁流比较小，可以接受。塔筒椭圆度影响不大；2）规整填料和筛板塔非常类似，存在填料盘、塔筒的椭圆度问题，比板式塔好不到那里去。制造必须要求塔筒椭圆度。是我解释的不好 我说的填料不是填料塔 是筛板与塔节搭接的地方加填料 相当于一个密封 防止壁流 谢谢楼上的解释 另采取这种填料密封塔 有没有试过 效果怎么样？鼓泡反应器bubbling reactor以液相为连续相，气相为分散相的气液反应器。有槽型鼓泡反应器、鼓泡管式反应器、鼓泡塔等多种结构型式，其中鼓泡塔应用最广。
27、液体分批加入，气体连续通入的称为半连续操作鼓泡塔。连续操作的鼓泡塔气体和液体连续加入，流动方向 可以为向上并流或逆流。鼓泡塔多为空塔，一般在塔内设有挡板，以减少液体返混；为加强液体循环和传递反应热，可设外循环管和塔外换热器。鼓泡塔中也可设置填料来增加气液接触面积减少返混。气体一般由环形气体分散器、单孔喷嘴、多孔板等分散后通入。气体鼓泡通过含有反应物或催化剂的液层以实现气液相反应过程的反应器。主要形式有鼓泡塔气体从塔底向上经分布器以气泡形式通过液层，气相中的反应物溶入液相并进行反应，气泡的搅拌作用可使液相充分混合。鼓泡塔结构简单，没有运动部件，适用于高压反应或腐蚀性物系。鼓泡搅拌釜又称通气搅拌釜
28、，利用机械搅拌使气体分散进入液流以实现质量传递和化学反应。常用的搅拌器为涡轮搅拌器，气体分布器安装在搅拌器下方正中处。鼓泡搅拌釜因搅拌器的形式、数量、尺寸、安装位置和转速都可进行选择和调节，故具有较强的适应能力。当反应为强放热时，上述两种反应器均可设置夹套或冷却管以控制反应温度;还可在反应器内设导流筒,以促进定向流动；或使气体经喷嘴注入，以提高液相的含气率，并加强传质。与填充塔、板式塔相比，鼓泡反应器的主要特点是液相体积分率高（可达90%以上），单位体积液相的相界面积小（在200m2/m3以下）。当反应极慢，过程由液相反应控制时，提高以单位反应器体积为基准的反应速率主要靠增加液相体积分率，宜于采用鼓泡反应器。当反
