板式塔和填料塔对比

图 8-1 板式塔
1.1.1.2 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，如瓷、
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
适用场合
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 处理量大，操作弹性大，带
有污垢的物料
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
处理强腐蚀性，液气比大，真空 操作要求压力降小的物料
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。国学者采用
很好 相当好 相当好 相当好 一般好 一般好 较好 略好 略好
排序 1 2 3 4 5 6 7 8 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。
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1.1.2 塔型的结构与选择
塔设备的总体结构均包括：塔体、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。 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。
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 泡罩板
浮阀板 筛板
舌型板
优点 较成熟、操作稳定
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。
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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.塔液体滞液量较大，操作负荷变化围较宽，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，需要在塔设置部换热组件，
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：
填料名称 丝网波纹填料 孔板波纹填料 金属Intalox 金属鞍形环 金属阶梯环 金属鲍尔环
瓷Intalox 瓷鞍形环 瓷拉西环
表8-5 九种常用填料的性能对比
评估值
评价
0.86 0.61 0.59 0.57 0.53 0.51 0.41 0.38 0.36
1.1.1.1 填料塔与板式塔的比较
类型 结构特点
操作特点 设备性能
表 8-2 精馏塔的主要类型及特点
板式塔
填ຫໍສະໝຸດ Baidu塔
每层板上装配有不同型式的 塔设置有多层整砌或乱堆的填
气液接触元件或特殊结构， 料，如拉西环、鲍尔环、鞍型填
如筛板、泡罩、浮阀等；塔 料等散装填料，格栅、波纹板、
设置有多层塔板，进行气液 脉冲等规整填料；填料为气液接
接触
触的基本元件
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
空塔速度（亦即生产能力） 大尺寸空塔气速较大，小尺寸空
高，效率高且稳定；压降大， 塔气速较小；低压时分离效率高，
液气比的适应围大，持液量 高压时分离效率低，传统填料效
大，操作弹性小
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
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。
1.1.1.3 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
1.2-1.3 1.2-1.4 1.3-1.5
表8-4 主要塔板性能的量化比较
塔板效率 1.0
1.1~1.2 1.1 1.1
操作弹性 5 9 3 3
压降 1 0.6 0.5 0.8
结构 复杂 一般 简单 简单
成本 1
0.7-0.9 0.4-0.5 0.5-0.6
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1.1.1.4 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
效率高、操作围宽 结构简单、造价低、
塔板效率高 结构简单且阻力小
缺点 结构复杂、造价高、塔 板阻力大、处理能力小
浮阀易脱落 易堵塞、操作弹性较小
操作弹性窄、效率低
适用场合 特别容易堵塞的物系
分离要求高、负荷变化大 分离要求高、塔板数较多
分离要求较低的闪蒸塔
塔板类型 泡罩板 浮阀板 筛板 舌型板
生产能力 1.0