板式塔
(1)垂直筛板:
结构:塔板开上开设100~ 200mm的大孔;孔上安装 侧壁开有筛孔的泡罩;泡 罩底边留有间隙。
工作原理:液体由间隙进入大孔,上升到气体将这些液体拉成 液膜形成两相上升流动,经泡罩侧壁筛孔喷出后,气体上升, 液体落回塔板。液体从塔板入口流至降液管将多次经历上述过 程。
(2)网孔塔板
堰
安定区
受 液 区
降液管
液
相
气相
开孔区
降 液 管
溢流堰
⑶ 降液管 塔板间液体流动通道,也是溢流液体释放夹带 气体的场所。
降液管类型:降液管有圆形和弓形两类。
降液管规定了液体的流动途径,常用的液流型式有下列几种: U型流程(回转流)、单程流型(又称直径流);双程流型 (半径流);四程流型;阶梯流型;
舌型板 结 构 简 单 , 操 作 范 围 窄 , 分离要求较低的闪
生产能力大 效率较低
蒸塔
斜孔板 生 产 能 力 操作范围比浮阀 分离要求高,生产 大,效率高 塔和泡罩塔窄 能力大
多种形 式的浮 阀,如 右图。
4. 舌形塔板
结构:在塔板上冲出若干
按一定排列的舌形孔,舌
气相
片向上张角α 以20°左右
为宜。
R25
a = 20o
50
优点:(1)气流经舌片喷出带动液体沿同方向流动。气液并流 避免返混,减小液面落差,塔板上液层较低,塔板压降小。 (2)气流方向近于水平,其液沫夹带量较小。 缺点: (1)张角固定,气量较小时,喷射气速低,塔板漏液严 重,操作弹性小。 (2)液体加速后,可能使液体在板上的停留 时间太短、液层太薄,板效率降低。
U型降液板
单程降液板
单程 流型
双程 流型
四程 流型
阶梯 流型
塔径 m
液 体 流 量 m3/h U形流程 单流程 双流程 阶梯流程
1.0
<7
<45
1.4
<9
<70
2.0
<11
<90 90-160
3.0
<11
<110 110-200 200-300
4.0
<11
<110 110-230 230-350
筛板的返混动画
舌型塔板的返混动画
5. 浮舌塔板:
浮舌塔板兼有浮阀塔板和固定 舌型塔板的特点,具有处理能 力大、压降低、操作弹性大等 优点,特别适宜于热敏性物系 的减压分离过程。
37 3 1
20o
1 9
R 20 8
R16
浮舌的工作原理动画
6. 斜孔塔板
在舌形塔板上发展的斜孔 塔板;斜孔开口方向与液 流垂直,相邻两排开孔方 向相反。保留了气体水平 喷出、气液高度湍动的优 点,又避免了液体连续加 速,可维持板上均匀的低 液面,从而既能获得大的 生产能力,又能达到好的 传质效果。
¾效率高
¾弹性宽:操作范围宽
操作弹性
最大负荷 = 最小负荷
≥ 2−3
¾压降小:气体通过塔板的压降低
¾结构简单:操作维修方便、制作安装容易、造价…... 塔板研发的目标是:高效率、大通量、高操作弹性、低压降
常见塔板的性能比较
塔板类型
相对生 产能力
相对 板效率
操作范围
压强 降
结构
成本
泡罩板 1.0 1.0 10~100 高 复杂 1.0
2. 筛孔塔板Sieve plate
1830年问世。 结构:塔板上均匀分布许多小 孔(多呈正三角形) ,形似筛 孔,简称筛板。
根据孔径大小分为: 小孔筛板(3~8mm) 大孔筛板(10~25mm)
优点:构造简单,制作方便,成本低(造价约为泡罩塔的 60%);压降小、处理量大(可比泡罩塔提高10%~15%),清 洗和修理也比较容易。 缺点:操作弹性小;筛孔容易堵塞;安装要求高;
(一)板式塔构造
1. 总体结构 外观立式筒体结构; 内部设置塔板; 塔板上设置了降液管、工作区、溢流堰 、受液盘等部件。
气液流向: 液体自上而下,气体自下而上; 塔体总体上气液两相逆流流动; 塔板上气液两相错流流动。
2.塔板结构
塔板的主要构造包括:气体通道、 溢流堰、降液管、入口堰等
塔板板面布置如右图: (1) 气体通道 即开孔区的传质元件。 各种塔板主要区别就在 于气体通道型式不同。 最简单的是筛板塔。 ⑵ 溢流堰 作用:保证塔板上有一 定的液层高度。 型式:平直堰、齿型堰
由冲有倾斜开孔的薄板制成,具 有舌形塔板的特点。
塔板上装有倾斜挡沫板,作用是 避免液体被直接吹过塔板,并提 供气液分离和气液接触的表面。
网孔塔板生产能力大,压降低, 加工制造容易。
挡沫板
塔板
A
A
受
降
液
液
) 工业对塔设备的一般要求
¾通量大:空塔气速大,即生产能力大
3.浮阀塔板 20世纪50年代问世。 结构:在开孔处安装一个可以上下浮动的阀片; 阀片形式多样,最常用的是F1型浮阀、V-4型和T-型。 F1型浮阀:圆形,直径50mm,3个向下定距片,3只阀脚 操作特点:随蒸气量变化上下移动,调节阀孔气体流速。
浮阀工作 原理动画
浮阀工 作录像
优点:对负荷波动的适应强,弹性大(可到6);压降较低,通量 可增大20%~40%。 结构比泡罩塔板简单,造价低20%左右。 缺点:阀片易松动或卡住(生锈),多用不锈钢制做,造价高。 现状:是目前使用最广泛的板型之一。 我国标准:重阀33g 轻阀25g(真空塔用)
a 斜孔结构
受
降
液
液
区
管
导向孔
b 塔板布置
7.导向筛板 Flow-guide Sieve plate
(Linde sieve plate) 结构:有导向筛孔,并设置鼓泡
促进装置。 特点:塔板上液层均匀,压降小; 塔板效率高;操作弹性比筛孔大; 是一种优良的真空塔板。
8.喷射型塔板 喷射型塔板克服了减压或气量大时雾沫夹带严重的影响。
板式塔
填料塔
较大
小尺寸填料较大;大尺寸填料及规整填 料较小
较大
小尺寸填料较小;大尺寸填料及规整填 料较大
较 稳 定 , 效 率 较 传统填料低;新型乱堆及规整填料高 高
较大
较小
适应范围较大
对液量有一定要求
较易
较难
常用金属材料
金属及非金属材料均可
大直径时较低
新型填料投资较大
新型填料及规整填料塔竞争力较强。
塔设备的研发思路: (1) 总体上保证气液两相呈逆流流动
提供最大的传质推动力 (2) 每块板上或填料层内保证气液两相充分接触
尽可能减小传质阻力
(3) 提供足够大的气液两相通道 保证大通量、低压降、合适的弹性
填料塔和板式塔的主要对比 填料塔和板式塔都可用于吸收或蒸馏操作。
压降
空塔气速
塔效率
持液量 液气比 安装检修 材质 造价
三、 板式塔
功能 气液相传质的场所
分类
提供足够大的传质接触面积 强化气液两相的湍流强度
(1) 逐级接触式——板式塔 板式塔:内装塔板,气液传质在板上液层空间内进行;
(2) 连续接触式——填料塔、湍球塔 填料塔:内装填料,气液传质在填料润湿表面进行。
(3) 其它传质设备 湿壁塔;鼓泡塔;文丘里混合器……
5.0
<11
<110 110-250 250-400
6.0
<11
<110 110-250 250-450
(二)常用塔板类型及其特点
1. 泡罩塔板(Bubble-cap tray)
优点:弹性大、操作稳定可靠。 缺点:结构复杂,成本高,压降大。对于大直径塔,塔板液 面落差大,导致塔板操作不均匀。 现状:近二、三十年来已趋于淘汰。
塔板类型 优 点 缺
点
适用范围
泡罩板
较成熟,操 结构复杂,阻力 作范围宽 大,生产能力低
某些要求弹性好 的特殊塔
浮阀板 效率高,操 采 用 不 锈 钢 , 分离要求高,负荷变化 作范围宽 浮阀易脱落 大;原油常压分馏塔
筛板
效率较高, 安装要求水平,易 分离要求高,塔板较 成本低 堵,操作范围窄 多;化工中丙烯塔
筛板 1.2~1.4 1.1
35~100 低 简单 0.4~0.5
浮阀板 1.2~1.3 1.1~1.2 10~100 中 一般 0.7~0.8 舌型塔板 1.3~1.5 01.1 50~100 低 最简单 0.5~0.6
斜孔板 1.5~1.8 1.1 30~100 低 简单 0.5
各种塔板的优点及适用范围