塔设备简介及其应用

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1、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

2、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血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，并在各块板妞上形成流动的液层；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

3、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，气液相界血传质和传热系数大，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

4、塔板两类。错流塔板如图2所示，板间有专供液体流通的降液管（又称溢流管）。适当安排降液管的位置及堰的高度，可以控制板上液体流径与液层高度，从而获得较高的效率。但是降液管大约占去塔板面积的20%,影响了塔板的生产能力；而液体横过塔板时要克服各种阻力，降低分离效率。逆流塔板如图3所示，板间不设降液管，气、液同时由板上孔道逆向穿流而过，故又称穿流塔板。这种塔板结构简单，板上无液面落差，气体分布均匀，板谢利用充分，可增大处理量及减小压强降，但需要较高的气速才能维持板上液层，操作弹性差且效率较低，常用的板式塔有泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、

5、舌形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、浮舌塔、压延金属网板塔、多降液管筛板塔等）。泡罩塔是很早就为工业蒸馏操作所采用的一种气液传质设备。每层塔板上装有若干短管作为上升气体通道，称为升气管。由于升气管高出液面,故板上液体不会从屮漏下。升气管上复以泡罩，泡罩下部周边开有许多齿缝。操作条件下，齿缝浸没板上液层中，形成液封，如图4所示。上升气体通过齿缝被分散成细小的气泡或流股进入液层。板上的鼓泡液层或充气的泡沬体为气-液两相提供了大量的传质界面。液体通过降液管流下，并依靠溢流堰以保证塔板上存有一定厚度的液层

6、。泡罩的形式不一，化工屮应用最广泛的是圆形泡罩，如图5所示。圆形泡罩在塔板上作等边三角形排列，泡罩中心距等于直径的4/3.泡罩塔的优点是不易发生漏液现象，有较好的操作弹性，即当气、液负荷有较大的波动时，仍能维持几乎恒定的板效率；塔板不易堵塞，对于各种物料的适应性强。缺点是塔板结构复杂,金属耗量大，造价高；板上液层厚，气体流径曲折，塔板压降火，兼因雾沬夹带现象严重，限制了气速的提高，故生产能力不大。而且，板上液流遇到的阻力大，致使液面落差大，气体分布不均，也影响了板效率的提高。因此,近年来泡罩塔已很少建造。筛板塔是在塔板上开

7、有许多均匀分布的筛孔，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，与液体密切接触。筛孔在塔板上作正三角形排列，其直径宜为3〜8m孔心距与孔径之比在25〜40范围内。塔板上设置溢流堰以使板上维持一定厚度的液层。在正常操作范围内，通过筛孔上升的气流，应能阻止液体经筛孔向下泄漏。液体通过降液管逐板流下。筛板塔的突出优点是结构简单，金属耗量小，造价低廉；气体压降小，板上液面落差也较小，其生产能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10mm以上）筛板的研宄和应用有所进展。大

8、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，而且不易堵塞二、填料塔填料塔也是一种重要的气液传质设备（填料塔结构见图6）。它的结构很简单，在塔体内充填一定高度的填料，其下方有支承板，上方为填料压板及液体分布装置。液体自填料层顶部分散后沿填料表谢流下而润湿填料表面；气体在压强差的推动下，通过填料