板式塔和填料塔对比

表8-2 精馏塔的主要类型及特点

类型板式塔填料塔

结构特点每层板上装配有不同型式的

气液接触元件或特殊结构，如

筛板、泡罩、浮阀等；塔内设

置有多层塔板，进行气液接触塔内设置有多层整砌或乱堆的填料，如拉西环、鲍尔环、鞍型填料等散装填料，格栅、波纹板、脉冲等规整填料；填料为气液接触的基本元件

操作特点气液逆流逐级接触微分式接触，可采用逆流操作，也

可采用并流操作

设备性能空塔速度（亦即生产能力）高，

效率高且稳定；压降大，液气

比的适应范围大，持液量大，

操作弹性小大尺寸空塔气速较大，小尺寸空塔气速较小；低压时分离效率高，高压时分离效率低，传统填料效率较低，新型乱堆及规整填料效率较高；大尺寸压力降小，小尺寸压力降大；要求液相喷淋量较大，持液量小，操作弹性大

（续表）

制造与维修直径在600mm以下的塔安装困

难，安装程序较简单，检修清

理容易，金属材料耗量大新型填料制备复杂，造价高，检修清理困难，可采用非金属材料制造，但安装过程较为困难

适用场合处理量大，操作弹性大，带有

污垢的物料处理强腐蚀性，液气比大，真空操作要求压力降小的物料

1.1.1.1板式塔塔型选择一般原则：

选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。

1）下列情况优先选用填料塔：

a.在分离程度要求高的情况下，因某些新型填料具有很高的传质效率，故可采

用新型填料以降低塔的高度；

b.对于热敏性物料的蒸馏分离，因新型填料的持液量较小，压降小，故可优先选择真空操作下的填料塔；

c.具有腐蚀性的物料，可选用填料塔。因为填料塔可采用非金属材料，如陶瓷、塑料等；

d.容易发泡的物料，宜选用填料塔。

2）下列情况优先选用板式塔：

a.塔内液体滞液量较大，操作负荷变化范围较宽，对进料浓度变化要求不敏感，操作易于稳定；

b.液相负荷较小；

c.含固体颗粒，容易结垢，有结晶的物料，因为板式塔可选用液流通道较大的塔板，堵塞的危险较小；

d.在操作过程中伴随有放热或需要加热的物料，需要在塔内设置内部换热组件，如加热盘管，需要多个进料口或多个侧线出料口。这是因为一方面板式塔的结构上容易实现，此外，塔板上有较多的滞液以便与加热或冷却管进行有效地传热；

e.在较高压力下操作的蒸馏塔仍多采用板式塔。

1.1.1.2板式塔塔盘的类型与选择

1）塔板种类

根据塔板上气、液两相的相对流动状态，板式塔分为穿流式和溢流式。目前板式塔大多采用溢流式塔板。穿流式塔板操作不稳定，很少使用。

2）各种塔盘性能比较

工业上需分离的物料及其操作条件多种多样，为了适应各种不同的操作要求，迄今已开发和使用的塔板类型繁多。这些塔板各有各的特点和使用体系，现将几种主要塔板的性能比较。

表8-3 塔板性能的比较

塔盘类型优点缺点适用场合

泡罩板较成熟、操作稳定结构复杂、造价高、塔

特别容易堵塞的物系

板阻力大、处理能力小

浮阀板效率高、操作范围宽浮阀易脱落分离要求高、负荷变化大筛板结构简单、造价低、

易堵塞、操作弹性较小分离要求高、塔板数较多塔板效率高

舌型板结构简单且阻力小操作弹性窄、效率低分离要求较低的闪蒸塔

表8-4 主要塔板性能的量化比较

塔板类型生产能力塔板效率操作弹性压降结构成本

泡罩板51复杂1

浮阀板一般

筛板简单

舌型板简单

1.1.1.3填料塔填料的选择

塔填料是填料塔的核心构件，它为气液两相间热、质传递提供了有效的相界面，只有性能优良的塔填料再辅以理想的塔内件，才有望构成技术上先进的填料塔。因此，人们对塔填料的研究十分活跃。对塔填料的发展、改进与更新，其目的在于改善流体的均匀分布，提高传递效率，减少流动阻力，增大流体的流动通量以满足降耗、节能、设备放大、高纯产品制备等各种需要。

填料的几何特性数据主要包括比表面积、空隙率、填料因子等，是评价填料性能的基本参数。

1）比表面积单位体积填料的填料表面积称为比表面积，以a表示，其单位为m2/m3。填料的比表面积愈大，所提供的气液传质面积愈大。因此，比表面积是评价填料性能优劣的一个重要指标。

2）空隙率单位体积填料中的空隙体积称为空隙率，以表示，其单位为m3/m3，或以%表示。填料的空隙率越大，气体通过的能力越大且压降低。因此，空隙率是评价填料性能优劣的又一重要指标。

3）填料因子填料的比表面积与空隙率三次方的比值，即3，称为填料因子，以表示，其单位为1/m。它表示填料的流体力学性能，值越小，表明流动阻力越小。

填料性能的优劣通常根据效率、通量及压降三要素衡量。在相同的操作条件下，

填料的比表面积越大，气液分布越均匀，表面的润湿性能越好，则传质效率越高；填料的空隙率越大，结构越开敞，则通量越大，压降亦越低。国内学者采用模糊数学方法对九种常用填料的性能进行了评价如表所示：

表8-5 九种常用填料的性能对比

填料名称评估值评价排序丝网波纹填料很好1

孔板波纹填料金属Intalox 金属鞍形环相当好2相当好3相当好4

金属阶梯环金属鲍尔环一般好5一般好6

瓷Intalox较好7

瓷鞍形环略好8

瓷拉西环略好9

填料的选择包括确定填料的种类、规格及材质等。所选填料既要满足生产工艺的要求，又要使设备投资和操作费用最低。

1.1.2塔型的结构与选择

塔设备的总体结构均包括：塔体、内件、支座及附件。

塔体是典型的高大直立容器，多由筒节、封头组成。当塔体直径大于800mm时，各塔节焊接成一个整体；直径小的塔多分段制造，然后再用法兰连接起来。

内件是物料进行工艺过程的地方，由塔盘或填料支承等件组成。

支座常用裙式支座。

附件包括人、手孔，各种接管、平台、扶梯、吊柱等。

图8-1 板式塔

11—吊柱；2—排气口；3—回流液入口；4—精馏段塔盘；5—壳体；6—进料口；7—人孔； 8—提馏段塔盘；9—进气口；10—裙

图8-2 填料塔

1—吊柱；2—排气口；3—喷淋装置；4—壳体；5—液体再分配器；6—填料；7—卸填料人孔； 8—支撑装置；