第5讲：板效率.ppt

2.5 板效率 精馏设备的开发方法 一、实际板与理论板的差异 二、点效率EOG 三、默夫里板效率EMV 板上液体混合情况对板效率的影响 1.液体在板上呈活塞流 实际情况如图所示 液体在塔板上的非均匀流动 汽体在板间的不完全混合和通过塔板的不均匀分布 塔板改进：（导向浮阀塔板和导向筛板） 总结: 四、湿板效率Ea 四、湿板效率Ea 湿板效率与默夫里效率的关系： 五、塔效率与板效率间的关系 平衡线与操作线都是直线 六、系统物性对板效率的影响 七、获得效率的途径 实验方法： 小塔效率与大塔效率间的关系－实验证明: 八、填料精馏塔的理论板当量高度 获取HETP的方法 老设备改造 板效率思考题 在设计计算中, 获取HETP的方法是： 最好取自工业规模塔的实测数据； 也可参考一些估算方法〔38〕；（教材P.170，表3-15） 〔吴俊生等，精馏设计：操作和控制，中国石化出版社，1997〕 开发商实测资料是比较可靠的来源。 HETP＝f（与传质过程的因素） －目前还未曾得到满意的关联式。 * 精馏 板效率 一、实际板与理论板的差异 二、点效率EOG 三、板效率EMV 四、湿板效率Ea 五、塔效率E0 六、系统性质对板效率的影响 七、?获取效率的途径 八、填料塔的理论板当量高度（HETP） 板式塔（分级接触式）：理论板(级)NT 板(级)效率ET 填料塔（微分接触式）：理论板(级)NT 等板高度HETP 工艺参数 设备参数 NT = f（相平衡、分离要求、操作条件） ET = f（操作条件、物系性质、设备结构） 板效率是考虑理论板和实际板之间的差异而引入的系数。 雾沫夹带，泡沫夹带，漏液等，不可能完善分离 汽液两相完善分离（无板间返混） 空间 小塔近似满足，大塔完全不满足，汽液两相存在板上浓度梯度 板上汽相全混，液相全混，汽液两相均匀流动，无停留时间差异 面上 受塔板结构、流动情况，物系性质和平衡关系影响，不可能达到平衡 离板的汽液两相达到相平衡 点上 实际板 理论板 板上某点传质 EOG 混合 流动 EMV 夹带 漏液 Ea 平衡线 操作线 美国化学工程师协会（AICHE）推荐求取塔效率的思路： 点效率定义： 假定: (1) 板上液层在垂直方向均匀混合 (2) 汽体呈活塞流通过液层。 对板上某一点的微元作物料衡算： 对微元作物料衡算: V － 汽相流率 (kmol/m2s) a － 传质比表面(m2/m3) Hf－ 泡沫层高度(m) S － 截面积 (m2) y*－ 与x平衡的汽相摩尔分率 ky－ 汽相传质系数(kmol/m2s) 汽相总传质单元数 NOG =kyaHf/V ky ，a，Hf↑；EOG↑ 经积分整理得： AICHE根据泡罩塔和筛板塔实验结果，归纳出两个 经验式： A＝L/mG 定义： 影响板效率的因素有： 1、塔板上液体混合情况的影响； 2、板上液体非均匀流动的影响； 3、板间气体不完全混合和不均匀分布的影响。 液体在板上各方向均匀混合时，称为全混； 液体在板上不完全混合，沿液流方向有浓 度梯度存在； 液体在板上呈活塞流时， 最大。 液体在板上不均匀流动逐渐严重时，对传质带 来有害影响。 轴向 纵向 横向 假设：（路易斯，1936） ① 汽相在级间全混； ② 板上各点EOG相等； ③ 液体在板上呈活塞流； A—吸收因子L/mG 液相活塞流将得到最大的干板效率。 L J板 y x 2.液体在板上轴向部分混合，用扩散模型描述 AICHE对泡罩塔和筛板塔建议了DE的经验估算式： 假定：汽相完全混合，各点 EOG 相同 公式(2-188)作图: 问： 是否塔径越大干板效率越高? 活塞流： 全混时： 部分混合： DE0，Pe0，EMV EOG 1.塔板上非均匀流动(汽液相) 2.级间汽相混合变差 随着塔径的增加默夫里效率增加，当塔径大于1.5∽6m后，塔径继续的增加，默夫里效率则下降。 原因： 1 D 1.5 —