板式塔结构
板式塔的分类及应用
板式塔的分类及应用板式塔是一种常见的化工设备，主要用于气体和液体之间的质量传递。
它采用分层堆填法，在塔内设置大量的填料来增加气体与液体之间的接触面积，从而提高质量传递效率。
板式塔广泛应用于石油化工、化学工程、环保等领域。
根据不同的应用需求，板式塔可以分为几种不同的类型。
一、按照结构形式分类1. 雨淋板式塔：雨淋板式塔是最基本的板式塔结构，由一个整体的塔壳和内部的填料层构成。
不同层次之间通过在塔壳内设置的雨淋板与管束连接，以保证液体沿着填料层均匀分布，提高气液质量传递效率。
这种类型的板式塔结构简单，容易开拆和清洗，被广泛应用于一些气体的吸收和除尘过程中。
2. 板板式塔：板板式塔是一种比较常见的板式塔结构，它是由多个密封的板层堆叠在一起构成的。
其中每层板之间间隔一定的距离，形成了多个小的塔室。
气体从底部进入第一个塔室，然后逐渐向上流动，最终通过板层间的孔洞进入到塔顶，而液体则从塔顶通过喷淋装置均匀地洒在每个板层上，形成均匀的液膜，气液之间进行传质。
这种结构的板式塔具有较高的传质效率和较大的处理量，可应用于气体的吸收、脱硫等工艺中。
3. 蜂窝式板式塔：蜂窝式板式塔是将多个蜂窝状的填料垂直堆放在塔内，形成了多个小的蜂窝室。
气体从塔底部进入，通过蜂窝室之间的孔洞，在不同的填料层之间进行传质。
与其他类型的板式塔相比，蜂窝式板式塔具有较大的表面积和较低的压降，适用于一些对压降要求较高的气液传质过程中。
二、按照填料特征分类1. 海绵板式塔：海绵板式塔是利用聚合物海绵作为填料，采用海绵精细结构特点以及高比表面积，实现气液分离传质的设备。
海绵板式塔具有体积小、重量轻、透气性好等特点，广泛应用于炼油、化工等领域。
2. 金属填料板式塔：金属填料板式塔是利用金属丝网编织成的填料来提高板式塔的传质效率。
金属填料板式塔具有良好的耐腐蚀性、机械强度高等特点，适用于对腐蚀性介质进行处理的工艺。
3. 塑料填料板式塔：塑料填料板式塔是利用塑料制成的填料来代替传统的金属填料，具有较低的成本和优异的化学稳定性，广泛应用于石油化工、环保等领域。
化工原理下3-2板式塔
29
～ 流动阻力 ～ 塔压降 ～ 生产能力 ～ 流动阻力 ～ 传质效率
二、填料的性能及其评价
(3)填料因子 填料的比表面积与空隙率三次方的比值称为填 料因子，以 表示，其单位为1/m。
3
干填料 因子
分析
30
～ 流动阻力
生产能力 传质效率
二、填料的性能及其评价
在操作状态下
第3章
3.2 3.2.1 板式塔
蒸馏和吸收塔设备
板式塔的结构与塔板类型
3.2.2
3.2.3
板式塔的流体力学性能和操作特性
板式塔工艺设计（选读）
1
二、塔板负荷性能图
1.塔板负荷性能图的构造 对一定分离物系，当设计选定塔板类型后，其 操作状况和分离效果便只与气液负荷有关。要维持 塔板正常操作和塔板效率的基本稳定，必须将塔内 的气液负荷限制在一定的范围内，该范围即为塔板 的负荷性能。
最大液流量 Lmax
5
二、塔板负荷性能图
(5) 液泛线 为防止液泛，降液管内的液层高度应不超过某 一数值。
H d ( H T hW )
降液管内 液层高度
液泛气速 uF
塔板 间距 溢流堰 高度
安全 系数
6
二、塔板负荷性能图
3.板式塔的操作分析 ①适宜操作区； ②操作点；
③操作线； ④操作控制；
格里奇格栅填料
25
一、填料的类型
(2)波纹填料 目前工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填 料，它是由许多波纹薄板组成的圆盘状填料，波 纹与塔轴的倾角有30°和45°两种，组装时相邻 两波纹板反向靠叠。各盘填料垂直装于塔内，相 邻的两盘填料间交错90°排列。 波纹填料按结构可分为网波纹填料和板波纹 填料两大类。
板式塔主要类型得结构与特点
板式塔主要类型得结构与特点工业上常用得板式塔有：泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流栅孔板塔浮阀塔具有得优点：生产能力大，塔板效率高，操作弹性大，结构简单，安装方便。
二、板式塔得流体力学特性1、塔内气、液两相得流动A 使气液两相在塔板上进行充分接触以增强传质效果B 使气液两相在塔内保持逆流，并在塔板上使气液量相保持均匀得错流接触，以获得较大得传质推动力。
2、气泡夹带：液体在下降过程中，有一部分该层板上面得气体被带到下层板上去，这种现象称为气泡夹带。
3、液（雾）沫夹带：气体离开液层时带上一些小液滴，其中一部分可能随气流进入上一层塔板，这种现象称为液（雾）沫夹带。
4、液面落差液体从降液管流出得横跨塔板流动时，必须克服阻力，故进口一侧得液面将比出口这一侧得高。
此高度差称为液面落差。
液面落差过大，可使气体向上流动不均，板效率下降。
5、气体通过塔板得压力降压力降得影响：A 气体通过塔板得压力降直接影响到塔低得操作压力，故此压力降数据就是决定蒸馏塔塔底温度得主要依据。
B 压力降过大，会使塔得操作压力改变很大。
C 压力降过大，对塔内气液两相得正常流动有影响。
压力降：ΔPP =ΔPC+ΔPL+ΔPδ塔板本身得干板阻力ΔPC板上充气液层得静压力ΔPL液体得表面张力ΔPδ折合成塔内液体得液柱高度M，则ΔPP /ρLg=ΔPC/ρLg +ΔPL/ρLg +ΔPδ/ρLg即hp =hc+hL+hδ浮阀塔得压力降一般比泡罩塔板得小，比筛板塔得大。
在正常操作情况，塔板得压力降以290—490 N/m2、在减压塔中为了减少塔得真空度损失，一般约为98—245Pa 通常应在保证较高塔板效率得前提下，力求减少塔板压力降，以降低能耗及改善塔得操作性能。
6、液泛（淹塔）汽液量相中之一得流量增大到某一数值，上、下两层板间得压力降便会增大到使降液管内得液体不能畅顺地下流。
当降液管内得液体满到上一层塔板溢流堰顶之后，便漫但上层塔板上去，这种现象，称为液泛（淹塔）如气速过大，便有大量液滴从泡沫层中喷出，被气体带到上一层塔板，或有大量泡沫生成。
板式塔介绍
塔盘板、降液管、受液盘、溢流堰、支撑圈以及支 撑梁等组成。
2、降液管
作用：将进入其内的含有气泡的液体进行 气液分离，使清液进入下一层塔盘。见图 10-13.
圆形降液管常用于小塔，负荷小的场合。 弓形降液管用于大液量及大直径的塔。 整块式塔盘的小直径塔，可采用固定在塔
盘板上的弓形降液管。
3、受液盘
作用：保证降液管出口处的液封，受 液盘有平形和凹形两种。 （1）平行受液盘 特点：结构简单，便于制造与 安装，适用于易结焦和易聚合 的物料，可避免塔盘上形成死角。
3、受液盘
（2）凹行受液盘 特点：具有缓冲液体冲击， 防止液体飞溅，液封效果好， 能使液体均匀流过塔盘的鼓 泡区。
泡罩塔的组成：泡罩、升气管的塔板、降 液管和溢流堰。
泡罩塔的工作原理： 蒸气从下层塔盘上升 进入泡罩的升气
管 通过环形通道 再经过泡罩的齿缝 分散到泡罩间的液层中 搅拌塔盘上的液 体 液层上部变成泡沫层，蒸气与液体充 分接触，达到传质的目的。
圆形泡罩
泡罩的结构
矩形齿缝 连接螺栓 泡罩
升气管
丝网除沫器
结构：若干层 丝网被夹于上 下格栅之间。
特点：自由体 积大，单位体 积小，使用方 便，除沫效率 高，流体阻力 小。丝网除沫 器不适用于处 理不洁净的气 体。
四、化工生产常用的板式塔
1、泡罩塔
4
2
3
1
5
6
1,6-清液 2-降液管 3-降液挡板 4-气液接触区 5-充气液体
泡罩塔的组成与工作原理
泡罩塔的优点：
气液接触充分；操作弹性大，即气液比变 化范围大；适用于多种介质；有较高的生 产能力，适用于大型生产。
板式塔的种类
板式塔分类
泡罩塔 单溢流型 筛板塔 按液体流动路径 按塔板结构 双溢流型 浮阀塔 舌型塔
错流式（有降液管） 按气液两相流动方式 逆流式（无降液管）
板式塔结构
泡罩塔 浮阀塔 筛板塔 板塔） 板式塔无降液管塔（穿流式筛 导向筛板塔 舌形塔 斜喷型塔 浮动舌形塔
新型塔板介绍
优 点
筛板塔 1、结构简单，制造容易，造价低。 2、塔板效率较高，生产能力大。
3、大孔径筛板对物料的适应性强，不易堵 塞。
缺 点
1、操作弹性小，需保持较稳定的气、液流 速，否则会造成漏液或气液接触不良。 2、小孔径筛板易堵塞，不适宜处理脏的、 粘性大的和带固体颗粒的料液。
新型塔板介绍
新型塔板介绍
舌形塔板
塔板上设有倾斜的舌孔，使喷出气流的方向接近水平，因而雾 沫夹带大为减少，同时气流对液流有推进作用，因此气液流通 过能力均较高；但由于塔板上液层太薄，板效率显著降低。 斜孔塔板 由中国开发，它的结构特点是使舌孔的开口方向与液流垂 直，相邻两排的开孔方向相反，这样既允许较大气速且液层不 会过薄，保证高效率。
网孔塔板 由冲有倾斜开孔的薄板组成，板上还装有几块拦截液流的碎流 板,以阻止液体被连续加速,这是一种气液通过能力大,而板效率 无明显降低的新塔板。
塔板介绍
林德筛板 专为真空精馏设计的高效率低压力降塔板,结构特点是在整个筛板上 设置一定数量的导向筛孔，在塔板入口处设置斜台。林德筛板利用 部分气体的动量推动液体流动，以抵消液体流经塔板因受到流动阻 力而形成的水力坡度，均匀降低液层，减少气液两相在空间上的反 向流动和不均匀分布,因此既降低塔板压力降,又提高塔板效率。斜 台的作用是避免低气速下在塔板入口处发生漏液现象。
板式塔基本知识
在塔板或填料中，气体和液体进行传质和传 热过程，最终实现它们之间的分离。
板式塔的流体力学原理
液体的流动
液体的流动受到重力、摩擦力和惯性力的影响，这些力的大小和方向都会影响液体的流动 状态。
气体的流动
气体的流动则受到重力、压力、摩擦力和浮力的影响，这些力的相互作用决定了气体的流 动状态。
板式塔的流体力学特性
溢流装置的位置
溢流装置的位置应合理设置，以保证液体 分布的均匀性。
溢流装置的类型
溢流装置有多种类型，如堰式、槽式等， 应根据工艺条件和物料性质进行选择。
溢流装置的尺寸
溢流装置的尺寸要与塔盘相适应，以保证 液体能够顺畅地流到下一层塔盘。
降液管的选用与设计
降液管的功能
降液管主要用来使液体从上一层塔 盘流到下一层塔盘，同时防止气体 从下层塔盘反窜到上一层塔盘。
板式塔的分类
1
根据操作原理，板式塔主要分为溢流型和鼓泡 型两种。
2
溢流型板式塔是液体从塔顶进入，通过溢流装 置均匀分布在第一块塔板上，然后逐层流下， 与从塔底进入的气体逆流接触。
3
鼓泡型板式塔则是气体从塔底进入，通过分散 装置将气体分散成小气泡，与从塔顶进入的液 体进行逆流接触。
板式塔的特点
板式塔具有较高的分离效率，能够实现高精度的分离 。
板式塔在制药工业中的应用
总结词
高可靠性、高卫生标准
详细描述
制药工业对于产品的质量和生产过程的可靠性要求非常高。板式塔作为一种高效 、可靠的分离设备，在制药工业中扮演着重要角色。其高可靠性和高卫生标准的 特点，能够满足制药工业对于物料分离和精制的高标准要求。
板式塔在环保工业中的应用
总结词
环保、高效
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。
9-1板式塔
西北大学化工原理课件
八、塔板类型
评价塔设备性能的指标
① 生产能力大 即：单位塔截面能处理的气液负荷高； ② 塔板效率高 ③ 板压降低，两相流动阻力小 ④ 操作弹性大 即：上、下操作极限通过的气量之比大； ⑤ 满足工业对生产设备的一般要求 结构简单、造价低、安装维修方便等。
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西北大学化工原理课件
2
hl = β ( h w + how )
由表面张力引起的压降值一般可忽略，故主要由前两项 组成，即：
h f = hd + hl
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西北大学化工原理课件
5. 筛板的几个操作极限
① 漏液点：漏液点气速 u0´：发生严重漏液时筛孔气速。
u0 稳定系数： k = u ′ 0
⎞ 5.7 × 10 ⎛ u ev = ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ σ ⎝ HT − H f ⎠
xn* xn xn-1
指气相或液相经过某板前后的实际组成 变化与经该板的理论组成变化之间的比值， 包括气、液相的莫弗里板效率Emv与EmL。
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西北大学化工原理课件
例9-1 用一个蒸馏釜和一层实际板组成的精馏塔分离二元理想溶液。组成为0.2的 料液在泡点温度下由塔顶连续加入，系统的相对挥发度α= 2.5。若使塔顶轻组分 的回收率为80%，并要求塔顶产品组成为0.28，试求： ① 塔釜残液组成xW； F xF D xD ② 该层塔板的液相默弗里板效率EmL。 x0 y1 解: ① 由题意，塔顶易挥发组分回收率为：
3. 漏液
当气体孔速u0过小或气体分布不均匀时，使一些筛孔无气体 通过，从而造成液体短路，大量液体由筛孔漏下的操作现象。
工作录像
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西北大学化工原理课件
六、板效率的表示与应用