第三蒸馏和吸收塔设备（下册）塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。

评价塔设备的基本性能指标主要包括以下几项：生产能力，分离效率，适应能力及操作弹性，流体阻力。

第一节板式塔一塔板结构类型及特点1泡罩塔其传质元件为泡罩，泡罩分圆形和条形两种，多数选用圆形泡罩，其尺寸一般为①80，100，150 （mm三种直径，泡罩边缘开有纵向齿缝，中心装升气管。

升气管直接与塔板连接固定。

塔板下方的气相进入升气管，然后从齿缝吹出与塔板上液相接触进行传质。

不易发生漏液现象，有较好的操作弹性，塔板不易堵塞，对于各种物料的适应性强；结构复杂，金属耗量大，造价高；板上液层厚，气体流径曲折，塔板压降大，兼因雾沫夹带现象较严重，限制了气速的提高，生产能力不大。

液面落差大，气体分布不均，使得板效率不高。

抱罩塔2浮阀塔板浮阀是20世纪二战后开始研究，50年代开始启用的一种新型塔板，后来又逐渐出现各种型式的浮阀，其型式有圆形、方形、条形及伞形等。

较多使用圆形浮阀，而圆形浮阀又分为多种型式，如图所示。

浮阀取消了泡罩塔的泡罩与升气管，改在塔上开孔，阀片上装有限位的三条腿，浮阀可随气速的变化上、下自由浮动，提高了塔板的操作弹性、降低塔板的压降及液面落差，同时具有较高塔板效率，生产能力大。

在生产中得到广泛的应用。

V-4 型一筛板塔盘去掉泡罩和浮阀，直接在塔板上，按一定尺寸和一定排列方式开圆形筛孔，作为气相通道。

气相穿过筛孔进入塔板上液相，进行接触传质。

结构简单，金属耗量小，造价低廉；气体压降小，板上液面落差也较小，其生产能力及板效率较泡罩塔的高。

操作弹性范围较窄，小孔筛板容易堵塞。

篩扳塔板4其他型式的塔板: 喷射塔板与浮舌塔板：将塔上冲压成斜向舌形孔，张角20°左右，如图6.9.8所示。

气相从斜孔中喷射出来，一方面将液相分散成液滴和雾沫，增大了两相传质面，同时驱动液相减小液面落差。

液相在流动方向上，多次被分散和凝聚，使表面不断更新，传质面湍动加剧，提高了传质效率。

若将舌形板做成可浮动舌片与塔板铰链，称其为浮舌塔板，可进一步提高其操作弹性。

二板式塔的水力学性能1塔内气、液两相的流动（1）塔板上气、液流动状态从严重漏液到液泛整个范围内存在有五种接触状态，即：鼓泡状态、蜂窝状态、泡沫状态、喷射状态及乳化状态。

工业生产中一般希望呈现泡沫态和喷射态两种状态。

a泡沫状态随气速的增大，接触状态由鼓泡、蜂窝状两状态逐渐转变为泡沫状，如图（a）所示。

由于孔口处鼓泡剧烈，各种尺寸的气泡连串迅速上升，将液相拉成液膜展开在气相内，因泡沫剧烈运动，使泡沫不断破裂和生成，以及产生液滴群，泡沫为传质创造了良好条件。

是工业上重要的接触状态之一。

b.喷射状态当液相流量较小而进一步提高气速时，则泡沫状将逐渐转变为喷射状。

从筛孔或阀孔中吹岀的高速气流将液 相分散高度湍动的液滴群，液相由连续相转变为分散相，两相间传质面为液滴群表面。

由于液体横向流经塔 板时将多次分散和凝聚，表面不断更新，为传质创造了良好的条件，是工业塔板上另一重要的气、液接触状 ^态。

(2)液泛气、液两相在塔内总体上呈逆行流动，并在塔板上维持适宜的液层高度，进行接触传质。

如果由于某种原因，使得气、液两相流动不畅，使板上液层迅速积累，以致充满整个空间， 破坏塔的正常操作，称此现象为液泛，液泛原因分为两种。

a.过量雾沫夹带液泛雾沫夹带造成返混，降低塔板效率。

少量夹带不可避免，只有过量的夹带才能引起严重 后果。

液沫夹带有两种原因引起，其一是气相在液层中鼓泡，气泡破裂，将雾沫弹溅至上一 层塔板。

可见，增加板间距可减少夹带量。

另一种原因是气相运动是喷射状，将液体分散并 可携带一部分液沫流动，此时增加板间距不会奏效。

随气速增大，使塔板阻力增大，上层塔板上液层增厚，塔板液流不畅，液层迅速积累，以致充满整个空间，即液泛。

由此原因诱发 的液泛为液沫夹带液泛。

开始发生液泛时的气速称之为液泛气速 。

b •降液管液泛当塔内气、液两相流量较大，导致降液管内阻力及塔板阻力增大时，均会引起 降液管液层升高，当降液管内液层高度难以维持塔板上液相畅通时，降液管内液 层迅速上升，以致达到上一层塔板，逐渐充满塔板空间，即发生液泛。

并称之为降液管内液泛。

塔板?R 疙（3）严重漏液板式塔少量漏液不可避免，当气速进一步降低时，漏液量增大，导致塔板上难以维持正常操作所需的液面，无法操作。

此漏液为严重漏液，称相应的孔流气速为漏液点气速匕。

正常操作时，泄漏量应不大于液体流量的10%。

（4）雾沫夹带雾沫夹带是指板上液体被上升气体带入上一层塔板的现象。

过多的雾沫夹带将导致塔板效率严重下降。

为了保证板式塔能维持正常的操作，控制雾沫夹带量e v V 0.1kg （液）/kg（气）。

影响雾沫夹带量的因素很多，最主要的是空塔气速和塔板间距。

通常间接地用操作时泛点率作为估算雾沫夹带量大小的指标。

实际设计气速u与液泛气速之比"称之为泛点率。

在下列泛点率数值范围内，kg（液）/kg（气）:一般可保证雾沫夹带量达到规定的指标，即e v＜1大塔直径0.9m以下的塔减压塔泛点率V 80%泛点率＜70%泛点率＜75%（5）塔板压力降塔内气体在穿过塔板时要克服塔的阻力，例如：第n块塔板，其阻力二〕为毎广珀厂Pj 其值含三部分，即：* 气体穿过塔板的干板阻力妬，*气体克服塔板上液层静压及穿过液层的阻力 T 克服筛孔处液体表面的张力的阻力丫如图U形压差计指示如所示。

所以切=需也+九(6)负荷性能图a泄漏线：③泄漏线又称为气相负荷下限线。

此线表明不发生严重泄漏现象的最低气体负荷，是一条平行于横轴的直线。

b液相负荷下限线：②对于平堰，一般取堰上液层高度h。

冲0.006m作为液相负荷下限条件，低于此限时，便不能保证板上液流的均匀分布，降低气液接触效果'c液相负荷上限线：④液相负荷上限线又称为降液管超负荷线。

此线反映对于液体在降液管内停留时间的起码要求。

对于尺寸已经确定的降液管，若液体流量超过某一限度，使液体在降液管内停留时间过短，则其中气泡来不及放出就进入下层塔板，造成气相返混，降低塔板效率d液泛线：⑤液泛线表示降液管内泡沫层高度达到最大允许值时的Vs-Ls关系，塔板的适宜操作区也应在此线以下，否则将可能发生液泛现象，破坏塔的正常操作。

f液沫夹带上限线：①通常把气相负荷上、下限之比称为塔板的操作弹性。

浮阀塔的操作弹性一般为3〜4。

二设计步骤与计算方法1塔板流型选择液相在塔板上横向流过时分程的型式称之为流型。

将液相从受液盘直接流向降液的型式为单流型，如图（a）所示。

当液体流量增大至一定程度时，液体流动阻力增大。

当流道较长时，则在液体流动方向形成较大液面落差，使得塔板上阻力分布不均，从而影响气相通过塔板的分布不均。

亦将引起液相倾向性漏液，不利于传质。

当液体流量大，塔径也随之增大时，则可采用双流型，如图（b）所示。

设两个降液管，使液相从两侧流向中心降液管，或从中心流向两侧的降液管，这样减少了单程液相流量，缩短了流道长度，增大流通截面，从而使阻力减少，塔板液面落差减小，使塔板压降分布比较均匀。

当流体流量继续增大，塔径扩大时，可选择四程流型，阶梯流型如图（c）（d）所示反之，当流量小，塔径小时，为保证液相在塔板的停留时间，可选择U型流程。

2塔径和塔高(1)塔径D：当流型初步确定之后，即可确定气体通道截面的型式。

气体流量已由设计条件给定Vs^ls。

若能确定内引起塔板液泛的最小气速与，即液泛气速。

由勺确定设计点的操作空塔气速■- ' ： _- o进而求得气相通道截面积A和塔截面积V及塔径D。

a. 液泛气速.■及u液泛气速与系统气、液两相物性、流动参数及塔板结构有关。

由气相中的悬浮液滴的力分析可得：U/=c''' m/s , C —气体负荷因子Fair关联了气、液两相流动参数(V L/V G)( p G p L)1/2，塔板间距与气体负荷因子C20的关系，获得液体表面张力旳o =2° mN/m时气体负荷因子Go如图所示。

I.080G「耳04.03020101 02 .03 .05.07 J ,2 3 5 7 1馬板堪隈臣关联图当液相的表面张力＞■'偏离20mN/m寸，则下式进行校正可得将实际设计气速U与液泛气速之比从而求得设计塔气速u:b塔径D的确定称之为泛点率，设计一般泛点率为0.6〜0.8 ,(0一6~0明。

以单流型为例,。

气体流通截面A等于全塔截面「卜减去降液管所占的面积，即：于是可导得:初始塔径:根据工程经验，虫』/虫『取0.06〜0.12为宜。

由于堰长比函数关系，故相应可取」为0.6〜0.75，如图所示。

塔径标准值：0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2 …以0.2m 递增。

(2)塔高：a塔板间距力T:其与塔径有关，也与物料的性质有关，通常参考塔径D选择板间距，最终由塔板水力学性能校核确认。

板间距力丁选择参考范围如下表所示.塔板间距和塔径的经验关联降液盘顶部设有溢流堰 hw,以维持塔板上一定液层高度。

降液管底部留有底隙 hb ，为液 体进入下层塔板的通道。

塔径确定之后，重新计算塔的泛点率。

b 塔高计算:示。

精馏塔总高是塔装有塔板的有效高度和其因工艺要求和安装需要辅助高度之和。

实际塔板数 2塔板设计 (1)溢流装置溢流装置含降液管、溢流堰、底隙等几部分。

降液管是塔板间的液体通道及液相夹带气泡的分离场所，如右图所示。

降液管有弓形、圆形或矩形几种型式。

液相流量较大时一般采用弓形降液管， 小流量采用圆形或矩形降液管，故工业上一般采用弓形降液管，如图中(a)(b)(c)所示。

其他型式(d)(e)(f) 用于实验装置。

为提高塔板上开孔区面积，降液管底部适当收缩，以减少受液盘面积，如图中 (b)(c)所 由标准塔径D 计算实际气速:mIk'应保证25 2 16Of单位堰上液体流量丄即溢液强度增大而提高。

由以下公式求得由下图查得。

唏板开孔率根据工程经验,堰高…•直接影响液层高度和气液接触时间和状态或相际接触面。

= 40- 80伽常压与加压塔 ■■取25mm 左右。

降液管的，减压塔或要求阻力很小的塔板其E -液流收缩系数；E 液流收缩系数反映塔壁对液流收缩的影响, 。

通常取为30〜40mm(2)筛孔及筛孔排列方式筛孔直径"血可取3〜8mm 可更小，也可更大。

大筛孔 血为12〜25mm 对较脏或易堵塞的物料则采用大筛孔；一般则采用小筛孔。

1 2 3 5 7 10 20 30 50100 200 500 1000弓形堰的校正系数底隙'应略小于 定的液封，避免气体窜入降液管，所以f对物料较脏，有结焦或聚合物的物料，应适当加大，以防堵塞。