1.泛點(diǎn)和壓降
泛點(diǎn)(flooding point)是塔設備的操作極限,塔設備中出現液泛時(shí)的操作點(diǎn)。液泛是指在塔中進(jìn)行氣液逆流接觸過(guò)程或液液逆流接觸過(guò)程,由于流速過(guò)大而不能實(shí)現逆流操作的狀態(tài)。在氣液接觸的塔中達到泛點(diǎn)時(shí),液體不能順暢地下流而向上漫延,并被氣體大量帶出。填料塔的zui大操作氣速為泛點(diǎn)氣速的95%,適宜的操作氣速一般為泛點(diǎn)氣速的70%左右。
影響泛點(diǎn)的因素有填料的種類(lèi)、尺寸,體系的物性和液氣流動(dòng)參數等。為估計泛點(diǎn),當前應用廣的是??颂兀‥ekert)改進(jìn)的通用關(guān)聯(lián)圖,通用的含義是除用于求泛點(diǎn)以外還可以求填料塔的壓降。
如圖1
其橫坐標為流動(dòng)參數:
如圖2
2.持液量
持液量分靜持液量與動(dòng)持液量?jì)刹糠?。靜持液量指填料層停止接受淋灑液體并經(jīng)過(guò)規定的滴液時(shí)間之后,仍然滯留在填料層中的液體量,其大小取決于填料本身(比表面積和表面特征)及液體的性質(zhì)。動(dòng)持液帶指一定淋灑條件下持于填料層中的液體總量與靜持液量之差,表示可以從填料上滴下的那部分,亦即操作時(shí)流動(dòng)于填料表面上的量。顯然這一部分持液量不但與前述因素有關(guān),而且還與淋灑密度有關(guān)。到達載點(diǎn)附近以后,持液量還隨氣流速度的增加而增大。
總持液量由填料類(lèi)型、規格、液體性質(zhì)、淋灑密度、氣速等所決定。持液量影響填料層的壓降、氣液通量及傳質(zhì)性能。液體在填料層中的平均停留時(shí)間與持液量成正比,故對熱敏性的物系不宜采用持液量大的填料。持液量增大,如間歇精餾的回收率將下降,亦為不利因素。此外,持液量還決定填料塔穩定操作時(shí)對干擾的反應靈敏度,為保持操作平穩,一定的持液量還是必要的。
如圖3
3.潤濕面積和有效面積
填料塔操作中,填料表面難以全部潤濕,故比潤濕面積aw(m^2*m^-3填料層)常小于比表面積a。潤濕面積的大小除取決于液體的性質(zhì)與淋灑密度以外,填料的類(lèi)型、規格以至于裝填方法等對其都有影響。一般地說(shuō),壁上開(kāi)孔的、構型敞開(kāi)的、規格小的填料aw/a比值較大。
潤濕了的表面并非都是有效的傳質(zhì)表面。填料之間的接觸點(diǎn)上的液體基本上是停滯不動(dòng)的,它的濃度會(huì )逐漸變到與氣相濃度達到平衡,該處的傳質(zhì)推動(dòng)力便降到零,這部分表面對傳質(zhì)來(lái)說(shuō)已不起作用。此外,填料層中所持的液體使空隙減小,液體與氣體的接觸面積亦小于液體與填料層的接觸面積。此種影響在規格小的填料上尤為顯著(zhù)。有效表面的關(guān)聯(lián)式即恩田式,幾種填料的有效表面與淋灑密度(液體為水)的實(shí)驗關(guān)系圖。