2009-12-1
第七章
气液传质设备
一、板式塔的构造
二、板式塔的流体力学性质
三、板式塔的操作特性
四,塔板效率第一节板式塔
2009-12-1
气液传质设备
逐级接触式
微分接触式
板式塔
填料塔
2009-12-1
一、板式塔的构造
1,板式塔的结构
1） 塔板的构造
?筛孔
?降液管
?溢流堰
（ 剖面图 ）
2009-12-1
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2009-12-1
降
液
管
受
液
区
溢流堰
安定区 开孔区
俯视图
2009-12-1
2009-12-1
2009-12-1
2） 塔板类型
a） 泡罩塔板
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b） 筛孔塔板
2009-12-1
2009-12-1
c） 浮阀塔板
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2009-12-1
d） 舌型塔板
2009-12-1
2009-12-1
e） 斜孔塔板
2009-12-1
3） 塔板的比较
塔板性能比较
塔板类型 相对生产能力 相 对板效率 操作范围 压强 降 结构 成本
泡罩板 1.0 1.0 10～ 100 高 复杂 1.0
筛板 1.2～ 1.4 1.1 35～ 100 低 简单 0.4～ 0.5
浮阀板 1.2～ 1.3 1.1～ 1.2 10～ 100 中 一般 0.7～ 0.8
舌型塔板 1.3～ 1.5 01.1 50～ 100 低 最简单 0.5~0.6
斜孔板 1.5～ 1.8 1.1 30～ 100 低 简单 0.5
2009-12-1
各种塔板的优点及适用范围
优 点 缺 点 适用范围塔板类型
泡罩板 较成熟, 操作范围宽 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
操作范围比浮阀
塔和泡罩塔窄
分离要求高, 生产
能力大
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二、板式塔的流体力学性质
1,塔板上气液两相的接触状态
两相接触面积为气泡表面
1） 鼓泡接触状态
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2） 泡沫接触状态
传质表面面积很大的液膜
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3） 喷射接触状态
两相传质面积是液滴的外表面
2009-12-1
2,气体通过塔板的压降
塔板压降
干板压降
液层阻力
压降增大
接触时间 ↑ 板效率 ↑ 板数 ↓ 设备费 ↓
塔釜温度 ↑ 能耗 ↑ 操作费 ↑
保证较高效率的前提下, 力求减小塔板压降, 以降低能耗
和改善塔的操作 。
克服板上泡沫层的静压
形成气液界面的能量消耗
通过液层的摩擦阻力损失
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3,塔板上的液面落差
液面落差 △, 塔板进, 出口侧的清液高度差
液面落差 气流的不均匀分布 严重 漏液 板效率下降
与塔板结构, 塔径, 流量有关 。
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三、板式塔的操作特性
1,塔板上的异常操作现象
1） 漏液
漏液 两相在塔板上的接触时间 ↓ 板效率 ↓
控制,漏液量不大于液体流量的 10%。
漏液气速,漏液量达到 10%的气体速度 。
——板式塔操作的气速下限
原因,气速太小, 板面上液面落差引起的气流分布不均匀
安定区
2009-12-1
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2） 液沫夹带
影响因素
?空塔气速,空塔气速减小, 液沫夹带量减小
?塔板间距,板间距增大, 液沫夹带量减小
现象,液滴随气体进入上层塔板 。
后果,过量液沫夹带, 造成液相在板间的返混, 板效率下降
控制,液沫夹带量 eV＜ 0.1kg(液 )/kg(气 )。
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3） 液泛
液泛
夹带液泛
降液管液泛
原因,气液两相流速过大
影响因素,流量, 塔板结构
板间距大 液泛速度高
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2,塔板的负荷性能图
V
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?雾沫夹带线 （ 气体流量上限线 ） 线 1
?液泛线 （ 线 2）
?液相负荷上限线 （ 线 3）
?漏液线 （ 气体流量下限线, 线 4）
?液相负荷下限线 （ 线 5）
1） 负荷性能图中各线的意 义
1,2,3,4,5五条线所包围的区域, 既是一定物系在一
定的结构尺寸塔板上正常操作区 。
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2） 负荷性能图的分析
V
C 操作点
操作极限
2009-12-1
?操作弹性, 两极限的气体流量之比
?操作点位于操作区内的适中位置,可获得稳定良好的操作效果
?同一层塔板, 操作情况不同, 控制负荷上下限的因素也不同
?物系一定时, 负荷性能图中各线的相对位置随塔板尺寸而变
例,加大板间距 或 增大塔径 可使 液泛线上移,
增加降液管截面积 可使 液相上限线右移,
减少塔板开孔率 可使 漏液线下移 。
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四、塔板效率
1,塔板效率的表示法
1） 总板效率 ET(全塔效率 ）
达到指定分离效果所需理论板层数与实际板层数的比值 。
p
T
T N
NE ?
简单地反映了整个塔内的平均传质效果 。
2） 单板效率 EM(默弗里效率 )
直接反映该层塔板的传质效果
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1
*
1
?
?
?
??
nn
nn
MV yy
yyE
*
1
1
nn
nn
ML xx
xxE
?
??
?
?
分析：单板效率的数值有可能大于 100%吗？
3） 点效率 EO
1
*
1
?
?
?
??
n
n
OV yy
yyE
试比较点效率与单板效率, 全塔效率
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2,塔板效率的估算
1） 影响塔板效率的因素
a） 物系性质,粘度, 密度, 表面张力及相对挥发度等 。
? b） 塔板结构,塔径, 板间距, 堰高及开孔率等 。
c） 操作条件, 温度, 压强, 气体上升速度及气液流量比
。 2） 板效率的估算
——注意公式适用条件
第七章
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一、板式塔的构造
二、板式塔的流体力学性质
三、板式塔的操作特性
四,塔板效率第一节板式塔
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气液传质设备
逐级接触式
微分接触式
板式塔
填料塔
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一、板式塔的构造
1,板式塔的结构
1） 塔板的构造
?筛孔
?降液管
?溢流堰
（ 剖面图 ）
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降
液
管
受
液
区
溢流堰
安定区 开孔区
俯视图
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2） 塔板类型
a） 泡罩塔板
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b） 筛孔塔板
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c） 浮阀塔板
2009-12-1
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d） 舌型塔板
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e） 斜孔塔板
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3） 塔板的比较
塔板性能比较
塔板类型 相对生产能力 相 对板效率 操作范围 压强 降 结构 成本
泡罩板 1.0 1.0 10～ 100 高 复杂 1.0
筛板 1.2～ 1.4 1.1 35～ 100 低 简单 0.4～ 0.5
浮阀板 1.2～ 1.3 1.1～ 1.2 10～ 100 中 一般 0.7～ 0.8
舌型塔板 1.3～ 1.5 01.1 50～ 100 低 最简单 0.5~0.6
斜孔板 1.5～ 1.8 1.1 30～ 100 低 简单 0.5
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各种塔板的优点及适用范围
优 点 缺 点 适用范围塔板类型
泡罩板 较成熟, 操作范围宽 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
操作范围比浮阀
塔和泡罩塔窄
分离要求高, 生产
能力大
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二、板式塔的流体力学性质
1,塔板上气液两相的接触状态
两相接触面积为气泡表面
1） 鼓泡接触状态
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2） 泡沫接触状态
传质表面面积很大的液膜
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3） 喷射接触状态
两相传质面积是液滴的外表面
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2,气体通过塔板的压降
塔板压降
干板压降
液层阻力
压降增大
接触时间 ↑ 板效率 ↑ 板数 ↓ 设备费 ↓
塔釜温度 ↑ 能耗 ↑ 操作费 ↑
保证较高效率的前提下, 力求减小塔板压降, 以降低能耗
和改善塔的操作 。
克服板上泡沫层的静压
形成气液界面的能量消耗
通过液层的摩擦阻力损失
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3,塔板上的液面落差
液面落差 △, 塔板进, 出口侧的清液高度差
液面落差 气流的不均匀分布 严重 漏液 板效率下降
与塔板结构, 塔径, 流量有关 。
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三、板式塔的操作特性
1,塔板上的异常操作现象
1） 漏液
漏液 两相在塔板上的接触时间 ↓ 板效率 ↓
控制,漏液量不大于液体流量的 10%。
漏液气速,漏液量达到 10%的气体速度 。
——板式塔操作的气速下限
原因,气速太小, 板面上液面落差引起的气流分布不均匀
安定区
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2） 液沫夹带
影响因素
?空塔气速,空塔气速减小, 液沫夹带量减小
?塔板间距,板间距增大, 液沫夹带量减小
现象,液滴随气体进入上层塔板 。
后果,过量液沫夹带, 造成液相在板间的返混, 板效率下降
控制,液沫夹带量 eV＜ 0.1kg(液 )/kg(气 )。
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3） 液泛
液泛
夹带液泛
降液管液泛
原因,气液两相流速过大
影响因素,流量, 塔板结构
板间距大 液泛速度高
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2,塔板的负荷性能图
V
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?雾沫夹带线 （ 气体流量上限线 ） 线 1
?液泛线 （ 线 2）
?液相负荷上限线 （ 线 3）
?漏液线 （ 气体流量下限线, 线 4）
?液相负荷下限线 （ 线 5）
1） 负荷性能图中各线的意 义
1,2,3,4,5五条线所包围的区域, 既是一定物系在一
定的结构尺寸塔板上正常操作区 。
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2） 负荷性能图的分析
V
C 操作点
操作极限
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?操作弹性, 两极限的气体流量之比
?操作点位于操作区内的适中位置,可获得稳定良好的操作效果
?同一层塔板, 操作情况不同, 控制负荷上下限的因素也不同
?物系一定时, 负荷性能图中各线的相对位置随塔板尺寸而变
例,加大板间距 或 增大塔径 可使 液泛线上移,
增加降液管截面积 可使 液相上限线右移,
减少塔板开孔率 可使 漏液线下移 。
2009-12-1
四、塔板效率
1,塔板效率的表示法
1） 总板效率 ET(全塔效率 ）
达到指定分离效果所需理论板层数与实际板层数的比值 。
p
T
T N
NE ?
简单地反映了整个塔内的平均传质效果 。
2） 单板效率 EM(默弗里效率 )
直接反映该层塔板的传质效果
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分析：单板效率的数值有可能大于 100%吗？
3） 点效率 EO
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试比较点效率与单板效率, 全塔效率
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2,塔板效率的估算
1） 影响塔板效率的因素
a） 物系性质,粘度, 密度, 表面张力及相对挥发度等 。
? b） 塔板结构,塔径, 板间距, 堰高及开孔率等 。
c） 操作条件, 温度, 压强, 气体上升速度及气液流量比
。 2） 板效率的估算
——注意公式适用条件
