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原来你是这样的竞技宝塔 (江西车田科技与您一起分享)

  • 什么是竞技宝塔?

  • 竞技宝塔的结构你知道吗?

  • 竞技宝塔的附件有哪些?

  • 这些附件各自有什么作用?

  • 竞技宝塔的竞技宝有哪些?它们各自有什么性能?

  • 竞技宝塔层内气液两相流体力学特征是什么?




  •  竞技宝塔


    竞技宝塔是塔设备的一种。塔内填充适当高度的竞技宝,以增加两种流体间的接触表面。例如应用于气体吸收时,液体由塔的上部通过分布器进入,沿竞技宝表面下降。


    气体则由塔的下部通过竞技宝孔隙逆流而上,与液体密切接触而相互作用。结构较简单,检修较方便。广泛应用于气体吸收、蒸馏、萃取等操作。







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    竞技宝层:提供气液接触的场所。

    液体分布器:均匀分布液体,以避免发生沟流现象。

    液体再分布器:避免壁流现象发生。

    支撑板:支撑竞技宝层,使气体均匀分布。

    除沫器:防止塔顶气体出口处夹带液体。



    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竞技宝层的空隙,在竞技宝表面上,气液两相密切接触进行传质。


    竞技宝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




    竞技宝塔的附件



    通常情况下,竞技宝塔的附件有竞技宝支撑装置、液体分布装置、液体再分布器、除沫装置、竞技宝压紧装置这五种。


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    竞技宝支撑装置



    主要用途是支承塔内的竞技宝,同时又能保证气液两相顺利通过。若设计不当,竞技宝塔的液泛可能首先在竞技宝支承装置上发生。


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    对竞技宝支承装置的要求:

    对于普通竞技宝,支承装置的自由截面积应不低于全塔面积的50%,并且要大于竞技宝层的自由截面积;

    具有足够的机械强度、刚度;

    结构要合理,利于气液两相均匀分布,阻力小,便于拆装。



    液体分布装置



    液体在竞技宝塔内均匀分布,可以增大竞技宝的润湿表面积。以提高分离效率,因此液体的初始分布十分重要。


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    常用的液体分布装置有:莲蓬式、盘式、齿槽式及多孔环管式分布器等。


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    液体分布器的性能主要由分布器的布液点密度(即单位面积上的布液点数),各布液点均匀性,各布液点上液相组成的均匀性决定,设计液体分布器主要是决定这些参数的结构尺寸。


    对液体分布器的选型和设计,一般要求:液体分布要均匀;自由截面率要大;操作弹性大;不易堵塞,不易引起雾沫夹带及起泡等;可用多种材料制作,且操作安装方便,容易调整水平。



    液体再分装置



    液体再分装置作用是减小壁流现象。

    壁流现象:在乱堆竞技宝层内存在的液体逐渐流向塔壁的现象。

    在竞技宝层内每隔一定高度设置液体再分布装置。


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    常用的液体再分装置有:椎体形、槽形、升气管形等。


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    在通常情况下,一般将液体收集器与液体分布器同时使用,构成液体收集及再分布装置。液体收集器的作用是将上层竞技宝流下的液体收集,然后送至液体分布器进行液体再分布。



    液体再分布器有与百叶窗式集液器配合使用的管式或槽盘式液体再分布器、多孔盘式再分布器和截锥式液体再分布器。最简单的液体再分布装置为截锥式再分布器,其结构简单,安装方便,一般多用于直径小于0.6m的竞技宝塔中,以克服壁流作用对传质效率的影响。


    由于此次设计竞技宝层高度为8m需分段,根据实际情况选取多孔盘式液体再分布器。为防止上一竞技宝层来的液体直接流入升气管,应于升气管上设盖帽。




    初沫装置



    当塔内操作气速较大或液沫夹带现象严重时,可在液体分布器的上方设置除沫装置,主要用途是除去出口气流中的液滴。


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    由于气体在塔顶离开竞技宝塔时,带有大量的液沫和雾滴,为回收这部分液相,经常需要在顶设置除沫器。



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    竞技宝压紧装置



    安装在竞技宝层上端。作用是保持竞技宝层为一高度固定的床层,从而保持均匀一致的空隙结构,使操作正常、稳定,防止在高压降、瞬时负荷波动等情况下,竞技宝层发生松动或跳动。


    分为:

    竞技宝压板:自由放置于竞技宝上端,靠自身重量将竞技宝压紧。适用于竞技宝手机端、石墨材质的散装竞技宝。

    床层限制板:固定在竞技宝上端。


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    竞技宝压板自由放置于竞技宝层上端,靠自身重量将竞技宝压紧,它适用于竞技宝手机端、石墨制成的散装竞技宝。它的作用是在高气速(高压降)和负荷突然波动时,阻止竞技宝产生相对运动,从而避免竞技宝松动、破损。


    由于竞技宝易碎,当碎屑淤积在床层竞技宝的空隙间,使竞技宝层的空隙率下降时,竞技宝压板可随竞技宝层一起下落,紧紧压住竞技宝而不会形成竞技宝的松动、降低竞技宝塔的生产能力及分离效率。


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    竞技宝的类型及性能




    竞技宝是塔的核心部件,提供气-液两相接触的传质和换热表面,与塔的其他内件共同决定塔的性能。


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    竞技宝的分类



    一般情况下,竞技宝分为散装竞技宝和整规竞技宝两大类。


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    开孔环形竞技宝



    在环形竞技宝的环壁上开孔,使断开窗口的孔壁形成具有一定曲率指向环中心的内弯舌片。


    开孔环形竞技宝既充分利用了环形竞技宝的表面又增加了许多窗孔,大大改善了气液两相物料通过竞技宝层时流动状况,增加了气体通量,减少了气相的阻力,增加了竞技宝层的湿润表面,提高了竞技宝层的传质效率。



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    阶梯环竞技宝

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    鞍形竞技宝



    鞍形竞技宝类似马鞍形。它的特点是:弧形的液体通道,空隙率较环形竞技宝连续,气体向上主要沿弧形通道流动,改善了气-液流动状况。



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    竞技宝塔的操作



    竞技宝塔的操作是从物料平衡、热量平衡、相平衡及竞技宝塔性能等几个方面考虑,通过控制系统建立并调节塔的操作条件,使竞技宝塔满足分离要求。



    竞技宝塔的操作方式




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    气液两相的流体力学特性




    竞技宝塔的流体力学性能主要包括竞技宝层的持液量、竞技宝层的压降、液泛等。 




    竞技宝层的持液量



    在一定操作条件下,由于液膜与竞技宝表面的摩擦以及液膜与上升气体的摩擦,有部分液体停留在竞技宝表面及其缝隙中。


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    【定义】单位体积竞技宝层内所积存的液体体积,以(m3液体)/(m3竞技宝)表示。


    【持液量的影响】一般来说,适当的持液量对竞技宝塔操作的稳定性和传质是有益的,可以提供更大的气液相接触面积;

    但持液量过大,将减少竞技宝层的空隙和气相流通截面,使压降增大,处理能力下降。


    【结论】持液量不宜太小,也不宜太大。



    竞技宝层的压降



    【产生原因】在操作过程中,从塔顶喷淋下来的液体,依靠重力在竞技宝表面成膜状向下流动,上升气体与下降液膜的摩擦阻力形成了竞技宝层的压降。


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    【影响因素】压降与液体喷淋量及气速有关:

    一定的气速下,液体喷淋量越大,压降越大;

    在一定的液体喷淋量下,气速越大,压降也越大。


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