化工设备_板式塔详解
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。
化工原理下3-2板式塔
29
～ 流动阻力 ～ 塔压降 ～ 生产能力 ～ 流动阻力 ～ 传质效率
二、填料的性能及其评价
(3)填料因子 填料的比表面积与空隙率三次方的比值称为填 料因子，以 表示，其单位为1/m。
3
干填料 因子
分析
30
～ 流动阻力
生产能力 传质效率
二、填料的性能及其评价
在操作状态下
第3章
3.2 3.2.1 板式塔
蒸馏和吸收塔设备
板式塔的结构与塔板类型
3.2.2
3.2.3
板式塔的流体力学性能和操作特性
板式塔工艺设计（选读）
1
二、塔板负荷性能图
1.塔板负荷性能图的构造 对一定分离物系，当设计选定塔板类型后，其 操作状况和分离效果便只与气液负荷有关。要维持 塔板正常操作和塔板效率的基本稳定，必须将塔内 的气液负荷限制在一定的范围内，该范围即为塔板 的负荷性能。
最大液流量 Lmax
5
二、塔板负荷性能图
(5) 液泛线 为防止液泛，降液管内的液层高度应不超过某 一数值。
H d ( H T hW )
降液管内 液层高度
液泛气速 uF
塔板 间距 溢流堰 高度
安全 系数
6
二、塔板负荷性能图
3.板式塔的操作分析 ①适宜操作区； ②操作点；
③操作线； ④操作控制；
格里奇格栅填料
25
一、填料的类型
(2)波纹填料 目前工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填 料，它是由许多波纹薄板组成的圆盘状填料，波 纹与塔轴的倾角有30°和45°两种，组装时相邻 两波纹板反向靠叠。各盘填料垂直装于塔内，相 邻的两盘填料间交错90°排列。 波纹填料按结构可分为网波纹填料和板波纹 填料两大类。
板式塔的工作原理
板式塔的工作原理
板式塔是一种常用的分离设备，其工作原理是通过气体和液体之间的质量传递和相互接触来实现物质的分离。
板式塔由塔体、填料层、液体分布器和气体分布器等组成。
气体和液体进入塔体后，通过液体分布器均匀地分布在填料层上。
填料层是由许多塔板叠放而成的，塔板上通常装有填料物质，如圆环状填料或网状填料，用于增加接触面积，促进气体和液体之间的质量传递。
填料层的多层堆叠形式有效地增加了传质面积，提高了分离效果。
当气体在填料层中上升时，与填料物质接触并进行质量传递。
气体中的组分在填料层中与液体发生物质传递，使液体中的溶质被气体带走，从而实现气体的净化或液体的分离。
此外，填料层还可以增加气液界面的接触时间，提高传质效率。
在板式塔中，还设置了气体分布器和液体分布器。
气体分布器的作用是将气体均匀地引入塔体，避免局部流量过大或过小，影响分离效果。
液体分布器则用于将液体均匀地分布在填料层上，保证液体与气体充分接触，提高分离效率。
板式塔还可以通过调节操作参数来控制分离效果。
例如，可以通过调节进料流量、塔体压力和温度等参数来改变气体和液体的流动状态，从而实现不同物质的分离。
板式塔利用填料层增加气液接触面积和接触时间，通过质量传递实现气体和液体的分离。
其工作原理简单明了，可以根据不同的需求进行调节和优化，广泛应用于化工、石油、环保等领域中的气体净化和液体分离过程中。
对于工业生产过程中的分离和净化操作，板式塔是一种高效可靠的设备。
精馏装置-板式塔的结构和原理
精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置。
作为精馏过程的主要设备，有板式塔与填料塔两种主要类型。
根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。
今天就带大家了解板式塔的结构和原理。
一、板式塔板式塔通常是由一个圆柱型的壳体及沿塔高按一定的间距水平设置的若干层塔板（或塔盘）所组成。
板式塔实物图板式塔结构图二、板式塔塔板板式塔的塔板可分为有降液管及无降液管两大类。
有降液管的一般液体呈错流式，无降液管的液体呈逆流式。
板式塔由塔板不同可以分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、舌型板和斜孔板等等。
其中以泡罩塔，浮阀塔和筛板塔在工业生产中使用最为广泛。
三、泡罩塔泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，它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和f150mm三种尺寸，可根据塔径大小选择。
泡罩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。
泡罩边缘开有纵向齿缝，中心装升气管。
升气管直接与塔板连接固定。
塔板下方的气相进入升管，然后从齿缝吹出与塔板上液相接触进行传质。
由于升气管作用，避免了低气速下的漏液现象。
优点：该塔板操作弹性，塔效率也比较高，运用较为广泛。
缺点：是结构复杂，塔压降低，生产强度低，造价高。
四、筛板塔筛孔塔板简称筛板，其结构特点是在塔板上开有许多均匀小孔，孔径一般为3～8mm。
筛孔在塔板上为正三角形排列。
塔板上设置溢流堰，使板上能保持一定厚度的液层。
筛板塔的优点是结构简单、造价低，生产能力大，板上液面落差小，气体压降低，同时塔板效率较高。
缺点是操作弹性小，筛孔易堵塞，不宜处理易结焦、黏度大的物料。
五、浮阀塔浮阀是20世纪二战后开始研究，50年代开始启用的一种新型塔板，后来又逐渐出现各种型式的浮阀。
其型式有圆形、方形、条形及伞形等。
较多使用圆形浮阀，而圆形浮阀又分为多种型式。
其特点是浮阀取消了泡罩塔的泡罩与升气管，改在塔上开孔，阀片上装有限位的三条腿。
简述板式塔的工作原理及应用方法
简述板式塔的工作原理及应用方法1. 什么是板式塔板式塔是一种常见的化工设备，用于气体或液体的吸收、吸附、萃取和分离等操作。
它由大量平行排列的薄壁塔板组成，通过塔体内的气液反应、质量传递和热量传递等过程，实现物质的分离、纯化和反应转化。
2. 板式塔的工作原理板式塔的工作原理基于物质之间的质量和热量传递。
其核心机理是气体与液体之间的接触，以及气体和液体在塔板上的传递过程。
2.1 气液接触板式塔通过塔内的填料或特殊构造的塔板使气体和液体接触，以便进行质量传递。
填料通常具有高表面积和良好的润湿性，可以增加气液接触的面积和时间。
2.2 质量传递在接触过程中，气体和液体之间会发生物质的传递，例如物质的吸收、吸附、萃取等。
这种传递是由气体和液体之间的浓度差、温度差和压力差等驱动的，通常以物质的扩散为主要方式。
2.3 热量传递除了质量传递外，板式塔还能通过塔板上的传热介质（如冷凝液或加热介质）实现热量的传递。
这对于一些需要温度控制或热敏性反应的过程非常重要。
3. 板式塔的应用方法板式塔广泛应用于化工、石油、石油化工等领域，常见的应用包括气体吸收、吸附分离、萃取分离和气液反应等。
3.1 气体吸收板式塔可用于从气体中吸收特定成分。
例如，用于去除废气中的有害物质，净化空气中的污染物等。
3.2 吸附分离板式塔常用于吸附剂对气体或液体中的特定组分进行吸附，实现物质的分离。
这在石油化工和环保领域中非常常见，例如油品脱蜡、气体分离、有机溶剂回收等。
3.3 萃取分离板式塔可用于液液或液气物质之间的萃取分离。
例如，用于提取天然产物中的有效成分、分离石油中的油品等。
3.4 气液反应板式塔还可用于气液反应，例如气体与液体中的化学反应。
通过合理的塔板设计和操作条件控制，实现气体与液体之间的反应转化，常用于合成化学和燃料化工等领域。
4. 总结板式塔是一种重要的化工设备，它通过气液接触、质量传递和热量传递等过程实现物质的分离和反应转化。
在气体吸收、吸附分离、萃取分离和气液反应等方面都有广泛的应用。
过程装备基础(板式塔)课件
检查塔体和附件是否有损坏、变形、锈蚀等 情况。
性能测试
进行试车运行，检查板式塔的分离效果、操 作性能等是否符合工艺要求。
尺寸检查
核对塔体和附件的尺寸是否符合设计图纸要 求。
验收流程
先进行初步检查，合格后进行性能测试，全 部符合要求则判定为验收合格。
PART 05
板式塔的发展趋势和未来 展望
过程装备基础(板式塔 )课件
• 板式塔的概述 • 板式塔的设计 • 板式塔的操作和维护 • 板式塔的选型和安装 • 板式塔的发展趋势和未来展望
目录
PART 01
板式塔的概述
板式塔的定义和特点
定义
板式塔是一种用于实现蒸馏过程 的设备，主要由塔体、塔板、溢 流堰、降液管和受液盘等部件组成。
特点
板式塔具有处理能力大、分离效 率高、操作稳定等优点，广泛应 用于化工、石油、食品等领域。
板式塔的结构和工作原理
结构
板式塔主要由塔体、塔板、溢流堰、降液管和受液盘等组成。 塔体是整个设备的主体，塔板是实现分离的主要部件，溢流 堰用于保持液面稳定，降液管和受液盘分别用于输送液体和 收集液体。
工作原理
板式塔的工作原理主要基于不同液体之间的沸点差异实现分 离。液体原料从塔顶部进入，在重力作用下依次流过各层塔 板，在塔板上发生汽化与冷凝，从而实现分离。经过多级分 离后，得到所需的产品。
支撑结构的设计
支撑结构是板式塔的骨架，其作用是 支撑整个塔体和承受各种操作力和地 震载荷。
支撑结构的形式有多种，应根据实际 情况选择合适的结构形式，并进行详 细的结构设计。
支撑结构的材料应选择强度高、刚度 大、稳定性好的材料，如钢材、混凝 土等。
PART 03
化工设备 板式塔
1-支承圈 2-液封盘
3-泪孔
4-降液板
1-圆形降液管,2-筋板,3-液封盘
37
6.溢流堰
根据位臵分为进口堰及出口堰 进口堰—平型受液盘，保证降液管的液封，使液体均匀流入下层塔盘，并 减少液流在水平方向的冲击，设在液流进入端。 出口堰—保持塔盘上液层的高度，并使流体均匀分布。
18
3.板式塔塔盘的结构
具有降液管，塔盘上液层高度由溢流堰 高度调节。操作弹性较大，效率较高。
溢流型 塔盘 穿流型
气液两相同时穿过塔盘上的孔，处理能力大， 压力降小，但操作弹性及效率较差。
1）溢流型塔盘组成—塔盘、降液管、受液槽、溢流堰和气液接触元件等。 2）按塔径及结构分为整块式塔盘（DN≤700mm）和分块式塔盘（DN≥800mm）
32
降液管的液封结构
液封高度hw——防止气体从 降液管底部窜入，见图。
间距ho——降液管底端到下
层塔盘受液盘面的距离。
（hw-ho）=6～12mm。大型塔 不小于38mm。
33
三、降液管的结构
分块式塔盘的降液管，有垂直式和倾斜式
垂直式降液管—小直 径或负荷小的塔，结 构比较简单
倾斜式降液管—用于降液面积占塔盘总面积12%以上时， 取倾角为10°左右，使降液管下部的截面积为上部截 面积的55～60%，增加塔盘的有效面积。
缺点 1）气速较低时，塔盘有漏液，效率下降； 2）阀片有卡死和吹脱的可能，导致操作运转及 检修的困难； 3）塔盘压力降较大，妨碍了它在高气相负荷及 真空塔中的应用。
11
浮阀—气液传质元件
周边冲有三个下弯的小定距片。
在浮阀关闭阀孔时，它能使浮阀 与塔盘间保留一小的间隙，一般 为2.5mm，同时，小定距片还能 保证阀片停在塔盘上与其他点接 触，避免阀片粘在塔盘上而无法 上浮。 阀片四周向下倾斜，且有锐边， 增加气体进入液层的湍动作用， 有利于气液传质。 浮阀的最大开度由阀腿的高度决 定，一般为12.5mm。
化工原理第六章第六节 板式塔
2013-1-7
2．塔板上的液面落差
液面落差：塔板进出口清液层高度差 减少液面落差的措施： 多溢流。
2013-1-7
当液体横向流过塔板时，为克服板上的摩擦阻力和板
上部件（如泡罩、浮阀等）的局部阻力，需要一定的液位
差，则在板上形成由液体进入板面到离开板面的液面落差。 液面落差也是影响板式塔操作特性的重要因素，液面落差 将导致气流分布不均，从而造成漏液现象，使塔板的效率 下降。因此，在塔板设计中应尽量减小液面落差。
2013-1-7
3．筛孔塔板
2013-1-7
筛孔塔板简称筛板，其结构如图所示。塔板上开有许多均
匀的小孔，孔径一般为3～8mm。筛孔在塔板上为正三角形排
列。塔板上设置溢流堰，使板上能保持一定厚度的液层。 操作时，气体经筛孔分散成小股气流，鼓泡通过液层， 气液间密切接触而进行传热和传质。在正常的操作条件下， 通过筛孔上升的气流，应能阻止液体经筛孔向下泄漏。 筛板的优点是结构简单、造价低，板上液面落差小，气 体压降低，生产能力大，传质效率高。其缺点是筛孔易堵塞， 不宜处理易结焦、粘度大的物料。 应予指出，筛板塔的设计和操作精度要求较高，过去工业 上应用较为谨慎。近年来，由于设计和控制水平的不断提高， 可使筛板塔的操作非常精确，故应用日趋广泛。
2013-1-7
奥康内尔收集了
几十个工业塔的塔板
效率数据，认为对于 蒸馏塔，可用相对挥 发度与进料液体黏度 的乘积αμL作为参数来
表示全塔效率，关联
曲线见图6-56。
图6-56 精馏塔效率关联曲线
2013-1-7
（二）单板效率（莫弗里板效率）
单板效率又称莫弗里（Murphree）板效率。它用汽相（或液相）经过 一实际塔板时组成变化与经过一理论板时组成变化的比值来表示。
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。
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。
9-1板式塔
西北大学化工原理课件
八、塔板类型
评价塔设备性能的指标
① 生产能力大 即：单位塔截面能处理的气液负荷高； ② 塔板效率高 ③ 板压降低，两相流动阻力小 ④ 操作弹性大 即：上、下操作极限通过的气量之比大； ⑤ 满足工业对生产设备的一般要求 结构简单、造价低、安装维修方便等。
15
西北大学化工原理课件
2
hl = β ( h w + how )
由表面张力引起的压降值一般可忽略，故主要由前两项 组成，即：
h f = hd + hl
25
西北大学化工原理课件
5. 筛板的几个操作极限
① 漏液点：漏液点气速 u0´：发生严重漏液时筛孔气速。
u0 稳定系数： k = u ′ 0
⎞ 5.7 × 10 ⎛ u ev = ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ σ ⎝ HT − H f ⎠
xn* xn xn-1
指气相或液相经过某板前后的实际组成 变化与经该板的理论组成变化之间的比值， 包括气、液相的莫弗里板效率Emv与EmL。
10
西北大学化工原理课件
例9-1 用一个蒸馏釜和一层实际板组成的精馏塔分离二元理想溶液。组成为0.2的 料液在泡点温度下由塔顶连续加入，系统的相对挥发度α= 2.5。若使塔顶轻组分 的回收率为80%，并要求塔顶产品组成为0.28，试求： ① 塔釜残液组成xW； F xF D xD ② 该层塔板的液相默弗里板效率EmL。 x0 y1 解: ① 由题意，塔顶易挥发组分回收率为：
3. 漏液
当气体孔速u0过小或气体分布不均匀时，使一些筛孔无气体 通过，从而造成液体短路，大量液体由筛孔漏下的操作现象。
工作录像
9
西北大学化工原理课件
六、板效率的表示与应用
化工原理6.7 板式塔
夹带较小，故塔板效率较高。
③ 操作弹性大。
④ 结构简单、造价低，安装检修方便。
⑤ 浮阀对材料的抗腐蚀性能要求较高。
脚钩
F-1型
6.7
板式塔
6.7.6.4 导向筛板（林德筛板）
（1）适用范围
适用于真空精馏操作的高效低压降塔板。
（2）评价指标
每块塔板的压降与板效率的比值。
6.7
6.7.1
板式塔
板式塔的结构特点和流体力学特性
6.7.1.1 板式塔的结构及功能
（1）主要构件：
塔体、塔板及气、液体进出口管等。塔体为圆柱形壳体。
（2）塔内流体流动：
塔内液体在重力作用下自上而下流经各层塔板，最后由塔
底排出。
塔内气体在压力差作用下经塔板上的小孔由下而上穿过塔
板上的液层，最后由塔顶排出。
操作范围宽
缺点
适用范围
结构复杂
阻力大
生产能力低
某些要求弹性好的特殊
塔
浮阀板
效率高
操作范围宽
采用不锈钢
浮阀易脱落
分离要求高
负荷变化大
原油常压分馏塔
筛板
效率较高
成本低
安装要求水平易堵
操作范围窄
分离要求高
塔板较多
化工中丙烯塔
舌型塔板
结构简单
生产能力大
操作范围窄
效率较低
分离要求较低的
闪蒸塔
斜孔板
生产能力大
效率高
注意：气体和液体沿塔板的不均匀流动，传质量减少，
效率下降。
6.7
板式塔
6.7.2.3 板式塔的不正常操作
（1）液泛
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。
塔设备_精品文档
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垂直吊盖人孔
回转盖人孔
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1.5.5 除沫器 为用于捕集夹带在气流中的液滴。除沫器工作
性能的好坏对除沫效率、分离效果都具有较大的影 响。 1.5.6 吊柱
安装于塔顶，主要用于安装、检修时吊运塔内 件。
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2.2.5穿流式栅板塔 穿流式栅板塔（如右图）属于无溢流堰 装置的板式塔，在工业上也得到广泛的 应用。 根据塔盘上所开的栅缝或筛孔，分别称 为穿流式栅板塔或穿流式筛板塔。 这种塔没有降液管，气液两相同时相向 通过栅缝或筛孔。操作时蒸气通过孔缝 上升进入液层，形成泡沫；与蒸气接触 后的液体不断地通过孔缝流下。
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①定距管式塔盘
塔盘通过拉杆和定距管 固定在塔节内的支座上， 定距管起着支承塔盘的作 用并保持塔板间距。
塔盘与塔壁间的缝隙， 以软填料密封并用压圈压 紧。
1－法兰；2－塔体；3－塔盘圈；4－塔盘板；5－降液管；6－拉杆；7－定距
管；8－压圈；9－填料；10－吊环；11－螺母；12－压扳；13－螺柱；14－
其操作弹性是可以满足生产需要的，目前已成为应用最为 广泛的一种板型 。
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2.2.3 浮阀塔
浮阀塔板的结构特点是在塔板上开有若干个阀孔，每个阀孔 装有一个可上下浮动的阀片，阀片本身连有几个阀腿，插入阀 孔后将阀腿底脚拨转90°，以限制阀片升起的最大高度，并防 止阀片被气体吹走。 阀片周边冲出几个略向下弯的定距片，当气速很低时，由于 定距片的作用，阀片与塔板呈点接触而坐落在阀孔上，在一定 程度上可防止阀片与板面的粘结。
定操作及较高的分离效率；气液比的范围大，不易堵塞等。 泡罩塔的缺点 ：
设备选型—板式塔
设备选型—板式塔物质在相间的转移过程称为传质(分离)过程。
常见的有蒸馏、吸收、萃取和⼲燥等单元操作。
蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作。
它是通过加热造成⽓液两相物系，利⽤物系中各组分的挥发度不同的特性以实现分离的⽬的。
塔设备是能够实现蒸馏和吸收两种分离操作的⽓液传质设备，按结构形式可以分为板式塔和填料塔两⼤类。
在⼯业⽣产上，⼀般当处理量⼤时多采⽤板式塔，处理量⼩时采⽤填料塔。
选⽤原则（典型的）1、腐蚀性介质，易起泡物系，热敏性物料，⾼粘性物料通常选⽤填料塔。
2、对于中、⼩规模的塔器，和塔径⼩于600mm时，宜选⽤填料塔，可节省费⽤并⽅便施⼯。
3、对于处理易聚合或含颗粒的物料，宜采⽤板式塔。
不易堵塞也便于清洗。
4、对于在分离过程中有明显吸热或放热效应的介质，宜采⽤板式塔。
5、对于有多个进料及侧线出料的塔器，且各侧线之间板数较少，宜采⽤板式塔。
采⽤填料塔时内件结构较复杂。
6、对于处理量或负荷波动较⼤的场合，宜采⽤板式塔。
因液体量过⼩会造成填料层中液体分布不均匀，填料表⾯未充分润湿，影响塔的效率；当液体量过⼤时易产⽣液流影响传质，采⽤条阀等板式塔具有较⼤的操作弹性。
7、对于塔顶、塔底产品均有质量要求的塔系，宜采⽤板式塔。
8、根据各种⼯艺流程和特点，在同⼀塔内，可以采⽤板式及填料共存的塔型，即混合塔型。
适⽤于沿塔⾼⽓、液负荷变化较⼤的塔系。
板式塔为逐板接触式⽓液传质设备。
●评价塔设备性能的主要指标：⽣产能⼒、塔板效率、操作弹性、塔板压强降●浮阀塔的⼯艺计算：包括塔径、塔⾼及塔板上主要部件⼯艺尺⼨的计算。
⼀、⼯艺模拟计算后能够确定的参数（模拟计算可求得理论板层数、回流⽐、馏出液量、釜残液量、塔径、每层塔板的⽓液相负荷、冷凝器和再沸器负荷）1、估算塔径最常⽤的标准塔径（mm）为600，700，800，1000，1200，1400， (4200)原料通常从与原料组成相近处（加料板）进⼊塔内。
加料板以上的塔段称为精馏段，以下（包括加料板）成为提馏段。
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。
板式塔原理
板式塔原理板式塔是一种常见的化工设备，其原理是利用气体和液体之间的传质和传热作用，实现气体和液体的分离和净化。
板式塔通常由塔体、填料、分布器、进料口、出料口等部分组成，其工作原理复杂而精密，下面将对其原理进行详细介绍。
首先，板式塔的工作原理基于气液两相之间的接触和传质。
在板式塔内，气体从底部进入，经过填料层，与从顶部流下来的液体接触。
在接触的过程中，气体中的有害物质会被液体吸收，从而达到净化的目的。
而填料的作用是增加气液接触的表面积，加快传质速度，提高净化效率。
其次，板式塔利用了气体和液体的重力作用。
在板式塔内，气体由下往上流动，液体由上往下流动，这种逆流运动有利于气液之间的接触和传质。
此外，板式塔中通常会设置分布器，用于均匀分布液体，保证填料层的充分润湿，进一步提高传质效率。
另外，板式塔还利用了气液两相的密度差异。
在板式塔内，气体的密度通常比液体小，因此气体会向上升腾，而液体则向下流动。
这种差异的运动方式有利于气液之间的接触和传质，使得板式塔能够有效地实现气液分离和净化的功能。
此外，板式塔还可以根据需要进行改良和优化。
例如，可以通过改变填料的形状和材质，调整分布器的结构，优化进料口和出料口的设计等方式，提高板式塔的传质效率和净化效果，使其更加适应不同的工艺要求。
总的来说，板式塔是一种利用气液接触和传质作用实现气液分离和净化的化工设备，其工作原理复杂而精密。
通过气液接触、重力作用和密度差异等原理的综合作用，板式塔能够高效地实现气液分离和净化的功能。
同时，板式塔还具有改良和优化的潜力，可以根据需要进行调整和改进，以满足不同工艺的要求。
通过对板式塔原理的深入理解，可以更好地应用和优化板式塔，提高工艺的效率和产品的质量。
分别叙述板式塔和填料塔的工作原理和结构特征
文章标题：深度解析板式塔和填料塔的工作原理和结构特征引言板式塔和填料塔作为化工领域中常见的设备，其工作原理和结构特征一直备受关注。
本文将从深度和广度的角度，分别叙述这两种塔的工作原理和结构特征，以帮助读者全面理解它们的运行机制和优缺点。
一、板式塔的工作原理和结构特征1. 工作原理：板式塔是一种通过在气体和液体之间引入板式填料或隔板，从而使气体和液体在反应过程中进行有效接触和传质的设备。
其工作原理主要包括以下几个方面：- 液体从顶部或底部进入塔体，通过板式填料或隔板层，与气体进行充分接触。
- 气体从底部或顶部进入塔体，经过板式填料或隔板层，与液体进行充分接触。
- 在接触过程中，气体和液体中的物质通过传质作用进行转移和反应。
2. 结构特征：板式塔的结构特征主要包括以下几点：- 塔体结构紧凑，占地面积小，适用于有限空间使用。
- 塔内填料或隔板层结构复杂，需要精确设计和安装，以保证传质效果。
- 塔顶设有分离器或冷凝器，用于将液体和气体分离并收集。
二、填料塔的工作原理和结构特征1. 工作原理：填料塔是一种通过在塔内填充适当的填料，增大气液接触的表面积，从而提高传质效果的设备。
其工作原理主要包括以下几个方面：- 液体从塔顶或底部进入塔体，流经填料层，与从底部或顶部进入的气体进行接触和传质。
- 气体从底部或顶部进入塔体，经过填料层，与流经填料层的液体进行接触和传质。
- 在填料层内，气体和液体的接触面积较大，有利于传质和反应。
2. 结构特征：填料塔的结构特征主要包括以下几点：- 塔体内填充有各种形状的填料，如环形填料、波纹填料等，用于增大气液接触面积。
- 塔体结构简单，占地面积大，适用于宽敞的厂房。
- 塔顶配有分离器或冷凝器，用于分离和收集液体和气体。
总结与回顾通过对板式塔和填料塔的工作原理和结构特征进行分析，我们可以看到它们在化工生产中的重要作用。
在选择使用时，我们需要根据具体的生产工艺和要求来进行合理的选择。
化工设备机械基础(板式塔)
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
塔盘结构
塔盘实际上是塔中的气、液通道。为 了满足正常操作要求，塔盘结构本身 必须具有一定的刚度以维持水平，塔 盘与塔壁之间要保持一定的密封性以 防止气、液短路。
(2)根底环 根底环是块环形垫板，
它把由座体传下来的载 荷，再均匀地传到根底 上去。
(3)螺拴座 由座板和筋板组成，供
安装地脚螺栓用，以便地 脚螺栓把塔设备固定在根 底上
裙座结构
(4)管孔 在裙座上有检修用
孔、引出管孔, 排气管
裙座结构
塔板类型
1〕泡罩塔 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 缘开有假设干齿缝浸入在板 上 液层中，升气管顶部应高于泡罩齿缝的上沿，以防止漏液。
3、除去有害组分以净化气体 主要包括原料气净化和尾气、废气的净化以保
护环境。 例如：用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧
化碳，燃煤锅炉烟气、冶炼废气等脱SO2等。
塔设备的分类：
按压 力
按单元操作
加压塔、常压塔、减压塔
精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取 塔、反响塔、枯燥塔、再生塔等
按支承方式
框架塔、自支承式塔
与整块式的区别
分块式：无塔盘圈，有支持圈(支持板)，无密封结构 整块式：有塔盘圈，无支持圈(支持板)，有密封结构
3〕筛板塔
筛孔塔板即筛板出现也较早〔1830年〕，是结构最简单的一 种板型。但由于早期对其性能认识缺乏，为易漏液、操作弹 性小、难以稳定操作等问题所困，使用受到极大限制。
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工作原理
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设计及操作时应避免的问题
1）锥流：出现液体流量很小或液封高度不够，蒸气从齿缝推开液体，掠过 液面直接上升，使气液接触不良。
2）脉冲鼓泡：蒸汽量太小，气体不能以连续鼓泡的形式通过液层，下层塔 盘逐渐积蓄蒸汽，使之压力升高，当升高到足够的数值后，气体才通过 齿缝鼓泡溢出，但又造成气压下降，停止鼓泡，待气压再次升高到一定 数值后，才能重新鼓泡通过齿缝。
优点 1）生产能力大，比泡罩塔提高20-40%； 2）操作弹性大； 3）塔盘效率较高，气液接触状态较好，气体沿
水平方向吹入液层，雾沫夹带较小； 4）结构及安装较简单，重量较轻，制造费用低，
仅为泡罩塔的60～80%左右。
缺点 1）气速较低时，塔盘有漏液，效率下降； 2）阀片有卡死和吹脱的可能，导致操作运转及
（一）固定舌型塔盘
工作原理：舌片开启一定角度，舌孔方向与液流方向一致，见图。气相喷出推动液 体，液面梯度减小，液层减薄，处理能力增大，使压降减小。
优缺点：结构简单，安装检修方便，但塔的负荷弹性较小，塔盘效率较低，应用受 到一定限制。
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(二) 浮动舌形塔 结构：一端可以浮动，最大张角约20°。舌片厚度1.5mm，质量约20g。 优缺点：处理能力大，压降小，舌片可以浮动。塔盘雾沫夹带及漏液较小, 操作弹性显著增加。板效率较高，但其舌片容易损坏。
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（1）泡罩塔
优点：操作弹性较大，在负荷变动范围较大时能保持较高效率，液气比范 围大，不易堵塞，能适用多种介质，操作稳定可靠。
缺点：结构复杂，造价高，安装维修麻烦。
泡罩塔盘的主要结构：泡罩、升气管、溢流管及降液管。
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1）液体由上层塔盘通过左侧降液管经下部A处流入塔 盘； 2）横向流过塔盘上布置泡罩的区段B-C（气液接触 区），C-D段用于初步分离液体中夹带的气泡； 3）液体越过出口堰板并流入右侧降液管。在堰板上 方的液层高度称为堰上液层高度，液体流入降液管内 后经静止分离，蒸汽上升返回塔盘，清液流入下层塔 盘。 4）蒸汽由下层塔盘上升进入泡罩升气管内，经过升 气管与泡罩间的环形通道，穿过泡罩的齿缝分散到泡 罩间的液层中去。蒸汽从齿缝中流出时，形成气泡， 搅动塔盘上的液体，在液面上形成泡沫层。气泡离开 液面时破裂成带有液滴的气体，小液滴相互碰撞形成 大液滴而降落，回到液层中。
浮阀的最大开度由阀腿的高度决 定，一般为12.5mm。
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（3）筛板塔
工作原理：塔盘分为筛孔区、无孔区、溢流堰及 降液管等部分。液体从上层塔盘的降液管流下， 横向流过塔盘，越过溢流堰经溢流管流入下层塔 盘，塔盘上依靠溢流堰的高度保持其液层高度。 蒸气自下而上穿过筛孔时，被分散成气泡，在穿 越塔盘上液层时，进行气液两相间的传热与传质。
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（5）各类板式塔类型比较
板式塔类型
泡罩塔
筛板塔
浮阀塔
穿流板塔
穿流式塔
（历史悠久， 经验较多，设 计方法比较成 熟）操作稳定， 适应范围广； 压力降大，结 构复杂，投资 大，单位处理 能力比较小
（塔盘上钻 小孔）制造 简单，造价 较廉，传质 效率比泡罩 塔高，压力 降比泡罩塔 小；操作稳 定性差，塔 盘要严格水 平，筛孔容 易堵塞。
（a）错流式
（b）逆流式
3
3)按液体流动型式
单溢流型 双溢流型
a.单溢流型塔盘——
应用最为广泛，结构简单，液 体行程长，有利于提高塔盘效 率；但当塔径或液量大时，塔 盘上液位梯度较大，导致气液 分布不均或降液管过载。
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单溢流型塔径及液量较大时， 液体分流为两股，减小了塔盘 上的液位梯度，减少了降液 管的负荷； 缺点：降液管要相间地置于 塔盘的中间或两边，多占了 一部分塔盘的传质面积。
（泡罩塔的 改进，目前 我国已推广） 操作稳定， 单位处理量 大，传质效 率比泡罩塔 高，制造安 装均较简单， 造价约高
（无降液 管）传质 效率低； 稳定性差， 压力小。
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3.板式塔塔盘的结构
塔盘
溢流型 穿流型
具有降液管，塔盘上液层高度由溢流堰 高度调节。操作弹性较大，效率较高。
气液两相同时穿过塔盘上的孔，处理能力大， 压力降小，但操作弹性及效率较差。
3）倾流：液量过大，蒸气量过小，液体从泡罩的升气管流到下层塔盘。塔 盘效率明显下降。
4）雾沫夹带：蒸气量过大，速度过高形成过量的液体被气体带到上层塔盘。 5）液泛：气、液量均很大，降液管容积太小，部分液体不能通过降液管流
下，而阻截在塔盘上，使塔盘上泡沫层高度超过塔盘间距。
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（2）浮阀塔
50年代前后开发和应用的，应用最广泛。其工作原理：气、液 两相流程与泡罩塔相似。塔盘上开有一定形状的阀孔，蒸气从 阀孔上升，顶开阀片，穿过环形缝隙，以水平方向吹入液层， 形成泡沫。浮阀能随气速的增减在相当宽的气速范围内自由升 降，保持稳定操作。阀片的形状有圆形、矩形等。
检修的困难； 3）塔盘压力降较大，妨碍了它在高气相负荷及
真空塔中的应用。
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浮阀—气液传质元件
周边冲有三个下弯的小定距片。
在浮阀关闭阀孔时，它能使浮阀 与塔盘间保留一小的间隙，一般 为2.5mm，同时，小定距片还能 保证阀片停在塔盘上与其他点接 触，避免阀片粘在塔盘上而无法 上浮。
阀片四周向下倾斜，且有锐边， 增加气体进入液层的湍动作用， 有利于气液传质。
第一节 概 述 第二节 板式塔及其结构设计 第三节 填料塔及其结构设计 第四节 其它结构设计 第五节 塔体和裙座的强度计算
1
1.板式塔总体结构
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2.板式塔的分类
1)按塔盘结构
泡罩塔 筛板塔 浮阀塔 舌形塔
2)按气液两相流动方式
(目前应用最广的是筛板塔及浮阀塔)
错流板式塔和逆流板式塔，或称有降液 管的塔盘和无降液管的塔盘。有降液管 的塔盘应用较广.
优点：与泡罩塔相比，其生产能力大20～40％， 塔盘效率高10～15％，结构简单，造价减少40 ％左右，安装维修较容易，塔盘制造容易。 缺点：小孔径筛板易堵塞，不适宜处理脏， 粘性大的和带固体粒子的料液。
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筛孔
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（4）舌型塔
气流垂直向上喷射（如筛板塔），造成较大雾沫夹带。若使气流在盘上沿水平方 向或倾斜方向喷射，可减轻夹带，并调节倾斜角度还可改变液流方向，减小液面梯 度和液体返混。