板式塔基本知识

浮阀塔F-型（国外通称V-型）是用钢板冲压而成的圆形阀片，浮阀塔F-型下面有三条阀腿，把三条阀腿装入塔板的阀孔之后，用工具将腿下的阀脚扭转90°，则浮阀就被限制在浮孔内只能上下运动而不能脱离塔板。

当气速较大时，浮阀塔F-型浮阀被吹起，达到最大开度；当气速较小时，气体的动压头小于浮阀自重，于是浮阀塔F-型浮阀下落，浮阀周边上三个朝下倾斜的定距片与塔板接触，此时开度最小。

定距片的作用是保证最小气速时还有一定的开度，使气体与浮阀塔F-型塔板上液体能均匀地鼓泡，避免浮阀与塔板粘住。

浮阀塔F-型浮阀的开度随塔内气相负荷大小自动调节，可以增大传质的效果，减少雾沫夹带。

10.2.8浮阀塔的设计1.浮阀塔型式前已提及，浮阀的型式有很多，国内采用的多为F－1型浮阀，这种浮阀的结构简单、制造方便、省材料，对其性能已有所掌握。

F－1型浮阀分轻阀和重阀良种，轻阀约25g，重阀约33。

已有部颁标准（JB1118－81），其结构尺寸见图10－26和表10－6。

图10－26 F－1型浮阀2.阀的排列浮阀一般按正三角形排列，也有采用等腰三角形排列的（例如分块式塔板中）。

在正三角形排列中分顺派和叉排，见图10－27(a)、(b)。

叉排时从相邻两阀吹出气流搅动液层的作用较显著，使相邻两阀容易吹开，液面落差较小，鼓泡均匀。

（a ）顺排图10－27 浮阀的排列浮阀中心距可取75、100、125、150mm等几种。

现国内浮阀中心距推荐为75mm(见浮阀塔盘系列JB1206－91)。

当用钻孔法加工时，中心距可不受此限制。

排与排间距t 推荐为65、80、100mm 三种，必要时可以适当调整。

塔板上阀控开孔率按阀数而定，一般为4%5% 左右。

3.阀数确定一般在正常负荷下，希望浮阀刚好在全开时操作，根据试验表明，此时阀孔动能因数08~11F =，一般按此确定所需阀数，对不同工艺情况，可适当调整。

如要求操作下限大时可采取较大的0F 。

选定0F 值后，由下式确定孔速：0u =（10—31）式中，0u —孔速，m/s ；0F —阀孔动能因素；G ρ—气体密度，kg/m 3；F-1型浮阀的孔径为39mm ，故浮阀个数n 为20008370.2320.785(0.039)s s V V Vn u u u ===⨯ （10—32）式中，s V —气体流量，m 3/s ；V —气体流量，m 3/h 。

物质在相间的转移过程称为传质(分离)过程。

常见的有蒸馏、吸收、萃取和干燥等单元操作。

蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作。

它是通过加热造成气液两相物系，利用物系中各组分的挥发度不同的特性以实现分离的目的。

塔设备是能够实现蒸馏和吸收两种分离操作的气液传质设备，按结构形式可以分为板式塔和填料塔两大类。

在工业生产上，一般当处理量大时多采用板式塔，处理量小时采用填料塔。

选用原则（典型的）1、腐蚀性介质，易起泡物系，热敏性物料，高粘性物料通常选用填料塔。

2、对于中、小规模的塔器，和塔径小于600mm时，宜选用填料塔，可节省费用并方便施工。

3、对于处理易聚合或含颗粒的物料，宜采用板式塔。

不易堵塞也便于清洗。

4、对于在分离过程中有明显吸热或放热效应的介质，宜采用板式塔。

5、对于有多个进料及侧线出料的塔器，且各侧线之间板数较少，宜采用板式塔。

采用填料塔时内件结构较复杂。

6、对于处理量或负荷波动较大的场合，宜采用板式塔。

因液体量过小会造成填料层中液体分布不均匀，填料表面未充分润湿，影响塔的效率；当液体量过大时易产生液流影响传质，采用条阀等板式塔具有较大的操作弹性。

7、对于塔顶、塔底产品均有质量要求的塔系，宜采用板式塔。

8、根据各种工艺流程和特点，在同一塔内，可以采用板式及填料共存的塔型，即混合塔型。

适用于沿塔高气、液负荷变化较大的塔系。

板式塔为逐板接触式气液传质设备。

●评价塔设备性能的主要指标：生产能力、塔板效率、操作弹性、塔板压强降●浮阀塔的工艺计算：包括塔径、塔高及塔板上主要部件工艺尺寸的计算。

一、工艺模拟计算后能够确定的参数（模拟计算可求得理论板层数、回流比、馏出液量、釜残液量、塔径、每层塔板的气液相负荷、冷凝器和再沸器负荷）1、估算塔径最常用的标准塔径（mm）为600，700，800，1000，1200，1400， (4200)原料通常从与原料组成相近处（加料板）进入塔内。

加料板以上的塔段称为精馏段，以下（包括加料板）成为提馏段。

板式塔知识大全板式塔内装有一定数量的塔盘，气体以鼓泡或喷射形式穿过塔盘的液层使两相密切接触，进行传质。

两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。

板式塔的主要部件包括塔体、塔体支座、除沫器、接管、人孔和手孔，以及塔内件。

根据塔板结构不同，塔式板可以分为以下几种类型：1、泡罩塔塔板上的主要部件是泡罩。

它是一个钟形的罩，支撑在塔板上，其下沿有长条形或椭圆形小孔，或作成齿缝状，与板面保持一定距离。

罩内覆盖着一段很短的升气管，升气管的上口高于罩下沿的小孔或齿缝。

塔下方的气体经升气管进入罩内之后，折向下到达站罩与管之间的环形空隙，然后从罩下沿的小孔或齿缝分散成气包而进入板上的液层。

2、筛板塔筛板与泡罩板的差别在于取消了泡罩与升气管而直接在板上开很多小直径的筛孔；操作时气体以高速通过小孔上升，液体则通过降液管流到下一层板。

分散成泡的气体使板上液层成为强烈湍动的泡沫层。

3、浮阀塔浮阀塔兼有泡罩塔、筛板塔的优点，板上开有按正三角形排列的阀孔，每孔之上安置一个阀片，气速达到一定时，阀片被推起，但受脚钩的限制，推到最高也不能脱离阀孔，气速减小则阀片落到板上，靠阀片底部三处突出物支撑住，仍与板面保持约2.5mm 的距离，塔板上阀孔开启的数量按气体流量的大小而有所改变。

因此气体从浮阀送出的线速度变动不大，鼓泡性能可以保持均衡一致，使得浮阀具有较大的操作弹性。

浮阀的直径比泡罩小，在塔板上可排列得更紧凑，从而可增大塔板的开孔面积，同时液体以水平方向进入液层，使带出的液沫减少而气液接触时间却加长，故可增大气体流速而提高生产能力，板效率亦有所增加，压力降却比泡罩塔小。

结构上它比泡罩塔简单，但比筛板塔复杂。

这种结构的缺点是因阀片活动，在使用过程中有可能松脱或被卡住，造成该阀孔处的气、液通过状况失常，为避免阀片生锈后与塔板粘连，以致盖住阀孔而不能浮动，浮阀及塔板都用不锈钢制成，此外，胶黏性液体易将阀片粘住，液体中有固体颗粒会使阀片被架起，都不宜采用。

第六节 板式塔一、塔板的结构型式板式塔的壳体通常为圆筒形，里面沿塔高装有若干块水平的塔板。

传质机理：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。

为有效地实现气液两相之间的传质，板式塔应具有以下两方面的功能： ①在每块塔板上气液两相必须保持密切而充分的接触，为传质过程提供足够大而且不断更新的相际接触表面，减小传质阻力；②在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供最大的传质推动力。

由吸收章可知，当气液两相进、出塔设备的浓度一定时，两相逆流接触时的平均传质推动力最大。

在板式塔内，各块塔板正是按两相逆流的原则组合起来的。

但是，在每块塔板上，由于气液两相的剧烈搅动，是不可能达到充分的逆流流动的。

为获得尽可能大的传质推动力，目前在塔板设计中只能采用错流流动的方式，即液体横向流过塔板，而气体垂直穿过液层。

由此可见，除保证气液两相在塔板上有充分的接触之外，板式塔的设计意图是，在塔内造成一个对传质过程最有利的理想流动条件，即在总体上使两相呈逆流流动，而在每一块塔板上两相呈均匀的错流接触。

板式塔的结构１－塔壳体；２－塔板；３－溢流堰；４－受液盘；５－降液管 1 2 3 5 4塔板是板式塔的核心构件，其功能是使气、液两相保持充分的接触，使之能在良好的条件下进行传质和传热传递过程。

塔板上的气液两相流动方式有错、逆流两种，如图5—4所示。

错流塔板在板间设有专供液体流通的降液管（又称溢流管）。

从降液管出来的液体横过塔板，然后再溢流进入另一降液管而到达下一层塔板；气体则经过板上的孔道上升，在每一层塔板上气、液两相呈错流方式接触。

板式塔知识点总结一、板式塔的定义板式塔是一种结构设计较为简单、造型独特的建筑物，通常用于提供通讯、电视信号传输或风力发电等用途。

它由一系列横向和纵向的钢板构成，通过捆绑或焊接在一起形成一个整体。

二、板式塔的结构1. 基础结构：板式塔的基础结构通常是混凝土浇筑的抗震支撑基座，用于支撑塔体，使其稳定立于地面。

2. 主体结构：板式塔的主体结构通常是由角钢、横向钢板和纵向钢板构成的，通过螺栓、焊接或捆绑在一起形成一个稳定的整体。

3. 附件结构：板式塔的附件结构包括横梁、支撑杆、拉索等，用于增强塔体的稳定性和承载能力。

三、板式塔的分类1. 通讯塔：通讯塔通常用于支撑通讯天线、微波天线等设备，为无线通讯提供信号传输服务。

2. 电视塔：电视塔用于支撑电视信号发射天线，为广播电视信号的传输提供服务。

3. 风力发电塔：风力发电塔用于支撑风力发电机组，将风能转化为电能。

4. 观光塔：观光塔通常建造在风景名胜区，供游客观光娱乐之用。

四、板式塔的优点1. 结构简单：板式塔采用钢板构成，结构简单，安装方便快捷。

2. 空间利用率高：板式塔的结构设计紧凑，能够在较小的基地面积上提供较大的通讯或发电服务范围。

3. 耐风抗震性能优异：板式塔能够在恶劣天气条件下保持稳定，具有良好的抗风抗震性能。

4. 维护成本低：板式塔不需要经常性的维护，使用寿命长，维护成本低。

5. 美学性好：板式塔的造型独特，可以成为城市的地标建筑，具有一定的美学价值。

五、板式塔的应用领域1. 通讯行业：板式塔被广泛应用于通讯行业，用于支撑通讯天线、微波天线等设备，提供信号传输服务。

2. 电力行业：板式塔作为高压输电线路的一种支撑结构，被广泛应用于电力行业，用于支撑输电线路。

3. 新能源领域：板式塔被用于支撑风力发电机组，将风能转化为电能。

4. 观光旅游业：板式塔可以建造在风景名胜区，成为一种观光旅游设施。

六、板式塔的设计与施工1. 设计：板式塔的设计首先要考虑塔体的高度、承载能力、抗风抗震性能等因素，然后进行结构设计和材料选型。

板式塔主要类型的结构和特点工业上常用的板式塔有：泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流栅孔板塔浮阀塔具有的优点：生产能力大，塔板效率高，操作弹性大，结构简单，安装方便。

二、板式塔的流体力学特性1、塔内气、液两相的流动A 使气液两相在塔板上进行充分接触以增强传质效果B 使气液两相在塔内保持逆流，并在塔板上使气液量相保持均匀的错流接触，以获得较大的传质推动力。

2、气泡夹带：液体在下降过程中，有一部分该层板上面的气体被带到下层板上去，这种现象称为气泡夹带。

3、液（雾）沫夹带：气体离开液层时带上一些小液滴，其中一部分可能随气流进入上一层塔板，这种现象称为液（雾）沫夹带。

4、液面落差液体从降液管流出的横跨塔板流动时，必须克服阻力，故进口一侧的液面将比出口这一侧的高。

此高度差称为液面落差。

液面落差过大，可使气体向上流动不均，板效率下降。

5、气体通过塔板的压力降压力降的影响：A 气体通过塔板的压力降直接影响到塔低的操作压力，故此压力降数据是决定蒸馏塔塔底温度的主要依据。

B 压力降过大，会使塔的操作压力改变很大。

C 压力降过大，对塔内气液两相的正常流动有影响。

压力降：ΔPP =ΔPC+ΔPL+ΔPδ塔板本身的干板阻力ΔPC板上充气液层的静压力ΔPL液体的表面张力ΔPδ折合成塔内液体的液柱高度M，则ΔPP /ρLg=ΔPC/ρLg +ΔPL/ρLg +ΔPδ/ρLg即hp =hc+hL+hδ浮阀塔的压力降一般比泡罩塔板的小，比筛板塔的大。

在正常操作情况，塔板的压力降以290—490 N/m2 .在减压塔中为了减少塔的真空度损失，一般约为98—245Pa 通常应在保证较高塔板效率的前提下，力求减少塔板压力降，以降低能耗及改善塔的操作性能。

6、液泛（淹塔）汽液量相中之一的流量增大到某一数值，上、下两层板间的压力降便会增大到使降液管内的液体不能畅顺地下流。

当降液管内的液体满到上一层塔板溢流堰顶之后，便漫但上层塔板上去，这种现象，称为液泛（淹塔）如气速过大，便有大量液滴从泡沫层中喷出，被气体带到上一层塔板，或有大量泡沫生成。

板式塔一、板式塔的概念、用途、示意图板式塔是一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，由圆筒形塔体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成。

用途：广泛应用于精馏和吸收，有些类型（如筛板塔）也用于萃取，还可作为反应器用于气液相反应过程.操作时（以气液系统为例），液体在重力作用下,自上而下依次流过各层塔板,至塔底排出；气体在压力差推动下，自下而上依次穿过各层塔板，至塔顶排出。

每块塔板上保持着一定深度的液层，气体通过塔板分散到液层中去，进行相际接触传质。

板式塔结构示意图如右图：塔板又称塔盘，是板式塔中气液两相接触传质的部位,塔板决定了塔的操作性能，一般由以下三个部分组成：1 气体通道为保证气液两相充分接触2 溢流堰为保证气液两相在塔板上形成足够的相际传质表面3 降液管使液体有足够的停留时间二、各类型塔板的结构及其特点：按照塔内气、液流动方式，可将塔板分为错流塔板与逆流塔板两类。

错流塔板为塔内气、液两相成错流流动,即液体横向流过塔板，而气体垂直穿过液层，错流塔板广泛用于蒸馏、吸收等传质操作中。

逆流塔板亦称穿流板,板上不设降液管，气、液两相同时由板上孔道逆向穿流而过。

这种塔板结构虽简单，板面利用率也高，但需要较高的气速才能维持板上液层,操作范围较小,分离效率也低，工业上应用较少.常见塔板泡罩塔板 Bubble-cap tray泡罩塔塔板上的主要部件是泡罩。

罩内覆盖着一段很短的升气管，升气管的上口高于罩下沿的小孔或齿缝。

塔下方的气体经升气管进入罩内之后，折向下到达罩与管之间的环形空隙,然后从罩下沿的小孔或齿 缝分散气泡而进入板上的液层。

优点：弹性大、操作稳定可靠。

缺点:结构复杂,成本高，压降大.对于大直径塔，塔板液面落差大,导致塔板操作不均匀。

现状：近二、三十年来已趋于淘汰三、板式塔的工艺设计筛板塔化工设计计算 （1）塔的有效高度 Z已知：实际塔板数 N P ； 塔板间距 H T ；有效塔高：塔体高度=有效高+顶部+底部+其他塔板间距和塔径的经验关系：（2）塔径确定原则: 防止过量液沫夹带液泛 步骤： 先确定液泛气速 uf (m/s ）； 然后选设计气速 u ； 最后计算塔径 D.① 液泛气速pT N H Z ⋅=VVLf C u ρρρ-=2.02020⎪⎭⎫⎝⎛=σC CC ：气体负荷因子,与 HT 、 液体表面张力和两相接触状况有关. 两相流动参数 FLV ：② 选取设计气速 u 选取泛点率： u / u f一般液体， 0.6 ～0。