1、化工傳質與分離過程第三章第三章 塔設備塔設備3.1 板式塔（板式塔（1）v 板式塔功能板式塔功能：氣液接觸（傳質系數大、接觸面積大）氣液接觸（傳質系數大、接觸面積大）v 板式塔的設計意圖（理想流動狀態）板式塔的設計意圖（理想流動狀態） ：v 板式塔上兩相接觸狀態板式塔上兩相接觸狀態：鼓泡接觸狀態：鼓泡接觸狀態：u 低，清液層，低，清液層，氣泡氣泡為傳質表面，液相為連續相；為傳質表面，液相為連續相；泡沫接觸狀態：泡沫接觸狀態：u 增加，清液層降低，不斷更新的增加，清液層降低，不斷更新的液膜液膜為傳質表面，液相為連續相；為傳質表面，液相為連續相；噴射接觸狀態：噴射接觸狀態：u較大，不斷更新的較大，

2、不斷更新的液滴液滴為傳質表面曲線，氣相為連續相。為傳質表面曲線，氣相為連續相。盡量逆流流動（最大的傳質推動力）：盡量逆流流動（最大的傳質推動力）： 氣體在氣體在壓差壓差下由下由下而上下而上，液體在，液體在重力重力下由下由上而下；上而下； 錯流塔板：總體上逆流流動，板上錯流流動錯流塔板：總體上逆流流動，板上錯流流動氣液充分接觸，氣液充分接觸，總體上逆流流動，板上錯流流動總體上逆流流動，板上錯流流動第三章第三章 塔設備塔設備3.1 板式塔（板式塔（2）v 板式塔上非理想流動板式塔上非理想流動降低傳質推動力降低傳質推動力液膜夾帶液膜夾帶氣泡夾帶氣泡夾帶反混反混不均勻流動不均勻流動氣體不均勻流動（液面

3、落差和水力學梯度）氣體不均勻流動（液面落差和水力學梯度）液體不均勻流動液體不均勻流動v 三種不正常現象三種不正常現象夾帶液泛夾帶液泛溢流液泛溢流液泛嚴重漏液嚴重漏液隨氣速增大，使塔板阻力增大，上層塔板上隨氣速增大，使塔板阻力增大，上層塔板上液層增厚，塔板液液層增厚，塔板液流不暢，液層迅速積累流不暢，液層迅速積累，以致充滿整個空間，即液泛。由此原，以致充滿整個空間，即液泛。由此原因誘發的液泛為液沫夾帶液泛。開始發生液泛時的氣速稱之為因誘發的液泛為液沫夾帶液泛。開始發生液泛時的氣速稱之為液泛氣速液泛氣速當塔內氣、液兩相流量較大，導致降液管內阻力及塔板阻力當塔內氣、液兩相流量較大，導致降液管內阻力及

4、塔板阻力增大時，均會引增大時，均會引起降液管液層升高起降液管液層升高，。當降液管內液層高度，。當降液管內液層高度難以維持塔板上液相暢通時，降液管內液層迅速上升，以致難以維持塔板上液相暢通時，降液管內液層迅速上升，以致達到上一層塔板，逐漸充滿塔板空間，即發生液泛達到上一層塔板，逐漸充滿塔板空間，即發生液泛第三章第三章 塔設備塔設備3.1 板式塔（板式塔（3）v板式塔的塔板基本結構板式塔的塔板基本結構液體流動方向液體流動方向1 234561、降液管的受液區、降液管的受液區2、進口安定區、進口安定區3、鼓泡區、鼓泡區4、出口安定區（破沫區）、出口安定區（破沫區）5、降液管的溢流區、降液管的溢流區6、

5、無效區、無效區第三章第三章 塔設備塔設備3.1 板式塔（板式塔（4）v 接觸狀態的選擇接觸狀態的選擇泡沫接觸狀態：液膜足夠穩定，不易形成大氣泡，有利傳質泡沫接觸狀態：液膜足夠穩定，不易形成大氣泡，有利傳質噴射接觸狀態：液滴不斷更新，小液滴（要求液滴不穩定）噴射接觸狀態：液滴不斷更新，小液滴（要求液滴不穩定）物性性質物性性質膜、滴穩定性膜、滴穩定性接觸狀態選擇接觸狀態選擇泡沫泡沫噴射噴射輕輕 重重 穩定穩定 輕輕 3.1 板式塔（板式塔（5）v 塔板負荷性能圖塔板負荷性能圖1、霧沫夾帶線、霧沫夾帶線2、液相負荷下限線、液相負荷下限線（液體分布均勻限制）（液體分布均勻限制）3、漏液線、漏液線（氣相

6、負荷下限線）（氣相負荷下限線）4、液相負荷上限線、液相負荷上限線（停留時間，氣泡夾帶）（停留時間，氣泡夾帶）5 、液泛線、液泛線操作彈性定義操作彈性定義（a）單流型單流型 （b）雙流型雙流型 （c）四程流型四程流型(d）階梯流型階梯流型 （e）U型流型型流型第三章第三章 塔設備塔設備塔板溢流類型塔板溢流類型液體在板上流經長，氣液接觸時間長，有利于提高傳質效率；液體在板上流經長，氣液接觸時間長，有利于提高傳質效率； 但液面落差大，氣流分布不均但液面落差大，氣流分布不均U型流：小塔，或液體流量小型流：小塔，或液體流量小單單溢流：廣泛應用于溢流：廣泛應用于D2.2m 設計點設計點P1 靠近液沫夾帶線

7、，說明靠近液沫夾帶線，說明A、 HT 太小，可通過減小降液管面積太小，可通過減小降液管面積Ad或或lW ,提高提高 HT 。 設計點設計點P2 靠近降液管液泛線，說明降液管液體通能力小，塔板阻力大。靠近降液管液泛線，說明降液管液體通能力小，塔板阻力大。為此可擴大降液管，提高開孔率，即提高為此可擴大降液管，提高開孔率，即提高HT 或或 lW ，增加篩孔數。增加篩孔數。 設計點設計點P3 靠近塔板漏液線，說明塔板開孔率太高，可適當減少孔數靠近塔板漏液線，說明塔板開孔率太高，可適當減少孔數n 設計點設計點P4 靠近液相下限線及氣相下限，說明溢流堰靠近液相下限線及氣相下限，說明溢流堰lW 過長或降液管

8、面積過長或降液管面積 Ad 過大，開孔面積過大，開孔面積A0過大，故可減小堰長過大，故可減小堰長 lW 。此類情況應減小塔徑此類情況應減小塔徑D。 設計點設計點 P5 靠近降液管上限線，說明降液管空間裕量較小，可提高靠近降液管上限線，說明降液管空間裕量較小，可提高HT或或lW均。若經過調整仍不適宜，顯然就需要重新設計均。若經過調整仍不適宜，顯然就需要重新設計D。第三章第三章 塔設備塔設備負荷性能圖的應用負荷性能圖的應用a. 塔板間距塔板間距HT 提高塔板間距提高塔板間距 HT ，既增加了塔板間距空間高度，又增加了降液管體積。既增加了塔板間距空間高度，又增加了降液管體積。則有利于減少液沫夾帶，增

9、強降液管液體的通過能力（推動力增大），使液體則有利于減少液沫夾帶，增強降液管液體的通過能力（推動力增大），使液體停留時間增加。所以，停留時間增加。所以，1、4、5條線向外移條線向外移第三章第三章 塔設備塔設備HT對對負荷性能圖的影響負荷性能圖的影響降液管面積降液管面積 Ad 或堰長或堰長lW 若增大堰長若增大堰長 則引起則引起 Ad 增大，塔截面的氣相通道面積增大，塔截面的氣相通道面積A及開孔區及開孔區Aa 減減小。因小。因 lW 增大，則溢流強度降低，故使其液相下限提高，增大，則溢流強度降低，故使其液相下限提高，A減小使減小使u增大，增大，使液沫夾帶量增大，而降液管使液沫夾帶量增大，而降液管

10、Ad 增大，使液體停留時間增長。增大，使液體停留時間增長。 Aa 減小，減小，若其開孔率不變，孔數若其開孔率不變，孔數n減少，使孔流速減少，使孔流速u0 提高，使塔板漏液點提高，使塔板漏液點u0 下降，下降，所以氣相流量下限線或漏液限降低，使得所以氣相流量下限線或漏液限降低，使得5條線均發生變化條線均發生變化第三章第三章 塔設備塔設備降液管面積對負荷性能圖的影響降液管面積對負荷性能圖的影響增大塔板的開孔率增大塔板的開孔率 若其他尺寸不變僅曾篩孔數若其他尺寸不變僅曾篩孔數n即提高開孔率即提高開孔率 ，使得孔流氣速，使得孔流氣速u0 下降。使得下降。使得塔板阻力下降，易發生漏液，緩解降液管的液泛，

11、故漏液線塔板阻力下降，易發生漏液，緩解降液管的液泛，故漏液線3及降液管液泛線及降液管液泛線5均均上移上移第三章第三章 塔設備塔設備開孔率面積對負荷性能圖的影響開孔率面積對負荷性能圖的影響第三章第三章 塔設備塔設備塔板類型塔板類型泡罩塔板泡罩塔板v結構特點結構特點v優點：不易發生漏液優點：不易發生漏液v缺點：結構復雜，效率不高，操作彈性較小缺點：結構復雜，效率不高，操作彈性較小v應用情況：目前較少應用應用情況：目前較少應用第三章第三章 塔設備塔設備塔板類型塔板類型篩板篩板v結構特點結構特點v特點：易發生漏液特點：易發生漏液結構簡單，效率不高，生產能力大，操作彈性較小結構簡單，效率不高，生產能力大，操作彈性較小v應用情況：日趨應用廣泛應用情況：日趨應用廣泛F-1型型V-4型型A型型十字架型十字架型方形浮閥方形浮閥v結構特點結構特點v優點：優點：v應用情況：應用廣泛應用情況：應用廣泛生產能力大生產能力大操作彈性大操作彈性大效率較高效率較高結構較簡單結構較簡單壓力降和液面落差較小壓力降和液面落差較小第三章第三章 塔設備塔設備塔板類型塔板類型浮閥塔浮閥塔第三章第三章 塔設備塔設備塔板類型塔板類型其它塔板（其它塔板（1