《化工原理》(下)第三章塔设备第一次课PPT课件
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平直堰型式
齿形堰
3.1.3 板式塔的流体力学性能
1、 塔内气、液两相异常流动 液泛
❖ 正常操作时，降液管中有一足够的液体 高度，以克服两板间由气体压差造成的 压量↑→塔板压降↑→降液管内 液体流动不畅→管内液体积累；
❖ 若液相的流量↑→降液管内截面不能满 足该液体顺利流过→管内液体积累；
特点：
分离效率高； 板上有液位差，引起气体分布 不均匀； 目前常用
穿流式塔板
板上无降液管； 气液相同时通过板上孔道逆向穿流而过（逆流塔板）。
特点：
结构简单； 操作范围小； 分离效率低。
应用较少
3.1.1 气液相流程
❖ 从全塔来看，气相在塔内逐级上升，液相由塔顶 逐级下降。在下降中与上升气相进行接触传质。
❖ 塔板操作弹性并非恒定不 V 变，而与操作条件有关
①
⑤
a
❖a工况受液相下限及液沫夹
带线控制。b工况则受漏液
②
b
c
④
线及降液管液泛线控制。c ③
工况则受漏液线及液相上限
控制。
L
3.1.4 塔板型式
按气相通过塔盘传质元件的不同，可分为不同型式 的塔板
评价塔板性能的标准：
•生产能力：单位时间单位面积的处理量； •分离效率：分离能力，产品质量； •适应能力：对不同性质的物料的适应性； •操作弹性：维持正常操作气速允许变动的范围； •流动阻力：＝干板阻力＋液层阻力； •塔的结构、成本、安装及运转的可靠性。
应限制漏液量。要求不大于液体流量的10%。 漏液速度，它是塔操作的气相下限速度。
2、塔板负荷性能图
❖ 适宜操作范围的图形称之为塔的负荷性能图。
❖ ①过量液沫夹带线，或气相上限线 Vmax 过量液沫夹带量ev<10%
❖ ② 液相下限线 Lmin 堰最小溢流强度，即液相流量的下限。
❖ ③ 气相下限线 Vmin 当气相流量降到一定程度时，塔将产生严重漏液
第三章 塔设备
概述
气、液传质设备功能: 为混合物的气、液两相提供 多级的充分、有效的接触与及时、完全分离的条件。
一是板式塔: 气液两相逐级接触，浓度发生阶跃式变 化。
二是填料塔: 气、液两相是微分接触，组成则发生连 续变化。
塔板类型
3.1 板式塔
溢流式塔板
板上有降液管； 液体横向流过塔板，经降液管 流向下一层塔板； 气体垂直穿过塔板及液层（错 流塔板）；
F－1型
V－4型 A型
十字架型 方形浮阀型
优点：浮阀可随气速的变化上、下自由浮动， 生产能力大(与筛板塔的相近)比泡罩的大 20%～40% 。操作弹性大；△p小；造价低。
缺点：不宜处理易结焦或μ大的物系。发腿会 卡住或磨损。
(3) 筛板塔
❖ 有溢流管的筛板塔∵孔口无遮拦∴ 较易出现“漏液”现象。该问题 曾困扰着筛板塔的使用。
液体横向流过塔板，经溢流堰溢流进入降液管，液 体在降液管内释放夹带的气体，从降液管底隙流至 下一层塔板。
塔板下方的气体穿过塔板上气相通道，如筛孔、浮阀 等，进入塔板上的液层鼓泡，气、液接触进行传质。 气相离开液层而奔向上一层塔板，进行多级的接触传 质。
气液相接触状态
1）鼓泡接触状态 当气速较低时，气体以鼓泡形式通过液层。由于气泡的数量不
多，气液两相接触的表面积不大，传质效率很低。
2）蜂窝状接触状态 随着气速的增加，气泡的数量不断增加，在液层中累积。气泡
之间相互碰撞，形成各种多面体的大气泡。此时气泡不易破裂， 表面得不到更新，不利于传热和传质。
3）泡沫接触状态 当气速继续增加，气泡数量急剧增加，气泡不断发生碰撞和破
裂，此时板上液体大部分以液膜的形式存在于气泡之间。泡沫接 触状态的表面积大，并不断更新，为两相传热与传质提供了良好 的条件。
（1）泡罩塔
优点：∵升气管高出板面∴ 不易发生漏液，操作弹性较 好；塔板不易堵塞。宜处理 μ较大的焦油或渣子较多的 醪液。
缺点：板结构复杂，金属耗 量大，造价高；气流流径曲 折，△p大；有返混；雾沫夹 带严重，限制了气速提高
（2）浮阀塔板
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。国内常用的有F1型和V4型。
应限制雾沫夹带。 eV<0.1kg(液)/kg(气)
影响雾沫夹带量的因素：
空塔气速↑
塔板间距↓
雾沫夹带量↑
严重漏液
气体通过塔板的速度↓ → 上升气体通过孔道的 动压不足以克服板上液体的重力→液体从塔板 上的开孔处往下漏，称漏液。
漏液造成的影响：
漏液严重时→塔板上建立不起液层→气液不能 充分接触→塔板效率↓
4）喷射接触状态
当气速继续增加，由于气体动能很大，把板上的液体向上喷成 大小不等的液滴。此时塔板上的气体为连续相，液体为分散相。 液滴的不断分散和反复形成，使传质面积大大增加，表面不断更 新，有利于传质与传热进行。
泡沫状态和喷射状态均是优良的塔板接触状态。
3.1.2 塔板的结构
1、概述
塔体为一圆式筒体，塔体 内装有多层塔板。
❖ 从而必然使降液管内液体不 断增高→最终使整个板间充 满液体→塔操作被严重破坏。 这种现象即为液泛（淹塔）。
❖ 气速↑→有利于形成湍动的 泡沫层→传质速率↑。但不 能超过液泛时的气速
❖ 液泛时的气速应为塔操作的 极限速度。
❖ 板间距↑→可提高液泛时气 速
雾沫夹带
当气速↑，使塔板处于泡沫状态或 喷射状态时→液体被吹散成液滴而 被抛到一定的高度→其中某些液滴 被带到上一层塔板，该现象称为雾 沫夹带。 塔板效率↓
❖ ④液相的上限线 Lmax 当液体在降液管中停留时间过小，所含气体释放不净，导致返 混，影响塔板效率。
❖ ⑤液泛线当降液管内泡沫层高度达到上层塔板，使液流不畅时 即开始发生液泛，L,V
⑥操作线
P，过op作操作线交③ Vmin，⑤Vmax。为该塔 板操作负荷的上、下限。
V max
两者之比为塔的操作弹性：V min
气相通道： 形式多，如筛孔、泡罩等 －对塔板的性能影响较大。
液相通道：
降液管、底隙、溢流堰。
hW
2、溢流装置
降液管、溢流堰、底隙等 降液管是塔板间的液体通
道及液相夹带气泡的分离 场所 ❖ 有弓形、圆形或矩形几种 型式。
3、溢流堰
降液管顶部设有溢流堰hw，以维持塔板上一定液层
高度。降液管底部留有底隙hb，为液体进入下层塔 板的通道 溢流堰型式
齿形堰
3.1.3 板式塔的流体力学性能
1、 塔内气、液两相异常流动 液泛
❖ 正常操作时，降液管中有一足够的液体 高度，以克服两板间由气体压差造成的 压量↑→塔板压降↑→降液管内 液体流动不畅→管内液体积累；
❖ 若液相的流量↑→降液管内截面不能满 足该液体顺利流过→管内液体积累；
特点：
分离效率高； 板上有液位差，引起气体分布 不均匀； 目前常用
穿流式塔板
板上无降液管； 气液相同时通过板上孔道逆向穿流而过（逆流塔板）。
特点：
结构简单； 操作范围小； 分离效率低。
应用较少
3.1.1 气液相流程
❖ 从全塔来看，气相在塔内逐级上升，液相由塔顶 逐级下降。在下降中与上升气相进行接触传质。
❖ 塔板操作弹性并非恒定不 V 变，而与操作条件有关
①
⑤
a
❖a工况受液相下限及液沫夹
带线控制。b工况则受漏液
②
b
c
④
线及降液管液泛线控制。c ③
工况则受漏液线及液相上限
控制。
L
3.1.4 塔板型式
按气相通过塔盘传质元件的不同，可分为不同型式 的塔板
评价塔板性能的标准：
•生产能力：单位时间单位面积的处理量； •分离效率：分离能力，产品质量； •适应能力：对不同性质的物料的适应性； •操作弹性：维持正常操作气速允许变动的范围； •流动阻力：＝干板阻力＋液层阻力； •塔的结构、成本、安装及运转的可靠性。
应限制漏液量。要求不大于液体流量的10%。 漏液速度，它是塔操作的气相下限速度。
2、塔板负荷性能图
❖ 适宜操作范围的图形称之为塔的负荷性能图。
❖ ①过量液沫夹带线，或气相上限线 Vmax 过量液沫夹带量ev<10%
❖ ② 液相下限线 Lmin 堰最小溢流强度，即液相流量的下限。
❖ ③ 气相下限线 Vmin 当气相流量降到一定程度时，塔将产生严重漏液
第三章 塔设备
概述
气、液传质设备功能: 为混合物的气、液两相提供 多级的充分、有效的接触与及时、完全分离的条件。
一是板式塔: 气液两相逐级接触，浓度发生阶跃式变 化。
二是填料塔: 气、液两相是微分接触，组成则发生连 续变化。
塔板类型
3.1 板式塔
溢流式塔板
板上有降液管； 液体横向流过塔板，经降液管 流向下一层塔板； 气体垂直穿过塔板及液层（错 流塔板）；
F－1型
V－4型 A型
十字架型 方形浮阀型
优点：浮阀可随气速的变化上、下自由浮动， 生产能力大(与筛板塔的相近)比泡罩的大 20%～40% 。操作弹性大；△p小；造价低。
缺点：不宜处理易结焦或μ大的物系。发腿会 卡住或磨损。
(3) 筛板塔
❖ 有溢流管的筛板塔∵孔口无遮拦∴ 较易出现“漏液”现象。该问题 曾困扰着筛板塔的使用。
液体横向流过塔板，经溢流堰溢流进入降液管，液 体在降液管内释放夹带的气体，从降液管底隙流至 下一层塔板。
塔板下方的气体穿过塔板上气相通道，如筛孔、浮阀 等，进入塔板上的液层鼓泡，气、液接触进行传质。 气相离开液层而奔向上一层塔板，进行多级的接触传 质。
气液相接触状态
1）鼓泡接触状态 当气速较低时，气体以鼓泡形式通过液层。由于气泡的数量不
多，气液两相接触的表面积不大，传质效率很低。
2）蜂窝状接触状态 随着气速的增加，气泡的数量不断增加，在液层中累积。气泡
之间相互碰撞，形成各种多面体的大气泡。此时气泡不易破裂， 表面得不到更新，不利于传热和传质。
3）泡沫接触状态 当气速继续增加，气泡数量急剧增加，气泡不断发生碰撞和破
裂，此时板上液体大部分以液膜的形式存在于气泡之间。泡沫接 触状态的表面积大，并不断更新，为两相传热与传质提供了良好 的条件。
（1）泡罩塔
优点：∵升气管高出板面∴ 不易发生漏液，操作弹性较 好；塔板不易堵塞。宜处理 μ较大的焦油或渣子较多的 醪液。
缺点：板结构复杂，金属耗 量大，造价高；气流流径曲 折，△p大；有返混；雾沫夹 带严重，限制了气速提高
（2）浮阀塔板
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。国内常用的有F1型和V4型。
应限制雾沫夹带。 eV<0.1kg(液)/kg(气)
影响雾沫夹带量的因素：
空塔气速↑
塔板间距↓
雾沫夹带量↑
严重漏液
气体通过塔板的速度↓ → 上升气体通过孔道的 动压不足以克服板上液体的重力→液体从塔板 上的开孔处往下漏，称漏液。
漏液造成的影响：
漏液严重时→塔板上建立不起液层→气液不能 充分接触→塔板效率↓
4）喷射接触状态
当气速继续增加，由于气体动能很大，把板上的液体向上喷成 大小不等的液滴。此时塔板上的气体为连续相，液体为分散相。 液滴的不断分散和反复形成，使传质面积大大增加，表面不断更 新，有利于传质与传热进行。
泡沫状态和喷射状态均是优良的塔板接触状态。
3.1.2 塔板的结构
1、概述
塔体为一圆式筒体，塔体 内装有多层塔板。
❖ 从而必然使降液管内液体不 断增高→最终使整个板间充 满液体→塔操作被严重破坏。 这种现象即为液泛（淹塔）。
❖ 气速↑→有利于形成湍动的 泡沫层→传质速率↑。但不 能超过液泛时的气速
❖ 液泛时的气速应为塔操作的 极限速度。
❖ 板间距↑→可提高液泛时气 速
雾沫夹带
当气速↑，使塔板处于泡沫状态或 喷射状态时→液体被吹散成液滴而 被抛到一定的高度→其中某些液滴 被带到上一层塔板，该现象称为雾 沫夹带。 塔板效率↓
❖ ④液相的上限线 Lmax 当液体在降液管中停留时间过小，所含气体释放不净，导致返 混，影响塔板效率。
❖ ⑤液泛线当降液管内泡沫层高度达到上层塔板，使液流不畅时 即开始发生液泛，L,V
⑥操作线
P，过op作操作线交③ Vmin，⑤Vmax。为该塔 板操作负荷的上、下限。
V max
两者之比为塔的操作弹性：V min
气相通道： 形式多，如筛孔、泡罩等 －对塔板的性能影响较大。
液相通道：
降液管、底隙、溢流堰。
hW
2、溢流装置
降液管、溢流堰、底隙等 降液管是塔板间的液体通
道及液相夹带气泡的分离 场所 ❖ 有弓形、圆形或矩形几种 型式。
3、溢流堰
降液管顶部设有溢流堰hw，以维持塔板上一定液层
高度。降液管底部留有底隙hb，为液体进入下层塔 板的通道 溢流堰型式