浅谈塔设备的分类及性能

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1、第36卷第3期化工设计通讯V01．36No．32010年9月ChemicalEngineeringDesignCommunicationsSept．2010曹晓玲(中石化南京化工厂南京凯特化工工程设计院，南京210038)摘要：从板式塔的塔盘结构和填料塔所用的填料等几个方面讨论，分析了其对塔设备性能的影响，并提出了其具有的相应的优缺点。关键词：板式塔；填料塔；泡罩塔；筛板塔；浮阀塔；舌形喷射塔；填料中图分类号：TQ053．5文献标识码：A文章编号：1003—6490(2010)03—0053—05塔内逐级接触，

2、两相的组成沿塔高呈阶梯式变化板0引言式塔结构见图1。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

3、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。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，由塔底向上图1板式塔示意图依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在收稿日期：2010一Ol一08作者简介：曹晓玲(1971．12一)，女，1994年毕业于南京化工学院，工程师，主要从事化工设备设计工作。联系电话：025—85315414—0176154

4、化工设计通讯第36卷填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。目前在蒸馏、吸收等气一液传质操作中的应用尚远不液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿及错流塔板广泛。填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气液在填料的湿润表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。填料塔结构见图2。图3错流塔板{硬相I{}}ffff一一一——一一IIIlf。fff气相图4逆流塔板常用的板式塔有泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌形图2填料塔示意图喷射塔以及新发展起来的一些新型塔和复合型塔(如浮动喷射塔、浮

5、舌塔、压延金属网板塔、多降液管筛板1板式塔塔等)。1．1泡罩塔按照塔内气、液流动方式，可将塔板分为错流塔泡罩塔是很早就为工业蒸馏操作所采用的一种板与逆流塔板两类。气液传质设备。每层塔板上装有若干短管作为上升错流塔板如图3所示，板问有专供液体流通的降气体通道，称为升气管。由于升气管高出液面，故板液管(又称溢流管)。适当安排降液管的位置及堰的上液体不会从中漏下。升气管上复以泡罩，泡罩下部高度，可以控制板上液体流径与液层高度，从而获得周边开有许多齿缝。操作条件下，齿缝浸没板上液层较高的效率。但是降液管大约占去塔板面积

6、的中，形成液封，如图5所示。上升气体通过齿缝被分20％，影响了塔板的生产能力；而且，液体横过塔板时散成细小的气泡或流股进入液层。板上的鼓泡液层要克服各种阻力，降低分离效率。或充气的泡沫体为气一液两相提供了大量的传质界逆流塔板如图4所示，板问不设降液管，气、液同面。液体通过降液管流下，并依靠溢流堰以保证塔板时由板上孔道逆向穿流而过，故又称穿流塔板。这种上存有一定厚度的液层。泡罩的形式不一，化工中应塔板结构简单，板上无液面落差，气体分布均匀，板面用最广泛的是圆形泡罩，如图6所示。圆形泡罩在塔利用充分，可增大处理量及

7、减小压强降，但需要较高1板上作等边三角形排列，泡罩中心距等于直径的1{的气速才能维持板上液层，操作弹性差且效率较低，第3期曹晓玲：浅谈塔设备的分类及性能55～1位筛板塔的突出优点是结构简单，金属耗量小，造31日。价低廉；气体压降小，板上液面落差也较小，其生产能液相力及板效率较泡罩塔高。主要缺点是操作弹性范围较窄，小孔筛板容易堵塞。近年来对大孔(直径lOmm以上)筛板的研究和应用有所进展。大孔径筛板塔采用气、液错流方式，可以提高气速以及生产能力，而且不易堵塞。1．3浮阀塔浮阀塔于20世纪50年代开始在工业上广泛使

8、用，目前是国内许多工厂进行蒸馏操作时最乐于采用图5泡罩塔板操作状态示意图的一种塔型。在吸收、脱吸等操作中也有应用，效果较好。浮阀塔板的结构特点，是在带有降液管的塔板上开有若干大孔(标准孔为39mm)，每孔装一个可以上下浮动的阀片。由孔上升的气流，经过阀片与塔板的间隙而与板上横流的液体接触。国内最常采用的阀片形式有F1型，另外还有V一4型及T型浮阀。F1型浮阀国外称为V一1型。F1型浮阀