板式塔发展的文献综述
板式塔基本知识
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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。
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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
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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
1．泡罩塔
泡罩塔是最早应用于工业生 产的典型板式塔。泡罩塔盘由塔板、 泡罩、升气管、降液管、液流溢等 组成。生产中使用的泡罩形式有多 种，最常用的是圆形泡罩。
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。
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浮动舌形塔
优点：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。
缺点：在操作过
程中浮舌易磨损。
舌形塔盘的舌孔
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浮舌形塔盘的舌片
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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。
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总结：塔板评价指标
文献综述模板
文献综述前言丙烯是三大合成材料的基本原料,在化工生产中扮演着重要的角色。
主要用于生产丙烯腈、异丙烯、丙酮和环氧丙烷等[1]。
用以生产多种重要有机化工原料、生成合成树脂、合成橡胶及多种精细化学品。
其对环境有害，建议用焚烧法处理。
丙烷易燃，常用作烧烤、便携式炉灶和机动车的燃料。
有单纯性窒息及麻醉作用，10%浓度以下的丙烷，会引起轻度头晕；接触高浓度丙烷会使人出现麻醉、意识丧失等状态；极高浓度时可致人窒息。
精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工、炼油、石油化工等工业中具有广泛的应用。
精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。
实现原料混合物中各组成成分的分离过程是同时进行传质传热的过程[2]。
一、研究有关背景1、简述精馏过程在能量剂的驱动下，气、液两相多次直接接触和分离，因液相混合物中各组分由液相向气相转移，而难挥发组分则由气相向液相转移，从而实现原料中各组分的分离。
该过程是同时进行的传质、传热的过程。
为实现精馏过程，必须为该过程提供物流的存储、输送、传热、分离、控制等的设备和仪表。
由这些设备和仪表等构成精馏过程的生产系统，即所要设计的精馏装置。
2、原理利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分(重组分)却由气相向液相中迁移，使混合物得到不断分离，该过程被称为精馏。
精馏过程中，传热、传质过程同时进行。
原料从塔中适当位置进塔，将塔分为两段，上段为精馏段，不含进料，下段含进料板为提馏段，冷凝器从塔顶提供液相回流，再沸器从塔底提供气相回流。
气、液相回流是精馏重要特点。
在精馏段,气相在上升的过程中，气相轻组分不断得到精制，在气相中不断地增浓，在塔顶获得轻组分产品[3]。
化工原理——板式塔设计
逐板计算，得出理论板数 N
再获得实际板数与上面假设比较
如果相差较大，需重新迭代 最后计算获得实际板数
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第三节
板式塔的化工设计计算
一、塔的有效高度 Z
Z HT N p
已知：实际塔板数 NP 选取塔板间距 HT 有效塔高 塔体高度：有效高+顶部+底部+其它 安装高度 ：裙座
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选取塔板间距 HT ：(计算塔径之后还要迭代） 考虑经济性 、经验选取 HT ↓，则塔高↓，液沫夹带量↑，液泛气速↓ HT ↑，则塔内气速↑，塔径↓，但塔高↑
设计气速 u
= 泛点率 ×uf
A Vs u
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所需气体流通截面积
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塔截面积 AT = 气体流通截面积 A +降液管面积 Ad 即： A = AT - Ad 塔截面积
A AT Ad 1 AT
选取 Ad / AT原则 单流型弓形降液管： 0.06 -- 0.12 多流型：可适当增大 U 形流型：可适当减小
（2）热量衡算(H)
再沸器、冷凝器负荷 Q、热剂、冷剂的用量
（3）气液平衡方程(E) （4）归一方程（S） MESH
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已知：塔顶、塔底组成、塔顶压力、回流比 为求理论板数需要知道：塔顶、塔底温度，塔内气液相负荷， 相对挥发度 烃类特点：近似认为理想体系，可按恒摩尔流假设处理 如何确定物性
塔设计中物性的确定按塔顶温度、压力条件；
底隙 hb ：30 -- 40 mm
3. 溢流堰
维持塔板上一定液层 使液体均匀横向流过
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液流型式选取参考表
塔径 m
1.0 1.4 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
液体流量
m 3/h
板式塔技术说明
板式塔技术说明板式塔的主要特征是在塔内装置一定数量的塔板，原水水平流过塔板，经降液管流入下一层塔板，载气以鼓泡或喷射方式穿过板上水层，相互接触传质。
塔内气相和水相组成沿塔高呈阶梯变化。
板式塔的传质效率比填料塔高。
一、板式塔的结构板式塔为逐级接触式的气液传质设备，其结构如图12-6 所示。
它由圆柱形壳体、塔板、溢流堰、降液管及受液盘等部件组成。
操作时，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流动液层。
气体则在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板的升气道（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。
在板式塔中，尽量使两相呈逆流流动，以提供最大的传质推动力。
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。
二、塔板类型塔板可分为有降液管式塔板和无降液管式塔板（也称为穿流式或逆流式）两类。
在有降液管式塔板上，气液两相呈错流方式接触，这种塔板效率较高，具有较大的操作弹性，使用广泛。
在无降液管式塔板上，气液两相呈逆流接触，塔板板面利用率较高，生产能力大，结构简单，但效率低，操作弹性较小，工业使用较少。
有降液管式塔板分为泡罩塔板、筛孔塔板、浮阀塔板、喷射型塔板。
（1）泡罩塔板泡罩塔板的主要元件为升气管及泡罩。
泡罩安装在升气管顶部，分圆形和条形两种，其中圆形泡罩使用较广。
泡罩的下部周边有很多齿缝，齿缝一般为三角形、矩形或梯形。
泡罩在塔板上按一定规律排列。
操作时，板上有一定厚度的液层，齿缝浸没于液层中而形成液封。
升气管的顶部应高于泡罩齿缝的上沿，以防止液体从升气管中漏下。
上升气体通过齿缝进入板上液层时，被分散成许多细小的气泡或流股，在板上形成鼓泡层，为气液两相的传热和传质提供大量的接触界面。
板式塔课程设计绪论
板式塔课程设计绪论一、教学目标本课程的教学目标分为三个维度：知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
1.知识目标：通过本课程的学习，学生需要掌握板式塔的基本原理、结构类型、设计计算方法以及应用领域等方面的知识。
2.技能目标：学生需要具备板式塔的CAD绘制能力，能够独立完成板式塔的设计计算，并了解板式塔的施工安装过程。
3.情感态度价值观目标：培养学生对化工过程装备行业的热爱，提高学生对板式塔在化工领域重要性的认识，培养学生的创新意识和团队合作精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.板式塔的基本原理：介绍板式塔的工作原理、塔内流体流动特点以及塔内质量传递过程。
2.板式塔的类型：讲解不同类型的板式塔，如泡罩塔、筛板塔、浮动喷射塔等，并分析各种类型的优缺点。
3.板式塔的设计计算：教授板式塔的设计计算方法，包括塔径计算、塔高计算、塔内构件设计等。
4.板式塔的应用领域：介绍板式塔在化工、环保、能源等行业中的应用案例。
5.板式塔的施工安装：讲解板式塔的施工安装过程，包括塔体安装、内件安装、调试运行等。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行授课：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握板式塔的基本原理、设计计算方法和应用领域。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解板式塔在工程中的应用。
3.实验法：学生进行板式塔的模型实验，增强学生对板式塔结构和工作原理的认识。
4.讨论法：学生就板式塔的设计计算、施工安装等方面的问题进行讨论，提高学生的思辨能力和团队协作能力。
四、教学资源为了保证教学的顺利进行，教师需要准备以下教学资源：1.教材：《化工过程装备设计原理》等板式塔相关教材。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，以丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作板式塔的PPT、视频等多媒体资料，以便于学生更好地理解板式塔的结构和原理。
4.实验设备：准备板式塔模型实验所需的设备，如板式塔模型、流体循环系统等。
板式精馏塔
塔要 塔 高 出 板 塔 顶根 高 为度 塔 与 顶 空据 示 （应 气 塔 空 间除 意 大 体 顶 间 。沫 图 于 夹 空 见 器 需 ～板 带 间 图 的要 间的的 指 安安 距液距 塔 ）， 滴 离 装装 内 要除 通沉。 最 求 沫 。常 降 为 上 确 器 若取 ， 利 层 定时 图 其于 塔 ，
Jet Co-flow Valve Tray，00105902.5)阀 笼与塔板固定，阀片在阀笼内上下浮动。主要由 塔体、降液管、受液盘、塔板与由阀体、阀片、 阀盖组成的JCV浮阀构成的双流喷射浮阀塔，它 从根本上改变了传统浮阀塔板的传质机理，将单 一鼓泡传质，变为双流传质，一部分为鼓泡、另 一部分为喷射湍动传质，使塔的分离效率和生产 能力都大大提高。该塔板可作为化工过程中的气 液传质、换热设备。JCV浮阀塔板具有结构简单、 阀片开启灵活、高效、高通量、寿命长、耐堵塞 的特点。
此外普通浮阀塔板开孔F因子大多在8～18之 间操作，即操作弹性约为2.2。而VFV浮阀塔板开 孔规格为Ø50，阀片开孔规格为Ø50/Ø15，低负荷 下阀片不开启开孔为Ø15，高负荷下阀片全开启 开孔为Ø50，因此这种独特结构使VFV浮阀自身 具有约12的操作弹性。 这种高操作弹性可同时适应多种不同操作工况 的要求，简化工艺及塔内件选型和设计，避免了 采用普通浮阀塔板在不同工况下需采取堵孔的繁 琐操作。 JCV浮阀塔板开孔率、开孔分布设计可按普通 F1型浮阀塔板进行设计。
整块式塔板结构
小塔的塔板均做成整块式的，相 应地，塔体则分成若干段塔节，塔节 与塔节之间用法兰连接。每个塔节中 安装若干块叠置起来的塔板。塔板与 塔板之间用一段管子支承，并保持所 需要的板间距。塔节内的板数与塔径 和板间距有关。
与泡罩塔相比筛板塔是最早用于化工生产的塔 设备之一，但以往因操作不易掌握而未被广泛使 与用。近年来，筛板塔经过大量研究和工业实践， 在结构和设计方面得到改进，筛板塔有以下优点： 生产能力约大10%，在优惠条件下板效率约大 10%（与浮阀塔相近），气体流动的压强降少 30%，造价少40%。筛板塔的主要缺点是气液流 量变化范围窄，气液流量的变动会显著影响操作 的稳定性和塔板效率，此外，筛孔也容易堵塞。
塔板式精馏塔设计(图文表)
（一）设计方案的确定本设计任务为乙醇-水混合物。
设计条件为塔顶常压操作，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。
酒精精馏与化工精馏过程不同点就在于它不仅是一个将酒精浓缩的过程，而且还担负着把粗酒精中50多种挥发性杂质除去的任务，所以浓缩酒精和除去杂质的过程在酒精工业中称为精馏。
物料中的杂质基本上是在发酵过程中生成的，只是很少数的杂质是在蒸煮和蒸馏过程中生成的。
本次设计的精馏塔用板式塔，内部装有塔板、降液管、各种物料的进出口及附属结构（如全凝器等）。
此外，在塔板上有时还焊有保温材料的支撑圈，为了方便检修，在塔顶还装有可转动的吊柱。
塔板是板式塔的主要构件，本设计所用的塔板为筛板塔板。
筛板塔的突出优点是结构简单造价低，合理的设计和适当的操作能使筛板塔满足要求的操作弹性，而且效率高，并且采用筛板可解决堵塞问题，还能适当控制漏液。
设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送人精馏塔内。
塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
该物系属不易分离物系，最小回流比较小，采用其1.5倍。
设计中采用图解法求理论塔板数，在溢流装置选择方面选择单溢流弓形降液管。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔顶产品经冷却后送至储罐。
（二）精馏塔的物料衡算1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率乙醇的摩尔质量 M 乙醇=46kg/kmol纯水的摩尔质量 M 水 =18kg/kmolx F =18/65.046/35.046/35.0+=0.174x D =18/1.046/9.046/9.0+=0.779x W =46/995.018/005.018/005.0+=0.0022.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F =0.174×46＋18×(1-0.174)= 22.872 kg/kmolM D =0.779×46＋18×(1-0.779)= 39.812 kg/kmolM W =0.002×46＋18×(1-0.002)= 18.056 kg/kmol3.物料衡算 D=30024812.3948000000⨯⨯=167.454 kmol/hF=D+WF ·x F =D ·x D +W ·x W解得 F=756.464 kmol/h W=589.01 kmol/h｛（三）塔板数的确定1.回流比的选择由任务书提供的乙醇-水物系的气液平衡数据绘出x-y 图；由于设计中选用泡点式进料，q=1，故在图中对角线上自点a（x D,x D）作垂线，与Y轴截距oa=x D/(R min+1)=0.415 即最小回流比R min=x D/oa-1=0.877取比例系数为1.5，故操作回流比R为R=1.5×0.877=1.3162.精馏塔的气液相负荷的计算L=RD=1.316×167.454=220.369 kmol/hV=L+D=(R+1)D=2.316×167.454=387.823 kmol/hL ’=L+qF=220.369+756.464=976.833 kmol/hV ’=V+(q-1)F=V=387.823 kmol/h3.操作线方程精馏段操作线方程为 y=1+R R x+11+R x D =1316.1316.1+x+11.3161+×0.779即：y=0.568x+0.336提馏段操作线方程为 y=F q D R qF RD )1()1(--++x-Fq D R D F )1()1(--+-x W =1.316*167.454+1*756.464(1.316+1)*167.454x-756.464167.454(1.3161)*167.454-+×0.002即：y=2.519x-0.0034.采用图解法求理论塔板数总理论塔板层数 N T=13进料板位置 N F=第10层5.全塔效率的计算查上图可知，t D=78.43 o C t W=99.53 o Ct平均= t D t W=88.35 o C塔顶P乙醇=101.749 KPa P水=44.607 KPaα顶=2.281塔底P乙醇=222.502 KPa P水=99.754 KPaα底=2.231α平均=α顶α底=2.256平均温度下μA=0.38 mPa·sμB=0.323 mPa·sμL=x AμA+(1-x A)μB=0.079×0.38+(1-0.079)×0.323=0.327 mPa·s 查蒸馏塔全塔效率图，横坐标为α平均μL=0.738可查得E T=52％6.实际板层数求取精馏段实际板层数N精=9/0.52=17.31≈18提馏段实际板层数N提=4/0.52= 7.69≈8（四）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算1.操作压力计算塔顶操作压力P D=101.3 KPa单板压降△P=0.7 kPa进料板压力P F=0.7×18+101.3=113.9 kPa塔底操作压力P W=101.3+0.7×26=119.5 kPa精馏段平均压力P m=(101.3+113.9)/2=107.6 kPa 压力P m=(113.9+119.5)/2=116.7 kPa2.操作温度计算计算全塔效率时已知塔顶温度t D=78.43 o C进料板温度 t F=83.75 o C塔底温度t W=99.53 o C精馏段平均温度t m=(t D+t F)/2=(78.43+83.75)/2=81.09 o C提馏段平均温度t m=(t W+t F)/2=(99.53+83.75)/2=91.64 o C3.平均摩尔质量计算塔顶平均摩尔质量计算由x D=y1=0.779 查上图可得x1=0.741M VDm=0.779×46+(1-0.779)×18=39.812 g/molM LDm=0.741×46+(1-0.741)×18=38.748 g/mol进料板平均摩尔质量计算 t f=83.74 o C由y F=0.518 查上图可得x F=0.183M VFm =0.518×46+(1-0.518)×18=32.504 g/molM LFm =0.183×46+(1-0.183)×18=23.124 g/mol精馏平均摩尔质量M Vm =( M VDm + M VFm )/2=36.158 g/molM Lm =( M LDm + M LFm )/2=30.936 g/mol4.平均密度计算气相平均密度计算由理想气体状态方程计算，即ρVm =RT PMv =)15.27309.81(314.8158.366.107+⨯⨯=1.321 kg/m3 液相平均密度计算液相平均密度依1/ρLm =∑αi /ρi 计算塔顶液相平均密度计算t D =78.43 o C 时 ρ乙醇=740 kg/m 3 ρ水=972.742 kg/m 3ρLDm =)742.972/1.0740/9.0(1+=758.14 kg/m 3进料板液相平均密度计算t F =83.75 oC 时 ρ乙醇=735 kg/m 3 ρ水=969.363 kg/m 3ρLFm =)363.969/636.0735/364.0(1+=868.554 kg/m 3塔底液相平均密度计算t W =99.53 oC 时 ρ乙醇=720 kg/m 3 ρ水=958.724 kg/m 3ρLWm =)724.958/995.0720/005.0(1 =957.137 kg/m 3精馏段液相平均密度计算ρLm =(ρLFm +ρLDm )/2=(758.14+868.554)/2=813.347 kg/m 3 提馏段液相平均密度计算 ρLm =(ρLFm +ρLWm）/2=(957.137+868.554)/2=912.846 kg/m 3 5.液体平均表面张力计算液体平均表面张力依σLm =∑x i σi 计算塔顶液相平均表面张力计算t D =78.43时 σ乙醇=62.866 mN/m σ水=17.8 mN/m σLDm =0.779×17.8+0.221×62.886=84.446 mN/m进料板液相平均表面张力计算 t F =83.75时 σ乙醇=61.889 mN/m σ水=17.3 mN/m σLFm =0.183×17.3+0.817×61.889=53.729 mN/m塔底液相平均表面张力计算 t W =99.53时 σ乙醇=58.947 mN/m σ水=15.9 mN/m σLWm =0.005×15.9+0.995×58.947=58.732 mN/m精馏段液相平均表面张力计算σLm =(84.446+53.729)/2=69.088 mN/m提馏段液相平均表面张力计算σLm =(58.732+53.729)/2=56.231 mN/m6.液体平均粘度计算液体平均粘度依lgμLm=∑x i lgμi计算塔顶液相平均粘度计算t D=78.43o C时μ乙醇=0.364mPa·s μ水=0.455 mPa·s lgμLDm=0.779lg(0.455)+0.221lg(0.364)=-0.363μLDm =0.436 mPa·s进料液相平均粘度计算t F=83.75 o C时μ乙醇=0.341mPa·s μ水=0.415 mPa·s lgμLFm=0.183lg(0.415)+0.817lg(0.341)=-0.452μLFm=0.353 mPa·s塔底液相平均粘度计算t W=99.53 o C时μ乙醇=0.285mPa·s μ水=0.335 mPa·s lgμLWm=0.002lg(0.335)+0.998lg(0.285)=-0.544μLWm=0.285 mPa·s精馏段液相平均粘度计算μLm=(0.436+0.353)/2=0.395 mPa·s提馏段液相平均粘度计算μLm=(0.285+0.353)/2=0.319 mPa·s（五）精馏塔的塔体工艺尺寸计算1.塔径的计算精馏段的气液相体积流率为V S =ρ3600VM =2.949 m 3/sL S =ρ3600LM=0.0023 m 3/s查史密斯关联图，横坐标为Vh Lh (v l ρρ)21=949.20023.0(321.1347.813) 1/2=0.0196取板间距H T =0.45m ，板上液层高度h L =0.06m， 则H T -h L =0.39m 查图可得C 20=0.08由C=C 20(20Lσ)0.2=0.08(69.088/20)0.2=0.103u max =C (ρL -ρV )/ ρV =2.554 m/s取安全系数为0.7，则空塔气速为u=0.7u max =1.788 m/s D=4V s /πu=788.1/14.3/949.2*4=1.39 m按标准塔径元整后 D=1.4 m塔截面积A T =(π/4)×1.42=1.539 ㎡实际空塔气速为 u=2.717/1.539=1.765 m/s2.精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为Z 精=（N 精-1）H T =7.65 m提馏段有效高度为Z 提=（N 提-1）H T =3.15 m在进料板上方开一人孔，其高度为 1m故精馏塔的有效高度为Z=Z 精+Z 提+1=7.65+3.15+1=11.8 m（六）塔板主要工艺尺寸的计算1.溢流装置计算因塔径D=1.4 m ，可选用单溢流弓形降液管 堰长l W =0.7×1.4=0.98 m 2.溢流强度i 的校核i=L h /l W =0.0023×3600/0.98=8.449≤100~130m 3/h ·m 故堰长符合标准 3.溢流堰高度h W平直堰堰上液层高度h ow =100084.2E （L h /l W ）2/3由于L h 不大，通过液流收缩系数计算图可知E 近似可取E=1h ow =100084.2×1×（L h /l W ）2/3=0.0119 mh W =h L -h ow =0.06-0.0119=0.0481 m 4.降液管尺寸计算查弓形降液管参数图，横坐标l W /D=0.7 可查得A f /A T =0.093 W d /D=0.151 故 A f =0.093A T =0.143 ㎡ W d =0.151W d =0.211 ㎡留管时间θ=3600A T H T /L H =27.64 s ＞5 s 符合设计要求 5.降液管底隙高度h oh O =L h /3600l W u 0’=0.0023/0.98×0.08=0.03 m h W -h O =0.0481-0.03=0.0181 m ＞0.006 m6.塔板布置塔板的分块 D=1400 mm ＞800 mm ，故塔板采用分块式。
塔设备简介及其应用
塔设备简介及其应用塔设备是一类塔形的化工设备。
具有一定形状（截面大多是圆形）、一定容积、内外装置一定附件的容器。
用以使气体与液体、气体与固体、液体与液体或液体与固体密切接触，并促进其相互作用，以完成化学工业中热量传递和质量传递过程。
塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。
经过长期发展, 形成了型式繁多的结构, 以满足各方面的需要。
为了便于研究和比较, 人们从不同的角度对塔设备进行分类。
按单元操作分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔和干燥塔。
用以实现蒸馏和吸收两种分离操作的塔设备分别称为蒸馏塔和吸收塔。
这类塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会, 使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行, 还要能够使接触之后的气、液两相及时分开, 互不夹带。
也有按形成相际接触面的方式和按塔釜型式分类的; 但是, 最常用的分类是按塔的内件结构分为板式塔和填料塔两大类, 人们又按板式塔的塔盘结构和填料塔所用的填料, 细分为多种塔型。
一、板式塔板式塔内沿塔高装有若干层塔板( 或称塔盘) , 液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底, 并在各块板面上形成流动的液层; 气体则靠压强差推动, 由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。
气、液两相在塔内逐级接触, 两相的组成沿塔高呈阶“乘机安全小贴士”安全出行要重视梯式变化。
板式塔结构见图1。
其液体是连续相而气体是分散相，借助于气体通过塔板分散成小气泡而与板上液体相接触进行化学反应。
板式塔反应器适用于快速和中速反应过程，具有逐板操作的特点。
由于采用多板，可将轴向返混降到最低，并可采用最小的液体流速进行操作，从而获得极高的液相转化率。
气液剧烈接触，气液相界面传质和传热系数大，是强化传质过程的塔型。
因此适用于传质过程控制的化学反应过程。
板间可设置传热构件，以移出和移入热量。
缺点是：反应器结构复杂，气相流动压降大，且塔板需要用耐腐蚀材料制作。
按照塔内气、液流动方式, 可将塔板分为错流塔板与逆流塔板两类。
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塔板研究的最新进展
1.前言
塔设备在炼油、化工、制药等过程工业中占有重要地位，其性能的优劣、技术水平的高低将直接影响产品的质量、产量、回收率、经济效率等各个方面。
因此研究和使用新型的塔设备对于强化气液两相传质过程及工业生产具有重要的意义。
塔设备主要分为板式塔和填料塔。
板式塔和填料塔在过去几十年中的发展速度有快有慢，竞争能力时有强弱。
但由于板式塔结构简单、成本低廉而且在设计与操作方面已具备较成熟的经验，因此，在工业生产领域，仍然以板式塔为主。
但板式塔与高效规整的填料相比也有自身的缺点：其通量较小、压降较大、效率也较低[1]。
因此，随着科学技术的发展以及工业生产的需要，设计新型的、高效的、经济的板式塔已势在必行。
作为板式塔的核心部件—塔板，成为了研究的重点。
针对以往普通塔板的缺点，近年来国内外各大塔器生产商在保留传统塔板优势的基础上，设计出了许多满足大通量、低压降等有利于工业生产的新型塔板，用以改造原来的塔板。
2.主题
2.1 国内关于塔板研究的最新进展
由于国内板式塔的发展历史较工业发达的西方国家要短得多，因此国内以前使用的板式塔塔板，很多都是由西方引进并改造而成的。
但是，随着国内化工设备研究水平的提升，国内的一些塔器生产商、研究院所及一些高校，已经研制出一批满足工业要求、高性能的新型塔板。
这些新型塔板，按照塔板的类型分，可分为：新型浮阀塔板[2]、新型筛板塔板[3]、复合塔板[4]及立体喷射型塔板[5]。
其中，新型浮阀塔板包括能显著提高塔板效率、降低塔板压降的Varioflex-Valve Trays(V-V浮阀）、FSV浮动筛片塔板、BVT4浮阀塔板及半椭圆固定浮阀塔板等；新型筛板塔版主要有新型高效导向筛板、MD筛板、带挡板的筛板、多降液管筛板、大通量筛板等，这些塔板能提高塔的生产能力、塔板效率，降低塔板压降和成本；复合塔板是由穿流筛板与规整填料相结合的新型塔板，兼具板式塔和填料塔的某些有点，因而并没有固定的分类；立体喷射型塔板主要有新型垂直筛板和立体传质塔板，这两种塔板都能很好的增大传质面积、进行气液分离，并减小塔的雾沫夹带。
2.2 国外关于塔板研究的最新进展
国外使用板式塔的历史已经超过百年，因此，在板式塔的设计及塔板的研究上比国内要先进[6]。
随着工业生产节能、高效、环保的需要，国外也研制出一批新型的塔板。
由于板式塔塔板的种类有很多，如筛板、浮阀塔板、泡罩塔板、射流塔板[7]等，因此，新型塔板的种类也有很多。
但是，在这些新型塔板中，虽然有些塔板的种类不同，但设计特点及功能是相似的，因此从这个方面来介绍这些新型塔板[8]。
（1）强化利用液体进、入口面积并配备新型降液管的设计
这类塔板主要是增加气相的处理量，从而达到改善塔的工作性能的目的。
这
种新型塔板的代表主要有V--V塔板、ECMD塔板和SUPERFRAC塔板[9]等。
通过V--V塔板的液体与支撑杆及顶板碰撞，增大相际面积，从而提高传质效率。
V--塔板适用于高、中、低气体流速的工况，因而具有较大的操作弹性。
ECMD 塔板用挡板--齿缝筛板代替以前的大孔径筛板，降液管布置在塔板中间，且相邻两塔板的降液管以特定角度交错排列，使两板间距变小，从而用更多塔板来提高塔板效率。
SUPERFRAC塔板通过使用不同的降液管，如扇形降液管、主降液管和辅助降液管共同使用等，来提高塔板的处理能力。
（2）强化鼓泡面积的设计
这类塔板主要采用特殊的微型浮阀提高传质效率，在保持甚至提高传统塔板传质效率和操作弹性的基础上，增加塔板上气液的处理能力。
这种新型塔板的主要代表为Nye塔板和VORTEX塔板[10]。
Nye塔板上没有受液盘，整个板面都为开孔区域，可使板上筛孔的布置区域扩大，使原来受液盘区域变为传质区，从而增大了有效鼓泡面积，进而提高塔板的气相通量。
VORTEX塔板在结构上设计了一种独特的悬挂式防漩涡降液管，从而使塔板在不降低传质效率的前提上，显著提高塔内气、液负荷能力。
（3）强化塔板传质的设计
这类设计主要是通过改变气、液两相的接触形式来强化传质过程，达到提高效率、增大通量的目的。
这类新型塔板的主要代表为Swirl板和Ultra-Frac tray 塔板[11]。
Swirl塔板是在塔板上安装一系列的泡罩阀，高速气流通过罩阀时将液相吸入罩内完成气液接触。
而后一种塔板，主要利用气相高速旋转产生的向心力将液相充分混合后再抛出泡罩外以实现气液分离，在这个过程中同时进行传质。
此外，除了具有以上几种功能的塔板外，还有一些具有其他特殊功能的新型塔板也已经研制成功，如用于处理含有较多固体颗粒物料的塔板--P--K筛孔（缝）塔板及降低雾沫夹带的SLIT塔板[12]等。
3.总结
以上所述的是国内外一些已经研制成功的塔板，但随着工业生产的发展，塔设备的研究与改进依旧不会停止。
对于板式塔，今后的研究重点可能会从针对提高塔板效率转向针对某些特定的问题上（如低压降、大通量、气液流动和接触均匀）的新型塔板上来，但更多的工作应集中在已有的优秀塔板的研究与应用上。
在今后的研究工作中，以下几个方面应该得到重视[8]：
(1) 工艺条件与塔内件的更新、改造及其一体化匹配技术，针对不同的工艺要求和塔内不同截面的气、液负荷采用最经济合理的高效塔板，使塔的整体操作费用与投资费用之和最省。
（2）塔内件结构、材质的改进或更新。
（3）整塔的精心设计、制造、安装和操作，以及对于老塔改造中置换、安装和开工技术。
（4）故障检测和诊断技术现代化。
先进的检测和诊断技术可以提高科研水平、指导生产，对于延长塔的使用周期有很大的帮助。
（5）设计方法的理论化、普遍化和精确化。
（6）小型热模--大型冷模--计算机模拟放大相结合的放大策略。
4.参考文献
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报，2003,13（2）
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