板式塔基本知识
1板式塔概述
2、使气液两相接近逆流，以提高传质推动力。
逆流操作的平均传质推动力大于并流的。
3、气液两相逆流接触，完成传质后，在流程上两相要能及时分 离，互不挟带（雾沫夹带与气泡夹带：返混）。
第一部分 一、塔板简介 1、塔板类型
板式塔
塔板是气液两相接触传质的场所。按塔板上气液流动方式划分 （1）错流塔板 有降液管式塔板。
4、塔板上液体流动不均匀性，与液相负荷下限 产生的原因：塔板上溢流堰安装很难做到顶部完全水平，安装的微小偏差就会
导致越过溢流堰顶液体的偏流，在液流量较小时，甚至只在一端有液体溢流，而 另一端堰高于液面，在塔板上造成很大的流动死区。 堰顶液体的偏流势必导致塔板上液体偏流，在液流严重不均匀时，靠近壁处 液体甚至会倒流而产生旋涡，其余区域的液流则加速。
（液层太厚）
（液层太薄）
且漏液 （气液无法接触 传质） （气液接触传质时间 很短，不充分）
塔板结构： 影响液面落差分布的因素 液体流量↑：△↑ 塔径↑： △↑
控制液面落差的方法：
可通过降液管设置方式来减小板上液面落差。由于板上液层流动的动力是液位差，可 以人为地设置这个位差如阶梯流 ，以减小板上液层厚度落差，使液层厚度趋于均匀。 液面落差大：因为液体在塔板上流程长。
T型：结构复杂，适用于含颗粒或易聚合的物料的分离
②操作示意图
③优缺点 ●造价适中； ●生产能力大：因为开孔率大 ●操作弹性大：
阀片可以自由升降以适应气量的变化；分离物系较广（黏度不 太大、轻微聚合的物系）
●塔板分离效率高：
气体平吹进入液层，气液接触传质时间长；雾沫夹带较少；塔 板上液面落差比泡罩板小
两相接触面积为气泡表面
（2）泡沫接触状态
随着孔速的增加，气泡数量急剧增加，气 泡表面连成一片且不断发生合并与破裂。此 时，板上液体大部分以液膜的形式存在与气泡 之间，仅在靠近塔板表面处才能看到少许清 液。 和鼓泡接触状态不同，泡沫接触状态下 的两相传质表面不是为数不多的气泡表面， 而是面积很大的液膜，这些液膜高度湍动并 不断合并和分裂，传质表面不断更新，为两 相传质提供良好的流体力学条件。
板式塔知识
浮阀塔F-型（国外通称V-型）是用钢板冲压而成的圆形阀片，浮阀塔F-型下面有三条阀腿，把三条阀腿装入塔板的阀孔之后，用工具将腿下的阀脚扭转90°，则浮阀就被限制在浮孔内只能上下运动而不能脱离塔板。
当气速较大时，浮阀塔F-型浮阀被吹起，达到最大开度；当气速较小时，气体的动压头小于浮阀自重，于是浮阀塔F-型浮阀下落，浮阀周边上三个朝下倾斜的定距片与塔板接触，此时开度最小。
定距片的作用是保证最小气速时还有一定的开度，使气体与浮阀塔F-型塔板上液体能均匀地鼓泡，避免浮阀与塔板粘住。
浮阀塔F-型浮阀的开度随塔内气相负荷大小自动调节，可以增大传质的效果，减少雾沫夹带。
10.2.8浮阀塔的设计1.浮阀塔型式前已提及，浮阀的型式有很多，国内采用的多为F－1型浮阀，这种浮阀的结构简单、制造方便、省材料，对其性能已有所掌握。
F－1型浮阀分轻阀和重阀良种，轻阀约25g，重阀约33。
已有部颁标准（JB1118－81），其结构尺寸见图10－26和表10－6。
图10－26 F－1型浮阀2.阀的排列浮阀一般按正三角形排列，也有采用等腰三角形排列的（例如分块式塔板中）。
在正三角形排列中分顺派和叉排，见图10－27(a)、(b)。
叉排时从相邻两阀吹出气流搅动液层的作用较显著，使相邻两阀容易吹开，液面落差较小，鼓泡均匀。
（a ）顺排图10－27 浮阀的排列浮阀中心距可取75、100、125、150mm等几种。
现国内浮阀中心距推荐为75mm(见浮阀塔盘系列JB1206－91)。
当用钻孔法加工时，中心距可不受此限制。
排与排间距t 推荐为65、80、100mm 三种，必要时可以适当调整。
塔板上阀控开孔率按阀数而定，一般为4%5% 左右。
3.阀数确定一般在正常负荷下，希望浮阀刚好在全开时操作，根据试验表明，此时阀孔动能因数08~11F =，一般按此确定所需阀数，对不同工艺情况，可适当调整。
如要求操作下限大时可采取较大的0F 。
选定0F 值后，由下式确定孔速：0u =（10—31）式中，0u —孔速，m/s ；0F —阀孔动能因素；G ρ—气体密度，kg/m 3；F-1型浮阀的孔径为39mm ，故浮阀个数n 为20008370.2320.785(0.039)s s V V Vn u u u ===⨯ （10—32）式中，s V —气体流量，m 3/s ；V —气体流量，m 3/h 。
板式塔的结构及工作原理
四、塔板负荷性能图
操作弹性=气量上限/气量下限 操作弹性要求大于 2～3
V
正常操作区
过量液沫夹带线
1）负荷性能图中各线的意义 • 雾沫夹带线（气体流量上限线）线1
• 液泛线（线2）
• 液相负荷上限线（线3）
• 漏液线（气体流量下限线，线4）
• 液相负荷下限线（线5
• 1，2，3，4，5五条线所包围的区域，既是一定物系在一定的结构尺
六、塔板类型 a）泡罩塔板
b）筛孔塔板
c）浮阀塔板
d）舌型塔板
e）斜孔塔板
七、塔板的比较 一）、塔板性能比较 相对生产 能力 1.0 1.2～1.4 1.2～1.3 1.3～1.5 1.5～1.8 相 对板效 率 1.0 操作范围 压强 降 高 低 中 低 低 结构
塔板类型
不良的操作现象之一。 产生的原因：气速过小，或气体分布严重不均、液体 分布严重不均。
2．
过量的液沫夹带
不良后果： （ 1） 降 低 板 效 、 （ 2） 将 不 挥 发 性 物 质 逐 板 送 至 塔 顶 造 成 产 品 污 染 ， （ 3） 严 重 时 造 成 液 泛 。 产生的原因：气体输送夹带 飞溅夹带
特点：结构上较泡罩简单，比筛板复杂，操作弹性大、
生产能力大。
§10.1 板式塔
泡罩型 筛孔型 浮阀型 其它型：
§1.1 板式塔
鼓泡接触状态 气 液 接 触 方 式 有 三 种 ： 泡沫接触状态 喷雾接触状态
气液两相在设备中要有良好的接触： 接触充分，接触面要大，相界面不断更新
寸塔板上正常操作区。
安定区
五、塔板设计要点
设计内容：板型：筛板、浮阀等 板上液流型式：单流、双流等 板 间 距 HT 塔径 D 板上结构：开孔情况、溢流装置结构 设计方法：
板式塔基础知识
物质在相间的转移过程称为传质(分离)过程。
常见的有蒸馏、吸收、萃取和干燥等单元操作。
蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作。
它是通过加热造成气液两相物系，利用物系中各组分的挥发度不同的特性以实现分离的目的。
塔设备是能够实现蒸馏和吸收两种分离操作的气液传质设备，按结构形式可以分为板式塔和填料塔两大类。
在工业生产上，一般当处理量大时多采用板式塔，处理量小时采用填料塔。
选用原则（典型的）1、腐蚀性介质，易起泡物系，热敏性物料，高粘性物料通常选用填料塔。
2、对于中、小规模的塔器，和塔径小于600mm时，宜选用填料塔，可节省费用并方便施工。
3、对于处理易聚合或含颗粒的物料，宜采用板式塔。
不易堵塞也便于清洗。
4、对于在分离过程中有明显吸热或放热效应的介质，宜采用板式塔。
5、对于有多个进料及侧线出料的塔器，且各侧线之间板数较少，宜采用板式塔。
采用填料塔时内件结构较复杂。
6、对于处理量或负荷波动较大的场合，宜采用板式塔。
因液体量过小会造成填料层中液体分布不均匀，填料表面未充分润湿，影响塔的效率；当液体量过大时易产生液流影响传质，采用条阀等板式塔具有较大的操作弹性。
7、对于塔顶、塔底产品均有质量要求的塔系，宜采用板式塔。
8、根据各种工艺流程和特点，在同一塔内，可以采用板式及填料共存的塔型，即混合塔型。
适用于沿塔高气、液负荷变化较大的塔系。
板式塔为逐板接触式气液传质设备。
●评价塔设备性能的主要指标：生产能力、塔板效率、操作弹性、塔板压强降●浮阀塔的工艺计算：包括塔径、塔高及塔板上主要部件工艺尺寸的计算。
一、工艺模拟计算后能够确定的参数（模拟计算可求得理论板层数、回流比、馏出液量、釜残液量、塔径、每层塔板的气液相负荷、冷凝器和再沸器负荷）1、估算塔径最常用的标准塔径（mm）为600，700，800，1000，1200，1400， (4200)原料通常从与原料组成相近处（加料板）进入塔内。
加料板以上的塔段称为精馏段，以下（包括加料板）成为提馏段。
板式塔知识大全
板式塔知识大全板式塔内装有一定数量的塔盘，气体以鼓泡或喷射形式穿过塔盘的液层使两相密切接触，进行传质。
两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。
板式塔的主要部件包括塔体、塔体支座、除沫器、接管、人孔和手孔，以及塔内件。
根据塔板结构不同，塔式板可以分为以下几种类型：1、泡罩塔塔板上的主要部件是泡罩。
它是一个钟形的罩，支撑在塔板上，其下沿有长条形或椭圆形小孔，或作成齿缝状，与板面保持一定距离。
罩内覆盖着一段很短的升气管，升气管的上口高于罩下沿的小孔或齿缝。
塔下方的气体经升气管进入罩内之后，折向下到达站罩与管之间的环形空隙，然后从罩下沿的小孔或齿缝分散成气包而进入板上的液层。
2、筛板塔筛板与泡罩板的差别在于取消了泡罩与升气管而直接在板上开很多小直径的筛孔；操作时气体以高速通过小孔上升，液体则通过降液管流到下一层板。
分散成泡的气体使板上液层成为强烈湍动的泡沫层。
3、浮阀塔浮阀塔兼有泡罩塔、筛板塔的优点，板上开有按正三角形排列的阀孔，每孔之上安置一个阀片，气速达到一定时，阀片被推起，但受脚钩的限制，推到最高也不能脱离阀孔，气速减小则阀片落到板上，靠阀片底部三处突出物支撑住，仍与板面保持约2.5mm 的距离，塔板上阀孔开启的数量按气体流量的大小而有所改变。
因此气体从浮阀送出的线速度变动不大，鼓泡性能可以保持均衡一致，使得浮阀具有较大的操作弹性。
浮阀的直径比泡罩小，在塔板上可排列得更紧凑，从而可增大塔板的开孔面积，同时液体以水平方向进入液层，使带出的液沫减少而气液接触时间却加长，故可增大气体流速而提高生产能力，板效率亦有所增加，压力降却比泡罩塔小。
结构上它比泡罩塔简单，但比筛板塔复杂。
这种结构的缺点是因阀片活动，在使用过程中有可能松脱或被卡住，造成该阀孔处的气、液通过状况失常，为避免阀片生锈后与塔板粘连，以致盖住阀孔而不能浮动，浮阀及塔板都用不锈钢制成，此外，胶黏性液体易将阀片粘住，液体中有固体颗粒会使阀片被架起，都不宜采用。
化工原理第六章第六节 板式塔
2013-1-7
三、塔板效率
在实际塔板上，汽液相接触的面积和时间均有限，分离也可能 不完全，故离开同一塔板的汽液相，一般都未达到平衡，因此实际 塔板数总应多于理论塔板数。 实际塔板偏离理论板的程度用塔板效率表示。塔板效率有多种表示 方法，这里介绍常用的单板效率和全塔效率。 （1）全塔效率：理论板数与实际板数之比称为全塔效率又称为总板
2013-1-7
2．塔板上的液面落差
液面落差：塔板进出口清液层高度差 减少液面落差的措施： 多溢流。
2013-1-7
当液体横向流过塔板时，为克服板上的摩擦阻力和板
上部件（如泡罩、浮阀等）的局部阻力，需要一定的液位
差，则在板上形成由液体进入板面到离开板面的液面落差。 液面落差也是影响板式塔操作特性的重要因素，液面落差 将导致气流分布不均，从而造成漏液现象，使塔板的效率 下降。因此，在塔板设计中应尽量减小液面落差。
2013-1-7
4．喷射型塔板 上述几种塔板，气体是以鼓泡或泡沫状态和液体接触， 当气体垂直向上穿过液层时，使分散形成的液滴或泡沫具 有一定向上的初速度。若气速过高，会造成较为严重的液 沫夹带，使塔板效率下降，因而生产能力受到一定的限制。 为克服这一缺点，近年来开发出喷射型塔板，大致有以下 几种类型。 舌形塔板 浮舌塔板
xn,xn-1——进入和离开n板、n＋1板的液相组成； xn* ——与板上液体组成成平衡的液相组成；
2013-1-7
四、塔高的确定
板式塔的有效高度，由实际板数和板间距决定
Z N实 H T
全塔的高度应为有效段、塔顶及塔釜三部分之和 填料式精馏塔等板高度：是与一层理论板的传质作用相当 的填料层高度 填料式精馏塔的填料层高度
V
0.2
第六节 板式塔
第六节 板式塔一、塔板的结构型式板式塔的壳体通常为圆筒形，里面沿塔高装有若干块水平的塔板。
传质机理：塔内液体依靠重力作用，由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘，然后横向流过塔板，从另一侧的降液管流至下一层塔板。
溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液层。
气体则在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板的气体通道（泡罩、筛孔或浮阀等），分散成小股气流，鼓泡通过各层塔板的液层。
在塔板上，气液两相密切接触，进行热量和质量的交换。
在板式塔中，气液两相逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化，在正常操作下，液相为连续相，气相为分散相。
为有效地实现气液两相之间的传质，板式塔应具有以下两方面的功能： ①在每块塔板上气液两相必须保持密切而充分的接触，为传质过程提供足够大而且不断更新的相际接触表面，减小传质阻力；②在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供最大的传质推动力。
由吸收章可知，当气液两相进、出塔设备的浓度一定时，两相逆流接触时的平均传质推动力最大。
在板式塔内，各块塔板正是按两相逆流的原则组合起来的。
但是，在每块塔板上，由于气液两相的剧烈搅动，是不可能达到充分的逆流流动的。
为获得尽可能大的传质推动力，目前在塔板设计中只能采用错流流动的方式，即液体横向流过塔板，而气体垂直穿过液层。
由此可见，除保证气液两相在塔板上有充分的接触之外，板式塔的设计意图是，在塔内造成一个对传质过程最有利的理想流动条件，即在总体上使两相呈逆流流动，而在每一块塔板上两相呈均匀的错流接触。
板式塔的结构１－塔壳体；２－塔板；３－溢流堰；４－受液盘；５－降液管 1 2 3 5 4塔板是板式塔的核心构件，其功能是使气、液两相保持充分的接触，使之能在良好的条件下进行传质和传热传递过程。
塔板上的气液两相流动方式有错、逆流两种，如图5—4所示。
错流塔板在板间设有专供液体流通的降液管（又称溢流管）。
从降液管出来的液体横过塔板，然后再溢流进入另一降液管而到达下一层塔板；气体则经过板上的孔道上升，在每一层塔板上气、液两相呈错流方式接触。
板式塔基本知识
板式塔的焊接技术
01
02
03
04
焊接设备
选择合适的焊接设备和焊接工 艺，确保焊接质量和效率。
焊接材料
选择符合要求的焊接材料，包 括焊条、焊丝、焊剂等。
焊接顺序
制定合理的焊接顺序，确保焊 接变形和应力控制在允许范围
内。
焊接检验
对焊接过程和焊接结果进行检 验，确保焊接质量和安全性。
板式塔的检测与试验
安装内部构件
在塔体内安装内部构件，如填 料、支撑板、分布器等，确保 流体力学性能良好。
准备基础
根据塔体尺寸和重量，设计并 准备基础，要求基础承载能力 足够且稳定。
安装支撑和固定件
在塔体上安装支撑和固定件， 确保塔体的稳定性和承重能力 。
安装附件
如楼梯、平台、栏杆等，确保 人员和设备安全。
板式塔的调试与运行
的抗堵塞性能。可以通过优化塔板结构、选择合适的材料等方式来提高
抗堵塞性能。
板式塔的工艺设计
流程方案
设计板式塔的工艺流程方案需要考虑物料的性质、处理量、分离要求等因素。 根据这些因素选择合适的流程方案，包括流程的复杂程度度、气液流量比、操作压力等。这些参数需 要根据工艺要求和实际情况进行选择和调整。在设计时需要考虑到这些参数对 塔性能的影响。
板式塔的基本结构
塔体
通常由碳钢或不锈钢制成，用来支撑塔板和 内部件。
塔板
是板式塔的核心部件，由平整的金属板构成， 板上开有许多孔，以便液体通过。
降液管
位于塔板的下方，将液体从塔板上引到下一层塔 板。
溢流堰
位于降液管的上方，用于保持液面高度和防止液体 从塔板上的孔溢出。
支承板
用于支撑上一层塔板的重量，并防止塔板变形。
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筛板塔盘示意
Байду номын сангаас式塔基本知识
板式塔基本知识
筛板塔
： 筛板塔与泡罩塔相比，生 产能力提高20％～40％， 塔板效率高10％～15％， 压力降小于30％一50％， 且结构简单，造价较低， 制造、加工、维修方便， 在许多场合都取代了泡罩 塔。
： 操作弹性不如泡罩塔，
触。因气体不再通过较深的液层而鼓泡，所以塔板 压降降低，雾沫夹带量减小，不仅提高了传质效果 ，而且提高了生产能力。
板式塔基本知识
4.舌形塔
舌形塔板是喷射型塔板的一种。
塔板上冲出许多舌形孔，舌片与 板成一定角度，向塔板的溢流出口 侧张开，舌孔按正三角形排列。塔 板的液流出口处不设溢流堰，只保 留降液管，上升气流穿过舌孔后， 以较高的速度（20～30m／s）沿舌 片的张角向斜上方喷出。液体流过 每排舌孔时，即为喷出的气流强烈 扰动而形成泡沫体，喷射的液流冲 至降液管上方的塔壁后流入降液管 中。
1．泡罩塔
泡罩塔是最早应用于工业生
产的典型板式塔。泡罩塔盘由
等
组成。生产中使用的泡罩形式有多
种，最常用的是
。
每层塔板上开有若干个孔，升
气管上覆以泡罩，上升气体通过泡
罩进入液层时，被分散成许多细小
的气泡，为气液两相提供了大量的 传质界面。
板式塔基本知识 泡
板式塔基本知识
? 泡罩塔
? 优点：相对于其他塔形，
板式塔基本知识
浮阀塔
板式塔基本知识
浮阀塔
优点：生 产能力提 高，操作 弹性大， 气液流动 阻力比泡
浮阀塔盘气液
板式塔基本知识
筛板塔
塔板上开有许多均布的筛孔 ，孔径一般为 3～8mm。操作时 ，上升气流通过筛孔分散成细 小的流股，在板上液层中鼓泡 而出，气液间密切接触而进行 传质。
在通常的操作气速下，通 过筛孔上升的气流，应能阻止 液体经筛孔向下泄漏。
相际接触面，有利于相间传质，气液两相
充分接触，进行传质。气液两相的组份浓
度呈
变化。
板式塔基本知识 主(1要)塔构体件： 塔体是塔设备的 外壳，通常由等 直径、等壁厚的 钢制圆筒和上、 下椭圆封头组成。
(2)
板式塔基本知识
板式塔基本知识
二、基本类型
根据塔板结构，板式塔可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、舌形塔等
板式塔基本知识
总结：塔板评价指标
*生产能力大（即气液相负荷高）； *塔板效率要高（往往与生产能力冲突）； *操作弹性大（最大负荷/最小负荷=大）； *压降低； *价格低廉，易于制造。
板式塔基础知识
板式塔基本知识 -----思考
板式塔基本知识
一、总体结构
板式塔称为 备。
的气液传质设
在一个圆筒形的壳体内装有若干块按
一定间距放置的水平塔板，液体靠
由上层塔板经降液管流至下层塔板，最
后由塔底流出；气体靠
推动，逐板
由下向上穿过板上液层而流向塔顶。
气体通过每层板上液层时，形成
，泡沫可为两相接触提供足够大的
当负荷有变动时，操作稳 定性差。当介质粘性较大 或含杂质较多时，筛孔易 堵塞。
板式塔基本知识
泡罩、筛板及浮阀塔板都属于气相为分散相 的板型，即气体在鼓泡或泡沫状态下进行气液接触 。为防止严重的雾沫夹带，生产能力受到限制。而 近年来发展起来的喷射型塔板克服了这个弱点。
喷射型塔板上， ，充分利用气体的动能来促进两相的接
板式塔基本知识
浮动舌形塔
：处理量大、 压降小、雾沫夹 带少、操作弹性 大、稳定性好、 塔板效率高等优 点（介于浮动塔 板与固定舌形塔 板之间）。结构 简单，制造方便。
：在操作过
程中浮舌易磨损。
舌形塔盘的浮舌舌孔形塔盘
板式塔基本知识
三、板式塔比较
板式塔的结构形式多种多 样，各种塔盘结构都具有各自 的特点，且都有各自适宜的生 产条件和范围，在具体选择塔 盘结构时应根据工艺要求选择。
板式塔基本知识
舌形塔
优点：舌形塔盘物
料处理量大，压降 小，结构简单，安 装方便。
缺点：操作弹性小，
塔板效率低。被气 体喷射的液流在通 过降液管时，会夹 带气泡到下塔板， 气相夹带现象严重。
板式塔基本知识
5.浮动舌形塔
浮动舌形塔盘是在塔 板孔内装设了可以浮 动的舌片。浮动舌片 既保留了舌形塔倾斜 喷射的结构特点，又 具有浮阀操作弹性好 的优点
操作稳定性较好，易于控 制，负荷有变化时仍有较 好的弹性，介质适应范围 广。
? 缺点：生产能力较低，流
体流经塔盘时阻力与压降 大，且结构较复杂，造价 较高，制造加工有较大难 度。
板式塔基本知识
? 2.浮阀塔
浮阀塔是上世纪 50年代发展起 来的板式塔。
塔板上开有若干大孔，每个 孔上装有一个可以上下浮动的 阀片，阀片本身有三条“腿” ，插入阀孔后将各腿底脚板转 90°，用以限制操作时阀片在 板上升起的最大高度,阀片周边 又冲出三块略向下弯的定距片 ，当气速很低时，靠这个定距 片使阀片与塔板呈点接触而坐 落在阀孔上。