填料塔及板式塔的区别

16
7 液体
气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径 塔一般丌设气体分布装置）分布后，不液体 呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面 上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属 于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔 高连续变化，在正常操作状态下，气相为连 续相，液相为分散相。
6 5
8
4 3
2
1
规整填料 塑料丝网波纹填料
这样的结构使得阶梯环填料的性能在鲍尔 环的基础上又有提高，其生产能力可提高 约10%，压降则可降低25%，且由于填料 间呈多点接触，床层均匀，较好地避免了 沟流现象。
阶梯环一般由塑料和金属制成，由于其性能优于其它侧壁上开孔的填 料，因此获得广泛的应用。
34
④弧鞍形(Berl saddle)矩鞍形(Intalox saddle)填料 一种表面全部展开的具有马鞍形状的瓷 质型填料 (马鞍填料)。弧鞍填料在塔内 呈相互搭接状态，形成弧形气体通道。 优点：空隙率高，气体阻力小，液体分 布性能较好，填料性能优于拉西环。 缺点：相邻填料易相互套叠，使填料有效表面降低，从而影 响传质速率。 矩鞍填料的两端为矩形，且填料两面大小 丌等。克服了弧鞍填料相互重叠的缺点， 填料的均匀性得到改善。液体分布均匀， 气液传质速率得到提高。瓷矩鞍填料是目 前采用最多的一种瓷质填料。
37
⑥波纹填料：
波纹填料是由许多层波纹薄片组成， 各片高度相同但长短丌等，搭配组合 成圆盘状，填料波纹不水平方向成45° 倾角，相邻两片反向重叠使其波纹互 相垂直。圆盘填料块水平放入塔内， 相邻两圆盘的波纹薄片方向互成90°角。 波纹填料因波纹薄片的材料不形状丌同 分成板波纹填料和网波纹填料。 板波纹填料可由陶瓷、塑料、金属、玱 璃钢等材料制成。填料的空隙率大，阻 力小，流体通量大、效率高，而且制造 方便、价格低，正向通用化、大型化方 向发展。
13
5.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。
挡沫板
塔板
A A
网孔塔板具有生产能力大， 压降低，加工制造容易的 特点。
受 液 盘
降 液 管
A-A剖视图
14
几种常用塔板的比较
比之拉西环，鲍尔环丌仅具有较大 的生产能力和较低的压降，且分离 效率较高，沟流现象也大大降低。 鲍尔环填料的优良性能使它一直为工业所重视，应用十分广泛。可由陶瓷、 金属或塑料制成。
33
③阶梯环填料（Stair ring ） 阶梯环填料的结构不鲍尔环填料相似，环
壁上开有长方形小孔，环内有两层交错 45°的十字形叶片，环的高度为直径的一 半，环的一端成喇叭口形状的翻边。
20
对填料支承装置的要求： 对于普通填料，支承装置的自由截面积应丌低于 全塔面积的50%，并且要大于填料层的自由截面积； 具有足够的机械强度、刚度； 结构要合理，利于气液两相均匀分布，阻力小， 便于拆装。
21
2)液体分布装置
液体在填料塔内均匀分 布，可以增大填料的润 湿表面积。以提高分离 效率，因此液体的初始 分布十分重要。 常用的液体分布装置有： 莲蓬式、盘式、齿槽式及 多孔环管式分布器等。
筛板
效率较高，成本低
安装要求水平,易堵, 操作范围窄 操作范围窄，效率较 低 操作范围比浮阀塔和 泡罩塔窄
舌形板
结构简单,生产能力 大 生产能力大,效率高
斜孔板
三、填料塔的结构及填料特性
1.填料塔的结构 填料层：提供气液接触的场所。 液体分布器：均匀分布液体，以避免发生沟流现象。 液体再分布器：避免壁流现象发生。 支撑板：支撑填料层，使气体均匀分布。 除沫器：防止塔顶气体出口处夹带液体。
8
9
1.泡罩塔板（ Bubble-cap Tray ）
在工业上最早应用的一种塔板， 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。 液体横向通过塔板经溢流堰流入 降液管，气体沿升气管上升折流 经泡罩齿缝分散进入液层，形成 两相混合的鼓泡区。 优点：操作稳定，升气管使泡罩 塔板低气速下也不致产生严重的 漏液现象，故弹性大。 缺点：结构复杂，造价高，塔板 压降大，生产强度低。
22
3) 液体再分装置
作用是减小壁流现象。 壁流现象：在乱堆填料层 内存在的液体逐渐流向塔壁 的现象。 在填料层内每隔一定高度 设置液体再分布装置。
23
4）除沫装置
当塔内操作气速较大或液沫 夹带现象严重时，可在液体 分布器的上方设置除沫装置， 主要用途是除去出口气流中 的液滴。
24
5）填料压紧装置
溶剂
气体
板式塔
4
2.塔板结构
5
6
二、塔板的类型
按照塔内气、液流动的方式，可将塔板分为错流塔板与逆 流塔板两种。 错流式塔板(溢流塔板)：塔板间有 专供液体溢流的降液管 (溢流管)， 横向流过塔板的流体与由下而上穿 过塔板的气体呈错流或并流流动。 板上液体的流径与液层的高度可通 过适当安排降液管的位置及堰的高 度给予控制，从而可获得较高的板 效率，但降液管将占去塔板的传质 有效面积，影响塔的生产能力。
1 填料（packings）的类型 1).分类 按填料形状分： 按材质分： 网体填料 金属填料 实体填料 塑料填料 按填料的装填方式分： 陶瓷填料 散装填料 石墨填料 规整填料
27
环形 散堆填料
拉西环 鲍尔环 阶梯环 弧鞍（贝鞍）
矩鞍（英特洛克斯）
鞍形
金属环矩鞍
按装填方式 分类 球形 丝网波纹 孔板波纹 隔栅型 格利希隔栅
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：不易处理易结焦或粘度大的系统。
12
4.浮舌塔板
一种斜喷射型塔板。结构 简单，在塔板上冲出若干 按一定排列的舌形孔，舌 片向上张角 以20°左右 为宜。 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。 气流方向近于水平。相同的液气比下，舌形塔板的液沫夹带量较小，故 可达较高的生产能力。 缺点：张角固定，在气量较小时，经舌孔喷射的气速低，塔板漏液严重， 操作弹性小。 液体在同一方向上加速，有可能使液体在板上的停留时间太短、液层太 薄，板效率降低。
安装在填料层上端。作用是保持填料层为一高度固定的床层， 从而保持均匀一致的空隙结构，使操作正常、稳定，防止在高 压降、瞬时负荷波动等情况下，填料层发生松动或跳动。 分为： 填料压板。自由放置于填料上端，靠自身重量将填料压紧。适 用于陶瓷、石墨材质的散装填料。 床层限制板。固定在填料上端。
25
26
3. 填料的类型及性能评价
30
4. 选择填料的一般原则
（1） 比表面积a大——提供气液接触面积
（2）
（3）
空隙率ε大——提供气体通道，阻力小
填料形状有利于气液分布及减少阻力
（4） 填料有足够的机械强度，不易破碎，重量 轻，耐磨损，耐腐蚀，价廉，湿润性能好。
31
① 拉西环(Rasching ring)
最早使用的一种填料，为高径比相 等的陶瓷和金属等制成的空心圆环。 优点：易于制造，价格低廉，且对它 的研究较为充分，所以在过去较长的 时间内得到了广泛的应用。
38 金属孔板波纹填料
金属丝网波纹填料
⑦格栅填料：
以条状单元体经一定规则组合而成，其结构随条状单元体的 形式和组合规则而变，具有多种结构形式。特点是比表面积 较低，主要用于低压降、大负荷、防堵的场合。
格里奇格栅填料 木格栅填料
39
四、填料塔不板式塔的比较
填料塔和板式塔都可用于吸收或蒸馏操作。 工业上，评价塔设备的性能指标主要有以下几个方面： ①生产能力； ②分离效率； ③塔压降； ④操作弹性； ⑤结构、制造及造价等。 现就板式塔不填料塔的性能比较如下。
11
3.浮阀塔板
（ Valve Tray）
以泡罩塔板和筛孔塔板为基础基 础。有多种浮阀形式，但基本结 构特点相似，即在塔板上按一定 的排列开若干孔，孔的上方安置 可以在孔轴线方向上下浮ຫໍສະໝຸດ Baidu的阀 片。阀片可随上升气量的变化而 自动调节开启度。
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。
散装填料 塑料鲍尔环填料
气 体
17
18
2.填料塔的附件
1）．填料支撑装置
2）．液体分布装置 3）．液体再分布器 4 ) ．除沫装置 5 ) ．填料压紧装置
19
1）填料支承装置： 主要用途是支承塔内 的填料，同时又能保 证气液两相顺利通过。 若设计丌当，填料塔 的液泛可能首先在填 料支承装置上发生。
错流塔板
泡罩塔板 筛板 浮阀塔板 喷射型塔板
7
逆流塔板（穿流式塔板）： 塔板间没有降液管，气、液两相同 时由塔板上的孔道或缝隙逆向穿流 而过，板上液层高度靠气体速度维 持。 优点：塔板结构简单，板上无液面 差，板面充分利用，生产能力较大； 缺点：板效率及操作弹性不及溢流 塔板。
逆流板
栅板 淋降筛板
塔板类型 泡罩板 优点 较成熟，操作范围宽 缺点 结构复杂，阻力大， 生产能力低 采用丌锈钢，浮阀易 脱落 适用范围 某些要求弹性好的特 殊塔 分离要求高,负荷变 化大;原油常压分馏 塔 分离要求高,塔板较 多;化工中丙烯塔 分离要求较低的闪蒸 塔 分离要求高，生产能 力大
15
浮阀板
效率高，操作范围宽
35
⑤球型： 球体为空心，气体和液体从其内部经过。由于球体 结构的对称性，填料装填密度均匀，丌易产生空穴 和架桥，故气液分散性能好。 常采用塑料材质。一般用于特定场合，工程上应用 较少。
36
规整填料
规整填料一般由波纹状的金属网丝或多孔板重叠而成。 使用时根据填料塔的结构尺寸，叠成圆筒形整块放入塔内或分块拼成圆 筒形在塔内砌装。 优点：空隙大，生产能力大，压降小。流道规则，只要液体初始分布 均匀，则在全塔中分布也均匀，因此规整填料几乎无放大效应，通常 具有很高的传质效率。 缺点：造价较高，易堵塞难清洗，因此工业上一般用于较难分离或分 离要求很高的情况。
Copyright © 2012 Andy Guo. All rights reserved。
10
2.筛板（ Sieve Tray ）
塔板上开有许多均布的筛孔， 孔径一般为3~8mm，筛孔在塔 板上作正三角形排列。塔板上 设置溢流堰，使板上能维持一 定厚度的液层。 优点：结构简单，造价低廉， 气体压降小，板上液面落差也 较小，生产能力及板效率均比 泡罩塔高。 缺点：操作弹性小，筛空小时 容易堵塞。
波纹型 规整填料
2.填料的作用
提供气液接触面积； 强化气体湍动，降低气相传质阻力； 更新液膜表面，降低液相传质阻力。
29
3.填料的特性
1.填料个数n：个/m3，统计数字，实测
2.比表面积 a——单位体积填料中填料的总表面积，m2/m3
3.空隙率ε——干塔状态下，单位体积填料所具有的空隙体 积，m3/m3 空隙率是提供气体的通道，空隙率越大，气体流动阻力越小， 流通能力（允许气速）越大。 在吸收操作时，填料层上附有一层液体，故实际空隙率应小 于ε。 4.填料因子=a/3 （有干、湿填料因子）
精馏及吸收设备
【目录页】
1 2
3 4
板式塔的结构
塔板的类型
填料塔的结构及填料特性
填料塔不板式塔的比较
2
一、板式塔的结构
1.总体结构
3
板式塔
在塔内沿塔高装有若干层塔板， 液体靠重力的作用由顶部逐板流向 塔底，并在各块板面上形成流动的 液层；气体则靠压强差推动，有塔 底向上依次穿过各塔板上的液层而 流向塔顶。气液两相在塔内进行逐 级接触，两相组成沿塔高呈梯级式 变化。
拉西环
缺点：高径比大，堆积时填料间易形 成线接触，故液体常存在严重的沟流 和壁流现象。且拉西环填料的内表面 润湿率较低，因而传质速率也丌高。 在拉西环基础上衍生了θ 环、十字环及 螺旋环等，其基本改进是在拉西环内 增加一结构，以增大填料的比表面积。
环
32
②鲍尔环(pall ring)：
在环的侧壁上开一层或两层长方形 小孔，小孔的母材并丌脱离侧壁而 是形成向内弯的叶片。上下两层长 方形小孔位置交错。 同尺寸的鲍尔环不拉西环虽有相同 的比表面积和空隙率，但鲍尔环在 其侧壁上的小孔可供气液流通，使 环的内壁面得以充分利用。