板式塔研究进展

$ $ 因 而，就 塔 板 的 结 构 而 言，主 要 从 % : 、 . < 、 12、23四个方面影响塔板效率。由式（ ! ） —（ ( ） 可以推出，/ ) 随着 % : 、 . < 、 - < 、 12 的值增加而增 大，随着 23的值增加而减小，即增大堰高和液体在 塔板上的停留时间，改善两相接触状态，减小液体 的返混和雾沫夹带有利于提高全塔效率。 可以根据以上的分析来评价现有的各种塔板。 板式塔按（ 在一块塔板上） 气液流向的不同分为 气液呈错流的塔板、气液呈逆流的塔板及气液呈并 流的塔板。 !" 气液呈错流的塔板
［ 3］ （ " ） (( （ ()*$+,-’./()-0’ 1*)2 ） 塔 板 （图
（ 图 "） 。其特点是： ! 在
液体进入区，将塔板制成凸起的斜台状鼓泡装置， 以促进气液充分接触； " 塔板上装有百叶窗式的 导向孔，导向孔的方向与液流方向一致。上述两个 改进很好地解决了塔板液层落差较大的问题，减少 了雾沫夹带和塔板压降。
!" 气液逆流塔板 主要是无溢流塔板，亦称淋降塔板。特点是气 液都从孔中或栅格中上升和下降；塔板全部面积可 以用来开孔或安置栅格，降低了压降。缺点是若液 体负荷过大时，气体将不能正常进入上一层塔板， 导致气体脉冲震动上升；若液体负荷过小时，则液 万方数据
作者简介：王树楹（ !(%" —） ，教授，博士导师，长期从事填料塔和塔板的研究工作。
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王树楹等9 板式塔研究进展
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它在板式塔发展史上起了重要作用，泡罩塔技 术成熟，操作稳定，抗漏液性能好，操作弹性较 大；塔板上液层较高，两相接触时间长，因而塔板 效率较高。但由于塔板压降较高、雾沫夹带大、塔 板上的液面落差较大以及泡罩的生产制造复杂、造 价较高等原因，目前使用较少。 ! ! "# 筛孔型塔板 筛板塔技术成熟，造价低，应用较广泛。其改 进型如下： （ " ）#$%&a / => 的计算 ! ! ! ! " " $ & 2? （ ! & / => ） ! =8 ! 8 0! < $ $ （ " ）无雾沫夹带板效率 / @> 的计算 液相完全返混时 / @> " / => " ! & 1 $ $ 液相完全不返混时
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主要包括泡罩型、筛孔型、浮阀型和喷射型。 ! # !" 泡罩型塔板
点：! 由于降液管悬空，使得降液管下方也能设 置筛孔或浮阀，提高了开孔率，同时也降低了压 降；" 液流流程短，不存在塔板上液层高度不均 的问题，雾沫夹带大大减少； # 出口堰总长远远 大于一般塔板，可以允许很高的液流负荷。其缺点 是：! 液体在塔板上流程短，停留时间短，单块 塔板效率低； " 对设计要求高，由于液体通过该 塔板的降液管底部开的槽进入下一层，一方面不能 使下层气体通过该槽直接进入上一层，另一方面也 不能使通过槽流下去的液体动量大到能直接从筛孔
图 !4# 56 塔 板 !"#$ %6’ FG .*/0
它是采用多个悬挂式降液管，主要有以下优
% 8 底板； 7 8 舌片表面有补充孔； 1 8 纵向分段档坂；6 8 2 形倾斜板片； 9 8 塔板的液流方向；4 8 气流方向 图 !/# 装有 * 形横挡板的斜喷塔板 !"#$ %7’ :;/<. )=/>?;/.",< .*/0 @".A 23B?++;)
图 !1# 23% 塔 板 !"#$ %1’ D0) .*/0 图 !!# *+,&-. 塔板 !"#$ %%’ 234*"5 .*/0
［ 7］ （ 6 ）装有 2 形横挡板的斜喷塔板 （ 图 %7 ） 。 ［ %& ］ （ 7 ） FG （ F?;."3G,@<>,-)*H ） 塔 板 （图
%6 ） 。
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其设计是将气相分成多股，一部分气流从正常 筛孔进入上一层塔板，而另一部分从特殊设计的通 道进入上一层塔板。其中气相通道为扁平式扩散 型，且与液体流动方向平行安装，起到了导流板减 小返混的作用。这种设计提高了气体处理能力，而 塔板压降不增加，同时雾沫夹带也减少了，但效率 有所降低。 ! ! $# 浮阀塔板 它是在塔盘上开阀孔，安置能上下浮动的阀 片。由于浮阀与塔板之间流通面积能随气体负荷变 动自动调节，因而在较宽的气体负荷也能保持稳定 操作；同时气体以水平方向吹出，气液接触时间较 长，雾沫夹带少，液面落差小；不怕脏粘物料，使 用周期长；结构简单、造价低。但是塔板上液层梯 度大，液体返混较大，浮阀易磨损和脱落。
种浮阀的特点是通过不同的设计增加开孔率，并利 用气体动能来推动塔板上的液面，以减小塔板上的 液体落差。 $ $ !" 喷射型塔板 它充分利用蒸汽动能推动板上的液体流动，增 大液体的处理量；开孔率较鼓泡塔板大；同时气液 同向运动，减少了液体返混。但是塔板上液体高速 流过塔板，气液接触时间短；液体被气体不断加 速，分散的液体不易再聚合，致使雾沫夹带较大。 （ ( ）斜孔塔板（ 图 ; ） 。其特点是塔板上筛孔 为斜孔，且相邻两排斜孔的开口方向相反，以避免 流体被不断加速，从而增加液体在塔板上的停留时 间；与一般的喷射塔板不同，斜孔塔板设有出口 堰，操作时在塔板上保持一定的液层。
3） 。它的结构特点：在固定阀下设置一可上下活 动的阀片，通过阀片的上升和下降来达到对流通面 积的调节。由于其特殊的结构设计，阀片不会被卡 住或脱落，使用可靠；同时固定阀保证气体水平吹 入液体，强化了气液接触时的湍动作用；其操作弹 性高达 "45 6 —"65 " ，但雾沫夹带较大。
图 $# %% 塔 板 7$8! 39 (( :*)2
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图 #$" 波 纹 塔 板 6-78 $59 ,-../0 :234
［ $’ ］ （ ’ ）复合塔 （ 图 $; ） 。它是在穿流筛板下
设置一层厚 (< —$<<== 规整填料。特点是： " 填 料减小了塔内的雾沫夹带； # 一方面筛孔对进入 下一层塔板的液体起到均匀分布的作用；一方面填 料对进入上一层塔板的气体起到均匀分布的作用， 从而提高了塔板的传质效率。
［ ;］ （ 6 ）#" 条阀 （ 图 ;） 。特点是：! 易在塔板
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上排列，气体从阀体两侧水平吹出，以避免气流的
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化学工程& >AA0 年第 0( 卷第 0 期
逆向返冲现象；! 不会发生旋转而磨损和脱落。
图 !" #$ 条形浮阀 !"#$ %& ’( )*+,- -.,/
［ 2］ （ 0 ）1! 复合浮阀塔板 （ 图 2） 、导向梯形浮 ［ 3］ ［ 4］ 阀塔板 （ 图 3） 、微分浮阀塔板 （ 图 4） 。这几
图 !"# $%&’(&) 塔板 !"#$ %&’ ()*+,*- .*/0
# 降液管出口面积小于进口面积，其优点是塔板 上可以设置更多的浮阀或筛孔，降低了压降，提高 了生产能力。
（ 1 ）234*"5 塔板（ 图 %% ） ，也称固定阀塔板。 这种塔板是在塔板上冲出一定间距的、凸起的、侧 面开缝的开孔单元，开孔单元的形状呈梯形，因而 气体从开孔单元的两侧吹出，并与液流方向构成锐 角，对塔板上的液体起一定的推动作用。
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（ " $12） ! & 1& 2" & ! $ $ 12 " " $ 12 ! $ " " ! $ " $ 12 " （9）
。它属于 %" 塔板的改进型，
主要有三种型号： " "#&$ 采用宽型降液管，特别 适合特大液气比； # "#&’ 型（ 图 $( ） ，它在受液 区设有导向孔和导流板来改善液体的初始分布，使 塔板上液流接近理想的活塞流，并减少受液区受冲 击而产生的漏液； ! "#&! 型（ 图 $) ） ，它使在塔 板下的降液管两侧覆合一薄层规整填料，减小塔板 的雾沫夹带。
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化学工程$ "&&% 年第 %! 卷第 % 期
板 式 塔 研 究 进 展
王树楹! ，高长宝! ，兰仁水"
（ !# 天津大学 化工学院，天津$ %&&&’" ；"# 天津市新天进公司，天津$ %&&!(" ） $
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摘要：对影响塔板传质效率的各种因素从理论上进行了分析；根据气液在塔内的相对流动将塔板分为三大 类，然后依据塔板的结构简图对各种塔板的结构特点进行了详细介绍，对其流体力学和传质性能进行了分 析，还比较了不同结构塔板之间的优缺点；对在不同情况下塔板的选择及塔板的发展提出了建议。 关键词：塔板；流体力学；传质效率 中图分类号：)* &+!# ,!$ $ $ 文献标识码：-$ $ $ 文章编号：!&&+.((+/ （ "&&% ） &%.&&"&.&’