板式塔介绍
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。
板式塔
3 浮阀塔的优点
阀片容易卡住，
影响其自由开启
2
浮阀塔的缺点
THANKS
泡罩塔
筛板塔
筛板塔又称泡沫塔，该除尘器具有结构 简单、维护工作量小、净化效率高、耗水 量大、防腐蚀性能好等特点， 常用于气体 污染物的吸收，对颗粒污染物也具有很好 的捕集效果。它适用于净化亲水性不强的 粉尘，如硅石、黠土等，但不能用于石灰、 白云石、熟料等水硬性粉尘的净化，以免 堵塞筛孔。
筛板塔
1 操作 "弹性 "大
由于浮阀可以根据气速大小自由升降、
关闭或开启，当气速变化时，开度大
小可以自动调节
2
塔生产能力较大
比泡罩塔约提高20%~40%；
3
与筛板塔相近
塔板效率较高
蒸汽沿着上升蒸汽孔的周 围喷出，仍然有液体的逆
1 向混合，因而会降低传质
效率
浮阀塔气液两相接触充分
4
清洗容易
浮阀塔因浮阀不断上下运动，阀孔 不易被脏物或黏性物料堵塞
板式塔的分类
2
工业上较早出现
1.泡罩塔 2.筛板塔 3.浮阀塔效率高、操Biblioteka 弹性大3PA R T
板式塔的分类介绍
泡罩塔
泡罩塔是指以泡罩作为塔盘上气液 接触元件的一种板式塔。塔盘主要由带 有若干个泡罩和升气管的塔板、溢流堰、 受液盘及降液管组成。液体由上层塔盘 通过降液管，经泡罩横流过塔盘，由溢 流堰进入降液管。蒸汽自下而上进入泡 罩的升气管中，经泡罩的齿缝分散到泡 罩间的液层中去，与液体充分接触。
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。
板式塔基本知识
板式塔的焊接技术
01
02
03
04
焊接设备
选择合适的焊接设备和焊接工 艺，确保焊接质量和效率。
焊接材料
选择符合要求的焊接材料，包 括焊条、焊丝、焊剂等。
焊接顺序
制定合理的焊接顺序，确保焊 接变形和应力控制在允许范围
内。
焊接检验
对焊接过程和焊接结果进行检 验，确保焊接质量和安全性。
板式塔的检测与试验
安装内部构件
在塔体内安装内部构件，如填 料、支撑板、分布器等，确保 流体力学性能良好。
准备基础
根据塔体尺寸和重量，设计并 准备基础，要求基础承载能力 足够且稳定。
安装支撑和固定件
在塔体上安装支撑和固定件， 确保塔体的稳定性和承重能力 。
安装附件
如楼梯、平台、栏杆等，确保 人员和设备安全。
板式塔的调试与运行
的抗堵塞性能。可以通过优化塔板结构、选择合适的材料等方式来提高
抗堵塞性能。
板式塔的工艺设计
流程方案
设计板式塔的工艺流程方案需要考虑物料的性质、处理量、分离要求等因素。 根据这些因素选择合适的流程方案，包括流程的复杂程度度、气液流量比、操作压力等。这些参数需 要根据工艺要求和实际情况进行选择和调整。在设计时需要考虑到这些参数对 塔性能的影响。
板式塔的基本结构
塔体
通常由碳钢或不锈钢制成，用来支撑塔板和 内部件。
塔板
是板式塔的核心部件，由平整的金属板构成， 板上开有许多孔，以便液体通过。
降液管
位于塔板的下方，将液体从塔板上引到下一层塔 板。
溢流堰
位于降液管的上方，用于保持液面高度和防止液体 从塔板上的孔溢出。
支承板
用于支撑上一层塔板的重量，并防止塔板变形。
板式塔知识点总结
板式塔知识点总结一、板式塔的定义板式塔是一种结构设计较为简单、造型独特的建筑物，通常用于提供通讯、电视信号传输或风力发电等用途。
它由一系列横向和纵向的钢板构成，通过捆绑或焊接在一起形成一个整体。
二、板式塔的结构1. 基础结构：板式塔的基础结构通常是混凝土浇筑的抗震支撑基座，用于支撑塔体，使其稳定立于地面。
2. 主体结构：板式塔的主体结构通常是由角钢、横向钢板和纵向钢板构成的，通过螺栓、焊接或捆绑在一起形成一个稳定的整体。
3. 附件结构：板式塔的附件结构包括横梁、支撑杆、拉索等，用于增强塔体的稳定性和承载能力。
三、板式塔的分类1. 通讯塔：通讯塔通常用于支撑通讯天线、微波天线等设备，为无线通讯提供信号传输服务。
2. 电视塔：电视塔用于支撑电视信号发射天线，为广播电视信号的传输提供服务。
3. 风力发电塔：风力发电塔用于支撑风力发电机组，将风能转化为电能。
4. 观光塔：观光塔通常建造在风景名胜区，供游客观光娱乐之用。
四、板式塔的优点1. 结构简单：板式塔采用钢板构成，结构简单，安装方便快捷。
2. 空间利用率高：板式塔的结构设计紧凑，能够在较小的基地面积上提供较大的通讯或发电服务范围。
3. 耐风抗震性能优异：板式塔能够在恶劣天气条件下保持稳定，具有良好的抗风抗震性能。
4. 维护成本低：板式塔不需要经常性的维护，使用寿命长，维护成本低。
5. 美学性好：板式塔的造型独特，可以成为城市的地标建筑，具有一定的美学价值。
五、板式塔的应用领域1. 通讯行业：板式塔被广泛应用于通讯行业，用于支撑通讯天线、微波天线等设备，提供信号传输服务。
2. 电力行业：板式塔作为高压输电线路的一种支撑结构，被广泛应用于电力行业，用于支撑输电线路。
3. 新能源领域：板式塔被用于支撑风力发电机组，将风能转化为电能。
4. 观光旅游业：板式塔可以建造在风景名胜区，成为一种观光旅游设施。
六、板式塔的设计与施工1. 设计：板式塔的设计首先要考虑塔体的高度、承载能力、抗风抗震性能等因素，然后进行结构设计和材料选型。
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。
板式塔基本结构
板式塔基本结构
板式塔是一种常见的结构塔之一，主要由以下几个基本部分组成：
1. 主体框架：板式塔的主体框架一般由四根立柱和连接这些立柱的水平横梁组成，形成一个四边形或多边形的框架结构。
立柱和水平横梁一般由钢材制成，具有较高的强度和刚度。
2. 斜撑系统：为了提高板式塔的稳定性和抗风性能，通常会在主体框架的四个角上设置斜撑系统。
斜撑系统由斜撑和对角线组成，能够有效地将水平荷载和垂直荷载传递到地基，保证塔的稳定性。
3. 平台系统：板式塔一般需要设置多个平台，方便人员进行巡视和维护。
平台一般位于塔的不同高度上，通过扶手和防护栏围绕，以确保人员的安全。
平台通常由钢材制成，具有足够的强度和稳定性。
4. 灯具和设备安装：板式塔上通常安装有灯具和设备，如信号灯、天线、雷达等。
这些设备需要通过支架或吊臂等方式进行安装，以确保设备的稳固性和安全性。
总的来说，板式塔的基本结构主要包括主体框架、斜撑系统、平台系统和灯具设备安装等部分。
这些部分相互配合，能够提供足够的强度和稳定性，适用于各种塔的应用场景。
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
(完整)板式塔
板式塔一、板式塔的概念、用途、示意图板式塔是一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，由圆筒形塔体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成。
用途：广泛应用于精馏和吸收，有些类型（如筛板塔）也用于萃取，还可作为反应器用于气液相反应过程.操作时（以气液系统为例），液体在重力作用下,自上而下依次流过各层塔板,至塔底排出；气体在压力差推动下，自下而上依次穿过各层塔板，至塔顶排出。
每块塔板上保持着一定深度的液层，气体通过塔板分散到液层中去，进行相际接触传质。
板式塔结构示意图如右图：塔板又称塔盘，是板式塔中气液两相接触传质的部位,塔板决定了塔的操作性能，一般由以下三个部分组成：1 气体通道为保证气液两相充分接触2 溢流堰为保证气液两相在塔板上形成足够的相际传质表面3 降液管使液体有足够的停留时间二、各类型塔板的结构及其特点：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。
错流塔板为塔内气、液两相成错流流动,即液体横向流过塔板，而气体垂直穿过液层，错流塔板广泛用于蒸馏、吸收等传质操作中。
逆流塔板亦称穿流板,板上不设降液管，气、液两相同时由板上孔道逆向穿流而过。
这种塔板结构虽简单，板面利用率也高，但需要较高的气速才能维持板上液层,操作范围较小,分离效率也低，工业上应用较少.常见塔板泡罩塔板 Bubble-cap tray泡罩塔塔板上的主要部件是泡罩。
罩内覆盖着一段很短的升气管，升气管的上口高于罩下沿的小孔或齿缝。
塔下方的气体经升气管进入罩内之后，折向下到达罩与管之间的环形空隙,然后从罩下沿的小孔或齿 缝分散气泡而进入板上的液层。
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三、板式塔的工艺设计筛板塔化工设计计算 （1）塔的有效高度 Z已知：实际塔板数 N P ； 塔板间距 H T ；有效塔高：塔体高度=有效高+顶部+底部+其他塔板间距和塔径的经验关系：（2）塔径确定原则: 防止过量液沫夹带液泛 步骤： 先确定液泛气速 uf (m/s ）； 然后选设计气速 u ； 最后计算塔径 D.① 液泛气速pT N H Z ⋅=VVLf C u ρρρ-=2.02020⎪⎭⎫⎝⎛=σC CC ：气体负荷因子,与 HT 、 液体表面张力和两相接触状况有关. 两相流动参数 FLV ：② 选取设计气速 u 选取泛点率： u / u f一般液体， 0.6 ～0。
板式塔
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 适用场合 液 体 流 量 m3/h U 型流型 单流型 双流型 阶梯流型 <7 <9 <11 <11 <11 <11 <11 较低 液气比 <45 <70 <90 <110 <110 <110 <110
一般场 合
90-160 110-200 200-300 110-230 230-350 110-250 250-400 110-250 250-450
液流
(a)斜台装置
林德筛板
(b)导向孔
（7）无溢流塔板
有溢流塔板：有降液管的塔板； 无溢流塔板：无降液管的塔板；
形式：无溢流栅板和无溢流筛板；
特点：生产能力大，结构简单，塔板阻力小； 但操作弹性小，塔板效率低。
冲制栅板
由金属条组成 的栅板
无溢流筛板
层出不穷的新型塔板结构各具特点，应根据不同的工艺及生 产要求来选择塔型。
FLV qVL qVV
0.07 0.1
0.2
0.3 0.4
0.7 1.0
L V
筛板塔泛点关联图
对于物系表面张力为其他数值时： C C20 20
0 .2
L V uf C V
② 选取设计气速 u
选取泛点率： u / uf
一般液体， 0.6 ~0.8 易起泡液体，0.5 ~ 0.6 设计气速 u = 泛点率 ×uf 所需气体流通截面积
四、板式塔性能要求 ① 生产能力大； ② 塔板效率高； ③ 具有适当的操作弹性；
④ 塔板阻力小；
⑤ 塔结构简单，易于加工制造，维修保养。 五、设计的基本任务
板式塔简介
板式塔
周静 陈玉颖 魏其乐 董卜源
板式塔简介
筛板上的气液接触状态
气体通过筛板的阻力损失
（2）泡沫接触状态 孔速增加 气泡数量增加，气泡表面连成一片并发生合并与破裂 。液体大部分以液膜形式存在与气泡之间。传质表面是面积很大的液膜 （高度湍动），有利于传质。
（3）喷射接触状态
孔速增加，动能很大的气体从筛孔以射流形式穿过液层。板上的液 体破碎成液滴，落下后在塔板上形成很薄的液层，并在此破碎成液滴抛 出。两相传质面积是液滴的外表面。液滴的多次形成与合并使传质表面 不断更新，为传质创造了更好的流体力学条件。
筛孔塔板的构造
(1)筛孔 (2)溢流堰 (3)降液管
工业生产对塔板的要求主要是：
①通过能力要大，即单位塔截面能处理的气液 流量大。 ②塔板效率要高。 ③塔板压力降要低。 ④操作弹性要大。 ⑤结构简单，易于制造。
在这些要求中，对于要求产品纯度高的分 离操作，首先应考虑高效率；对于处理量大的 一般性分离（如原油蒸馏等），主要是考虑通 过能力大。
v
R hd 压差产生的液柱高度
气体穿过板上液层的阻力损失
克服板上泡沫层的静压。（主要）
形成气液界面的能量消耗。
通过液层的阻力损失
对于一定的泡沫层，其静压与相应的清液层产生的静压相当，hl 即为 该清液层高度。
阻力损失与气速的关系
气速增大时，清液层的高度减小，干板阻力随气速的平方增大而增大 ，总阻力损失随气速的增大而增大。 低气速时，液层阻力占主要地位；高气速时，干板阻力占的比例相对 增大。
板式塔的结构范文
板式塔的结构范文板式塔是一种常见的结构类型，广泛应用于石化、化工、环保等行业的装置中。
它具有结构简单、自重轻、抗风抗震能力强等特点，因此在实际工程中被广泛采用。
1.板式塔的基本概念和特点板式塔是一种由平行板组成的塔结构，其中的平行板称为板架，通过螺栓连接并形成一个整体。
每根板子上都设有横向杆束以增加结构强度。
板架上的板子可以是圆形、方形、三角形等形状，具体根据工艺要求和使用环境而定。
板式塔的特点主要有以下几个方面：1.1结构简单：由于主要由平板构成，在制造和安装过程中比较简单。
而且板式塔的每个单元都相对独立，可以根据需要进行灵活组合。
1.2质量轻：板架由轻钢材料制成，板子的材质通常是塑料、铝合金等轻质材料，所以整体结构比较轻巧。
1.3抗风能力强：板式塔可以通过合理的设计和加固措施来提高其抗风能力，减小其在风力作用下的变形和破坏风险。
1.4提高传质效率：板式塔内每一层板子的密度较大，通过板子的阻力增加了气体与液体的接触面积，从而提高了传质效率。
2.板式塔的结构设计2.1塔顶塔顶是板式塔的一个重要组成部分，主要包括排气管、下部挡雨帽和上部挡水帽等。
排气管的作用是将内部的气体排出，并防止外部异物进入。
挡雨帽用来防止雨水进入塔内，挡水帽用来防止水进入塔内，一般应具有良好的密封性能。
2.2横梁和纵梁横梁和纵梁是连接塔板的重要部件，用于增加结构的稳定性和强度。
横梁一般位于塔板的下方，纵梁则位于塔板的两侧，它们通过螺栓连接起来，形成一个整体。
2.3板子的选择和安装板子通常由塑料、铝合金或玻璃钢等材料制成。
选择具体板子的形状和材质，应根据工艺要求、介质性质和使用环境等因素综合考虑。
板子的安装一般是通过螺栓紧固于梁上，需要注意安装的准确度和平整度，以确保整个结构的稳定性。
3.板式塔的安装与维护3.1安装板式塔的安装一般分为塔身和塔盘的安装过程。
首先，根据设计要求将塔架立起来，然后将板子一层一层地按照设计顺序安装在横梁和纵梁上，通过螺栓进行连接紧固。
板式塔 (Plate Column)
1.1 塔板类型
四、喷射型塔板（Spraying Plate）
舌型
1.1 塔板类型
浮舌型
1.1 塔板类型
《化工原理》
1.2 板式塔的流体力学性能
一、气体通过塔板的压降
在保证较高效率的前提下，力求减小压降以降低能 耗和改善塔的操作。
总压降 =干板压降+液层阻力+表面张力引起的阻力 p p pc pl p
液面落差的大小也与塔径或流 量有关。对于直径较大的塔，设 计中常采用双溢流或阶梯流
1.2 板式塔的流体力学性能
三、塔板上的异常操作现象
1. 漏液（Disengage/Leakage）
1.2 板式塔的流体力学性能
造成漏液的主要原因是气速太小和板面上液面落差 所引起的气流分布不均匀。 漏液量达到10%的气体速度为操作气速的下限。 在塔板入口处留出一条不开孔的区域，称为安定区。
1.2 板式塔的流体力学性能
1-雾沫夹带线 ev=0.1kg液沫/kg干气
2-液泛线 Hd = φ(HT + hw)
3-液相负荷上限线 液体在降液管内停留5s
4-漏液线(汽相负荷下限线)
5-液相负荷下限线 how = 6mm
化工原理
1.2 板式塔的流体力学性能
2. 雾（液）沫夹带 (Priming/Puking)
当上升气流穿过塔板上液层时，将该板上的液体 带入上层塔板的现象
一般允许液沫夹带量为eV<0.1kg（液）/ kg（气） 影响液沫夹带最主要的是空塔气速和塔板间距
1.2 板式塔的流体力学性能
1.2 板式塔的流体力学性能
3.液泛(Flood)
由于某种原因，导致液体充满塔板之间的空间，使 塔的正常操作受到破坏的现象。
板式塔分类及应用
板式塔分类及应用板式塔，又称泡沫板塔，是一种常用的气液分离设备。
其工作原理是将气体和液体通过塔板来实现相互接触与分离。
板式塔结构简单、操作便捷，广泛应用于化工、石油、冶金、环保等领域。
根据不同的工艺要求和分离效果，板式塔可分为多种类型。
以下将从结构分类和应用领域两个方面详细介绍板式塔的分类及应用。
1. 结构分类：(1)重力流板式塔：重力流板式塔是最常见的板式塔类型。
其特点是气体与液体在板上的接触是靠重力引起的，通过自然下落实现传质和分离。
在重力流板式塔中，板上呈现大量的层板结构，通过改变板数和安装方式，可调节气液分离效果。
重力流板式塔被广泛应用于气体分离、脱硫、脱盐、除尘等工艺中。
(2)气体增强型板式塔：气体增强型板式塔是在重力流板式塔的基础上改良而来的一种形式。
其主要特点是在板上安装了增强器，能够提高气体速度和传质效果。
气体增强型板式塔广泛应用于污水处理、废气处理等工艺中。
(3)气液混合型板式塔：气液混合型板式塔的主要区别在于板上设置了气液混合装置，实现了气液的混合和均匀分布，提高了传质效果。
气液混合型板式塔常用于吸收液的添加，提高吸收效果。
(4)湿式板式塔：湿式板式塔又称湿式洗涤塔，是一种以水为媒介进行气体净化处理的设备。
湿式板式塔主要利用水对气体含有的有害物质进行吸收、净化和处理。
常见的湿式板式塔有喷雾塔和冷凝塔等。
2. 应用领域：(1)化工领域：板式塔在化工领域的应用非常广泛。
例如，重力流板式塔可用于分离空气中的氮、氧、氩等气体；同时，重力流板式塔也可用于各种化学反应的物料分离和提纯。
(2)石油领域：在石油炼制过程中，板式塔常被用于原油分馏、汽油净化、脱硫、脱盐等环节。
通过合理设置板数和板间装置，可以实现原油的分级筛选和各种石油产品的提纯。
(3)冶金领域：冶金工业中也广泛应用板式塔，特别是重力流板式塔。
例如，在炼铁过程中，板式塔用于去除高炉煤气中的硫化氢、氨等有害气体，净化煤气以提高冶炼效率。
板式塔的15种塔板介绍
在低气量时，开度小；气量大时，阀片自 动上升，开度增大。因此，气量变化时， 通过阀片周边流道进入液体层的气速较稳 定。同时，气体水平进入液层也强化了气 液接触传质。
优点：结构简单，生产能力和操作弹性大，
板效率高。综合性能较优异。
缺点：采用不锈钢，浮阀易脱落
JCV浮阀塔板
结构：阀笼与塔板固定，阀片在阀笼内上 下浮动。
网孔塔板
网孔塔板由冲有倾斜开孔的薄板制成，具 有舌形塔板的特点。这种塔板上装有倾斜 的挡沫板，其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。
网孔塔板具有生产能力大，压降低，加工 制造容易的特点。
垂直筛板
在塔板上开按一定排列的若干大孔(直径 100~200mm)，孔上设置侧壁开有许多筛孔 的泡罩，泡罩底边留有间隙供液体进入罩 内。
缺点：板效率及操作弹性不及溢流塔板。
与溢流式塔板相比，逆流式塔板应用范围 小得多，常见的板型有筛孔式、栅板式、 波纹板式等。
泡罩塔板
在工业上最早（1813年）应用的一种塔板， 其主要元件由升气管和泡罩构成，泡罩安 装在升气管顶部，泡罩底缘开有若干齿缝 浸入在板上液层中，升气管顶部应高于泡
罩齿缝的上沿，以防止液体从中漏下。
浮舌塔板
为使舌形塔板适应低负荷生产，提高操作 弹性，研制出了可变气道截面（类似于浮 阀塔板）的浮舌塔板。
斜孔塔板
在舌形塔板上发展的斜孔塔板，斜孔的开 口方向与液流垂直且相邻两排开孔方向相 反，既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。
优点：气流由舌片喷出并带动液体沿同方 向流动。气液并流避免了返混和液面落差， 塔板上液层较低，塔板压降较小。
第九节：板式塔
优点：操作稳定 ，弹性大
缺点：结构复 杂，塔板压降大， 生产强度低。
2019/9/21
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（2）筛孔塔板 筛孔塔板出现较早（ 1830年），是结构最简 单的一种板型。 1950 年 后逐渐成为应用最广的 塔板类型之一。
优点：结构简单，造价低；气体压降小，液面落差小；生 产能力及板效率比泡罩塔高。
一般液体， 0.6-0.8； 易起泡液体，0.5-0.6
A
D
Af
设计气速 u = 泛点率 ×uf
③ ：计算塔径D
计算气体流通截面积A，（液层上部的空间）
A VV u
A AT Af
D 4AT
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常用的标准塔径为 600、700、800、1000、1200、1400、 1600、1800、2000、2200、…、4200.
iv 喷射接触状态 当气速增大到一定程度时，由于气相动能很大，气流以 喷射状态穿过板上液层，将液体分散成许多大小不等的液滴 ，并随气流抛向塔板上方，然后，由于重力作用，液滴落下 ，又形成很薄的液膜，再与喷射气流接触，破碎成液滴抛出 。在此状态下，液滴数量多且不断更新。气相为连续相，液 相为分散相。传质面积大，效率高。
缺点：浮阀易脱落或损坏，且不宜处理易结焦或黏度大
的物系。
（4）喷射型塔板
= 200
50
按一定排列的
气相
舌形孔，舌片张 R25
角约20°左右为宜
。
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优点：气液并流避免了返混和液面落差，塔板上液层较 低，塔板压降较小；液沫夹带量较小，故可达较高的生产 能力。
缺点：操作弹性小；液体在板上的停留时间太短、液层 太薄，板效率降低。
全面讲解板式塔,不信你看不懂!
全面讲解板式塔，不信你看不懂！板式塔为逐级接触式气液传质设备，它主要由圆柱形壳体、塔板、溢流堰、降液管及受液盘等部件构成。
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。
一般而论，板式塔的空塔速度较高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，操作弹性大，且造价低，检修、清洗方便，故工业上应用较为广泛。
塔板可分为有降液管式塔板（也称溢流式塔板或错流式塔板）及无降液管式塔板（也称穿流式塔板或逆流式塔板）两类，在工业生产中，以有降液管式塔板应用最为广泛，在此只讨论有降液管式塔板。
泡罩塔板泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，其结构如图所示，它主要由升气管及泡罩构成。
泡罩安装在升气管的顶部，分圆形和条形两种，以前者使用较广。
泡罩有f80、f100、f150mm三种尺寸，可根据塔径的大小选择。
泡罩的下部周边开有很多齿缝，齿缝一般为三角形、矩形或梯形。
泡罩在塔板上为正三角形排列。
泡罩塔板的单个泡罩大型泡罩塔盘操作时，液体横向流过塔板，靠溢流堰保持板上有一定厚度的液层，齿缝浸没于液层之中而形成液封。
升气管的顶部应高于泡罩齿缝的上沿，以防止液体从中漏下。
上升气体通过齿缝进入液层时，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界面。
泡罩塔板的优点是操作弹性较大，塔板不易堵塞；缺点是结构复杂、造价高，板上液层厚，塔板压降大，生产能力及板效率较低。
泡罩塔板已逐渐被筛板、浮阀塔板所取代，在新建塔设备中已很少采用。
筛孔塔板筛孔塔板简称筛板，其结构如图片3-3所示。
科普▕板式塔功能介绍一览
科普▕板式塔功能介绍一览板式塔是一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，由圆筒形塔体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成。
广泛应用于精馏和吸收，有些类型（如筛板塔）也用于萃取，还可作为反应器用于气液相反应过程。
操作时（以气液系统为例），液体在重力作用下，自上而下依次流过各层塔板，至塔底排出；气体在压力差推动下，自下而上依次穿过各层塔板，至塔顶排出。
每块塔板上保持着一定深度的液层，气体通过塔板分散到液层中去，进行相际接触传质。
沿革工业上最早出现的板式塔是筛板塔和泡罩塔。
筛板塔出现于1830年，很长一段时间内被认为难以操作而未得到重视。
泡罩塔结构复杂，但容易操作，自1854年应用于工业生产以后，很快得到推广，直到20世纪50年代初，它始终处于主导地位。
第二次世界大战后，炼油和化学工业发展迅速，泡罩塔结构复杂、造价高的缺点日益突出，而结构简单的筛板塔重新受到重视。
通过大量的实验研究和工业实践，逐步掌握了筛板塔的操作规律和正确设计方法，还开发了大孔径筛板，解决了筛孔容易堵塞的问题。
因此，50年代起，筛板塔迅速发展成为工业上广泛应用的塔型。
与此同时，还出现了浮阀塔，它操作容易，结构也比较简单，同样得到了广泛应用。
而泡罩塔的应用则日益减少，除特殊场合外，已不再新建。
60年代以后,石油化工的生产规模不断扩大,大型塔的直径已超过 10m。
为满足设备大型化及有关分离操作所提出的各种要求，新型塔板不断出现，已有数十种。
2 塔板又称塔盘，是板式塔中气液两相接触传质的部位，决定塔的操作性能，通常主要由以下三部分组成：①气体通道为保证气液两相充分接触，塔板上均匀地开有一定数量的通道供气体自下而上穿过板上的液层。
气体通道的形式很多，它对塔板性能有决定性影响，也是区别塔板类型的主要标志。
筛板塔塔板的气体通道最简单，只是在塔板上均匀地开设许多小孔（通称筛孔）,气体穿过筛孔上升并分散到液层中（图2）。
泡罩塔塔板的气体通道最复杂，它是在塔板上开有若干较大的圆孔，孔上接有升气管，升气管上覆盖分散气体的泡罩（图3）。
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塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。
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；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。
因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。
根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。
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、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。
填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。
液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。
气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。
目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。
蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。
本章重点介绍板式塔的塔板类型，分析操作特点并讨论浮阀塔的设计，同时还介绍各种类型填料塔的流体流体力学特性和计算。
第1节板式塔板式塔为逐级接触式气液传质设备。
在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管。
气液两相在塔板内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。
板式塔的空塔气速很高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、清理方便3.1.1塔板类型按照塔内气液流动的方式，可将塔板分为错流塔板与逆流塔板两类。
错流塔板：塔内气液两相成错流流动，即流体横向流过塔板，而气体垂直穿过液层，但对整个塔来说，两相基本上成逆流流动。
错流塔板降液管的设置方式及堰高可以控制板上液体流径与液层厚度，以期获得较高的效率。
但是降液管占去一部分塔板面积，影响塔的生产能力；而且，流体横过塔板时要克服各种阻力，因而使板上液层出现位差，此位差称之为液面落差。
液面落差大时，能引起板上气体分布不均，降低分离效率。
错流塔板广泛用于蒸馏、吸收等传质操作中。
逆流塔板亦称穿流板，板间不设降液管，气液两相同时由板上孔道逆向穿流而过。
栅板、淋降筛板等都属于逆流塔板。
这种塔板结构虽简单，板面利用率也高，但需要较高的气速才能维持板上液层，操作范围较小，分离效率也低，工业上应用较少。
本教材只介绍错流塔板。
一、泡罩塔塔板上设有许多供蒸气通过的升气管，其上覆以钟形泡罩，升气管与泡罩之间形成环形通道。
泡罩周边开有很多称为齿缝的长孔，齿缝全部浸在板上液体中形成液封。
操作时，气体沿升气管上升，经升气管与泡罩间的环隙，通过齿缝被分散成许多细小的气泡，气泡穿过液层使之成为泡沫层，以加大两相间的接触面积。
流体由上层塔板降液管流到下层塔板的一侧，横过板上的泡罩后，开始分离所夹带的气泡，再越过溢流堰进入另一侧降液管，在管中气、液进一步分离，分离出的蒸气返回塔板上方究竟，流体流到下层塔板。
一般小塔采用圆形降液管，大塔采用弓形降液管。
泡罩塔已有一百多年历史，但由于结构复杂、生产能力较低、压强降等特点，已较少采用，然而因它有操作稳定、技术比较成熟、对脏物料不敏感等优点，故目前仍有采用。
二、筛板塔筛板是在带有降液管的塔板上钻有3~8mm直径的均布圆孔，液体流程与泡罩塔相同，蒸气通过筛孔将板上液体吹成泡沫。
筛板上没有突起的气液接触元件，因此板上液面落差很小，一般可以忽略不计，只有在塔径较大或液体流量较高时才考虑液面落差的影响。
三、浮阀塔浮阀塔是50年代开发的一种较好的塔。
在带有降液管的塔板上开有若干直径较大（标准孔径为39mm）的均布圆孔，孔上覆以可在一定范围内自由活动的浮阀。
浮阀形式很多，常用的有F1型，V－4型，T型浮阀。
操作时，液相流程和前面介绍的泡罩塔一样，气相经阀孔上升顶开阀片、穿过环形缝隙、再以水平方向吹入液层形成泡沫，随着气速的增减，浮阀能在相当宽的范围内稳定操作。
因此目前获得较广泛的应用。
四、喷射型塔板筛板上气体通过筛孔及液层后，夹带着液滴垂直向上流动，并将部分液滴带至上层塔板，这种现象称为雾沫夹带。
雾沫夹带的产生固然可增大气液两相的传质面积，但过量的雾沫夹带造成液相在塔板间返混，进而导致塔板效率严重下降。
在浮阀塔板上，虽然气相从阀片下方以水平方向喷出，但阀与阀间的气流相互撞击，汇成较大的向上气流速度，也造成严重的雾沫夹带现象。
此外，前述各类塔板上存在或低或高的液面落差，引起气体分布不均，不利于提高分离效率。
基于这些缺点，开发出若干种喷射型塔板，在这类塔板上，气体喷出的方向与液体流动的方向一致或相反。
充分利用气体的动能来促进两相间的接触，提高传质效果。
气体不必再通过较深的液层，因而压强降显著减小，且因雾沫夹带量较小，故可采用较大的气速。
3.1.3 筛板塔的工艺设计一个完整的设备设计应包括工艺设计及机械强度设计，此外还要提出供加工制造的图纸，本教材只介绍工艺设计部分。
板式塔的类型很多，但工艺设计的原则和步骤大致相同，下面以筛板塔为例进行介绍。
筛板塔的工艺计算包括塔高、塔径以及塔板上主要部件工艺尺寸的计算，塔板的流体力学验算，最后画出操作负荷性能图。
流体力学验算包括对流体阻力、淹塔、雾沫夹带、液面落差、负荷上、下限等方面的验算。
一、塔的有效高度根据给定的分离任务，按照前面所介绍的方法求出塔内所需的理论板层数之后，便可按下式计算塔的有效段(接触段)高度，即：T T TH E N z式中 z －塔的有效高度，m ；T N －理论塔板数；T E －板式塔的总效率；T H －塔板间的距离，简称板距，m 。
塔板间距 H T 的大小对塔的生产能力、操作弹性及塔板效率都有影响。
采用较大的板间距，能允许较高的空塔气速，而不致产生严重的雾沫夹带现象，因而对于一定的生产任务，塔径可以小些，但塔高要增加。
反之，采用较小的板间距，只能允许较小的空塔气速，塔径就要增大，但塔高可减低一些。
可见板间距与塔径互相关联，有时需要结合经济权衡，反复调整，才能确定。
板间距的数值应按照规定选取整数，如300、350、450、500、600、800mm 等。
在决定板间距时应考虑安装、检修的需要。
例如在塔体人孔处，应留有足够的工作空间，上、下两层塔板之间的距离不应小于600mm 。
二、塔径根据圆管内流量公式，可写出塔径与气体流量及空塔气速的关系，即：(5-2)式中塔径， m ；塔内气体流量， m 3/s ；空塔气速，即按空塔计算的气体线速度， m/s 。
由上式可见，计算塔径的关键在于确定适宜的空塔气速u 。
当上升气体脱离塔板上的鼓泡液层时，气泡破裂而将部分液体喷溅成许多细小的液滴及雾沫。
上升气体的空塔速度不应超过一定限度，否则这些液滴和雾沫会被气体大量携至上层塔板，造成严重的雾沫夹带现象，甚至破坏塔的操作。
因此，可以根据悬浮液滴的沉降原理导出计算最大允许气速 u max 的关系式。
设液滴的直径为 d ，则液滴在气体中的净重(即重力与浮力之差)为：净重力而悬浮液滴所受上升气流的摩擦阻力为：摩擦阻力式中液相密度， kg/m 3；气相密度， kg/m 3；气速， m/s ；阻力系数，无因次。
当气速增大至液滴所受阻力恰等于其净重时，液滴便在上升气流中处于稳定的悬浮状态。
若气速再稍增大，液滴便会被上升气流带走。
此种极限条件下力的平衡关系为：或(5-3)式中umax塔径， m；Ｃ负荷系数。
由式 (5-3) 可见，负荷系数C的值应取决于阻力系数及液滴直径，而气泡破裂所形成的液滴直径很难确知，阻力系数的影响因素也很复杂。
研究表明， C 值与气、液流量及密度、板上液滴沉降空间的高度以及液体的表面张力有关。
三、溢流装置一套溢流装置包括降液管和溢流堰。
降液管有圆形和弓形两种。
圆形降液管的流通截面小，没有足够的空间分离液体中的气泡，气相夹带(气泡被液体带到下层塔板的现象)较严重，降低塔板效率。
所以，除小塔外，一般不采用圆形降液管。
弓形降液管具有较大的容积，又能充分利用塔板面积，应用较为普遍。
降液管的布置规定了板上液体流动的途径。
一般有几种型式，即 U形流、单溢流、双溢流及阶梯流。
总之，液体在塔板上的流径愈长，气液接触时间就愈长，有利于提高分离效果；但是液面落差也随之加大，不利于气体均匀分布，使分离效果降低。
由此可见流径的长短与液面落差的大小对效率的影响是相互矛盾的。
选择溢流型式时，应根据塔径大小及液体流量等条件，作全面的考虑。
目前，凡直径在2.2m以下的浮阀塔，一般都采用单溢流。
在大塔中，由于液面落差大会造成浮阀开启不均，使气体分布不均及出现泄漏现象，应考虑采用双溢流以及阶梯流。
四、塔板布置塔板有整块式与分块式两种。
一般塔径为300～800mm时，采用整块式塔板。
当塔径≥ 900mm时，能在塔内进行装拆，可用分块式塔板，以便通过人孔装拆塔板。
塔径为800～900时，可根据制造与安装的具体情况，任意选用这两种形式的塔板中任一种。
塔板面积可分为四个区域：(1) 鼓泡区即为塔板上气液接触的有效区域。
(2) 溢流区即降液管及受液盘所占的区域。
(3) 破沫区即前两区域之间的面积。
此区域内不装浮阀，主要为在液体进入降液管之前，有一段不鼓泡的安定地带。
以免液体大量夹带泡沫进入降液管。
破沫区也叫安定区，其宽度WS可按下述范围选取，即：当 D＜1.5m 时， WS =60～75mm 当 D＞1.5m 时， WS=80～110mm 直径小于1m的塔， WS可适当减小。
(4) 无效区即靠近塔壁的部分，需要留出一圈边缘区域，供支持塔板的边梁之用。
这个无效区也叫边缘区，其宽度视塔板支承的需要而定，小塔在 30～50mm ，大塔可达 50～75mm 。
为防止液体经无效区流过而产生“短路”现象，可在塔板上沿塔壁设置挡板。
五、筛孔及其排列（1）筛孔直径工业筛板塔的筛孔直径为3～8mm，一般推荐用4～5mm。
太小的孔径加工制造困难，且易堵塞。
近年来有采用大孔径（φ10～25mm）的趋势，因为大孔径筛板具有加工制造简单，造价低、不易堵塞等优点。
只要设计与操作合理，大孔径的筛板也可以获得满意的分离效果。
此外，筛孔直径的确定，还应根据塔板材料的厚度δ考虑加工的可能性，当用冲压法加工时，若板材为炭钢，其厚度δ可选为3～4mm，0d≥1；若板材为合金钢，其厚度δ可选为2～2.5mm，δd≥1.5～2。
（2）孔中心距一般取孔中心距t为（2.5～5）0d。
0dt过小，易使气流相互干扰；过大则鼓泡不均匀，都会影响传质效率。
推荐0dt的适宜范围为3～4。
（3）筛孔的排列板鼓泡区内的排列有正三角形与等腰三角形两种方式，按照筛孔中心联线与液流方向的关系，又有顺排与叉排之分。