塔設(shè)備分類(lèi)及性能

　　根據(jù)塔內(nèi)氣、液接觸部件的結(jié)構(gòu)形式，可將塔設(shè)備分為兩大類(lèi)：板式塔與填料塔。

　　1、板式塔

　　按照塔內(nèi)氣、液流動(dòng)方式，可將塔板分為錯(cuò)流塔板與逆流塔板兩類(lèi)。

　　錯(cuò)流塔板，板間有專(zhuān)供液體流通的降液管(又稱(chēng)溢流管)。適當(dāng)安排降液管的位置及堰的高度，可以控制板上液體流徑與液層厚度，從而獲得較高的效率。但是降液管大約要占去塔板面積的20%，影響了塔的生產(chǎn)能力;而且，液體橫流過(guò)塔板時(shí)要克服各種阻力，降低塔的分離效率。

　　逆流塔板，板間不設(shè)降液管，氣、液同時(shí)由板上孔道逆向穿流而過(guò)，故又稱(chēng)穿流塔板。這種塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，板上無(wú)液面落差，氣體分布均勻，板面利用充分，可增大處理量及減小壓降，但需要較高的氣速才能維持板上液層厚度，操作彈性差且效率較低，目前在蒸餾、吸收等氣-液傳質(zhì)操作中的應(yīng)用尚遠(yuǎn)不及錯(cuò)流塔板廣泛。

　　常用的板式塔有泡罩塔、篩板塔、浮閥塔、舌形噴射塔以及一些新型塔和復(fù)合型塔(如浮動(dòng)噴射塔、浮舌塔、壓延金屬網(wǎng)板塔、多降液管篩板塔等)。

　　(1)泡罩塔。泡罩塔是較早為工業(yè)蒸餾操作所采用的一種氣液傳質(zhì)設(shè)備。泡罩塔的優(yōu)點(diǎn)是不易發(fā)生漏液現(xiàn)象，有較好的操作彈性，即當(dāng)氣、液負(fù)荷有較大的波動(dòng)時(shí)，仍能維持幾乎恒定的板效率;塔板不易堵塞，對(duì)于各種物料的適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn)是塔板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬耗量大，造價(jià)高;板上液層厚，氣體流徑曲折，塔板壓降大，兼因霧沫夾帶現(xiàn)象較嚴(yán)重，限制了氣速的提高，故生產(chǎn)能力不大。而且，板上液流遇到的阻力大，致使液面落差大，氣體分布不均，也影響了板效率的提高。

　　(2)篩板塔。篩板塔的突出優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，金屬耗量小，造價(jià)低廉;氣體壓降小，板上液面落差也較小，其生產(chǎn)能力及板效率較泡罩塔高。主要缺點(diǎn)是操作彈性范圍較窄，小孔篩板易堵塞。

　　(3)浮閥塔。浮閥塔是國(guó)內(nèi)許多工廠(chǎng)進(jìn)行蒸餾操作時(shí)最樂(lè)于采用的一種塔型。在吸收、脫吸等操作中也有應(yīng)用，效果較好。浮閥塔板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，是在帶有降液管的塔板上開(kāi)有若干大孔(標(biāo)準(zhǔn)孔徑為39mm)，每孔裝一個(gè)可以上下浮動(dòng)的閥片。由孔上升的氣流，經(jīng)過(guò)閥片與塔板的間隙而與板上橫流的液體接觸。國(guó)內(nèi)最常采用的閥片形式有F1型，另外還有V-4型及T型浮閥。

　　浮閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，節(jié)省材料，廣泛用于化工及煉油生產(chǎn)中。浮閥塔具有下列優(yōu)點(diǎn)：

　　1)生產(chǎn)能力大。由于浮閥安排比較緊湊，塔板的開(kāi)孔面積大于泡罩塔板，故其生產(chǎn)能力約比圓形泡罩塔板的大20%～40%，與篩板塔相近。

　　2)操作彈性大。由于閥片可以自由升降以適應(yīng)氣量的變化，故其維持正常操作所容許的負(fù)荷波動(dòng)范圍比泡罩塔及篩板塔都寬。

　　3)塔體板效率高。由于上升氣體以水平方向吹入液層，故氣液接觸時(shí)間較長(zhǎng)而霧沫夾帶量較小，板效率較高。

　　4)氣體壓降及液面落差較小。因?yàn)闅?、液流過(guò)浮閥塔板時(shí)所遇到的阻力較小，故氣體的壓降及板上的液面落差都比泡罩塔板的小。

　　5)塔的造價(jià)較低。浮閥塔的造價(jià)約為具有同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的60%～80%，篩板塔的120%～130%。浮閥對(duì)材料的抗腐蝕性要求較高，一般都采用不銹鋼制造。

　　(4)噴射型塔

　　1)舌形塔板。舌形塔板開(kāi)孔率較大，故可采用較大氣速，生產(chǎn)能力比泡罩、篩板等塔型的都大，且操作靈敏、壓降小。當(dāng)塔內(nèi)氣體流量較小時(shí)，不能阻止液體經(jīng)舌孔泄漏。所以舌型塔板也有對(duì)負(fù)荷波動(dòng)的適應(yīng)能力較差的缺點(diǎn)。此外，板上液流被氣體噴射后，仍帶有大量的泡沫，易將氣泡帶到下層塔板，尤其在液體流量很大時(shí)，這種氣相夾帶的現(xiàn)象更嚴(yán)重，將使板效率明顯下降。這是噴射型塔板一個(gè)值得注意的問(wèn)題。

　　2)浮動(dòng)噴射塔板。浮動(dòng)噴射塔板是綜合舌形塔板的并流噴射與浮閥塔板的氣道截面積可變兩方面的優(yōu)點(diǎn)而提出的一種噴射型塔板。浮動(dòng)噴射塔的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)能力大，操作彈性大，壓強(qiáng)降小，持液量小。缺點(diǎn)是操作波動(dòng)較大時(shí)液體入口處泄漏較多;液量小時(shí)，板上易“干吹”;液量大時(shí)，板上液體出現(xiàn)水浪式的脈動(dòng)，因而影響接觸效果，板效率降低。塔板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，浮板也易磨損及脫落。

　　3)浮舌塔板。浮舌塔板是綜合浮閥和固定舌形塔板的長(zhǎng)處而提出的又一種噴射型塔板。據(jù)研究，這種塔板的壓強(qiáng)降要比浮閥塔板及固定舌形塔板都低，而操作彈性范圍較二者都大，在板效率及泄漏量方面也優(yōu)于固定舌形塔板

　　2、填料塔

　　填料塔也是一種重要的氣液傳質(zhì)設(shè)備。它的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，在塔體內(nèi)充填一定高度的填料，其下方有支承板，上方為填料壓板及液體分布裝置。液體自填料層頂部分散后沿填料表面流下而潤(rùn)濕填料表面;氣體在壓強(qiáng)差推動(dòng)下，通過(guò)填料間的空隙由塔的一端流向另一端。氣液兩相間的傳質(zhì)通常是在填料表面上液體與氣相間的界面上進(jìn)行的。塔殼可由陶瓷、金屬、玻璃、塑料等材料制成、必要時(shí)也可在金屬筒體內(nèi)襯以防腐材料。為保證液體在整個(gè)截面上的均勻分布，塔體應(yīng)具有良好的垂直度。

　　填料塔不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且有阻力小和便于用耐腐材料制造等優(yōu)點(diǎn)，尤其對(duì)于直徑較小的塔、處理有腐蝕性的物料或減壓蒸餾系統(tǒng)，都表現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性。另外，對(duì)于某些液氣比較大的蒸餾或吸收操作，若采用板式塔，則降液管將占用過(guò)多的塔截面積，此時(shí)也宜采用填料塔。

　　填料是填料塔的核心，填料塔操作性能的好壞，與所選用的填料有直接關(guān)系。填料的種類(lèi)很多，大致可分為實(shí)體填料與網(wǎng)體填料兩大類(lèi)。實(shí)體填料包括環(huán)形填料(如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)和階梯環(huán))、鞍形填料(如弧鞍、矩鞍)、柵板填料及波紋填料等。實(shí)體填料可用金屬、陶瓷、塑料等材質(zhì)制成。網(wǎng)體填料主要是用金屬絲網(wǎng)制成，如鞍形網(wǎng)、q 網(wǎng)、波紋網(wǎng)等。

　　為使填料塔發(fā)揮良好的效能，填料應(yīng)符合以下要求：

　　(1)要有較大的比表面積。單位體積填料層所具有的表面積稱(chēng)為填料的比表面積，以σ表示，其單位為m2/m3。

　　(2)要有較高的空隙率。單位體積填料層所具有的空隙體積稱(chēng)為填料的空隙率，以e表示，其單位為m3/m3。

　　(3)從經(jīng)濟(jì)、實(shí)用及可靠的角度出發(fā)，還要求單位體積填料的重量輕、造價(jià)低，堅(jiān)固耐用，不易堵塞，有足夠的力學(xué)強(qiáng)度，對(duì)于氣、液兩相介質(zhì)都有良好的化學(xué)穩(wěn)定性等。

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