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塔板图

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精馏塔操作

精馏塔操作

3.浮阀塔板——————浮阀形式
1-浮阀片；2-凸缘；3-浮阀”腿“；4-塔板上的孔
（a）F1型
（b）V-4型
（c）T型
浮阀塔板
• 优点:能适应气体流量在较大范围内
的波动，具有较大的操作弹性，生产 能力大，板效率高。
•缺点:是处理胶粘性和含固体颗
粒物料时，易导致阀片与塔板粘结 或被架起，同时在操作过程中可能 会发生阀片脱落或卡死等现象，使 塔板效率和操作弹性下降。
出料
• 精馏塔的内部原理：
液体靠重力作用由顶部逐板流向塔 底排出，并在各层塔板的板面上形成 流动的液层；气体则在压力差推动下 ，由塔底向上经过均布在塔板上的开 孔依次传播各层塔板由塔顶排出。
• 在有降液管式的塔板上，有专供液体流通 的降液管，每层板上的液层高度可以由适 当的溢流挡板调节。在塔板上气、液两相 成错流方式接触。 • 板式塔的溢流装置是指溢流堰和看、降液 管。降液管的布置规定了板上液体流动的 途径，一般有以下几种形式：
精馏塔板的选择：
• 层出不穷的新型塔板结构各具特点，应根 据不同的工艺及生产需要来选择塔型。不 是任何情况下都追求高的踏板效率，一般 来说，对难分离物系的高纯度分离希望得 到高的板效率，而对处理量大又易分离的 物系，往往追求高的生产能力，真空精馏 则需要低的压力降。
精馏塔常用的板型主要有四类：



（1）泡罩塔板； （2）筛板； （3）浮阀塔板； （4）喷射型塔板： ①舌形塔板 ②浮动喷射塔板 ③浮舌塔板 ④斜孔塔板 ⑤穿流栅孔塔板
1.泡罩塔板结构示意图
(a)泡罩塔板操作状态示意图
(b) 圆 形 泡 罩 结 构 图
1-升气管；2-泡罩；3-塔板
II----体由一系列平行的浮 动板组成，浮动板支承在支架的三 角槽内，可在一定角度内转动。

图解法绘塔板图并求塔板数的matlab程序

图解法绘塔板图并求塔板数的matlab程序
end
plot(x_w*ones(1,1000),linspace(0,0.8,1000),'k:','LineWidth',0.75);hold on;
plot(x_d*ones(1,1000),linspace(0,0.8,1000),'k:','LineWidth',0.75);hold on;
functionnfunmaina1b1a2b2a1b1为精馏段方程ya1xb1a2b2为提馏段方程ya2xb2n为总塔板数不包括再沸器symsxyx0
function N=funmain(a1,b1,a2,b2)
%%a1,b1为精馏段方程y=a1x+b1
%%a2,b2为提馏段方程y=a2x+b2
%%N为总塔板数(不包括再沸器)
N2=length(find(A0~=0));
%t=0.0001;%%间距
M=[x_d;X0];
N=[Y0([1:length(X0)],1);B0(1,1)];
O=[B0;x_w];
for i=1:N1
p=linspace(M(i+1),M(i),1000);
q=Y0(i)*ones(1,length(p));
f=B0(j+1)*ones(1,length(e));
plot(e,f,'LineWidth',2);hold on;
g=linspace(O(j+1),O(j+2),1000);
h=A0(j+1)*ones(1,length(g));
plot(h,g,'LineWidth',2);hold on;

塔板负荷性能图

塔板负荷性能图

塔板负荷性能图精馏段塔板负荷性能图（一）雾沫夹带线（I ） 由e v =σ6107.5-⨯(fT ah H u -)2.3式中a u =f T s A A V -==-1677.00106.2sV 0.543 s V （a ）f h =2.5（h W ⨯h OW ）=2.5［h W +2.84310-⨯E(Ws l L 3600)3/2］ 近似取E=1.0 h W =0.044m W l =1.12m 故f h =2.5［0.044+2.84310-⨯(12.13600s L )3/2］=0.110+1.546sL 3/2 （b ）取雾沫夹带极限值e v 为0.1kg 液/kg 气，已知31062.20-⨯=σN/m T H =0.4m将（a ）、（b ）式代入式4-410.1=361062.20107.5--⨯⨯（)1.546L (0.110-0.4 0.543V 2/3ss +）2.3 整理得： s V =3.37-17.942/3sL （1）在操作范围内，任取几个s L 值，依（1）式算出相应得s V 值列于附表1中。

以表中数据作出雾沫夹带线（1），如附图2中线（1）所示。

附表1（二）液泛线（2）Φ（H T +h w ）=h p +h w +h ow +h d 取E=1.0 l w =1.12m h ow =3/2w s )l 3600L (E 100084.2= 3/2s )1.123600L (E 100084.2=0.6185L 3/2S (C)因为 h p =h c +h l +h σh c = 0.051（o O c u ）2（L V ρρ）= 0.051（0o S A c V ）2LV ρρ = 0.051（1445.00.84V S ⨯）276.80594.2=0.0126V 2Sh l =0ε(h w +h ow )=（0.044+0.6185L 3/2S ）×0.6=0.0264+0.3711L 3/2Sh σ =0.00209m所以 h p =h c +h l +h σ=0.0126V 2S +0.0264+0.3711L 3/2S +0.00209 =0.0285+0.0126V 2S +0.37L 3/2S （d ）h d =0.153(OW h l Ls ⋅)2=0.153(045.012.1L s ⨯)2=60.23L 2S (e)将H T =0.4m ，h w 为0.044，Φ=0.5及（c ）（d ）（e ）代入Φ（H T +h w ）=h p +h w +h ow +h d0.5（0.4+0.044）=0.0285+0.0126V 2S +0.37L 3/2S +0.044+0.6185L 3/2S +60.23L 2S 所以 V 2S =11.87-78.45L 3/2S -4780.2L 2S （2）在操作范围内取若干L S 值，以式（2）计算V S 值，列于附表2中，以表中数据作出液泛线（2），如附图2中线（2）所示。

板式塔部件图

板式塔部件图

AIII操作平台位置线A-A 不按比例B-B C-C I II 项目签字日期设计校核审核审定2002过控专业申晓丽丙烯精馏塔吊柱部件图比例沈 阳 化 工 学 院设计项目设计阶段第七张共七张件号名 称材 料重量比例所在图号装配图号吊 柱组合件件号名 称材料单总重量（kg)备注垫 板槽 钢套 筒防 雨 罩套 筒导 向 板固 定 销手 柄吊 柱 管 螺 母 M20垫 片挡 板吊 钩不按比例不按比例不按比例不按比例BS-T07垫 板54-154-254-354-454-554-654-754-854-954-1054-1154-1254-1354-145858-158-258-358-458-558-658-758-858-958-1058-1158-1258-1358-14Q235-A.F111111121141111:10BS-T07BS-T011:10BB A球状支撑祥图不按比例X45°Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F BS-T07BS-T07BS-T07BS-T07BS-T07BS-T07BS-T07BS-T07BS-T07BS-T07BS-T07BS-T07BS-T07BS-T07数量CC不按比例项目签字日期设计校核审核审定2002过控专业申晓丽丙烯精馏塔塔板零件图比例沈 阳 化 工 学 院设计项目设计阶段第五张共七张件号名 称材 料重量比例所在图号装配图号中间降液板件号名 称材 料重量比例所在图号装配图号受液盘件号名 称材 料重量比例所在图号装配图号中间受液槽件号名 称材 料重量比例所在图号装配图号侧降液板BS-T051:10Q235-A.F 23-1476.8BS-T05BS-T03Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F BS-T05BS-T05BS-T05BS-T02BS-T0222-1122-12BS-T0323-111:628.71:1056.5按筒直径放样1:772.525其余25其余25其余25其余项目签字日期设计校核审核审定2002过控专业申晓丽丙烯精馏塔塔板零件图比例沈 阳 化 工 学 院设计项目设计阶段第六张共七张件号名 称材 料重量比例所在图号装配图号筋 板件号名 称材 料重量比例所在图号装配图号连 接 板件号名 称材 料重量比例所在图号装配图号支 承 座件号名 称材 料重量比例所在图号装配图号支 持 圈 A 件号名 称材 料重量比例所在图号装配图号支 持 圈 B 件号名 称材 料重量比例所在图号装配图号龙 门 铁件号名 称材 料重量比例所在图号装配图号卡 板件号名 称材 料重量比例所在图号装配图号楔 子BS-T0623-9Q235-A.F 1:2BS-T06BS-T021.523-121:41:51:6BS-T06BS-T06BS-T06BS-T02Q235-A.F 6.14此面与塔壁焊接弯曲部分分左右22-9BS-T03Q235-A.F 5.123-10Q235-A.F BS-T024.01:1022-14BS-T06BS-T03Q235-A.F 9.723-523-723-6Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F 2:12:12:1BS-T06BS-T06BS-T06BS-T02BS-T02BS-T0225其余25其余25其余25其余25其余25其余25其余20X45°0.040.070.06点焊项目签字日期设计校核审核审定2002过控专业申晓丽丙烯精馏塔零部件图比例沈 阳 化 工 学 院设计项目设计阶段第二张共七张件号名 称材 料重量比例所在图号装配图号件号名 称材料单总重量（kg)备注半弓形板矩 形 板通 道 板 浮 阀龙 门 铁楔 子卡 板筋 板筋 板支持圈A 受 液 盘连 接 板中间降液板中间支持板筋 板1:1不按比例BS-T0223中间降液塔盘23-123-223-323-423-523-623-723-823-923-1023-1123-1223-1323-1423-1523-123-223-323-423-523-623-723-823-923-1023-1123-1223-1323-1423-15442332841001622424223Q235-A.F技术要求1.本塔盘按JB1205-80《塔盘技术条件》制造、验收；2.焊接采用电弧焊，焊条型号E5015；3.焊接接头型式及尺寸除图中注明外，均按GB205484-98中规定，角焊逢腰按较薄板厚度；4.塔盘的支撑验收后塔板的支撑面应保持同一水平面允许偏差4mm.1:11:11:11:1组合件3391:10BS-T02BS-T011:10Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F BS-T04BS-T04BS-T04BS-T02BS-T06BS-T06BS-T06BS-T06BS-T06BS-T05BS-T06BS-T05BS-T04有左右之分有左右之分不按比例项目签字日期设计校核审核审定2002过控专业申晓丽丙烯精馏塔塔板零件图比例沈 阳 化 工 学 院设计项目设计阶段第五张共七张件号名 称材 料重量比例所在图号装配图号中间降液板件号名 称材 料重量比例所在图号装配图号受液盘件号名 称材 料重量比例所在图号装配图号中间受液槽件号名 称材 料重量比例所在图号装配图号侧降液板BS-T051:10Q235-A.F 23-1476.8BS-T05BS-T03Q235-A.F Q235-A.F Q235-A.F BS-T05BS-T05BS-T05BS-T02BS-T0222-1122-12BS-T0323-111:628.71:1056.5按筒直径放样1:772.525其余25其余25其余25其余。

板式塔基本知识

板式塔基本知识

板式塔基本知识
泡罩塔盘 1—升气管；2—泡罩；3—塔盘板
板式塔基本知识
• 泡罩塔
• 优点：相对于其他塔形，
操作稳定性较好，易于控 制，负荷有变化时仍有较 好的弹性，介质适应范围 广。
• 缺点：生产能力较低，流
体流经塔盘时阻力与压降 大，且结构较复杂，造价 较高，制造加工有较大难 度。
板式塔基本知识
板式塔基本知识
舌形塔
优点：舌形塔盘物
料处理量大，压降 小，结构简单，安 装方便。
缺点：操作弹性小，
塔板效率低。被气 体喷射的液流在通 过降液管时，会夹 带气泡到下塔板， 气相夹带现象严重。
板式塔基本知识
5.浮动舌形塔
浮动舌形塔盘是在塔 板孔内装设了可以浮 动的舌片。浮动舌片 既保留了舌形塔倾斜 喷射的结构特点，又 具有浮阀操作弹性好 的优点
板式塔基本知识
浮阀塔
板式塔基本知识
浮阀塔
优点：生产能力提高， 操作弹性大，气液流动 阻力比泡罩塔小，但比 筛孔板大。塔板效率较 高。 结构简单，造价低。
缺点：浮阀装卸清洗较 困难
是一种综合性能较好的 塔形，浮阀塔在工业上 应用十分普遍。
浮阀塔盘气液接触状况
板式塔基本知识
筛板塔 塔板上开有许多均布的 筛孔，孔径一般为3～ 8mm。操作时，上升气流 通过筛孔分散成细小的 流股，在板上液层中鼓 泡而出，气液间密切接 触而进行传质。 在通常的操作气速 下，通过筛孔上升的气 流，应能阻止液体经筛 孔向下泄漏。 筛板分为筛孔区、 无孔区、溢流堰、降液 管区等几个部分。
筛板塔盘示意图
板式塔基本知识
板式塔基本知识
筛板塔
优点：
筛板塔与泡罩塔相比，生 产能力提高20％～40％， 塔板效率高10％～15％， 压力降小于30％一50％， 且结构简单，造价较低， 制造、加工、维修方便， 在许多场合都取代了泡罩 塔。

(完整)板式塔

(完整)板式塔

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。

塔盘分类

（三）常用的塔板类型
1.浮阀塔板 2.筛孔型塔板 3.固舌塔板 4.浮舌塔板 5.网孔塔板 6.CTST（立体传质）塔板
1 浮阀塔板的种类
（1）标准圆盘型浮阀塔板
●结构形式
（a）F1型浮阀
（b）F4型浮阀

（c）浮阀阀片
（d）浮阀塔板
●工作原理
●主要优缺点
◆优点： ① 生产能力较大； ② 操作弹性大； ③ 分离效率高； ◆缺点： ④ 塔板压降较小。
（1）普通筛孔型塔板
●结构形式及工作原理
（a）普通筛板结构
（b）普通筛板工作原理
●主要优缺点 优点：① 结构简单、造价低； ② 压降较小。 ③ 制造、安装、检修维护简便； 缺点：① 操作弹性小； ② 泄漏较严重； ③ 塔板孔道易堵塞。
（2）垂直筛孔型塔板
●结构形式及工作原理
（b）垂直筛板工作原理 （a）垂直筛板结构图
① 阀片易脱落；
② 阀片易卡死。
（2）ADV高效浮阀塔板（导向浮阀）
●结构形式
（a）圆盘型
（b）矩型（条型）
●主要性能优势（同标准圆盘型浮阀塔板对比）
① 处理能力大（提高30%以上）； ② 操作弹性大（增加30%～50%）；
③ 分离效率高（提高10%～20%）；
④ 塔板压降较小（减少10%）。
2 筛孔型塔板
（1）生产能力大，板压降较小； （2）不易结焦，不易堵塞； （3）结构简单，造价低； （4）制造、安装及维修方便。
缺点 ：
（1）操作弹性小； （2）低气速下操作时，泄漏量较大； （3）不适用于塔径较小的塔； （4）塔板传质效率较低。
4 浮舌塔板
●结构形式
阀片最大张角20° 最小张角 5°
阀片展开图

9-1板式塔

14
西北大学化工原理课件
八、塔板类型
评价塔设备性能的指标
① 生产能力大 即：单位塔截面能处理的气液负荷高； ② 塔板效率高 ③ 板压降低，两相流动阻力小 ④ 操作弹性大 即：上、下操作极限通过的气量之比大； ⑤ 满足工业对生产设备的一般要求 结构简单、造价低、安装维修方便等。
15
西北大学化工原理课件
2
hl = β ( h w + how )
由表面张力引起的压降值一般可忽略，故主要由前两项 组成，即：
h f = hd + hl
25
西北大学化工原理课件
5. 筛板的几个操作极限
① 漏液点：漏液点气速 u0´：发生严重漏液时筛孔气速。
u0 稳定系数： k = u ′ 0
⎞ 5.7 × 10 ⎛ u ev = ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ σ ⎝ HT − H f ⎠
xn* xn xn-1
指气相或液相经过某板前后的实际组成 变化与经该板的理论组成变化之间的比值， 包括气、液相的莫弗里板效率Emv与EmL。
10
西北大学化工原理课件
例9-1 用一个蒸馏釜和一层实际板组成的精馏塔分离二元理想溶液。组成为0.2的 料液在泡点温度下由塔顶连续加入，系统的相对挥发度α= 2.5。若使塔顶轻组分 的回收率为80%，并要求塔顶产品组成为0.28，试求： ① 塔釜残液组成xW； F xF D xD ② 该层塔板的液相默弗里板效率EmL。 x0 y1 解: ① 由题意，塔顶易挥发组分回收率为：
3. 漏液
当气体孔速u0过小或气体分布不均匀时，使一些筛孔无气体 通过，从而造成液体短路，大量液体由筛孔漏下的操作现象。
工作录像
9
西北大学化工原理课件
六、板效率的表示与应用

板式塔 (Plate Column)


1.1 塔板类型
四、喷射型塔板（Spraying Plate）
舌型
1.1 塔板类型
浮舌型
1.1 塔板类型
《化工原理》
1.2 板式塔的流体力学性能
一、气体通过塔板的压降
在保证较高效率的前提下，力求减小压降以降低能 耗和改善塔的操作。
总压降 =干板压降+液层阻力+表面张力引起的阻力 p p pc pl p
液面落差的大小也与塔径或流 量有关。对于直径较大的塔，设 计中常采用双溢流或阶梯流
1.2 板式塔的流体力学性能
三、塔板上的异常操作现象
1. 漏液（Disengage/Leakage）
1.2 板式塔的流体力学性能
造成漏液的主要原因是气速太小和板面上液面落差 所引起的气流分布不均匀。 漏液量达到10%的气体速度为操作气速的下限。 在塔板入口处留出一条不开孔的区域，称为安定区。
1.2 板式塔的流体力学性能
1-雾沫夹带线 ev=0.1kg液沫/kg干气
2-液泛线 Hd = φ(HT + hw)
3-液相负荷上限线 液体在降液管内停留5s
4-漏液线(汽相负荷下限线)
5-液相负荷下限线 how = 6mm
化工原理
1.2 板式塔的流体力学性能
2. 雾（液）沫夹带 (Priming/Puking)
当上升气流穿过塔板上液层时，将该板上的液体 带入上层塔板的现象
一般允许液沫夹带量为eV<0.1kg（液）/ kg（气） 影响液沫夹带最主要的是空塔气速和塔板间距
1.2 板式塔的流体力学性能
1.2 板式塔的流体力学性能
3.液泛(Flood)
由于某种原因，导致液体充满塔板之间的空间，使 塔的正常操作受到破坏的现象。

化工原理6.7 板式塔

② 气相以水平方向吹入液层，气、液接触时间较长而液沫
夹带较小，故塔板效率较高。
③ 操作弹性大。
④ 结构简单、造价低，安装检修方便。
⑤ 浮阀对材料的抗腐蚀性能要求较高。
脚钩
F-1型
6.7
板式塔
6.7.6.4 导向筛板（林德筛板）
（1）适用范围
适用于真空精馏操作的高效低压降塔板。
（2）评价指标
每块塔板的压降与板效率的比值。
6.7
6.7.1
板式塔
板式塔的结构特点和流体力学特性
6.7.1.1 板式塔的结构及功能
（1）主要构件：
塔体、塔板及气、液体进出口管等。塔体为圆柱形壳体。
（2）塔内流体流动：
塔内液体在重力作用下自上而下流经各层塔板，最后由塔
底排出。
塔内气体在压力差作用下经塔板上的小孔由下而上穿过塔
板上的液层，最后由塔顶排出。
操作范围宽
缺点
适用范围
结构复杂
阻力大
生产能力低
某些要求弹性好的特殊
塔
浮阀板
效率高
操作范围宽
采用不锈钢
浮阀易脱落
分离要求高
负荷变化大
原油常压分馏塔
筛板
效率较高
成本低
安装要求水平易堵
操作范围窄
分离要求高
塔板较多
化工中丙烯塔
舌型塔板
结构简单
生产能力大
操作范围窄
效率较低
分离要求较低的
闪蒸塔
斜孔板
生产能力大
效率高
注意：气体和液体沿塔板的不均匀流动，传质量减少，
效率下降。
6.7
板式塔
6.7.2.3 板式塔的不正常操作
（1）液泛
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