板式塔知识

浮阀塔F-型（国外通称V-型）是用钢板冲压而成的圆形阀片，浮阀塔F-型下面有三条阀腿，把三条阀腿装入塔板的阀孔之后，用工具将腿下的阀脚扭转90°，则浮阀就被限制在浮孔内只能上下运动而不能脱离塔板。

当气速较大时，浮阀塔F-型浮阀被吹起，达到最大开度；当气速较小时，气体的动压头小于浮阀自重，于是浮阀塔F-型浮阀下落，浮阀周边上三个朝下倾斜的定距片与塔板接触，此时开度最小。

定距片的作用是保证最小气速时还有一定的开度，使气体与浮阀塔F-型塔板上液体能均匀地鼓泡，避免浮阀与塔板粘住。

浮阀塔F-型浮阀的开度随塔内气相负荷大小自动调节，可以增大传质的效果，减少雾沫夹带。

10.2.8浮阀塔的设计1.浮阀塔型式前已提及，浮阀的型式有很多，国内采用的多为F－1型浮阀，这种浮阀的结构简单、制造方便、省材料，对其性能已有所掌握。

F－1型浮阀分轻阀和重阀良种，轻阀约25g，重阀约33。

已有部颁标准（JB1118－81），其结构尺寸见图10－26和表10－6。

图10－26 F－1型浮阀2.阀的排列浮阀一般按正三角形排列，也有采用等腰三角形排列的（例如分块式塔板中）。

在正三角形排列中分顺派和叉排，见图10－27(a)、(b)。

叉排时从相邻两阀吹出气流搅动液层的作用较显著，使相邻两阀容易吹开，液面落差较小，鼓泡均匀。

（a ）顺排图10－27 浮阀的排列浮阀中心距可取75、100、125、150mm等几种。

现国内浮阀中心距推荐为75mm(见浮阀塔盘系列JB1206－91)。

当用钻孔法加工时，中心距可不受此限制。

排与排间距t 推荐为65、80、100mm 三种，必要时可以适当调整。

塔板上阀控开孔率按阀数而定，一般为4%5% 左右。

3.阀数确定一般在正常负荷下，希望浮阀刚好在全开时操作，根据试验表明，此时阀孔动能因数08~11F =，一般按此确定所需阀数，对不同工艺情况，可适当调整。

如要求操作下限大时可采取较大的0F 。

选定0F 值后，由下式确定孔速：0u =（10—31）式中，0u —孔速，m/s ；0F —阀孔动能因素；G ρ—气体密度，kg/m 3；F-1型浮阀的孔径为39mm ，故浮阀个数n 为20008370.2320.785(0.039)s s V V Vn u u u ===⨯ （10—32）式中，s V —气体流量，m 3/s ；V —气体流量，m 3/h 。

4．溢流管及降液管按10.2.5节及10.2.6节有关部分设计计算。

5．塔板压降（液体阻力）浮阀塔的压降按式（10—21）计算。

（1）干板压降p ∆干；对于34g 的重阀，阀全开前可按下式计算：0.1750L u p ρ∆干＝19.9m 液柱 （10—33）阀全开后可按下式计算：202GL u p g ρρ∆干＝5.34m 液柱 （10—34）式中， 0u ——阀孔气速，m/s ；G ρ——气相密度，kg/m 3； L ρ——液相密度， kg/m 3。

（2）通过液层的p ∆液，可按下式计算：0.50.5()L w ow p h h h ∆==+液 m 液柱 （10—35）式中，L h ——塔板上清液层高度，m ；w h ——堰高，m ；ow h ——堰上液层高度，m 。

6．液面梯度浮阀塔板上液流阻力较小，一般液面梯度很小，可忽略不及。

但大流量的大塔中，液面梯度较大会影响浮阀开启不均匀，气流不匀，影响板效率。

据试验，建议2～3m 直径的单溢流塔中，若溢流强度不大于50m 3/(m h)时，可使塔板倾斜度按每3m 倾角10考虑，溢流强度较低时，倾角可小些。

7．漏液点核雾沫夹带浮阀塔板几个操作极限中，液泛极限的计算与前面筛板塔中所介绍的一样。

关于漏液点和雾沫夹带问题说明如下：（1）漏液点浮阀塔板的漏液量随着阀重的增加、孔速的增大、开度减小、板上液层高度的降低而减小，其中以阀重的影响为大。

当阀重超过30g 时，阀重对漏液量影响不大。

一般认为漏液点的阀孔动能因素为05~6F =（对常压及加压塔），故以此值作为操作下限。

（2）雾沫夹带浮阀塔的雾沫夹带一般是用所谓“泛点率”来判别。

泛点率由下列二式求之（采用计算结果中较大的数值）：1100136%V s b FC L ZF A K C +=（10—36）及1100%0.785VT F C F A K C =（10—37）其中V C V = （10—38）式中，1F —泛点率，%；V C —气相负荷因素，m 3/s ； s L V V 、—气、液相流量，m 3/s ；Z —液流路程长度，m ；对于单流型塔板；2d Z D W =-；其中d W 为降液管的宽度，m ；b A —液流面积，m 2；对于单流程型塔板：2T A A A =-；其中T A 为空塔截面积，fA 为降液管面积。

F C —泛点负荷因数，见图10—28；K —物性系数，见表10—7。

一般的大塔180%~82%F<； 负压操作的塔175%~77%F<； 直径小于900mm 的塔165%~75%F <时，雾沫夹带量V e 在0.1kg 液体/kg 蒸气以下。

图10－28 泛点负荷因数二、浮阀塔浮阀塔是近几十年来发展起来的一种新型板式塔。

与泡罩塔相比，它的主要特点是塔板效率高，流体阻力小，生产能力大，操作弹性大（即当蒸气流速在较大范围内变动时，不至于影响分离效率。

）。

结构简单，造价低，且可用于脏、粘等物料的分离。

因此，很快得到广泛应用，成为化工和炼油生产中的主要塔设备。

浮阀塔的构造与泡罩塔相似。

在浮阀塔内，每层塔板上除有降液管、溢流堰外，还开有许多大孔（一般孔径为39 mm）,每孔中装有一个可上下移动的浮阀。

目前国内外使用的浮阀有多种型号。

F-1型浮阀是典型的、最常用的型号，如图4-23（a）所示，它是一个圆形阀片，阀片的周边有向下倾斜的边缘。

阀片上有三个向下的突出部（B），使阀片落下时尚能与塔板保持2～3mm的缝隙，以防止由于锈蚀与塔板粘结而不能开启。

阀片下有三条“脚”钩（A）插入开孔中，以限制浮阀有一定的开度，并使其不能脱离阀孔。

图4-23（b)表示浮阀塔一块塔板的操作情况。

图4-23（c）为十字架型浮阀，它是利用十字架来固定阀片位置，十字架的四只“脚”固定在塔板上。

图4-23 浮阀塔和浮阀示意图浮阀塔在正常操作时，靠蒸气的压强将阀片顶开，被顶开的阀片在液层中上下浮动。

蒸气成小气流经液层鼓泡而出。

塔板上的液体除少部分从阀孔漏下外，大部分经溢流堰沿降液管流至下层塔板。

这种塔板的操作特点是随着塔内上升蒸气量的改变，浮阀能自动上下浮动以调节阀片的开度，也就调节了阀孔气流速度以保持恒定。

因此，当蒸气的流速有较大变动时，仍能保持良好的鼓泡状态，使塔板具有较高的分离效率。

常用于炼油，石油化工。

条形浮阀三、筛板塔筛板塔是最早用于化工生产的塔设备之一，但以往因操作不易掌握而未被广泛使用。

近年来，筛板塔经过大量研究和工业实践，在结构和设计方面得到改进，逐步推广应用于化工和炼油中。

与泡罩塔相比，筛板塔有以下优点：生产能力约大10%，在优惠条件下板效率约大10%（与浮阀塔相近），气体流动的压强降少30%，造价少40%。

筛板塔的主要缺点是气液流量变化范围窄，气液流量的变动会显著影响操作的稳定性和塔板效率，此外，筛孔也容易堵塞。

图4-24 筛板结构和操作示意筛板塔的示意结构如图4-24所示。

塔板上分布均匀的小孔，经降液管从上层流下的液体进到筛板，气体（或蒸气）经筛孔分散鼓泡通过液层，形成的泡沫层是进行传质的主要区域。

筛孔直径是筛板的一个重要参数，直径小，气流分布均匀，操作较为稳定，但加工困难，气流阻力大，筛孔易堵。

筛孔直径推荐值为4～5mm。

4．喷射型塔板上述几种塔板，气体是以鼓泡或泡沫状态和液体接触，当气体垂直向上穿过液层时，使分散形成的液滴或泡沫具有一定向上的初速度。

若气速过高，会造成较为严重的液沫夹带，使塔板效率下降，因而生产能力受到一定的限制。

为克服这一缺点，近年来开发出喷射型塔板，大致有以下几种类型。

（1）、舌形塔板（2）浮舌塔板如图片11-6所示，与舌型塔板相比，浮舌塔板的结构特点是其舌片可上下浮动。

因此，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。

泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，其结构如图片3-2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φ80、φ100、φ150mm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。

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单个泡罩大型泡罩塔盘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。

规整填料规整填料是按一定的几何构形排列，整齐堆砌的填料。

规整填料种类很多，根据其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等。

二、板式塔类型（一）泡罩塔●优点：1、操作弹性大，在气、液负荷波动较大时仍能保持较恒定的塔板效率。

2、对物料适应性强，塔板不易堵塞。

●缺点：1、结构复杂，金属耗量大，造价高，安装和维修不方便。

2、气体压力降大，雾沫夹带较严重，因此限制了气速的提高，生产能力不大。

3、不好操作，液体或蒸汽流量很小时，会形成气液接触不良或蒸汽流动的脉动；反之会形成雾沫夹带、液泛等。

（二）浮阀塔●优点：1、结构紧凑，生产能力大。

2、蒸汽以水平方向吹入液层，阻力小，气液接触时间长且接触状况良好，故雾沫夹带少，塔板效率高。

3、浮阀可根据气量大小上下浮动，操作弹性大。

4、浮阀结构简单，安装容易，造价较低。

●缺点：在结构、生产能力、塔板效率等方面不及筛板塔，有待进一步的改进。

（三）筛板塔●优点：1、结构简单，制造容易，造价低。

2、塔板效率较高，生产能力大。

3、对物料的适应性强，不易堵塞。

●缺点：1、操作弹性小，需保持较稳定的气、液流速。

2、小孔径筛板易堵塞，不适宜处理脏的、粘性大的和带固体颗粒的料液。

（四）穿流式栅板塔●优点：1、无溢流和降液装置，结构简单，安装和维修方便。

2、塔板上的开孔有效面积大，开孔率大，故生产能力大。

3、气、液流动的压力降小，适用于真空蒸馏。

4、孔道不易堵塞，对物料的适应性强。

●缺点：1、操作弹性小。

2、塔板效率低。