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板式塔和填料塔对比

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要求液相喷淋量较大，持液量小，
操作弹性大
（续表）
制造与维修 直径在600mm以下的塔安装困 新型填料制备复杂，造价高，检修
难，安装程序较简单，检修清 清理困难，可采用非金属材料制造，
理容易，金属材料耗量大
但安装过程较为困难
适用场合 处理量大，操作弹性大，带有 处理强腐蚀性，液气比大，真空操
污垢的物料
沫的物系，泛点率应取低限值，而无泡沫的物系，可以取较高的泛点率；二是填料 塔的操作压力，对于加压操作的塔，应取较高的泛点率，对于减压操作的塔，应取 较低的泛点率。考虑到石油组分可近似看做无泡沫物系，且为加压操作，取泛点率：
故空塔气速
。
2）气相动能因子 与气相负荷因子
在工业设计中推荐的~的范围之内。
8）接管
原料进料质量流量：
料，取流速
，管径为：
，密度
，为气液混合进
圆整取公称直径DN = 400mm，同理，可以计算得到萃取剂进料管直径为200mm、 塔顶出料管直径为300mm、塔底出料管直径为350mm、塔顶回流管直径为250mm、塔 底回流管的直径为1000mm（可能过大）。
1.1.3.3 设计水力学校核
3）塔径计算
塔横截面积
4）填料装填计算 等板高度取
；理论板数
，则填料层高度：
填料堆积设计高度：
填料装填体积：
填料装填质量：
5）喷淋密度 液体喷淋密度是指单位塔截面积上，单位时间内喷淋的液体体积，单位是m3/
（m2·h）。填料塔中汽液两相的相间传质主要是在填料表面流动的液膜上进行的。 要形成液膜，填料表面必须被液体充分润湿，而填料表面的润湿状况取决于塔内的
liquid vapor to/℃ liquid from / to /（kg/hr）
from/℃
（kg/hr）
37
Volume flow Volume flow Molecular Molecular wt Density liquid
liquid from vapor to / wt liquid
9—进气口；10—排液口； 11—裙座；
12—裙座人孔
综合塔型的选择原则，考虑到各塔的操作压力、操作温度、处理负荷、物料性
质、前后设备的具体情况以及工业上的经验等，最终确定各塔的类型如表所示：
表8-6 塔型确定
塔设备编号
塔设备名称
设备类型
备注
C101
裂解油预分塔
填料塔
填料类型选择
C102
隔壁塔
填料塔
塔板，堵塞的危险较小； d.在操作过程中伴随有放热或需要加热的物料，需要在塔内设置内部换热组
件，如加热盘管，需要多个进料口或多个侧线出料口。这是因为一方面板式塔的结 构上容易实现，此外，塔板上有较多的滞液以便与加热或冷却管进行有效地传热；
e.在较高压力下操作的蒸馏塔仍多采用板式塔。
1.1.1.3 板式塔塔盘的类型与选择
1.1.1.1 填料塔与板式塔的比较
类型 结构特点
操作特点 设备性能
表 8-2 精馏塔的主要类型及特点
板式塔
填料塔
每层板上装配有不同型式的 塔内设置有多层整砌或乱堆的填
气液接触元件或特殊结构，如 料，如拉西环、鲍尔环、鞍型填料
筛板、泡罩、浮阀等；塔内设 等散装填料，格栅、波纹板、脉冲
置有多层塔板，进行气液接触 等规整填料；填料为气液接触的基
1.1.3.1 水力学参数获得
采用Aspen Plus对C103添加Pack Sizing，选用MELLAPAK 250Y型塔板，查询填 料手册可知，该类型塔板的特性总结如表所示：
表8-7 M250Y规整填料的特性数据
填料型号 填料规格 填料表面
材质
比表面积 波纹倾角
Mellapak 水力直径
250Y 空隙率
vapor to
from /（kg/m3）
/（m3/hr） （m3/hr）
from
Density vapor to / （kg/m3）
Viscosity Viscosity Surface tension Foaming index
liquid vapor to/cP liquid from
from/cP
设计是合理的。
T0103的流体力学校核结果如表所示：
表8-9 T0103的Cuptower核算详单
基本信息
1
项目名称
2
客户名称
3
项目号
4
装置名称
5
1）塔板种类 根据塔板上气、液两相的相对流动状态，板式塔分为穿流式和溢流式。目前板
式塔大多采用溢流式塔板。穿流式塔板操作不稳定，很少使用。 2）各种塔盘性能比较 工业上需分离的物料及其操作条件多种多样，为了适应各种不同的操作要求，
迄今已开发和使用的塔板类型繁多。这些塔板各有各的特点和使用体系，现将几种 主要塔板的性能比较。
关于持液量的计算既可由实验测定，也有相关的经验公式，通常金属板波纹（如 本设计使用的Mellapak 250Y，材质304不锈钢）的操作符合低于75%极限负荷时， 其持液量为3~5%。通常持液量的经验关联式主要关联了雷诺数Re，弗劳德数Fr和填 料的特性尺寸等。如持液量计算公式和Billet-Schultes关联式。
表8-3 塔板性能的比较
塔盘类型
优点
缺点
适用场合
泡罩板 较成熟、操作稳定 结构复杂、造价高、塔 特别容易堵塞的物系
浮阀板
板阻力大、处理能力小
效率高、操作范围宽
浮阀易脱落
分离要求高、负荷变化大
筛板 结构简单、造价低、 易堵塞、操作弹性较小 分离要求高、塔板数较多
塔板效率高
舌型板 结构简单且阻力小 操作弹性窄、效率低 分离要求较低的闪蒸塔
填料的几何特性数据主要包括比表面积、空隙率、填料因子等，是评价填料性 能的基本参数。
1） 比表面积单位体积填料的填料表面积称为比表面积，以a表示，其单 位为m2/m3。填料的比表面积愈大，所提供的气液传质面积愈大。因此，比表面积 是评价填料性能优劣的一个重要指标。
2） 空隙率单位体积填料中的空隙体积称为空隙率，以 表示，其单位 为m3/m3，或以%表示。填料的空隙率越大，气体通过的能力越大且压降低。因此， 空隙率是评价填料性能优劣的又一重要指标。
液体喷淋密度以及填料材质的表面润湿性能。
查询《工业塔新型规整填料应用手册》（刘乃鸿主编），在0~60m3/（m2·h） 的范围之内，设计是合理的。可以保证填料的充分润湿，和一定的操作余量。
实际操作时，采用的液体喷淋密度应大于最小喷淋密度。若喷淋密度过小，可 用增大回流比或采用液体再循环的方法加大液体流量，以保证填料表面的充分润 湿；也可采用减小塔径予以补偿；可采用表面处理方法，改善其表面的润湿性能。 6）塔板压降
金属薄片 峰高
不锈钢 250m2/m3 45° 金属板片厚 密度 每米填料
15mm 95%
度
理论板数
200m3/kg
填料因子 等板高度 持液量参数 载点因子 泛点因子
到水力学参数表后，从中选择流量最大的塔板，作为设计的计算依据： 表8-8 Aspen Plus模拟的T0103工艺要求
Stage Temperature Temperature Mass flow Mass flow vapor
M250Y型规整填
C103
抽提塔
填料塔
料；
C104
溶剂回收塔
填料塔
C201 C202 （续表） C401
C501 C502
BT塔 二甲苯塔
填料塔 筛板塔
平流双段反应耦合 精馏塔 抽取液塔 抽余液塔
筛板塔
填料塔 填料塔
1.1.3 填料塔的设计
对抽提塔T0103进行设计： 抽提塔T0103是萃取精馏塔，操作压力2bar，塔顶温度℃，塔底温度℃，理论 塔板数40块，两股进料，萃取剂环丁砜从塔顶进入，原料C5~C7从第36块理论版， 即第35块塔板进料，T0103的详细计算过程如下文所述。
表8-4 主要塔板性能的量化比较
塔板类型 生产能力 塔板效率 操作弹性 压降
结构
成本
泡罩板 浮阀板 筛板 舌型板
5
1
复杂
1
一般
简单
简单
1.1.1.4 填料塔填料的选择
塔填料是填料塔的核心构件，它为气液两相间热、质传递提供了有效的相界面， 只有性能优良的塔填料再辅以理想的塔内件，才有望构成技术上先进的填料塔。因 此，人们对塔填料的研究十分活跃。对塔填料的发展、改进与更新，其目的在于改 善流体的均匀分布，提高传递效率，减少流动阻力，增大流体的流动通量以满足降 耗、节能、设备放大、高纯产品制备等各种需要。
图 8-1 板式塔
图 8-2 填料塔
11—吊柱；2—排气口；3—回流液入口；4— 1—吊柱；2—排气口；3—喷淋装置；
精馏段塔盘；5—壳体；6—进料口；7—人 4—壳体；5—液体再分配器；6—填
孔； 8—提馏段塔盘；9—进气口；10—裙 料；7—卸填料人孔； 8—支撑装置；
座； 11—排液口；12—裙座人孔
查询《现代塔器技术》，可得干填料压降：
湿填料压降：
工作状态下，填料层总压降：
工业上推荐的250Y孔板波纹填料的压降范围在~m之间，计算结果符合这一要 求。 7）持液量
填料层的持液量是指在一定操作条件下，在单位体积填料层内所积存的液体体 积，以（m3液体/m3填料，%）表示，持液量可分为静持液量、动持液量和总持液量， 总持液量是指在一定操作条件下存留于填料层中的液体的总量，即总持液量为动静 持液量之和。
利用 Cuptower，对设计进行水力学校核： 图8-3 T0103的Cuptower校核输入界面
结果如下页表中所示，塔顶和塔顶的操作条件都在填料塔全负荷的80%左右，

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(2021年整理)板式塔

(2021年整理)板式塔

板式塔编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（板式塔）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为板式塔的全部内容。

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。

化工设备第6章塔设备

化工设备第6章塔设备

第六章塔设备第一节塔设备的应用及类型一、塔设备应用在炼油、化工、轻工及医药等工业生产中，气、液或液、液两相直接接触进行传质传热的过程是很多的，如精馏、吸收、萃取等，这些过程都是在一定的设备内完成的。

由于过程中介质相互间主要发生的是质量的传递，所以也将实现这些过程的设备叫传质设备，从外形上看这些设备都是竖直安装的圆筒形容器，高径比较大，形状如“塔”，故习惯上称其为塔设备。

塔设备为气、液或液、液两相进行充分接触创造了良好的条件，使两相有足够的接触时间、分离空间和传质传热的面积，从而达到相际间质量和热量传递的目的，实现工艺要求。

所以塔设备的性能对整个装置的产品质量、生产能力、消耗定额和环境保护等方面都有着重大的影响。

在化工和石油化工生产装置中，塔设备的投资费用约占全部工艺设备总投资的25%，在炼油和煤化工生产装置中约占35%；其所消耗的钢材重量在各类工艺设备中所占比例也是比较高的，如年产250万吨常减压蒸馏装置中，塔设备耗用钢材重量约占45%，年产30万吨乙烯装置中约占27%。

可见塔设备是炼油、化工生产中最重要的工艺设备之一，它的设计、研究、使用对炼油、化工等工艺的发展起着重要的作用。

二、塔设备的一般要求工业生产上对于塔设备具有一定的要求，概括起来有下列几个方面。

（1）生产能力要大，即单位塔截面上单位时间内的物料处理量要大。

（2）分离效率要高，即达到规定分离要求的塔高要低。

（3）操作稳定，弹性要大，即允许气体和（或）液体负荷在一定的范围内变化，塔仍能正常操作并保持较高的分离效率。

（4）对气体的阻力要小，这对于减压蒸馏尤为重要。

（5）结构简单，易于加工制造，维修方便，耐腐蚀等。

任何塔设备都难以满足上述所有要求，因此必须了解各种塔设备的特点并结合具体的工艺要求，抓住主要矛盾以选择合适的塔型。

三、塔设备的分类从不同的角度认识塔设备有不同的类型。

按工艺用途可分为精馏塔、吸收塔、萃取塔、干燥塔、洗涤塔等；按操作压力可分为常压塔、加压塔和减压塔；按内部构件的结构可分为板式塔和填料塔两大类。

塔设备简介及其应用

塔设备简介及其应用

塔设备简介及其应用塔设备是一类塔形的化工设备。

具有一定形状（截面大多是圆形）、一定容积、内外装置一定附件的容器。

用以使气体与液体、气体与固体、液体与液体或液体与固体密切接触，并促进其相互作用，以完成化学工业中热量传递和质量传递过程。

塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。

经过长期发展, 形成了型式繁多的结构, 以满足各方面的需要。

为了便于研究和比较, 人们从不同的角度对塔设备进行分类。

按单元操作分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔和干燥塔。

用以实现蒸馏和吸收两种分离操作的塔设备分别称为蒸馏塔和吸收塔。

这类塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会, 使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行, 还要能够使接触之后的气、液两相及时分开, 互不夹带。

也有按形成相际接触面的方式和按塔釜型式分类的; 但是, 最常用的分类是按塔的内件结构分为板式塔和填料塔两大类, 人们又按板式塔的塔盘结构和填料塔所用的填料, 细分为多种塔型。

一、板式塔板式塔内沿塔高装有若干层塔板( 或称塔盘) , 液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底, 并在各块板面上形成流动的液层; 气体则靠压强差推动, 由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。

气、液两相在塔内逐级接触, 两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。

板式塔结构见图1。

其液体是连续相而气体是分散相，借助于气体通过塔板分散成小气泡而与板上液体相接触进行化学反应。

板式塔反应器适用于快速和中速反应过程，具有逐板操作的特点。

由于采用多板，可将轴向返混降到最低，并可采用最小的液体流速进行操作，从而获得极高的液相转化率。

气液剧烈接触，气液相界面传质和传热系数大，是强化传质过程的塔型。

因此适用于传质过程控制的化学反应过程。

板间可设置传热构件，以移出和移入热量。

缺点是：反应器结构复杂，气相流动压降大，且塔板需要用耐腐蚀材料制作。

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。

塔设备

塔设备


旋流板式除沫器（离心式除沫器） 结构
用固定的叶片构成风车状圆盘 夹带液滴的气体通过液片时产生旋 转运动，在离心力作用下将液滴甩 至塔壁，实现气—液分离。 适合含有较大液滴或固颗的气—液 分离，除沫效率不如丝网除沫器。
除沫 原理
应用
1—吊柱； 2—人孔； 3—排管式液体分布器； 4—床层定位器； 5—规整填料； 6—填料支承栅板； 7—液体收集器； 8—集液管；
（二）按操作压力分类
从操作方便和设备简单的角度来说，选常压操作最
好，从冷却剂的来源角度看，一般宜将塔顶冷凝温度控制
在30～40℃以便采用廉价的水或空气作为冷却剂。所以塔 设备根据具体工艺要求，设备及操作成本综合考虑，有时 可以在常压下操作、有时需要在加压下操作,有时还需要减 压操作。相应的塔设备分别称为常压塔、加压塔和减压塔。
第一节 概述
一、塔设备的作用
塔设备能够为气、液或液、液两相进行充分接触提供适宜 的条件，即充分的接触时间、分离空间和传质传热的面积， 从而起到相际间质量和热量交换的目的，实现工艺所要求的 生产过程，生产出合格产品。 广泛用于蒸馏、吸收、解吸（气提）、萃取、气体的洗 涤、增湿、干燥及冷却等单元操作。 化工生产过程中可提供气液或液液两相之间进行直接接 触机会，达到相际传质及传热目的，又能使接触之后的两 相及时分开，互不夹带的设备。
填料塔中则装填一定高度的填料，属微分接触型气液传质设 备；液体自塔顶沿填料表面呈膜状向下流动，气体作为连续相自 塔底向上逆流流动，气液在填料的润湿表面上进行接触传热传质。 两相的组分浓度或温度沿塔高呈连续变化。填料塔特有的：填料、 液体分布、再分布、填料支承。
塔体是塔设备的外壳，常见的塔体由等直径、等厚度的圆筒及上 下封头组成。封头可以是半球形、椭圆形、碟形等。 支座是将塔体安装在基础上的连接部分，因为塔设备较高、重量 较大，为保证其足够的强度及刚度，通常采用裙式支座（简称“裙 座” ）。有圆筒形和圆锥形两种，常采用圆筒形。裙座与塔体采 用对接銲接或搭接焊接连接，裙座的高度由工艺要求的附属设备 （如再沸器、泵）及管线的布置情况而定。 附件包括人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操作平台等。