蒸馏和吸收塔设备.pdf

第三章蒸馏和吸收塔设备
【本章学习指导】

通过本章的学习,掌握气液传质设备的结构特点、流体力学特性及操作特性。

(1)板式塔的流体力学特性及操作特性
(2)填料塔的流体力学特性及操作特性
应掌握的内容
(1)板式塔的结构
(2)塔板的类型及结构特点
(3)板式塔的操作分析
(4)填料塔的结构特点
(5)填料的类型及结构特点

本章学习中,要紧紧围绕提高传质速率这个中心,来理解各种塔板及填料结构的设计特点、
评价塔设备性能的指标及各种塔设备的操作特性(包括流体力学和传质特性)。
参考书籍
(1)贾绍义,柴诚敬. 化工传质与分离过程. 北京: 化学工业出版社,2001
(2)蒋维钧等. 化工原理•下册. 北京: 清华大学出版社, 1993
(3)王树楹等. 现代填料塔技术指南. 北京: 中国石化出版社, 1998
(4)时钧等化学工程手册•下卷. 第二版. 北京: 化学工业出版社,1996
(5) . McCabe , . Smith. Unit Operations of Chemical Engineering, 5th ed. New York:
McGraw. Hill Inc., 1993

知识点 3–1 板式塔
【学习指导】

了解板式塔的结构、塔板类型及特点、板式塔的流体力学特性及操作特性

板式塔的流体力学特性及操作特性
板式塔为逐级接触式气液传质设备,是最常用的气液传质设备之一。传质机理如下所述:
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。

一、板式塔的结构
【图片 3–1】板式塔的结构
如图片 3-1 所示,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。
【播放动画 3–1】板式塔内流体的流动
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。
二、塔板的类型
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。

【图片 3–2】泡罩塔板
泡罩塔板是工业上应用最早的塔板,其结构如图片 3-2 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。
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。

【图片 3–3】筛板
筛孔塔板简称筛板,其结构如图片