化工设备_板式塔详解

工作原理
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设计及操作时应避免的问题
1）锥流：出现液体流量很小或液封高度不够，蒸气从齿缝推开液体，掠过 液面直接上升，使气液接触不良。
2）脉冲鼓泡：蒸汽量太小，气体不能以连续鼓泡的形式通过液层，下层塔 盘逐渐积蓄蒸汽，使之压力升高，当升高到足够的数值后，气体才通过 齿缝鼓泡溢出，但又造成气压下降，停止鼓泡，待气压再次升高到一定 数值后，才能重新鼓泡通过齿缝。
优点 1）生产能力大，比泡罩塔提高20-40%； 2）操作弹性大； 3）塔盘效率较高，气液接触状态较好，气体沿
水平方向吹入液层，雾沫夹带较小； 4）结构及安装较简单，重量较轻，制造费用低，
仅为泡罩塔的60～80%左右。
缺点 1）气速较低时，塔盘有漏液，效率下降； 2）阀片有卡死和吹脱的可能，导致操作运转及
（一）固定舌型塔盘
工作原理：舌片开启一定角度，舌孔方向与液流方向一致，见图。气相喷出推动液 体，液面梯度减小，液层减薄，处理能力增大，使压降减小。
优缺点：结构简单，安装检修方便，但塔的负荷弹性较小，塔盘效率较低，应用受 到一定限制。
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(二) 浮动舌形塔 结构：一端可以浮动，最大张角约20°。舌片厚度1.5mm，质量约20g。 优缺点：处理能力大，压降小，舌片可以浮动。塔盘雾沫夹带及漏液较小, 操作弹性显著增加。板效率较高，但其舌片容易损坏。
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（1）泡罩塔
优点：操作弹性较大，在负荷变动范围较大时能保持较高效率，液气比范 围大，不易堵塞，能适用多种介质，操作稳定可靠。
缺点：结构复杂，造价高，安装维修麻烦。
泡罩塔盘的主要结构：泡罩、升气管、溢流管及降液管。
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1）液体由上层塔盘通过左侧降液管经下部A处流入塔 盘； 2）横向流过塔盘上布置泡罩的区段B-C（气液接触 区），C-D段用于初步分离液体中夹带的气泡； 3）液体越过出口堰板并流入右侧降液管。在堰板上 方的液层高度称为堰上液层高度，液体流入降液管内 后经静止分离，蒸汽上升返回塔盘，清液流入下层塔 盘。 4）蒸汽由下层塔盘上升进入泡罩升气管内，经过升 气管与泡罩间的环形通道，穿过泡罩的齿缝分散到泡 罩间的液层中去。蒸汽从齿缝中流出时，形成气泡， 搅动塔盘上的液体，在液面上形成泡沫层。气泡离开 液面时破裂成带有液滴的气体，小液滴相互碰撞形成 大液滴而降落，回到液层中。
浮阀的最大开度由阀腿的高度决 定，一般为12.5mm。
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（3）筛板塔
工作原理：塔盘分为筛孔区、无孔区、溢流堰及 降液管等部分。液体从上层塔盘的降液管流下， 横向流过塔盘，越过溢流堰经溢流管流入下层塔 盘，塔盘上依靠溢流堰的高度保持其液层高度。 蒸气自下而上穿过筛孔时，被分散成气泡，在穿 越塔盘上液层时，进行气液两相间的传热与传质。
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（5）各类板式塔类型比较
板式塔类型
泡罩塔
筛板塔
浮阀塔
穿流板塔
穿流式塔
（历史悠久， 经验较多，设 计方法比较成 熟）操作稳定， 适应范围广； 压力降大，结 构复杂，投资 大，单位处理 能力比较小
（塔盘上钻 小孔）制造 简单，造价 较廉，传质 效率比泡罩 塔高，压力 降比泡罩塔 小；操作稳 定性差，塔 盘要严格水 平，筛孔容 易堵塞。
（a）错流式
（b）逆流式
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3)按液体流动型式
单溢流型 双溢流型
a.单溢流型塔盘——
应用最为广泛，结构简单，液 体行程长，有利于提高塔盘效 率；但当塔径或液量大时，塔 盘上液位梯度较大，导致气液 分布不均或降液管过载。
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单溢流型塔径及液量较大时， 液体分流为两股，减小了塔盘 上的液位梯度，减少了降液 管的负荷； 缺点：降液管要相间地置于 塔盘的中间或两边，多占了 一部分塔盘的传质面积。
（泡罩塔的 改进，目前 我国已推广） 操作稳定， 单位处理量 大，传质效 率比泡罩塔 高，制造安 装均较简单， 造价约高
（无降液 管）传质 效率低； 稳定性差， 压力小。
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3.板式塔塔盘的结构
塔盘
溢流型 穿流型
具有降液管，塔盘上液层高度由溢流堰 高度调节。操作弹性较大，效率较高。
气液两相同时穿过塔盘上的孔，处理能力大， 压力降小，但操作弹性及效率较差。
3）倾流：液量过大，蒸气量过小，液体从泡罩的升气管流到下层塔盘。塔 盘效率明显下降。
4）雾沫夹带：蒸气量过大，速度过高形成过量的液体被气体带到上层塔盘。 5）液泛：气、液量均很大，降液管容积太小，部分液体不能通过降液管流
下，而阻截在塔盘上，使塔盘上泡沫层高度超过塔盘间距。
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（2）浮阀塔
50年代前后开发和应用的，应用最广泛。其工作原理：气、液 两相流程与泡罩塔相似。塔盘上开有一定形状的阀孔，蒸气从 阀孔上升，顶开阀片，穿过环形缝隙，以水平方向吹入液层， 形成泡沫。浮阀能随气速的增减在相当宽的气速范围内自由升 降，保持稳定操作。阀片的形状有圆形、矩形等。
检修的困难； 3）塔盘压力降较大，妨碍了它在高气相负荷及
真空塔中的应用。
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浮阀—气液传质元件
周边冲有三个下弯的小定距片。
在浮阀关闭阀孔时，它能使浮阀 与塔盘间保留一小的间隙，一般 为2.5mm，同时，小定距片还能 保证阀片停在塔盘上与其他点接 触，避免阀片粘在塔盘上而无法 上浮。
阀片四周向下倾斜，且有锐边， 增加气体进入液层的湍动作用， 有利于气液传质。
第一节 概 述 第二节 板式塔及其结构设计 第三节 填料塔及其结构设计 第四节 其它结构设计 第五节 塔体和裙座的强度计算
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1.板式塔总体结构
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2.板式塔的分类
1)按塔盘结构
泡罩塔 筛板塔 浮阀塔 舌形塔
2)按气液两相流动方式
(目前应用最广的是筛板塔及浮阀塔)
错流板式塔和逆流板式塔，或称有降液 管的塔盘和无降液管的塔盘。有降液管 的塔盘应用较广.
优点：与泡罩塔相比，其生产能力大20～40％， 塔盘效率高10～15％，结构简单，造价减少40 ％左右，安装维修较容易，塔盘制造容易。 缺点：小孔径筛板易堵塞，不适宜处理脏， 粘性大的和带固体粒子的料液。
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筛孔
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（4）舌型塔
气流垂直向上喷射（如筛板塔），造成较大雾沫夹带。若使气流在盘上沿水平方 向或倾斜方向喷射，可减轻夹带，并调节倾斜角度还可改变液流方向，减小液面梯 度和液体返混。