1、高徑比很大的設備成為塔器，是廣泛采用的高徑比很大的設備成為塔器，是廣泛采用的氣液傳質設備，用于蒸餾和吸收的塔器分別氣液傳質設備，用于蒸餾和吸收的塔器分別稱為蒸餾塔和吸收塔。稱為蒸餾塔和吸收塔。氣液傳質設備的基本功能：氣液傳質設備的基本功能：形成氣液兩相充形成氣液兩相充分接觸的相界面，使質、熱的傳遞快速有效分接觸的相界面，使質、熱的傳遞快速有效地進行，接觸混合與傳質后的氣、液兩相能地進行，接觸混合與傳質后的氣、液兩相能及時分開，互不夾帶等。及時分開，互不夾帶等。原則：原則：充分接觸，適當湍流；充分接觸，適當湍流； 最大限度接近逆流，獲得最大推動力。最大限度接近逆流，獲得最大推動力。氣液傳質設備的

2、分類：氣液傳質設備的分類：氣液傳質設備的種類很多，按接觸方式氣液傳質設備的種類很多，按接觸方式可分為連續（微分）接觸式（填料塔）和逐級接觸式（板式塔）可分為連續（微分）接觸式（填料塔）和逐級接觸式（板式塔）兩大類，在吸收和蒸餾操作中應用極廣兩大類，在吸收和蒸餾操作中應用極廣 。填料塔填料塔在圓柱形殼體內裝填一定高度的填料，在圓柱形殼體內裝填一定高度的填料，液體經塔頂噴淋裝置均勻分布于填料層液體經塔頂噴淋裝置均勻分布于填料層頂部上，依靠重力作用沿填料表面自上頂部上，依靠重力作用沿填料表面自上而下流經填料層后自塔底排出；氣體則而下流經填料層后自塔底排出；氣體則在壓強差推動下穿過填料層的空隙，由在壓

3、強差推動下穿過填料層的空隙，由塔的一端流向另一端。氣液在填料表面塔的一端流向另一端。氣液在填料表面接觸進行質、熱交換，兩相的組成沿塔接觸進行質、熱交換，兩相的組成沿塔高連續變化。高連續變化。 溶劑溶劑填料塔填料塔氣體氣體散裝填料散裝填料塑料鮑爾環填料塑料鮑爾環填料規整填料規整填料 塑料絲網波紋填料塑料絲網波紋填料 板式塔板式塔在圓柱形殼體內按一定間距水平設置若干在圓柱形殼體內按一定間距水平設置若干層塔板，液體靠重力作用自上而下流經各層塔板，液體靠重力作用自上而下流經各層板后從塔底排出，各層塔板上保持有一層板后從塔底排出，各層塔板上保持有一定厚度的流動液層；氣體則在壓強差的推定厚度的流動液層；氣

4、體則在壓強差的推動下，自塔底向上依次穿過各塔板上的液動下，自塔底向上依次穿過各塔板上的液層上升至塔頂排出。氣、液在塔內逐板接層上升至塔頂排出。氣、液在塔內逐板接觸進行質、熱交換，故兩相的組成沿塔高觸進行質、熱交換，故兩相的組成沿塔高呈階躍式變化。呈階躍式變化。板式塔板式塔溶劑溶劑氣體氣體DJ DJ 塔盤塔盤 新型塔板、填料新型塔板、填料塔型選擇塔型選擇塔徑在塔徑在0.60.7米以上的塔，過去一般優先選用板式塔。米以上的塔，過去一般優先選用板式塔。隨著低壓降高效率輕材質填料的開發，大塔隨著低壓降高效率輕材質填料的開發，大塔(30m)也開始采也開始采用各種新型填料作為傳質構件，顯示了明顯的優越性。

5、用各種新型填料作為傳質構件，顯示了明顯的優越性。塔型選擇主要需考慮以下幾個方面的基本性能指標：塔型選擇主要需考慮以下幾個方面的基本性能指標：(1) 生產能力生產能力 即為單位時間單位塔截面上的處理量；即為單位時間單位塔截面上的處理量；(2) 分離效率分離效率 對板式塔指每層塔板的分離程度；對填料塔指單對板式塔指每層塔板的分離程度；對填料塔指單位高度填料層所達到的分離程度；位高度填料層所達到的分離程度；(3) 操作彈性操作彈性 指在負荷波動時維持操作穩定且保持較高分離效指在負荷波動時維持操作穩定且保持較高分離效率的能力，通常以最大氣速負荷與最小氣速負荷之比表示；率的能力，通常以最大氣速負荷與最小

6、氣速負荷之比表示；(4) 壓強降壓強降 指氣相通過每層塔板或單位高度填料的壓強降；指氣相通過每層塔板或單位高度填料的壓強降；(5) 結構繁簡及制造成本。結構繁簡及制造成本。塔板是板式塔的基本構件，決定塔的性能。塔板是板式塔的基本構件，決定塔的性能。液液相相降液管降液管堰堰氣相氣相溢流塔板溢流塔板 (錯流式塔板錯流式塔板)：塔板間有塔板間有專供液體溢流的降液管專供液體溢流的降液管 (溢流管溢流管)，橫向流過塔板的流體與由下而上穿橫向流過塔板的流體與由下而上穿過塔板的氣體呈錯流或并流流動。過塔板的氣體呈錯流或并流流動。板上液體的流徑與液層的高度可通板上液體的流徑與液層的高度可通過適當安排降液管的位

7、置及堰的高過適當安排降液管的位置及堰的高度給予控制，從而可獲得較高的板度給予控制，從而可獲得較高的板效率，但降液管將占去塔板的傳質效率，但降液管將占去塔板的傳質有效面積，影響塔的生產能力。有效面積，影響塔的生產能力。 溢流式塔板應用很廣，按塔板的具體結構形式可分為：溢流式塔板應用很廣，按塔板的具體結構形式可分為：泡罩塔板、篩孔塔板、浮閥塔板、網孔塔板、舌形塔板等。泡罩塔板、篩孔塔板、浮閥塔板、網孔塔板、舌形塔板等。逆流塔板（穿流式塔板）：逆流塔板（穿流式塔板）：塔板間沒有降液管，氣、液兩相同時由塔板間沒有降液管，氣、液兩相同時由塔板上的孔道或縫隙逆向穿流而過，板塔板上的孔道或縫隙逆向穿流而過，

8、板上液層高度靠氣體速度維持。上液層高度靠氣體速度維持。優點：優點：塔板結構簡單，板上無液面差，塔板結構簡單，板上無液面差，板面充分利用，生產能力較大；板面充分利用，生產能力較大；缺點：缺點：板效率及操作彈性不及溢流塔板。板效率及操作彈性不及溢流塔板。與溢流式塔板相比，逆流式塔板應用范圍小得多，常見的板與溢流式塔板相比，逆流式塔板應用范圍小得多，常見的板型有篩孔式、柵板式、波紋板式等。型有篩孔式、柵板式、波紋板式等。液相液相氣相氣相1. 泡罩塔板泡罩塔板在工業上最早（在工業上最早（1813年）應用的年）應用的一種塔板，其主要元件由升氣管一種塔板，其主要元件由升氣管和泡罩構成，泡罩安裝在升氣管和泡

9、罩構成，泡罩安裝在升氣管頂部，泡罩底緣開有若干齒縫浸頂部，泡罩底緣開有若干齒縫浸入在板上液層中，升氣管頂部應入在板上液層中，升氣管頂部應高于泡罩齒縫的上沿，以防止液高于泡罩齒縫的上沿，以防止液體從中漏下。體從中漏下。液體橫向通過塔板經溢流堰流入降液管，氣體沿升氣管上升液體橫向通過塔板經溢流堰流入降液管，氣體沿升氣管上升折流經泡罩齒縫分散進入液層，形成兩相混合的鼓泡區。折流經泡罩齒縫分散進入液層，形成兩相混合的鼓泡區。優點：優點：操作穩定，升氣管使泡罩塔板低氣速下也不致產生嚴操作穩定，升氣管使泡罩塔板低氣速下也不致產生嚴重的漏液現象，故彈性大。重的漏液現象，故彈性大。缺點：缺點：結構復雜，造價高

10、，塔板壓降大，生產強度低。結構復雜，造價高，塔板壓降大，生產強度低。 2.篩孔塔板篩孔塔板篩孔塔板即篩板出現也較早（篩孔塔板即篩板出現也較早（1830年），是結構最簡單的一年），是結構最簡單的一種板型。但由于早期對其性能認識不足，為易漏液、操作彈種板型。但由于早期對其性能認識不足，為易漏液、操作彈性小、難以穩定操作等問題所困，使用受到極大限制。性小、難以穩定操作等問題所困，使用受到極大限制。1950 年后開始對篩孔塔板進行較系統全面的研究，從理論和年后開始對篩孔塔板進行較系統全面的研究，從理論和實踐上較好地解決了有關篩板效率，流體力學性能以及塔板實踐上較好地解決了有關篩板效率，流體力學性能以及

11、塔板漏液等問題，獲得了成熟的使用經驗和設計方法，使之逐漸漏液等問題，獲得了成熟的使用經驗和設計方法，使之逐漸成為應用最廣的塔板類型之一。成為應用最廣的塔板類型之一。 3. 浮閥塔板浮閥塔板自自1950 年代問世后，很快在石油、化工行業得到推廣，至今年代問世后，很快在石油、化工行業得到推廣，至今仍為應用最廣的一種塔板。仍為應用最廣的一種塔板。結構：結構：以泡罩塔板和篩孔塔板為基礎。有多種浮閥形式，但以泡罩塔板和篩孔塔板為基礎。有多種浮閥形式，但基本結構特點相似，即在塔板上按一定的排列開若干孔，孔基本結構特點相似，即在塔板上按一定的排列開若干孔，孔的上方安置可以在孔軸線方向上下浮動的閥片。閥片可隨

12、上的上方安置可以在孔軸線方向上下浮動的閥片。閥片可隨上升氣量的變化而自動調節開啟度。在低氣量時，開度小；氣升氣量的變化而自動調節開啟度。在低氣量時，開度小；氣量大時，閥片自動上升，開度增大。因此，氣量變化時，通量大時，閥片自動上升，開度增大。因此，氣量變化時，通過閥片周邊流道進入液體層的氣速較穩定。同時，氣體水平過閥片周邊流道進入液體層的氣速較穩定。同時，氣體水平進入液層也強化了氣液接觸傳質。進入液層也強化了氣液接觸傳質。優點：優點：結構簡單，生產能力和操作彈性大，板效率高。綜合結構簡單，生產能力和操作彈性大，板效率高。綜合性能較優異。性能較優異。 F1型浮閥結構簡單，易于制造，應用最普遍，為

13、定型產品。型浮閥結構簡單，易于制造，應用最普遍，為定型產品。閥片帶有三條腿，插入閥孔后將各腿底腳外翻閥片帶有三條腿，插入閥孔后將各腿底腳外翻 90，用以限，用以限制操作時閥片在板上升起的最大高度；閥片周邊有三塊略向制操作時閥片在板上升起的最大高度；閥片周邊有三塊略向下彎的定距片，以保證閥片的最小開啟高度。下彎的定距片，以保證閥片的最小開啟高度。F1型浮閥分輕閥和重閥。輕閥塔板漏液稍嚴重，除真空操作型浮閥分輕閥和重閥。輕閥塔板漏液稍嚴重，除真空操作時選用外，一般均采用重閥。時選用外，一般均采用重閥。 浮閥塔板的板面結構：浮閥塔板的板面結構： 鼓泡區（有效區、開孔區）鼓泡區（有效區、開孔區） 降液

14、管區降液管區 受液盤區受液盤區 液體安定區液體安定區 邊緣區邊緣區 溢流堰溢流堰 塔身塔身溢流堰板溢流堰板降液管降液管塔板塔板受液盤受液盤安定區安定區降液管區降液管區受液盤區受液盤區鼓鼓泡泡區區液體從上一塔板的降液管流入板面上的受液盤區，經進口安液體從上一塔板的降液管流入板面上的受液盤區，經進口安定區進入鼓泡區與浮閥吹出的氣體進行質、熱交換后，再由定區進入鼓泡區與浮閥吹出的氣體進行質、熱交換后，再由溢流堰溢出進入降液管流入下一塔板。溢流堰溢出進入降液管流入下一塔板。來自下一塔板的氣體經鼓泡區的閥孔分散成小股氣流，并由來自下一塔板的氣體經鼓泡區的閥孔分散成小股氣流，并由各閥片邊緣與塔板間形成的通

15、道以水平方向進入液層。各閥片邊緣與塔板間形成的通道以水平方向進入液層。由于閥片具有斜邊，氣體沿斜邊流動具有向下的慣性，因此由于閥片具有斜邊，氣體沿斜邊流動具有向下的慣性，因此只有進入液層一定距離待慣性消失后氣體才會折轉上升。只有進入液層一定距離待慣性消失后氣體才會折轉上升。氣體在板面上與液體相互混合接觸進行傳熱傳質，而后逸出氣體在板面上與液體相互混合接觸進行傳熱傳質，而后逸出液面上升到上一層塔板。塔板上氣液主體流向為錯流流動。液面上升到上一層塔板。塔板上氣液主體流向為錯流流動。 氣體進、出一塊塔板（包括液氣體進、出一塊塔板（包括液層）的壓強降即為氣體通過該層）的壓強降即為氣體通過該塔板的阻力損

16、失（左側壓差計塔板的阻力損失（左側壓差計所測的所測的 hf 值）。值）。hf 是以液柱高度表示的塔板的是以液柱高度表示的塔板的壓強降或阻力損失，因此壓強降或阻力損失，因此 式中，式中， L 為塔內液體的密度，為塔內液體的密度，kg/m3。板壓降板壓降 hf 可視為由氣體通過干板的阻力損失可視為由氣體通過干板的阻力損失 hd 和氣體穿過和氣體穿過板上液層的阻力損失板上液層的阻力損失 hl 兩部分組成，即兩部分組成，即 fLpghpldfhhh有效長度有效長度泡沫泡沫hlhfhowHTh0干板阻力損失干板阻力損失 hd 浮閥塔板的干板阻力損失壓降隨空塔氣速浮閥塔板的干板阻力損失壓降隨空塔氣速 u

17、的提高而增大。的提高而增大。區域區域：全部浮閥處于靜止狀全部浮閥處于靜止狀態，氣體由閥片與塔板之間由態，氣體由閥片與塔板之間由定距片隔開的縫隙通過。縫隙定距片隔開的縫隙通過。縫隙處的氣速與壓降隨氣體流量的處的氣速與壓降隨氣體流量的增大而上升。增大而上升。區域區域：氣速增至氣速增至A點，閥片開始升起。浮閥開啟的個數及點，閥片開始升起。浮閥開啟的個數及開啟度隨氣體流量不斷增加，直至所有浮閥全開開啟度隨氣體流量不斷增加，直至所有浮閥全開 (B點點)，氣，氣體通過閥孔的氣速變化很小，故壓降上升緩慢。體通過閥孔的氣速變化很小，故壓降上升緩慢。區域區域：氣體通過浮閥的流通面積固定不變，閥孔氣速隨氣氣體通過

18、浮閥的流通面積固定不變，閥孔氣速隨氣體流量增加而增加，且壓降以閥孔氣速的平方快速增加。體流量增加而增加，且壓降以閥孔氣速的平方快速增加。臨界孔速臨界孔速 uoc：所有浮閥恰好全開時所有浮閥恰好全開時 (B點點) 的閥孔氣速。的閥孔氣速。 ABIIIIIIuoc氣速氣速 u干板壓降干板壓降 p pd d液層阻力液層阻力 hl氣體通過液層的阻力損失氣體通過液層的阻力損失 hl 由以下三個方面構成：由以下三個方面構成：(1) 克服板上充氣液層的靜壓；克服板上充氣液層的靜壓；(2) 氣體在液相分散形成氣液界面的能量消耗；氣體在液相分散形成氣液界面的能量消耗；(3) 通過液層的摩擦阻力損失。通過液層的摩

19、擦阻力損失。其中其中(1)項遠大于后兩項之和。如果忽略充氣液層中所含氣體項遠大于后兩項之和。如果忽略充氣液層中所含氣體造成的靜壓，則可由清液層高度代表造成的靜壓，則可由清液層高度代表 hl。可用下式計算。可用下式計算式中：式中： 充氣系數，反映液層充氣的程度，無因次。充氣系數，反映液層充氣的程度，無因次。 水水 =0.5；油；油 =0.50.35；碳氫化合物；碳氫化合物 =0.40.5。 hw 和和 how 分別為堰高和堰上液流高度，分別為堰高和堰上液流高度，m。 hf 總是隨氣速的增加而增加，但不同氣速下，干板阻力和液總是隨氣速的增加而增加，但不同氣速下，干板阻力和液層阻力所占的比例有所不同

20、。氣速較低時，液層阻力為主；層阻力所占的比例有所不同。氣速較低時，液層阻力為主；氣速高時，干板阻力所占比例增大。氣速高時，干板阻力所占比例增大。 owwlhhh漏液：漏液：部分液體不是橫向流過塔板后經降液管流下，而是從部分液體不是橫向流過塔板后經降液管流下，而是從閥孔直接漏下。閥孔直接漏下。原因：原因：氣速較小時，氣體通過閥孔的速度壓頭小，不足以抵氣速較小時，氣體通過閥孔的速度壓頭小，不足以抵消塔板上液層的重力；氣體在塔板上的不均勻分布也消塔板上液層的重力；氣體在塔板上的不均勻分布也是造成漏液的重要原因。是造成漏液的重要原因。后果：后果：嚴重的漏液使塔板上不能形成液層，氣液無法進行傳嚴重的漏液

21、使塔板上不能形成液層，氣液無法進行傳熱、傳質，塔板將失去其基本功能。熱、傳質，塔板將失去其基本功能。若設計不當或操作時參數失調，輕則會引起板效率大降低，若設計不當或操作時參數失調，輕則會引起板效率大降低，重則會出現一些不正常現象使塔無法工作。重則會出現一些不正常現象使塔無法工作。漏液（漏液（Weeping）氣體分布均勻與否，取決于板上各處阻力均等否。氣體穿過氣體分布均勻與否，取決于板上各處阻力均等否。氣體穿過塔板的阻力由干板阻力和液層阻力兩部分組成。當板上結構塔板的阻力由干板阻力和液層阻力兩部分組成。當板上結構均勻、各處干板阻力相等時，板上液層阻力即液層厚度的均均勻、各處干板阻力相等時，板上液

22、層阻力即液層厚度的均勻程度將直接影響氣體的分布。勻程度將直接影響氣體的分布。漏液（漏液（Weeping）板上液層厚度不均勻：液層波動和液面落差。板上液層厚度不均勻：液層波動和液面落差。液層波動：液層波動：波峰處液層厚，閥孔氣量小、易漏液。由此引起波峰處液層厚，閥孔氣量小、易漏液。由此引起的漏液是隨機的。可在設計時適當增大干板阻力。的漏液是隨機的。可在設計時適當增大干板阻力。液面落差：液面落差：塔板入口側的液層厚于塔板出口側，使氣流偏向塔板入口側的液層厚于塔板出口側，使氣流偏向出口側，入口側的閥孔則因氣量小而發生漏液。塔板上設入出口側，入口側的閥孔則因氣量小而發生漏液。塔板上設入口安定區可緩解此

23、現象。口安定區可緩解此現象。單流型單流型雙流型雙流型多流型多流型階梯流型階梯流型雙流型、多流型或階梯型塔板：雙流型、多流型或階梯型塔板：在塔徑或液體流在塔徑或液體流量很大時可減少量很大時可減少液面落差。液面落差。 漏液（漏液（WeepingWeeping）雙流型雙流型多流型多流型液沫夾帶和氣泡夾帶（液沫夾帶和氣泡夾帶（Entrainment）液沫夾帶：液沫夾帶：氣體鼓泡通過板上液層時，將部分液體分散成液氣體鼓泡通過板上液層時，將部分液體分散成液滴，而部分液滴被上升氣流帶入上層塔板。由兩部分組成：滴，而部分液滴被上升氣流帶入上層塔板。由兩部分組成：(1) 小液滴的沉降速度小于液層上方空間上升氣流

24、的速度，夾小液滴的沉降速度小于液層上方空間上升氣流的速度，夾帶量與板間距無關；帶量與板間距無關；(2) 較大液滴的沉降速度雖大于氣流速度，但它們在氣流的沖較大液滴的沉降速度雖大于氣流速度，但它們在氣流的沖擊或氣泡破裂時獲得了足夠的向上初速度而被彈濺到上擊或氣泡破裂時獲得了足夠的向上初速度而被彈濺到上層塔板。夾帶量與板間距有關。層塔板。夾帶量與板間距有關。氣泡夾帶：氣泡夾帶：液體在降液管中停留時間太短，大量氣泡被液體液體在降液管中停留時間太短，大量氣泡被液體卷進下層塔板。卷進下層塔板。后果：后果：液沫夾帶是液體的返混，氣泡夾帶是氣體的返混，均液沫夾帶是液體的返混，氣泡夾帶是氣體的返混，均對傳質不

25、利。嚴重時可誘發液泛，完全破壞塔的正常操作。對傳質不利。嚴重時可誘發液泛，完全破壞塔的正常操作。液沫夾帶和氣泡夾帶是不可避免的，但夾帶量必需嚴格地控液沫夾帶和氣泡夾帶是不可避免的，但夾帶量必需嚴格地控制在最大允許值范圍內。制在最大允許值范圍內。 液泛（液泛（Dumping of liquid）塔內液體不能順暢逐板流下，持液量增多，氣相空間變小，塔內液體不能順暢逐板流下，持液量增多，氣相空間變小，大量液體隨氣體從塔頂溢出。大量液體隨氣體從塔頂溢出。夾帶液泛：夾帶液泛：板間距過小，操作液量過大，上升氣速過高時，板間距過小，操作液量過大，上升氣速過高時，過量液沫夾帶量使板間充滿氣、液混合物而引發的液

26、泛。過量液沫夾帶量使板間充滿氣、液混合物而引發的液泛。溢流液泛：溢流液泛：液體在降液管內受阻不能及時往下流動而在板上液體在降液管內受阻不能及時往下流動而在板上積累所致。積累所致。hhhhHfowwd為使液體能由上層塔板穩定地為使液體能由上層塔板穩定地流入下層塔板，降液管內必須流入下層塔板，降液管內必須維持一定的液柱高度維持一定的液柱高度Hdhf+ h HTh0howhw式中：式中：hf 板壓降。板壓降。 h 液體經過降液管的阻力損失。液體經過降液管的阻力損失。液泛（液泛（Dumping of liquid） 氣速一定，液體流量氣速一定，液體流量 時，時， 、how、hf 及及 h ，Hd ，即

27、，即塔板具有自動調節功能。塔板具有自動調節功能。 上層塔板溢流堰上緣為上層塔板溢流堰上緣為 Hd 極限。若再加大液體流量，極限。若再加大液體流量， Hd 與板上液面同時升高，降液管調節功能消失，板上累積液與板上液面同時升高，降液管調節功能消失，板上累積液量增加，最終引起溢流液泛。量增加，最終引起溢流液泛。 若氣速過高，液體中的氣泡夾帶加重，降液管內的泡沫層若氣速過高，液體中的氣泡夾帶加重，降液管內的泡沫層隨之增高，也易造成溢流液泛。隨之增高，也易造成溢流液泛。 hf 過大必導致過大必導致 Hd 大，易發生液泛。如降液管設計過小或大，易發生液泛。如降液管設計過小或發生部分堵塞，發生部分堵塞， h

28、 急劇增大，也會導致溢流液泛。急劇增大，也會導致溢流液泛。 夾帶液泛與溢流液泛互為誘因，交互影響。過量液沫夾帶夾帶液泛與溢流液泛互為誘因，交互影響。過量液沫夾帶阻塞氣體通道，板阻急增，降液管中泡沫層堆積，從而引阻塞氣體通道，板阻急增，降液管中泡沫層堆積，從而引發溢流液泛。而溢流液泛發生時，塔板上鼓泡層增高，分發溢流液泛。而溢流液泛發生時，塔板上鼓泡層增高，分離空間降低，夾帶液泛也將隨之發生。離空間降低，夾帶液泛也將隨之發生。 液泛使整個塔不能正常操作，甚至發生嚴重的設備事故，液泛使整個塔不能正常操作，甚至發生嚴重的設備事故，要特別注意防范。要特別注意防范。 hhhhHfowwd板式塔的工藝設計

29、主要包括兩大方面：板式塔的工藝設計主要包括兩大方面：(1) 塔高、塔徑以及塔板結構尺寸的計算；塔高、塔徑以及塔板結構尺寸的計算；(2) 塔板的流體力學校核以及塔板的負荷性能圖的確定。塔板的流體力學校核以及塔板的負荷性能圖的確定。 浮閥塔工藝尺寸的計算浮閥塔工藝尺寸的計算 實際塔板數實際塔板數 可根據實驗數據或用經驗公式估算可根據實驗數據或用經驗公式估算塔高主要取決于實際塔板數和板間距。塔高主要取決于實際塔板數和板間距。給定任務所需實際塔板數可通過平衡級給定任務所需實際塔板數可通過平衡級(理論板理論板)假設求得所假設求得所需的理論板數需的理論板數 N，然后由全塔效率然后由全塔效率(總板效率總板效

30、率)修正修正TTENN實際塔板數實際塔板數實際板數和板間距，塔高實際板數和板間距，塔高塔徑D，m0.30.50.50.80.81.61.62.02.02.42.4板距HT ，mm200300300350350450450600 500800600211ZZHNZTT式中：式中：Z1 最上面一塊塔板距塔頂的高度，最上面一塊塔板距塔頂的高度，m； Z2 最下面一塊塔板距塔底的高度，最下面一塊塔板距塔底的高度，m。 HT 對塔的生產能力、操作彈性以及塔板效率均有影響。對塔的生產能力、操作彈性以及塔板效率均有影響。 HT ，允許的操作氣速，允許的操作氣速 ，塔徑塔徑 ，但塔高，但塔高 。 HT ，塔高

31、，塔高 ，但允許的操作氣速，但允許的操作氣速 ，塔徑，塔徑 。 對對D0.8m的塔，為了安裝及檢修需要，需開設的塔，為了安裝及檢修需要，需開設人孔人孔。 人孔處的板間距一般不應小于人孔處的板間距一般不應小于 0.6m。 全塔效率的關聯式全塔效率的關聯式 塔板效率是氣、液兩相的傳質速率、混合和流動狀況、以及塔板效率是氣、液兩相的傳質速率、混合和流動狀況、以及板間返混板間返混(液沫夾帶、氣泡夾帶和漏液等所致液沫夾帶、氣泡夾帶和漏液等所致)的綜合結果。的綜合結果。板效率是設計重要數據。由于影響因素很多且關系復雜，至板效率是設計重要數據。由于影響因素很多且關系復雜，至今還難以正確可靠地對其進行預測。今

32、還難以正確可靠地對其進行預測。工業裝置或實驗裝置的實測數據是板效率最可靠的來源。工業裝置或實驗裝置的實測數據是板效率最可靠的來源。全塔效率實測數據的關聯式可用于塔板效率的估算。全塔效率實測數據的關聯式可用于塔板效率的估算。奧康內爾（奧康內爾（Oconnell）關聯方法關聯方法精餾塔：精餾塔：采用相對揮發度采用相對揮發度 與液相粘度與液相粘度 L 的乘積為參數來表的乘積為參數來表示全塔效率示全塔效率 ET：245. 049. 0LTE 與與 L 取塔頂與塔底平均溫度下的值。對多組分物系，取關取塔頂與塔底平均溫度下的值。對多組分物系，取關鍵組分的鍵組分的 。液相的平均粘度液相的平均粘度 L 可按下

33、式計算可按下式計算 iiLx全塔效率的關聯式全塔效率的關聯式 橫坐標橫坐標 HP/ L中：中：H 塔頂塔底平均溫度下溶質的亨利系數，塔頂塔底平均溫度下溶質的亨利系數，kmol/(m3 kPa)；P 操作壓強，操作壓強，kPa； L 塔頂塔底平均組成及平均溫度下的液相粘度，塔頂塔底平均組成及平均溫度下的液相粘度，mPa s 。 板式塔板式塔吸收塔吸收塔溢流式塔板的塔截面分為兩個部分：溢流式塔板的塔截面分為兩個部分：氣體流通截面和降液管所占截面（液體下流截面）。氣體流通截面和降液管所占截面（液體下流截面）。TTffTAAAAAAA1或TAD4fuu85. 06 . 0求求 A 得與得與 Af /

34、AT 后，即可求得后，即可求得 AT ，而塔徑，而塔徑設適宜氣速為設適宜氣速為 u，當體積流量為當體積流量為 Vs 時，時， A =Vs / u。求。求 A 的的關鍵在于確定流通截面積上的關鍵在于確定流通截面積上的適宜氣速適宜氣速 u 。塔板的計算中，通常是以夾帶液泛發生的氣速（塔板的計算中，通常是以夾帶液泛發生的氣速（泛點氣速泛點氣速）作為上限。一般取作為上限。一般取A 的計算的計算AT -塔板總截面積，塔板總截面積，A-氣體流氣體流道截面積，道截面積，Af -降液管截面積降液管截面積A 的計算的計算246223fVpVLpudgdVVLVVLpfCgdu34液泛氣速：液泛氣速：在重力場中懸

35、浮于氣流中的液滴所受的合力為零在重力場中懸浮于氣流中的液滴所受的合力為零時的氣速。時的氣速。當當 uut 時，液滴將被氣流帶出。對直徑為時，液滴將被氣流帶出。對直徑為 dp 的液滴的液滴 索德爾斯和布朗（索德爾斯和布朗（Souders and Brown）公式公式 L 、 V 氣、液相的密度，氣、液相的密度，kg/m3； 阻力系數；阻力系數； C 氣體負荷因子，氣體負荷因子，m/s。C 取決于取決于dp和和 。因氣泡破裂形成的液滴的直徑和阻力系數都。因氣泡破裂形成的液滴的直徑和阻力系數都難以確定，故難以確定，故 C 需由實驗確定。需由實驗確定。實驗研究表明，實驗研究表明，C 值與氣、液流量及密

36、度、板上液滴沉降高值與氣、液流量及密度、板上液滴沉降高度以及液體的表面張力有關。度以及液體的表面張力有關。史密斯史密斯（Smith, R. B）關系曲線關系曲線HT hL：液滴沉降高度液滴沉降高度，HT 可根據塔徑選取，可根據塔徑選取，hL 為板上清液層高度，為板上清液層高度，若忽略板上液面落差若忽略板上液面落差owwLhhh常壓塔常壓塔 hL=50100 mm；減壓塔減壓塔 hL=2530 mm。注意：注意：液相表面張力液相表面張力 = 2 10-2 N/m若實際液相表面張力不同，按下式校正若實際液相表面張力不同，按下式校正2 . 02020CC5 . 02 . 02020VVLfCuu，A

37、Af / AT 的確定的確定Af /AT：降液管面積與塔截面積之比，與液體溢流形式有關。降液管面積與塔截面積之比，與液體溢流形式有關。求取方法：求取方法：(1)按按D和液體流量選取溢流形式，由和液體流量選取溢流形式，由溢流形式確定堰長溢流形式確定堰長 lw 與與D 的比值。的比值。 單流型：單流型：lw/D =0.60.8 雙流型：雙流型：lw/D =0.50.7 易起泡物系易起泡物系 lw/D 可高一些，以保證可高一些，以保證液體在降液管中的停留時間。液體在降液管中的停留時間。(2)由選定的由選定的 lw/D 值查圖得值查圖得 Af /AT 。(3)由確定的由確定的 A 與與 Af /AT

38、求得塔板面積求得塔板面積 AT 和塔徑和塔徑 D ，并進行圓整。并進行圓整。rxWsAfDhwAAh0HTAfAaWslwWdWdWc注意：注意：塔高和塔高和D的計算涉及的參數的計算涉及的參數(HT、hL、lw/D) 是按經驗是按經驗數據在一定范圍選取的，故所得塔高和數據在一定范圍選取的，故所得塔高和D是是初估值初估值，需根據后面介紹的流體力學原則進行校核。需根據后面介紹的流體力學原則進行校核。 鼓泡區：鼓泡區：取決于所需浮閥數與排列；取決于所需浮閥數與排列；溢流區：溢流區：與所選溢流裝置類型有關。與所選溢流裝置類型有關。上兩區均需根據塔板上的流體力學狀況上兩區均需根據塔板上的流體力學狀況進行

39、專門計算。進行專門計算。進口安定區進口安定區(分布區分布區)：保證進塔板液體保證進塔板液體的平穩均勻分布，也防止氣體竄入降液的平穩均勻分布，也防止氣體竄入降液管。管。Ws = 50100 mm。出口安定區出口安定區(脫氣區脫氣區)：避免降液管大量避免降液管大量氣泡夾帶。氣泡夾帶。Ws = 70100 mm。塔板布置塔板布置rxWsAfDhwAAh0HTAfAaWslwWdWdWcD900mm 分塊式塔板。分塊式塔板。邊緣區：邊緣區：塔板支撐件塔板連接。塔板支撐件塔板連接。D 2.5 m WC 60 mm。溢流裝置溢流裝置溢流裝置：溢流裝置：由降液管、溢流堰和受液盤組成。由降液管、溢流堰和受液盤

40、組成。降液管：降液管：連通塔板間液體的通道，也是供溢流中所夾帶的氣連通塔板間液體的通道，也是供溢流中所夾帶的氣體分離的場所。常見的有弓形、圓形和矩形降液管體分離的場所。常見的有弓形、圓形和矩形降液管弓形降液管：弓形降液管：有較大容積，能充分利用塔板面積，一般塔徑有較大容積，能充分利用塔板面積，一般塔徑大于大于800mm的大塔均采用弓形。的大塔均采用弓形。降液管的布置確定了液體在塔板上的流徑以及液體的溢流形降液管的布置確定了液體在塔板上的流徑以及液體的溢流形式。液體在塔板上的流徑越長，氣液接觸時間就越長，有利式。液體在塔板上的流徑越長，氣液接觸時間就越長，有利于提高塔板效率；但是液面落差也隨之加

41、大，不利于氣體均于提高塔板效率；但是液面落差也隨之加大，不利于氣體均勻分布，使板效率降低。勻分布，使板效率降低。溢流形式的選擇：溢流形式的選擇：根據塔徑及流體流量等條件全面考慮。根據塔徑及流體流量等條件全面考慮。D 2.0 m 雙溢流式或階梯流式雙溢流式或階梯流式液體在降液管中的停留時間液體在降液管中的停留時間 為為 單溢流弓形降液管結構尺寸的計算單溢流弓形降液管結構尺寸的計算降液管的寬度降液管的寬度 Wd 和截面積和截面積 AfsTfLHA計算塔徑時已根據溢流形式確定了堰長與塔徑的比值計算塔徑時已根據溢流形式確定了堰長與塔徑的比值 lw/D。由由 lw/D 查圖可得查圖可得 Wd /D 和和

42、 Af /AT，D 和和 AT 已確定，故降液管已確定，故降液管的寬度的寬度 Wd 和截面積和截面積 Af 也可求得。也可求得。為降低氣泡夾帶，為降低氣泡夾帶， 一般不應小于一般不應小于 35s，對于高壓塔以及易起泡沫的對于高壓塔以及易起泡沫的物系，停留時間應更長些。物系，停留時間應更長些。若計算出的若計算出的 過短，不滿足要求，過短，不滿足要求，則應調整相關的參數，重新計算。則應調整相關的參數，重新計算。出口溢流堰與進口溢流堰出口溢流堰與進口溢流堰出口堰：出口堰：維持板上液層高度，各種形式的降液管均需設置。維持板上液層高度，各種形式的降液管均需設置。出口堰長出口堰長 lw：弓形降液管的弦長，

43、由液體負荷及溢流形式決弓形降液管的弦長，由液體負荷及溢流形式決定。定。 單溢流單溢流 lw=(0.60.8)D，雙溢流雙溢流 lw=(0.50.7)D。出口堰高出口堰高 hw：降液管上端高出板面的高度。堰高降液管上端高出板面的高度。堰高 hw 決定了決定了板上液層的高度板上液層的高度 hL。owLwhhh32100084. 2wsowlLEh對于平堰：對于平堰：弗朗西斯（弗朗西斯（Francis）公式公式液流收縮系數液流收縮系數 E出口溢流堰與進口溢流堰出口溢流堰與進口溢流堰進口堰：進口堰：保證液體均勻進入塔板，也起液封作用。一般僅在保證液體均勻進入塔板，也起液封作用。一般僅在較大塔中設置。進

44、口堰高一般與降液管底隙高度較大塔中設置。進口堰高一般與降液管底隙高度 h0 相等。相等。進口堰與降液管間的水平距離進口堰與降液管間的水平距離 w0 h0，以保證液體由降液管以保證液體由降液管流出時不致受到大的阻力。流出時不致受到大的阻力。 降液管底隙高度及受液盤降液管底隙高度及受液盤降液管底隙高度應保證溢流液順暢并防止沉淀物堵塞降液管底隙高度應保證溢流液順暢并防止沉淀物堵塞(不可太不可太小小) ，但也應防止氣體進入降液管，但也應防止氣體進入降液管(不可太大不可太大)。對于弓形降液管可按下式計算對于弓形降液管可按下式計算oLwsulLh0式中：式中：uoL 液體通過降液管底端出口處的流速，液體通

45、過降液管底端出口處的流速，m/s。根據經驗一般取根據經驗一般取 uoL = 0.070.25 m/s。D 800 mm，h0 = 40 mm。最大時可達最大時可達 150 mm。降液管底隙高度及受液盤降液管底隙高度及受液盤受液盤：受液盤：承接來自降液管的液體。承接來自降液管的液體。凹形受液盤：凹形受液盤：用于大塔（用于大塔（D800mm）。在液體流量低時仍能。在液體流量低時仍能形成良好的液封，對改變液體流向有緩沖作用，且便于液體形成良好的液封，對改變液體流向有緩沖作用，且便于液體的側線抽出，但不適于易聚合及有懸浮固體的情況。凹形受的側線抽出，但不適于易聚合及有懸浮固體的情況。凹形受液盤深度一般

46、在液盤深度一般在 50mm 以上。以上。 浮閥的數目與排列浮閥的數目與排列 閥孔直徑：閥孔直徑：由浮閥的型號決定。由浮閥的型號決定。浮閥數浮閥數 N：由氣體負荷量由氣體負荷量 Vs 決定。可由下式計算決定。可由下式計算 0204udVNsVuF00閥孔氣速閥孔氣速 u0 可根據由實驗結果可根據由實驗結果綜合的閥孔動能因子綜合的閥孔動能因子 F0 確定確定式中：式中：Vs 氣體流量，氣體流量，m3/s； u0 閥孔氣速，閥孔氣速，m/s； d0 閥孔直徑。對閥孔直徑。對 F1 型浮閥，型浮閥，d0 = 39 mm。根據工業設備數據，對根據工業設備數據，對F1重型浮閥（約重型浮閥（約33g），），

47、當塔板上的當塔板上的浮閥剛全開時，浮閥剛全開時，F0 在在 812 之間。設計時可在此范圍內選擇之間。設計時可在此范圍內選擇適宜的適宜的 F0 后計算后計算 u0 。浮閥的數目與排列浮閥的數目與排列 浮閥在塔板上常按三角形排列，可順排或叉排。浮閥在塔板上常按三角形排列，可順排或叉排。液流方向液流方向順排順排tNAtatt叉排叉排等腰三角形叉排可使相鄰的浮閥容易吹開，鼓泡更均勻。等腰三角形叉排可使相鄰的浮閥容易吹開，鼓泡更均勻。通常將同一橫排的閥孔中心距定為通常將同一橫排的閥孔中心距定為 75 mm，而相鄰兩排間的而相鄰兩排間的距離可取距離可取 65、80、100 mm 等幾種規格等幾種規格。若

48、鼓泡區面積為若鼓泡區面積為 Aa，則一個閥孔的，則一個閥孔的鼓泡面積鼓泡面積 Aa / N 約為約為 t t，故有故有浮閥的數目與排列浮閥的數目與排列 由由 t=75mm 及上式計算的及上式計算的 Aa 值可得值可得 t ，據此可確定，據此可確定 t 的實際的實際取值（取值（65、80、100mm）；）；根據已確定的孔距（根據已確定的孔距（t 與與 t），按等腰三角形叉排方式作圖，），按等腰三角形叉排方式作圖，確切排出在鼓泡區內可以布置的浮閥總數；確切排出在鼓泡區內可以布置的浮閥總數；若作圖排列與計算所得浮閥數相等或相近，則按作圖所得浮若作圖排列與計算所得浮閥數相等或相近，則按作圖所得浮閥數重

49、算閥孔氣速，然后校核閥數重算閥孔氣速，然后校核 F0 (812) 。若若 F0 不在該范圍不在該范圍內，應重新調整內，應重新調整 t 值，再作圖、校核，直到滿足要求為止。值，再作圖、校核，直到滿足要求為止。)(m222csdsdWDrWWDxWWDx)(sin180)(sixrxrxrxrxrxAa對單溢流塔板對單溢流塔板 Aa 可按下式計算：可按下式計算：浮閥的數目與排列浮閥的數目與排列 %100%1004420220NDdDNd常壓塔或減壓塔：常壓塔或減壓塔： = 1014%加壓塔：加壓塔： 0.9m ：Fl 80%；D0.9m：Fl 70%；減壓塔：減壓塔：Fl 0.8m 的的大塔，取大塔，取 Fl = 70%）代入下式后所得的）代入下式后所得的 Vs-Ls 關系式作圖而關系式作圖而得。得。此線與橫軸并不完全平行，此線與橫軸并不完全平行，可見發生液沫夾帶現象與液可見發生液沫夾帶現象與液相負荷相負荷 Ls 也有一定關系，