第3章气液传质设备

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。
浮阀塔板结构与气液接触状态
浮阀塔
3. 浮阀塔板
浮阀塔板具有泡罩塔板和筛孔塔板的优点，应用广 泛。浮阀的类型很多，国内常用的有如图示的F1型、 V-4型及T型等。
三种塔板的比较:
1. 生产能力： 筛板 >浮阀 >泡罩； 2. 压降： 泡罩 >浮阀 >筛板； 3. 操作弹性： 浮阀 >泡罩 >筛板； 4. 造价： 泡罩 >浮阀 >筛板； 5. 板效率： 浮阀、筛板相当 >泡罩。
喷射塔气液接触状态
降液管：作为液体从上层塔板流至 下层塔板的通道。
板式塔特点：生产能力大，塔板效 率稳定，操作弹性大，造价低，检修、 清洗方便。
板式塔的设计意图
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，以减小传质阻力；
2、在塔内应尽量使气液两相呈 逆流流动，以提供较大的传质推 动力。
塔设备基本功能和性能评价
塔设备应满足以下基本原则： 1.使气液两相充分接触，适当湍动，提供尽可能大的
传质面积和传质系数，接触后能及时完全分离； 2.在塔内具有最大限度的逆流接触，以提供最大的传
质推动力。 评价塔设备性能指标： 1.单位塔截面的生产能力－－通量 2.分离效率：单板效率，等板高度 3.操作弹性 4.压强降－－塔板压降，或等板高度压降
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。
板式塔：总体上气液呈逆流流动； 每块塔板上呈均匀错流。
3.1.2 塔板的类型及性能评价
3.1.2.1 塔板类型 塔板分为 有降液管式塔板（也称溢流式Hale Waihona Puke Baidu板或错流式塔板）：
气液两相呈错流方式接触，其塔板效率高，具有较大 的操作弹性，使用广泛。 无降液管式塔板（也称穿流式塔板或逆流式塔板）： 气液两相呈逆流接触，其板面利用率高，生产能力大， 结构简单，但效率较低，操作弹性小，应用较少。 本节只讨论有降液管式塔板。
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。
筛板塔的优点
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。
第三章 气液传质设备
4.1 板式塔 4.2 填料塔 4.3 填料塔与板式塔的比较 本章总结－联系图
本章基本要求
了解评价塔设备性能的基本指标 了解各种板式塔的构造和性能 了解板式塔的设计内容及过程 了解对填料的基本要求和评价填料性能的指标 了解填料塔的基本构造和作用 了解板式塔和填料塔的流体力学性能 了解影响塔效率的因素
概述
蒸馏和吸收虽原理不同，但从传质角度讲，有 共同特点，即气液两相要密切接触，接触后两 相要及时分离。因此，蒸馏和吸收可在相同的 设备内进行，此设备即为气液传质设备。
气液传质设备中，典型的是塔设备。
在塔设备内，液体靠重力作用自上而下流动， 气相自下而上流动，两者逆流接触。
从结构上分，塔设备分板式塔（级接触）和填 料塔（微分接触）。
浮阀塔板结构
操作时，由阀孔上升的气流经阀片与塔板间隙沿水平方向进入 液层，增加了气液接触时间，浮阀开度随气体负荷而变，在低 气量时，开度较小，气体仍能以足够的气速通过缝隙，避免过 多的漏液；在高气量时，阀片自动浮起，开度增大，使气速不 致过大。
浮阀塔的优缺点
浮阀塔板的优点是结构简单、造价低，生产能力大， 操作弹性大，塔板效率较高。其缺点是处理易结焦、高粘 度的物料时，阀片易与塔板粘结；在操作过程中有时会发 生阀片脱落或卡死等现象，使塔板效率和操作弹性下降。
升气管与泡罩结构
升气管焊接在塔板上，泡罩固定在升气 管上。
泡罩塔板上气液接触状态
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。
3.1.2 塔板的类型及性能评价（续）
1. 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 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。
3.1 板式塔
1.板式塔的结构 2.塔板的类型及性能
评价 3.板式塔的流体力学
性能与操作特性 4.板式塔的设计
3.1 板式塔
3.1.1 板式塔的结构
逐级接触式，内装塔板，气液传 质在板上液层空间内进行；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。
溢流堰：维持塔板上一定高度的液 层，以保证在塔板上气液两相有足够 的接触面积；
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。
筛孔塔板上气液接触状态
2. 筛孔塔板
筛孔塔板简称筛板,其结构如图 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。