传质设备

各种用于传质分离过程的设备,通常指工业上广泛应用于平衡分离过程的设备;应用于速率分离过程的传质设备,结构特殊,应用较少。传质设备使两相密切接触,进行相际传质,从而达到组分分离的目的。在化工、石油、轻工、冶金等工业部门,传质设备在整个生产设备中占很大比例。合理选择和设计传质设备,对节省投资、提高经济效益有重要作用。性能优良的传质设备一般满足下列要求:单位设备体积中,两相间接触面积大;两相均匀分布,避免短路及返混;流体的通量大,单位设备体积的处理量大;流动阻力小,运转时动力消耗少;结构简单,造价低廉。

传质设备种类繁多。

(1)按所处理物系的相态可分为:气(汽)液传质设备,用于蒸馏、吸收等;液液传质设备,用于萃取;气固传质设备,用于吸附;液固传质设备,用于吸附、离子交换、浸取等。

(2)按两相间的接触方式可分为:微分接触传质设备,如填充塔、膜式塔、喷淋塔、移动床吸附柱等。在此类设备中,两相的浓度沿设备高度呈连续变化。分级接触传质设备,如各种板式塔、多级混合澄清器(见萃取设备)、多层流化床吸附柱等。在此类设备中,两相浓度呈阶跃变化。

(3)按促使两相混合和实现相际接触的动力可分为:依靠一种流体本身所具有的能量分散到另一种流体中去的设备,如板式塔、填充塔、移动床和流化床设备等;依靠外加能量促使两相密切接触的设备,如混合澄清器、脉动萃取塔和转盘塔等。

(4)对于气固和液固传质设备,还可按固相的运动状态分为固定床、 移动床、 流化床和搅拌槽。固定床传质设备属半连续操作的设备,流体流过静止的固体床层。如固定床离子交换柱、 扩散浸取槽、 固定床吸附柱等。移动床传质设备,借助于适当的机械运送装置,使固体床层缓慢向下移动,颗粒间基本上不发生相对移动;流体则自下而上逆向流过床层,实现连续操作。由于固体须连续均匀地进料和卸料,运送比较困难,而且颗粒受到磨损,工业上应用较少。流化床传质设备采用流态化技术,将固体颗粒悬浮在流体中,使两相均匀接触。如流态化吸附设备。搅拌槽用于吸附、离子交换或浸取。嗣后需经过滤或沉降进行固液分离,以得到净制的溶液或浸取液。吸附剂或离子交换剂可以回收循环使用,浸余渣往往需经洗涤后弃去。

工业反应过程对反应器的要求,有时近似于传质分离过程对传质设备的要求;大部分传质设备也可用作反应器。