生物工程设备及操作技术 板式塔 板式塔.doc

板式塔 1）板式塔的结构 板式塔通常是由一个呈圆柱形的壳体及沿塔高按一定的间距，水平设置的若干层塔板所组成，如图19.2-1所示。在操作时，液体靠重力作用由顶部逐板向塔底排出，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穿过各层塔板由塔顶排出。塔内以塔板作为气液两相接触传质的基本构件。 图19.2-1 板式塔结构图 工业生产中的板式塔，常根据塔板间有无降液管沟通而分为有降液管（错流塔板）及无降液管（逆流塔板）两大类，应用最多的是有降液管式的板式塔。它主要由塔体、溢流装置和塔板及其构件等组成。 （1）塔体 通常为圆柱形，常用钢板焊接而成，有时也将其分成若干塔节，塔节间用法兰盘连接。 （2）溢流装置 包括出口堰、降液管、进口堰、受液盘等部件。 ①溢流堰（出口堰）。为保证气液两相在塔板上有充分接触的时间，塔板上必须贮有一定量的液体。为此，在塔板的出口端设有溢流堰，称出口堰，如图19.2-2所示。塔板上的液层厚度或持液量很大程度上由堰高决定。生产中最常用的是弓形堰，小塔中也有用圆形降液管升出板面一定高度作为出口堰的； 图19.2-2 塔板结构图 ②降液管。降液管是塔板间液流的通道，也是溢流液中所夹带气体分离的场所。正常工作时，液体从上层塔板的降液管流出，横向流过塔板，翻越溢流堰，进入该层塔板的降液管，流向下层塔板，如图19.2-2所示。降液管有圆形和弓形两种，弓形降液管具有较大的降液面积，气液分离效果好，降液能力大，因此在生产上广泛采用。为了保证液流能顺畅地流入下层塔板，并防止沉淀物堆积和堵塞液流通道，降液管与下层塔板间应有一定的间距（降液管底隙高度）。为保持降液管的液封，防止气体由下层塔进入降液管，降液管底隙高度应小于出口堰高度； ③受液盘。降液管下方部分的塔板通常又称为受液盘，有凹型及平型两种，一般较大的塔采用凹型受液盘，平型则就是塔板面本身； ④进口堰。在塔径较大的塔中，为了减少液体自降液管下方流出的水平冲击，常设置进口堰。可用扁钢或φ8～l0mm的圆钢直接点焊在降液管附近的塔板上而成。为保证液流畅通，进口堰与降液管间的水平距离不应小于降液管与塔板之间距离。 （3）塔板及其构件 塔板上液层是板式塔内气液两相接触的场所，操作时气液两相在塔板上接触的好坏，对传热、传质效率影响很大，因此，塔板结构对塔的接触性能和分离效率有决定作用。在长期的生产实践中，人们不断地研究和开发出新型塔板，以改善塔板上的气、液接触状况，提高板式塔的分离效率。目前工业生产中使用较为广泛的塔板类型有泡罩塔板、筛孔塔板、浮阀塔板等几种，但泡罩塔已越来越少。 （4）塔板上液体流动的安排 依据液体流量及塔径的大小不同，塔板上液体流动有不同的安排，常用的有单流型与双流型，如图19.2-3所示。 图19.2-3 塔板上液流的安排 ①单流型。塔板上只有一个降液管，构造简单，制造方便，常用于塔径小于2m的塔中； ②双流型。塔板上有两个溢流堰，上层塔板的液体分成两半，分别从左右两个降液管流到下层塔板，再分别流向中间的降液管中，经中间降液管流到下层塔板后，液体再由中央向两侧流动； 双流型的塔板结构较复杂，其优点是液体流动路程短，可减小液面落差，适用于液-汽比较大及塔径大的塔。 2）板式塔的类型 （1）泡罩塔 图19.2-4 泡罩塔板示意图 图19.2-4为泡罩塔中任意层塔板的情况。板上设有许多供蒸气通过的升气管，其上覆以钟形泡罩，升气管与泡罩之间形成环形通道。泡罩周边开有很多称为齿缝的长孔，齿缝全部浸在板上液体中形成液封。操作时，气体沿升气管上升，经升气管与泡罩间的环隙，通过齿缝被分散成许多细小的气泡，气泡穿过液层使之成为泡沫层，以加大两相间的接触面积。液体由上层塔板降液管流到下层塔板的一侧，横过板上的泡罩并分离所夹带的气泡，再越过溢流堰进入另一侧降液管，在管中气、液进一步分离，分离出的蒸气返回塔板上方空间，液体流到下层塔板。一般小塔采 用圆形降液管，大塔采用弓形降液管。泡罩塔已有一百多年历史，虽有结构复杂、生产能力较低、压强降偏高等缺点，然而它有操作稳定、技术比较成熟、对脏物料不敏感等优点，故目前仍有采用。 （2）筛板塔 筛板塔也是应用较早的塔设备之一。塔板结构如图19.2-2所示，与泡罩塔基本相同，其差别只是取消了泡罩与升气管，直接在塔板上开小直径的孔——筛孔。操作时，气体高速通过筛孔而上升，使板上横向流动的液体不能经筛孔落下，只能通过降液管流到下一层板。这时，气体上升的压力必须超过塔板上液体的静压力，才能阻止液体从筛孔漏下来。 筛板塔的特点： ①结构简单，金属消耗量小，造价低，约为泡罩塔的60％～70％； ②在一定范围内，板效率高于泡罩塔； ③阻力小，生产能力大； ④检修、清洗方便； ⑤操作范围窄，易造成液泛，筛板易堵塞，