发布时间 : 星期一 文章第六节 板式塔更新完毕开始阅读a1ca647c3968011ca200914c
西北农林科技大学 植物保护学院 《化工原理》课程教案
a．泡罩塔板 泡罩塔板的操作状态和泡罩的基本构造如图5—5所示。塔板上装有作为升气管的短管，升气管上复以泡罩，泡罩下缘为锯齿形开口。但它结构复杂、造价高，尤其是气体流径曲折，塔板压降大、液泛气速低、生产能力小，在新建的装置中已很少采用。
b．浮阀塔板 浮阀塔板可以说是泡罩塔板的一种改进，其取消了升气管，在塔板开孔的上方安装可随气速变化而升降的阀片。如图5—6所示。
运行时，气体通过阀孔将阀片托起并沿水平方向喷出，阀片的开度随气量的改变而自动变化。气量小时它能维持足
够气速，避免漏液；气量大时因阀片开度大而使气速不致过高从而降低压降，并能提高液泛气速。浮阀塔板有生产能力与操作弹性大、板效率高、塔板阻力小、结构简单、造价低等优点，但浮阀对材料的抗腐蚀性能要求较高，一般采用不锈钢制造。
c.舌形塔板 舌形塔板是一种喷射型塔板，塔板上冲压成许多半开的舌形孔，舌叶与板面成一角度，向塔板的溢流出口侧张开，如图5—7所示。舌形孔的典型尺寸为：
??20°，R=25mm，A＝25mm。
当气体通过舌形塔板时，气流穿过舌孔，沿舌叶的张角向斜上方以较高速度喷出，强烈扰动通过的液体，促进了两相传质。
舌形塔板的结构简单、不易堵塞。由于塔板上气液并流流动，液体流动阻力小，使板上液面落差和逆向混合较小。但对负荷波动的适应能力较差，气相夹带较严重。为此，已研究出了浮舌塔板和浮动喷射塔板，提高了操作弹性。
d．筛孔塔板 筛孔塔板简称筛板，该板上是许多均匀分布的筛孔。操作时，上升气流通过筛孔对液体产生阻滞作用，在板上形成一定厚度的液层，而气流本身被分散成细
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小的流股在板上与液层鼓泡接触，进行传质。筛孔塔板的突出优点是结构简单、造价低廉。另外，气体压降小、生产能力较大；缺点是操作弹性范围较窄，小孔筛板易堵塞。
e．导向筛板 导向筛板对普通筛板上作了如下改进：一是在塔板上开设一定数量的导向孔，开口方向与液流方向相同；二是增加鼓泡促进装置，即把液流入口处的塔板翘起一定角度，使液体一进入塔板就有较好的两相接触，如图所示。改进后得到的导向筛板液层鼓泡均匀，液面落差与塔板压降减少，处理能力增大，传质效率提高。
②板式塔上流体力学状况 尽管塔板形式多样，但它们所提供的气液接触方式却
具有共性。以错流筛板塔为例，介绍塔板上气液接触状态、漏液、雾沫夹带、液泛等流体力学规律。
a．气液接触状态 塔板上的气液接触状态与气体经过筛孔的速度（孔速）密切相关。孔速较低时，气体穿过孔口后以鼓泡形式通过液层，板上气液两相呈鼓泡接触，如图5—9(a)所示。鼓泡接触时，气泡的数量不多，两相接触面的湍动程度也不强，故两相传质的传质面积小，阻力大。操作状态称为泡沫接触状态，如图5—9(b)所示。如继续增大孔速，气体将从孔口喷射而出，穿过板上液层时将液体破碎成液滴抛向上方空间，液滴落到板上时又汇集成很薄的液层并再次被破碎成液滴抛出。液体由连续相变为分散相，气体则由分散相变为连续相。这时的接触状态称为喷射接触状态，如图5—9（c）所示，工业上多采用这两种接触状态。
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b．漏液 气体通过筛孔的速度较小时，气体通过筛孔的动压不足以阻止板上液体的流下，液体会直接从孔口落下，这种现象称为漏液。正常操作时，一般控制漏液量不大于液体流量的10％。
c．雾沫夹带 板上液体被上升气体带入上一层塔板的现象称为雾沫夹带。雾沫夹带量主要与气速和板间距有关，其随气速的增大和板间距的减小而增加。雾沫夹带使不同浓度的液体发生了混合，降低了塔板的提浓作用。为保证传质的正常效果，应控制夹带量不超过0.1kg（液体）／kg（干气体）。
d．液泛 为使液体能稳定地流入下一层塔板，降液管内须维持一定高度的液柱。气速增大，气体通过塔板的压降也增大，降液管内的液面相应地升高；液体流量增加，液体流经降液管的阻力增加，相应地，降液管液面也升高。降液管中泡沫液体高度超过上层塔板的出口堰，板上液体将无法顺利流下，从而导致液流阻塞，造成淹塔，即液泛。液泛是气液两相作逆向流动时的操作极限。发生液泛时，分散相由原来的气体变为液体，连续相由原来的液体变为气体，塔的正常操作将被破坏，在实际操作中要避免之。
板效率的各种表示方法及其应用 （1）点效率
EOG?y?yn?1y*?yn?1
式中 y——离开塔板上某点的气相组成；
yn?1——进入第n块板的气相组成；
y*——与被考察点液相组成x成平衡的气相组成。
为计算实际板数，必须知道离开同一块实际塔板的两相平均组成的关系。点效率不能满足此要求。
（2）默弗里板效率－单板效率
EmV,n?yn?yn?1实际塔板的汽相组成增高值 ?*理论板的汽相组成增高值yn?yn?1xn?1?xn实际塔板的液相组成降低值 ?*理论板的液相组成降低值xn?1?xnEmL,n?不仅考虑了塔板上两相之间的接触状况，同时也计入了塔板上气液两相的非
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理想流动，但未考虑塔板间的非理想流动，即液沫夹带和漏夜。EmV、EmL均小于1。一般由试验测定。
（3）理论板数
Ea?Yn?Yn?1
y*?Yn?1Ea考虑了液沫夹带的影响即eV。一般据修正平衡线的概念，实验经常考（设各板
。 EmV均相等为0.6，全回流求实际塔板数）
（4）全塔效率（设计时最常用）
ET?式中 NT——理论板数；
N——实际板数。
P310精馏与吸收ET关联图，已出现许多关联式 10.1.6提高板效率的措施 10.1.6.1 结构参数
影响塔板效率的结构参数很多，塔径、板间距、堰高、堰长以及降液管尺寸等对板效率皆有影响，必须按某些经验规则恰当地选择。 （3）填料塔与板式塔的比较
工业上对塔设备的主要要求有：①气液负荷大，②传质效率高③操作稳定④气体通过塔时阻力小，以适应减压操作或节省动力的要求；⑤结构简单，易加工制造，维修方便，耐腐蚀，不堵塞。
某种填料塔或板式塔很难全面具备这些要求，而是各具特点，应根据具体情况合理选择。
填料塔结构比较简单，气体通过阻力小，便于用耐腐材料制造。板式塔的生产能力大，操作弹性大，塔效率较稳定而利于放大。通常，填料塔在直径较小的塔，处理有腐蚀性的物料，要求压降小的真空蒸馏系统和液气比甚大的操作方面有优越性；而板式塔
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则较适合处理量大的系统。
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