分级接触传质设备

一类常用的传质设备,由依次排列的若干级组成。进入同一级的两相流体,在充分混合的状态下进行相际传质,由不平衡趋近相平衡,然后两相被分离,并分别进入不同的相邻级。在总体上,进行传质的两相按逆流或错流方式流动,两相组成在级间呈阶跃变化。分级接触传质设备的种类很多,板式塔是最常见的类型,广泛用于蒸馏、吸收、萃取等。此外,用于萃取的混合澄清槽(见萃取设备),用于吸附)的搅拌吸附槽以及流化床吸附器(见传质设备)等都属此类设备。

按级的组合方式,分级接触传质设备有塔式设备和级联设备。

(1)塔式设备,即各种板式塔,各级在垂直方向依次排列组合成一个整体。密度大的相由顶部加入,逐级下降,从底部离去;密度小的相由底部加入,逐级上升,从顶部离去,两相在塔内实现逆流接触。

(2)级联设备,各级在平面上组合起来,每级均有混合和分离两个部分,可以是若干独立设备由管道连成整体,也可合用共同的外壳而由内部通道相联。两相靠泵(见流体输送机械)的输送或搅拌器的抽吸力在级间作逆流流动。

板式塔的设计计算,主要是确定两个参数:实际塔板数Np与塔径D。塔径按下式计算:

公式 符号式中V为处理物料的体积流量;u为操作流速,由泛点速度(见液泛)和允许压力降决定。实际板数由下式计算:

NP=NT/η0式中η0为全塔效率(见级效率),由实验测定,也可由一些经验关联式估算;NT为所需的理论板数(见理论级),由所要求的分离程度和传质推动力决定(见精馏)。

级联设备的设计计算,主要是确定实际级数与每级的有效容积。级数的计算与理论板数相似,有效容积则根据物料处理量乘以经验确定的停留时间得出。