板式塔填料塔2008

1、第八章 氣液傳質(zhì)設(shè)備Chapter 8 Mass Transfer Equipments,概述（Introduction）,氣液傳質(zhì)設(shè)備的基本功能：形成氣液兩相充分接觸的相界面，使質(zhì)、熱的傳遞快速有效地進(jìn)行，接觸混合與傳質(zhì)后的氣、液兩相能及時(shí)分開(kāi)，互不夾帶等。,氣液傳質(zhì)設(shè)備的分類(lèi)：氣液傳質(zhì)設(shè)備的種類(lèi)很多，按接觸方式可分為連續(xù)（微分）接觸式（填料塔）和逐級(jí)接觸式（板式塔）兩大類(lèi)，在吸收和蒸餾操作中應(yīng)用極廣 。,填料塔,在圓

2、柱形殼體內(nèi)裝填一定高度的填料，液體經(jīng)塔頂噴淋裝置均勻分布于填料層頂部上，依靠重力作用沿填料表面自上而下流經(jīng)填料層后自塔底排出；氣體則在壓強(qiáng)差推動(dòng)下穿過(guò)填料層的空隙，由塔的一端流向另一端。氣液在填料表面接觸進(jìn)行質(zhì)、熱交換，兩相的組成沿塔高連續(xù)變化。,散裝填料塑料鮑爾環(huán)填料,規(guī)整填料 塑料絲網(wǎng)波紋填料,板式塔,在圓柱形殼體內(nèi)按一定間距水平設(shè)置若干層塔板，液體靠重力作用自上而下流經(jīng)各層板后從塔底排出，各層塔板上保持有一定厚度的流動(dòng)液層；氣

3、體則在壓強(qiáng)差的推動(dòng)下，自塔底向上依次穿過(guò)各塔板上的液層上升至塔頂排出。氣、液在塔內(nèi)逐板接觸進(jìn)行質(zhì)、熱交換，故兩相的組成沿塔高呈階躍式變化。,DJ 塔盤(pán),新型塔板、填料,填料塔和板式塔的主要對(duì)比,填料塔和板式塔都可用于吸收或蒸餾操作。,新型填料及規(guī)整填料塔競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)。,塔型選擇,塔徑在0.6~0.7米以上的塔，過(guò)去一般優(yōu)先選用板式塔。隨著低壓降高效率輕材質(zhì)填料的開(kāi)發(fā)，大塔也開(kāi)始采用各種新型填料作為傳質(zhì)構(gòu)件，顯示了明顯的優(yōu)越性。塔型選擇

4、主要需考慮以下幾個(gè)方面的基本性能指標(biāo)：,(1) 生產(chǎn)能力 即為單位時(shí)間單位塔截面上的處理量；(2) 分離效率 對(duì)板式塔指每層塔板的分離程度；對(duì)填料塔指單位高度填料層所達(dá)到的分離程度；(3) 操作彈性 指在負(fù)荷波動(dòng)時(shí)維持操作穩(wěn)定且保持較高分離效率的能力，通常以最大氣速負(fù)荷與最小氣速負(fù)荷之比表示；(4) 壓強(qiáng)降 指氣相通過(guò)每層塔板或單位高度填料的壓強(qiáng)降；(5) 結(jié)構(gòu)繁簡(jiǎn)及制造成本。,板式塔 Plate (tray) to

5、wer,塔板類(lèi)型,塔板是板式塔的基本構(gòu)件，決定塔的性能。,溢流塔板 (錯(cuò)流式塔板)：塔板間有專(zhuān)供液體溢流的降液管 (溢流管)，橫向流過(guò)塔板的流體與由下而上穿過(guò)塔板的氣體呈錯(cuò)流或并流流動(dòng)。板上液體的流徑與液層的高度可通過(guò)適當(dāng)安排降液管的位置及堰的高度給予控制，從而可獲得較高的板效率，但降液管將占去塔板的傳質(zhì)有效面積，影響塔的生產(chǎn)能力。,溢流式塔板應(yīng)用很廣，按塔板的具體結(jié)構(gòu)形式可分為：泡罩塔板、篩孔塔板、浮閥塔板、網(wǎng)孔塔板、舌形塔板等。,

6、塔板類(lèi)型,逆流塔板（穿流式塔板）：塔板間沒(méi)有降液管，氣、液兩相同時(shí)由塔板上的孔道或縫隙逆向穿流而過(guò)，板上液層高度靠氣體速度維持。優(yōu)點(diǎn)：塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，板上無(wú)液面差，板面充分利用，生產(chǎn)能力較大；缺點(diǎn)：板效率及操作彈性不及溢流塔板。,與溢流式塔板相比，逆流式塔板應(yīng)用范圍小得多，常見(jiàn)的板型有篩孔式、柵板式、波紋板式等。,泡罩塔板（ Bubble-cap Tray ）,在工業(yè)上最早（1813年）應(yīng)用的一種塔板，其主要元件由升氣管和泡罩構(gòu)成，

7、泡罩安裝在升氣管頂部，泡罩底緣開(kāi)有若干齒縫浸入在板上液層中，升氣管頂部應(yīng)高于泡罩齒縫的上沿，以防止液體從中漏下。,液體橫向通過(guò)塔板經(jīng)溢流堰流入降液管，氣體沿升氣管上升折流經(jīng)泡罩齒縫分散進(jìn)入液層，形成兩相混合的鼓泡區(qū)。優(yōu)點(diǎn)：操作穩(wěn)定，升氣管使泡罩塔板低氣速下也不致產(chǎn)生嚴(yán)重的漏液現(xiàn)象，故彈性大。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，塔板壓降大，生產(chǎn)強(qiáng)度低。,篩孔塔板（ Sieve Tray ）,篩孔塔板即篩板出現(xiàn)也較早（1830年），是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一

8、種板型。但由于早期對(duì)其性能認(rèn)識(shí)不足，為易漏液、操作彈性小、難以穩(wěn)定操作等問(wèn)題所困，使用受到極大限制。1950 年后開(kāi)始對(duì)篩孔塔板進(jìn)行較系統(tǒng)全面的研究，從理論和實(shí)踐上較好地解決了有關(guān)篩板效率，流體力學(xué)性能以及塔板漏液等問(wèn)題，獲得了成熟的使用經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)方法，使之逐漸成為應(yīng)用最廣的塔板類(lèi)型之一。,浮閥塔板（ Valve Tray）,自1950 年代問(wèn)世后，很快在石油、化工行業(yè)得到推廣，至今仍為應(yīng)用最廣的一種塔板。結(jié)構(gòu)：以泡罩塔板和篩孔塔板

9、為基礎(chǔ)基礎(chǔ)。有多種浮閥形式，但基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相似，即在塔板上按一定的排列開(kāi)若干孔，孔的上方安置可以在孔軸線方向上下浮動(dòng)的閥片。閥片可隨上升氣量的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)開(kāi)啟度。在低氣量時(shí)，開(kāi)度小；氣量大時(shí)，閥片自動(dòng)上升，開(kāi)度增大。因此，氣量變化時(shí)，通過(guò)閥片周邊流道進(jìn)入液體層的氣速較穩(wěn)定。同時(shí)，氣體水平進(jìn)入液層也強(qiáng)化了氣液接觸傳質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力和操作彈性大，板效率高。綜合性能較優(yōu)異。,浮閥塔板（ Valve Tray）,F1型浮閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

10、單，易于制造，應(yīng)用最普遍，為定型產(chǎn)品。閥片帶有三條腿，插入閥孔后將各腿底腳外翻 90°，用以限制操作時(shí)閥片在板上升起的最大高度；閥片周邊有三塊略向下彎的定距片，以保證閥片的最小開(kāi)啟高度。F1型浮閥分輕閥和重閥。輕閥塔板漏液稍嚴(yán)重，除真空操作時(shí)選用外，一般均采用重閥。,JCV浮閥塔板（雙流噴射浮閥塔板 Jet Co-flow Valve Tray）,結(jié)構(gòu)：閥籠與塔板固定，閥片在閥籠內(nèi)上下浮動(dòng)。將單一鼓泡傳質(zhì)，變?yōu)殡p流傳質(zhì)，一

11、部分為鼓泡、另一部分為噴射湍動(dòng)傳質(zhì)，使塔的分離效率和生產(chǎn)能力都大大提高。該塔板可作為化工過(guò)程中的氣液傳質(zhì)、換熱設(shè)備。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、閥片開(kāi)啟靈活、高效、高通量、壽命長(zhǎng)、耐堵塞。,JCV浮閥 （改進(jìn)型雙流噴射浮閥）,普通型JCV浮閥,與塔板固定方法,JCV浮閥塔板（雙流噴射浮閥塔板 Jet Co-flow Valve Tray）,低負(fù)荷下閥片工作狀態(tài),JCV浮閥塔板效率曲線,中負(fù)荷下閥片工作狀態(tài),高負(fù)荷下閥片工作狀態(tài),JCV浮閥閥片

12、,JCV浮閥塔板（雙流噴射浮閥塔板 Jet Co-flow Valve Tray）,?2400 JCV浮閥塔板,?1800 JCV浮閥塔板,JCPT塔板（并流噴射填料塔板 Jet Co-flow Packing Tray）,,塔板上的液體通過(guò)提液管與塔板之間的間隙被氣體提升，氣液并流通過(guò)提液管，在提液管內(nèi)高速湍動(dòng)混合、傳質(zhì)，然后氣液并流進(jìn)入填料中進(jìn)一步強(qiáng)化傳質(zhì)，并完成氣液分離。氣體靠壓差繼續(xù)上升，進(jìn)入上一層塔板；液體基本以清液的形式回落

13、到塔板上，沿流道進(jìn)入降液管，下降到下一層塔板。,,與普通塔板在傳質(zhì)機(jī)理上的區(qū)別：它是填料與塔板的復(fù)合體，靠填料實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)，靠塔板實(shí)現(xiàn)多級(jí)并流。,JCPT塔板（并流噴射填料塔板 Jet Co-flow Packing Tray）,不同結(jié)構(gòu)型式的JCPT塔板,舌形塔板,一種斜噴射型塔板。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在塔板上沖出若干按一定排列的舌形孔，舌片向上張角? 以20°左右為宜。,優(yōu)點(diǎn)：氣流由舌片噴出并帶動(dòng)液體沿同方向流動(dòng)。氣液并流避免了返混和液

14、面落差，塔板上液層較低，塔板壓降較小。氣流方向近于水平。相同的液氣比下，舌形塔板的液沫夾帶量較小，故可達(dá)較高的生產(chǎn)能力。缺點(diǎn)：張角固定，在氣量較小時(shí)，經(jīng)舌孔噴射的氣速低，塔板漏液嚴(yán)重，操作彈性小。液體在同一方向上加速，有可能使液體在板上的停留時(shí)間太短、液層太薄，板效率降低。,在舌形塔板上發(fā)展的斜孔塔板，斜孔的開(kāi)口方向與液流垂直且相鄰兩排開(kāi)孔方向相反，既保留了氣體水平噴出、氣液高度湍動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，又避免了液體連續(xù)加速，可維持板上均勻的低

15、液面，從而既能獲得大的生產(chǎn)能力，又能達(dá)到好的傳質(zhì)效果。,斜孔塔板,浮舌塔板,為使舌形塔板適應(yīng)低負(fù)荷生產(chǎn)，提高操作彈性，研制出了可變氣道截面（類(lèi)似于浮閥塔板）的浮舌塔板。,網(wǎng)孔塔板,網(wǎng)孔塔板由沖有傾斜開(kāi)孔的薄板制成，具有舌形塔板的特點(diǎn)。這種塔板上裝有傾斜的擋沫板，其作用是避免液體被直接吹過(guò)塔板，并提供氣液分離和氣液接觸的表面。網(wǎng)孔塔板具有生產(chǎn)能力大，壓降低，加工制造容易的特點(diǎn)。,垂直篩板（Vertical Sieve Tray ）,在塔

16、板上開(kāi)按一定排列的若干大孔(直徑100~200mm)，孔上設(shè)置側(cè)壁開(kāi)有許多篩孔的泡罩，泡罩底邊留有間隙供液體進(jìn)入罩內(nèi)。,氣流將由泡罩底隙進(jìn)入罩內(nèi)的液體拉成液膜形成兩相上升流動(dòng)，經(jīng)泡罩側(cè)壁篩孔噴出后兩相分離，即氣體上升液體落回塔板。液體從塔板入口流至降液管將多次經(jīng)歷上述過(guò)程。 與普通篩板相比，垂直篩板為氣液兩相提供了很大的不斷更新的相際接觸表面，強(qiáng)化了傳質(zhì)過(guò)程；且氣液由水平方向噴出，液滴在垂直方向的初速度為零，降低了液沫夾帶量，因此垂直

17、篩板可獲得較高的塔板效率和較大的生產(chǎn)能力。,浮閥塔板的流體力學(xué)性能,浮閥塔板上的氣、液流程,浮閥塔板的板面結(jié)構(gòu)：鼓泡區(qū)（有效區(qū)、開(kāi)孔區(qū)）降液管區(qū)受液盤(pán)區(qū)液體安定區(qū)邊緣區(qū)溢流堰,液體從上一塔板的降液管流入板面上的受液盤(pán)區(qū)，經(jīng)進(jìn)口安定區(qū)進(jìn)入鼓泡區(qū)與浮閥吹出的氣體進(jìn)行質(zhì)、熱交換后，再由溢流堰溢出進(jìn)入降液管流入下一塔板。,浮閥塔板上的氣、液流程,來(lái)自下一塔板的氣體經(jīng)鼓泡區(qū)的閥孔分散成小股氣流，并由各閥片邊緣與塔板間形成的通道以水平方

18、向進(jìn)入液層。由于閥片具有斜邊，氣體沿斜邊流動(dòng)具有向下的慣性，因此只有進(jìn)入液層一定距離待慣性消失后氣體才會(huì)折轉(zhuǎn)上升。氣體在板面上與液體相互混合接觸進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，而后逸出液面上升到上一層塔板。塔板上氣液主體流向?yàn)殄e(cuò)流流動(dòng)。,氣體通過(guò)浮閥塔板的壓降,氣體進(jìn)、出一塊塔板（包括液層）的壓強(qiáng)降即為氣體通過(guò)該塔板的阻力損失（左側(cè)壓差計(jì)所測(cè)的 hf 值）。hf 是以液柱高度表示的塔板的壓強(qiáng)降或阻力損失，因此,式中，?L 為塔內(nèi)液體的密度，kg/

19、m3。板壓降 hf 可視為由氣體通過(guò)干板的阻力損失 hd 和氣體穿過(guò)板上液層的阻力損失 hl 兩部分組成，即,干板阻力損失 hd,浮閥塔板的干板阻力損失壓降隨空塔氣速 u 的提高而增大。,區(qū)域Ⅰ：全部浮閥處于靜止?fàn)顟B(tài)，氣體由閥片與塔板之間由定距片隔開(kāi)的縫隙通過(guò)?？p隙處的氣速與壓降隨氣體流量的增大而上升。,區(qū)域Ⅱ：氣速增至A點(diǎn)，閥片開(kāi)始升起。浮閥開(kāi)啟的個(gè)數(shù)及開(kāi)啟度隨氣體流量不斷增加，直至所有浮閥全開(kāi) (B點(diǎn))，氣體通過(guò)閥孔的氣速變化很小

20、，故壓降上升緩慢。區(qū)域Ⅲ：氣體通過(guò)浮閥的流通面積固定不變，閥孔氣速隨氣體流量增加而增加，且壓降以閥孔氣速的平方快速增加。臨界孔速 uoc：所有浮閥恰好全開(kāi)時(shí) (B點(diǎn)) 的閥孔氣速。,液層阻力 hl,氣體通過(guò)液層的阻力損失 hl 由以下三個(gè)方面構(gòu)成：(1) 克服板上充氣液層的靜壓；(2) 氣體在液相分散形成氣液界面的能量消耗；(3) 通過(guò)液層的摩擦阻力損失。其中(1)項(xiàng)遠(yuǎn)大于后兩項(xiàng)之和。如果忽略充氣液層中所含氣體造成的靜壓，則

21、可由清液層高度代表 hl?？捎孟率接?jì)算,式中：? —— 充氣系數(shù)，反映液層充氣的程度，無(wú)因次。 水 ? =0.5；油 ? =0.5~0.35；碳?xì)浠衔?? =0.4~0.5。 hw 和 how —— 分別為堰高和堰上液流高度，m。,hf 總是隨氣速的增加而增加，但不同氣速下，干板阻力和液層阻力所占的比例有所不同。氣速較低時(shí)，液層阻力為主；氣速高時(shí)，干板阻力所占比例增大。,塔板上的不正常操

22、作現(xiàn)象,漏液：部分液體不是橫向流過(guò)塔板后經(jīng)降液管流下，而是從閥孔直接漏下。原因：氣速較小時(shí)，氣體通過(guò)閥孔的速度壓頭小，不足以抵消塔板上液層的重力；氣體在塔板上的不均勻分布也是造成漏液的重要原因。后果：嚴(yán)重的漏液使塔板上不能形成液層，氣液無(wú)法進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)，塔板將失去其基本功能。,若設(shè)計(jì)不當(dāng)或操作時(shí)參數(shù)失調(diào)，輕則會(huì)引起板效率大降低，重則會(huì)出現(xiàn)一些不正?，F(xiàn)象使塔無(wú)法工作。,漏液（Weeping）,氣體分布均勻與否，取決于板上各處阻力均等

23、否。氣體穿過(guò)塔板的阻力由干板阻力和液層阻力兩部分組成。當(dāng)板上結(jié)構(gòu)均勻、各處干板阻力相等時(shí)，板上液層阻力即液層厚度的均勻程度將直接影響氣體的分布。,漏液（Weeping）,板上液層厚度不均勻：液層波動(dòng)和液面落差。液層波動(dòng)：波峰處液層厚，閥孔氣量小、易漏液。由此引起的漏液是隨機(jī)的?？稍谠O(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)增大干板阻力。液面落差：塔板入口側(cè)的液層厚于塔板出口側(cè)，使氣流偏向出口側(cè)，入口側(cè)的閥孔則因氣量小而發(fā)生漏液。塔板上設(shè)入口安定區(qū)可緩解此現(xiàn)象。,雙

24、流型、多流型或階梯型塔板：,在塔徑或液體流量很大時(shí)可減少液面落差。,漏液（Weeping）,雙流型,多流型,液沫夾帶和氣泡夾帶（Entrainment）,液沫夾帶：氣體鼓泡通過(guò)板上液層時(shí)，將部分液體分散成液滴，而部分液滴被上升氣流帶入上層塔板。由兩部分組成：,(1) 小液滴的沉降速度小于液層上方空間上升氣流的速度，夾帶量與板間距無(wú)關(guān)；(2) 較大液滴的沉降速度雖大于氣流速度，但它們?cè)跉饬鞯臎_擊或氣泡破裂時(shí)獲得了足夠的向上初速度而被彈濺

25、到上層塔板。夾帶量與板間距有關(guān)。,氣泡夾帶：液體在降液管中停留時(shí)間太短，大量氣泡被液體卷進(jìn)下層塔板。,后果：液沫夾帶是液體的返混，氣泡夾帶是氣體的返混，均對(duì)傳質(zhì)不利。嚴(yán)重時(shí)可誘發(fā)液泛，完全破壞塔的正常操作。液沫夾帶和氣泡夾帶是不可避免的，但夾帶量必需嚴(yán)格地控制在最大允許值范圍內(nèi)。,液泛（Dumping of liquid）,塔內(nèi)液體不能順暢逐板流下，持液量增多，氣相空間變小，大量液體隨氣體從塔頂溢出。夾帶液泛：板間距過(guò)小，操作液量過(guò)

26、大，上升氣速過(guò)高時(shí)，過(guò)量液沫夾帶量使板間充滿氣、液混合物而引發(fā)的液泛。溢流液泛：液體在降液管內(nèi)受阻不能及時(shí)往下流動(dòng)而在板上積累所致。,為使液體能由上層塔板穩(wěn)定地流入下層塔板，降液管內(nèi)必須維持一定的液柱高度,式中：hf —— 板壓降。 h? —— 液體經(jīng)過(guò)降液管的阻力損失。,液泛（Dumping of liquid）,氣速一定，液體流量?時(shí)，?、how、hf 及 h? ?，Hd ?，即塔板具有自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。上層塔

27、板溢流堰上緣為 Hd 極限。若再加大液體流量， Hd 與板上液面同時(shí)升高，降液管調(diào)節(jié)功能消失，板上累積液量增加，最終引起溢流液泛。若氣速過(guò)高，液體中的氣泡夾帶加重，降液管內(nèi)的泡沫層隨之增高，也易造成溢流液泛。hf 過(guò)大必導(dǎo)致 Hd 大，易發(fā)生液泛。如降液管設(shè)計(jì)過(guò)小或發(fā)生部分堵塞， h? 急劇增大，也會(huì)導(dǎo)致溢流液泛。夾帶液泛與溢流液泛互為誘因，交互影響。過(guò)量液沫夾帶阻塞氣體通道，板阻急增，降液管中泡沫層堆積，從而引發(fā)溢流液泛。而溢流

28、液泛發(fā)生時(shí)，塔板上鼓泡層增高，分離空間降低，夾帶液泛也將隨之發(fā)生。液泛使整個(gè)塔不能正常操作，甚至發(fā)生嚴(yán)重的設(shè)備事故，要特別注意防范。,浮閥塔的設(shè)計(jì),板式塔的工藝設(shè)計(jì)主要包括兩大方面：(1) 塔高、塔徑以及塔板結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算；(2) 塔板的流體力學(xué)校核以及塔板的負(fù)荷性能圖的確定。,浮閥塔工藝尺寸的計(jì)算,實(shí)際塔板數(shù),可根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或用經(jīng)驗(yàn)公式估算,塔高主要取決于實(shí)際塔板數(shù)和板間距。給定任務(wù)所需實(shí)際塔板數(shù)可通過(guò)平衡級(jí)(理論板)假設(shè)求得

29、所需的理論板數(shù) N，然后由全塔效率(總板效率)修正,實(shí)際塔板數(shù)與全塔效率關(guān)聯(lián)式,實(shí)際塔板數(shù),實(shí)際板數(shù)和板間距，塔高,式中：Z1 —— 最上面一塊塔板距塔頂?shù)母叨?，m； Z2 —— 最下面一塊塔板距塔底的高度，m。,HT 對(duì)塔的生產(chǎn)能力、操作彈性以及塔板效率均有影響。HT?，允許的操作氣速?，塔徑?，但塔高?。HT ? ，塔高? ，但允許的操作氣速? ，塔徑?。對(duì)D>0.8m的塔，為了安裝及檢修需要，需

30、開(kāi)設(shè)人孔。人孔處的板間距一般不應(yīng)小于 0.6m。,全塔效率的關(guān)聯(lián)式,塔板效率是氣、液兩相的傳質(zhì)速率、混合和流動(dòng)狀況、以及板間返混(液沫夾帶、氣泡夾帶和漏液等所致)的綜合結(jié)果。板效率是設(shè)計(jì)重要數(shù)據(jù)。由于影響因素很多且關(guān)系復(fù)雜，至今還難以正確可靠地對(duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè)。工業(yè)裝置或?qū)嶒?yàn)裝置的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)是板效率最可靠的來(lái)源。全塔效率實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)式可用于塔板效率的估算。奧康內(nèi)爾（O’connell）關(guān)聯(lián)方法精餾塔：采用相對(duì)揮發(fā)度 ? 與液相

31、粘度 ?L 的乘積為參數(shù)來(lái)表示全塔效率 ET：,? 與 ?L 取塔頂與塔底平均溫度下的值。對(duì)多組分物系，取關(guān)鍵組分的 ? 。液相的平均粘度 ?L 可按下式計(jì)算,全塔效率的關(guān)聯(lián)式,橫坐標(biāo) HP/?L中：H — 塔頂塔底平均溫度下溶質(zhì)的亨利系數(shù)，kmol/(m3?kPa)；P — 操作壓強(qiáng)，kPa；?L — 塔頂塔底平均組成及平均溫度下的液相粘度，mPa?s 。,板式塔,吸收塔,塔徑,溢流式塔板的塔截面分為兩個(gè)部分：氣體流通截

32、面和降液管所占截面（液體下流截面）。,求 A’ 得與 Af / AT 后，即可求得 AT ，而塔徑,設(shè)適宜氣速為 u’，當(dāng)體積流量為 Vs 時(shí)， A’ =Vs / u’。求 A’ 的關(guān)鍵在于確定流通截面積上的適宜氣速 u’ 。塔板的計(jì)算中，通常是以?shī)A帶液泛發(fā)生的氣速（泛點(diǎn)氣速）作為上限。一般取,A’ 的計(jì)算,AT -塔板總截面積，A’-氣體流道截面積，Af -降液管截面積,A’ 的計(jì)算,液泛氣速：在重力場(chǎng)中懸浮于氣流中的液滴所受的合

33、力為零時(shí)的氣速。當(dāng) u>ut 時(shí)，液滴將被氣流帶出。對(duì)直徑為 dp 的液滴,—— 索德?tīng)査购筒祭剩⊿ouders and Brown）公式,?L 、 ?V —— 氣、液相的密度，kg/m3； ? —— 阻力系數(shù)； C —— 氣體負(fù)荷因子，m/s。,C 取決于dp和?。因氣泡破裂形成的液滴的直徑和阻力系數(shù)都難以確定，故 C 需由實(shí)驗(yàn)確定。實(shí)驗(yàn)研究表明，C 值與氣、液流量及密度、板上液滴

34、沉降高度以及液體的表面張力有關(guān)。,史密斯（Smith, R. B）關(guān)系曲線,HT?hL：液滴沉降高度，HT 可根據(jù)塔徑選取，hL 為板上清液層高度，若忽略板上液面落差,常壓塔 hL=50~100 mm；減壓塔 hL=25~30 mm。,注意：液相表面張力? = 2?10-2 N/m,若實(shí)際液相表面張力不同，按下式校正,,u’，A’,Af / AT 的確定,Af /AT：降液管面積與塔截面積之比，與液體溢流形式有關(guān)。,求取方法：(1

35、)按D和液體流量選取溢流形式，由溢流形式確定堰長(zhǎng) lw 與D 的比值。 單流型：lw/D =0.6~0.8 雙流型：lw/D =0.5~0.7 易起泡物系 lw/D 可高一些，以保證液體在降液管中的停留時(shí)間。(2)由選定的 lw/D 值查圖得 Af /AT 。(3)由確定的 A’ 與 Af /AT 求得塔板面積 AT 和塔徑 D ，并進(jìn)行圓整。,注意：塔高和D的計(jì)算涉及的參數(shù)(HT、hL、lw/D) 是

36、按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)在一定范圍選取的，故所得塔高和D是初估值，需根據(jù)后面介紹的流體力學(xué)原則進(jìn)行校核。,塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),鼓泡區(qū)：取決于所需浮閥數(shù)與排列；溢流區(qū)：與所選溢流裝置類(lèi)型有關(guān)。上兩區(qū)均需根據(jù)塔板上的流體力學(xué)狀況進(jìn)行專(zhuān)門(mén)計(jì)算。進(jìn)口安定區(qū)(分布區(qū))：保證進(jìn)塔板液體的平穩(wěn)均勻分布，也防止氣體竄入降液管。Ws’ = 50~100 mm。出口安定區(qū)(脫氣區(qū))：避免降液管大量氣泡夾帶。Ws = 70~100 mm。,塔板布置,D900mm

37、 分塊式塔板。,邊緣區(qū)：塔板支撐件塔板連接。D 2.5 m WC ? 60 mm。,溢流裝置,溢流裝置：由降液管、溢流堰和受液盤(pán)組成。降液管：連通塔板間液體的通道，也是供溢流中所夾帶的氣體分離的場(chǎng)所。常見(jiàn)的有弓形、圓形和矩形降液管弓形降液管：有較大容積，能充分利用塔板面積，一般塔徑大于800mm的大塔均采用弓形。降液管的布置確定了液體在塔板上的流徑以及液體的溢流形式。液體在塔板上的流徑越長(zhǎng)，氣液接觸時(shí)間就越長(zhǎng)，有

38、利于提高塔板效率；但是液面落差也隨之加大，不利于氣體均勻分布，使板效率降低。溢流形式的選擇：根據(jù)塔徑及流體流量等條件全面考慮。D 2.0 m 雙溢流式或階梯流式,液體在降液管中的停留時(shí)間 ? 為,單溢流弓形降液管結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算,降液管的寬度 Wd 和截面積 Af,計(jì)算塔徑時(shí)已根據(jù)溢流形式確定了堰長(zhǎng)與塔徑的比值 lw/D。由 lw/D 查圖可得 Wd /D 和 Af /AT，D 和 AT 已確定，故降液管的寬度 Wd 和

39、截面積 Af 也可求得。,為降低氣泡夾帶，? 一般不應(yīng)小于 3~5s，對(duì)于高壓塔以及易起泡沫的物系，停留時(shí)間應(yīng)更長(zhǎng)些。若計(jì)算出的 ? 過(guò)短，不滿足要求，則應(yīng)調(diào)整相關(guān)的參數(shù)，重新計(jì)算。,出口溢流堰與進(jìn)口溢流堰,出口堰：維持板上液層高度，各種形式的降液管均需設(shè)置。出口堰長(zhǎng) lw：弓形降液管的弦長(zhǎng)，由液體負(fù)荷及溢流形式?jīng)Q定。 單溢流 lw=(0.6~0.8)D，雙溢流 lw=(0.5~0.7)D。出口堰高 hw：降液管上端高出板面的

40、高度。堰高 hw 決定了板上液層的高度 hL。,對(duì)于平堰：,弗朗西斯（Francis）公式,液流收縮系數(shù) E,出口溢流堰與進(jìn)口溢流堰,進(jìn)口堰：保證液體均勻進(jìn)入塔板，也起液封作用。一般僅在較大塔中設(shè)置。進(jìn)口堰高一般與降液管底隙高度 h0 相等。進(jìn)口堰與降液管間的水平距離 w0 ≥ h0，以保證液體由降液管流出時(shí)不致受到大的阻力。,降液管底隙高度及受液盤(pán),降液管底隙高度應(yīng)保證溢流液順暢并防止沉淀物堵塞(不可太小) ，但也應(yīng)防止氣體進(jìn)入降液

41、管(不可太大)。對(duì)于弓形降液管可按下式計(jì)算,式中：uoL —— 液體通過(guò)降液管底端出口處的流速，m/s。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取 uoL = 0.07~0.25 m/s。D 800 mm，h0 = 40 mm。最大時(shí)可達(dá) 150 mm。,降液管底隙高度及受液盤(pán),受液盤(pán)：承接來(lái)自降液管的液體。凹形受液盤(pán)：用于大塔（D>800mm）。在液體流量低時(shí)仍能形成良好的液封，對(duì)改變液體流向有緩沖作用，且便于液體的側(cè)線抽出，但不適于易聚合及有懸

42、浮固體的情況。凹形受液盤(pán)深度一般在 50mm 以上。,浮閥的數(shù)目與排列,閥孔直徑：由浮閥的型號(hào)決定。浮閥數(shù) N：由氣體負(fù)荷量 Vs 決定?？捎上率接?jì)算,閥孔氣速 u0 可根據(jù)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合的閥孔動(dòng)能因子 F0 確定,式中：Vs —— 氣體流量，m3/s； u0 —— 閥孔氣速，m/s； d0 —— 閥孔直徑。對(duì) F1 型浮閥，d0 = 39 mm。,根據(jù)工業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)，對(duì)F1

43、重型浮閥（約33g），當(dāng)塔板上的浮閥剛?cè)_(kāi)時(shí)，F(xiàn)0 在 8~12 之間。設(shè)計(jì)時(shí)可在此范圍內(nèi)選擇適宜的 F0 后計(jì)算 u0 。,浮閥的數(shù)目與排列,浮閥在塔板上常按三角形排列，可順排或叉排。,,液流方向,順排,,,,,,,,t,t’,叉排,等腰三角形叉排可使相鄰的浮閥容易吹開(kāi)，鼓泡更均勻。通常將同一橫排的閥孔中心距定為 75 mm，而相鄰兩排間的距離可取 65、80、100 mm 等幾種規(guī)格。,若鼓泡區(qū)面積為 Aa，則一個(gè)閥孔的鼓泡面積

44、Aa / N 約為 t ? t’，故有,浮閥的數(shù)目與排列,由 t’=75mm 及上式計(jì)算的 Aa 值可得 t ，據(jù)此可確定 t 的實(shí)際取值（65、80、100mm）；根據(jù)已確定的孔距（t’ 與 t），按等腰三角形叉排方式作圖，確切排出在鼓泡區(qū)內(nèi)可以布置的浮閥總數(shù)；若作圖排列與計(jì)算所得浮閥數(shù)相等或相近，則按作圖所得浮閥數(shù)重算閥孔氣速，然后校核 F0 (8~12) 。若 F0 不在該范圍內(nèi)，應(yīng)重新調(diào)整 t 值，再作圖、校核，直到滿足要求

45、為止。,對(duì)單溢流塔板 Aa 可按下式計(jì)算：,浮閥的數(shù)目與排列,常壓塔或減壓塔：? = 10~14%加壓塔： ? < 10%,塔板開(kāi)孔率 ?：塔板上閥孔總面積占塔板總面積的百分?jǐn)?shù),浮閥塔板的流體力學(xué)校核,目的：判斷在設(shè)計(jì)工作點(diǎn)(任務(wù)給定的氣、液負(fù)荷量)下初步設(shè)計(jì)出的塔板能否正常操作，塔板壓降是否超過(guò)允許值等，從而確認(rèn)塔的工藝尺寸設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠性。原因：在計(jì)算確定浮閥塔的塔高 Z、塔徑 D 及塔板結(jié)構(gòu)

46、尺寸時(shí)，有部分設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)源于一定范圍內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如 HT、lw /D、hL 等。,塔板壓降的校核,氣體通過(guò)塔板的壓強(qiáng)降對(duì)塔板的操作性能有著重要影響，通常也是設(shè)計(jì)任務(wù)規(guī)定的指標(biāo)之一。塔板的壓降等于干板壓降與液層壓降之和，即,塔板壓降的校核,國(guó)內(nèi)通用的 F1 型浮閥塔板的 hd 可按如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：,閥全開(kāi)前,閥全開(kāi)后,式中：u0 — 閥孔氣速，m/s； uoc — 閥恰好全開(kāi)時(shí)的閥孔氣速(臨界氣速)，m/s；

47、 ?V、 ?L — 分別為塔內(nèi)氣體和液體的密度，kg/m3。,由上兩式可得臨界孔速 uoc 的計(jì)算式,以上三式是由閥重 34g 和閥孔直徑 39mm 的重型浮閥測(cè)定的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)所得。用于其它重量的浮閥時(shí)需進(jìn)行修正。,塔板壓降的校核,液層阻力 hl 為：,如果算出的板壓降 hf 值超過(guò)規(guī)定的允許值，應(yīng)對(duì)相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如增大開(kāi)孔率 ? 或降低堰高 hw，以使 hf 值下降。,液沫夾帶的校核,正常操作時(shí)的液沫夾帶量為： ev ?

48、0.1kg液體/kg氣體。尚無(wú) ev 較準(zhǔn)確的直接計(jì)算式，通常是間接地用泛點(diǎn)率(泛點(diǎn)百分?jǐn)?shù)) Fl 作為估算 ev 大小的依據(jù)。泛點(diǎn)率 Fl ：操作時(shí)的空塔氣速與發(fā)生液泛時(shí)的空塔氣速之比D>0.9m ：Fl < 80%；D<0.9m：Fl < 70%；減壓塔：Fl < 75%,經(jīng)驗(yàn)公式：,Ls , Vs —— 分別為塔內(nèi)液、氣相流量，m3/s；?L , ?V —— 分別為塔內(nèi)液、氣相密度，kg/m3

49、； ZL —— 板上液相流程長(zhǎng)度，m。單溢流：ZL=D - 2Wd； Ab —— 板上液流面積，m2。單溢流：Ab=AT - 2Af； K —— 物性系數(shù)； CF —— 泛點(diǎn)負(fù)荷因子。,液沫夾帶的校核,液沫夾帶的校核,若計(jì)算所得泛點(diǎn)率 Fl 不在上述范圍內(nèi)，則可認(rèn)為 ev 超過(guò)了最大允許值，必須調(diào)整有關(guān)參數(shù)，如增大板間距HT、或增大塔徑 D（降低氣速）等，再重新進(jìn)行校核。,溢流液泛的校核

50、,為避免發(fā)生溢流液泛，則應(yīng)保證降液管中泡沫液層的高度不能超過(guò)上層塔板的出口堰，即必須滿足,? ——泡沫層相對(duì)密度。,與降液管中泡沫液層高度相當(dāng)?shù)那逡簩?Hd 可由下式計(jì)算,上式中 hw、how 及 hf 可由前面介紹的公式進(jìn)行計(jì)算。液面落差Δ在 Hd 計(jì)算式中相對(duì)較小，一般可忽略不計(jì)（也可根據(jù)一些經(jīng)驗(yàn)式進(jìn)行計(jì)算）。,易起泡物系： ? = 0.3~0.4；一般物系： ? = 0.5；不易起泡物系： ? = 0.6~0.7。,溢流液泛

51、的校核,液體經(jīng)過(guò)降液管的阻力損失 h?，主要由降液管底隙處的局部阻力所造成，可按下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：,塔板上不設(shè)進(jìn)口堰時(shí),塔板上設(shè)有進(jìn)口堰時(shí),式中：Ls —— 液體體積流量，m3/s； lw —— 堰長(zhǎng)，亦即降液管底隙長(zhǎng)度，m； h0—— 降液管底隙高度，m； uoL —— 液體通過(guò)降液管底隙時(shí)的流速，m/s。,負(fù)荷性能圖及操作彈性,負(fù)荷性能圖,為一定任務(wù)設(shè)計(jì)的塔

52、板，在一定氣、液相負(fù)荷范圍內(nèi)才能實(shí)現(xiàn)良好的氣、液流動(dòng)與接觸狀態(tài)，有高的板效率。當(dāng)氣、液相負(fù)荷超出此范圍，不僅塔板的分離效率大大降低，甚至塔的穩(wěn)定操作也將難以維持。有必要對(duì)已設(shè)計(jì)的塔確定出其氣、液相操作范圍。,,,0,1,2,3,4,5,正常操作范圍,Ls (m3/h),,,Vs (m3/h),,,,,,1. 漏液線(氣相負(fù)荷下限線),2. 過(guò)量液沫夾帶線(氣相負(fù)荷上限線),3. 液相負(fù)荷下限線,4. 液相負(fù)荷上限線,5. 溢流液泛線

53、,漏液線（氣相負(fù)荷下限線）,操作時(shí)防止塔板發(fā)生嚴(yán)重漏液現(xiàn)象所允許的最小氣體負(fù)荷。塔板漏液與閥孔氣速直接相關(guān)，故可用其大小作為判據(jù)。,式中， d0、N、?V 均為已知數(shù)，故由此式求出的氣體負(fù)荷Vs 的下限在負(fù)荷性能圖（Vs-Ls圖）中為一水平線。,,對(duì) F1 型重閥取閥孔動(dòng)能因子 F0=5 時(shí)的氣體負(fù)荷為操作的下限值：,1,過(guò)量液沫夾帶線（氣相負(fù)荷上限線）,控制液沫夾帶量 ev 不大于最大允許值的氣體負(fù)荷上限。將與 ev=0.1（kg液體

54、/kg氣體）相對(duì)應(yīng)的泛點(diǎn)率Fl（如D>0.8m 的大塔，取 Fl = 70%）代入下式后所得的 Vs-Ls 關(guān)系式作圖而得。,此線與橫軸并不完全平行，可見(jiàn)發(fā)生液沫夾帶現(xiàn)象與液相負(fù)荷 Ls 也有一定關(guān)系，但主要取決于氣體負(fù)荷。,,2,液相負(fù)荷下限線,此線為保證塔板上液體流動(dòng)時(shí)能均勻分布所需的最小液量。對(duì)平頂直堰，取 how = 6 mm 作為液相負(fù)荷下限的標(biāo)準(zhǔn)。,也稱(chēng)氣泡夾帶線，由液體在降液管中所需的最小停留時(shí)間決定,E, lw

55、已知，為一垂直線。,液相負(fù)荷上限線,不易起泡的物系：3s，易起泡物系：5s。為一垂直線。,,3,,4,由上述 5 條線所包圍的區(qū)域即一定物系在一定的結(jié)構(gòu)尺寸的塔板上的正常操作區(qū)。在此區(qū)域內(nèi)，氣、液兩相流率的變化對(duì)塔板效率的影響不大。,溢流液泛線,降液管中泡沫層高度達(dá)最大允許值時(shí)的氣量與液量的關(guān)系,塔板的設(shè)計(jì)點(diǎn)及操作點(diǎn)都必須在正常操作區(qū)內(nèi)，才能獲得較高的塔板效率。對(duì)于一定氣液比的操作過(guò)程，Vs/Ls 為一定值，故塔板的操作線在圖上為以

56、Vs/Ls 為斜率過(guò)原點(diǎn) o 的直線。,5,OP,,,,操作彈性,塔板的操作彈性：上、下操作極限點(diǎn)的氣體流量之比。對(duì)一定結(jié)構(gòu)尺寸的塔板，采用不同氣液比時(shí)控制塔的操作彈性與生產(chǎn)能力的因素均可能不同。,塔板的設(shè)計(jì)點(diǎn)應(yīng)落在負(fù)荷性能圖的適中位置，使塔具有相當(dāng)?shù)目关?fù)荷波動(dòng)的能力，保證塔的良好穩(wěn)定操作。,OP 線（高氣液比）：上限 a（過(guò)量液沫夾帶）下限 a’（低液層）,OP,OP＇,OP＂,a’,a,b’,b,c,c’,,,,OP’ 線（較

57、高氣液比）：上限 b（溢流液泛）下限 b’（漏液）,OP’’ 線（低氣液比）：上限 c（氣泡夾帶）下限 c’（漏液）,,操作彈性,右圖表明，因降液管流通面積偏小，使液體負(fù)荷成為塔板操作的主要控制因素。,液沫夾帶線 2 和溢流液泛線 5 將上移，甚至使線 5 落到正常操作范圍之外。,物系一定，負(fù)荷性能圖取決于塔板的結(jié)構(gòu)尺寸。而負(fù)荷性能圖的形狀在一定程度上也反映了塔板結(jié)構(gòu)尺寸的相對(duì)情況。,減小降液管面積，液相上限流量 Ls 下降(線

58、 4 將左移)；,塔板的負(fù)荷性能圖可清楚地表示塔板的允許的氣、液相負(fù)荷范圍及塔板操作彈性的大小，對(duì)塔板的改造和設(shè)計(jì)以及塔的操作均有一定的指導(dǎo)意義。,OP,a’,a,4’,,,,,2’,5’,填料塔（Packed Tower）,塔體：一般取為圓筒形，可由金屬、塑料或陶瓷制成，金屬筒體內(nèi)壁常襯以防腐材料。 填料：大致可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類(lèi)，是傳熱和傳質(zhì)的場(chǎng)所。塔內(nèi)件：包括填料支承與壓緊裝置、液體與氣體分布器、液體再分布器以及氣體

59、除沫器等。操作原理：液體經(jīng)塔頂噴淋裝置均勻分布于填料上，依靠重力作用沿填料表面自上而下流動(dòng)，并與在壓強(qiáng)差推動(dòng)下穿過(guò)填料空隙的氣體相互接觸，發(fā)生傳熱和傳質(zhì)。,填料（Tower packing）,填料塔的核心，是氣液兩相接觸進(jìn)行質(zhì)、熱傳遞的場(chǎng)所。填料的流體力學(xué)和傳質(zhì)性能與填料的材質(zhì)、大小和幾何形狀緊密相關(guān)，材質(zhì)一定時(shí)，表征填料特性的數(shù)據(jù)主要有：比表面積 a：?jiǎn)挝惑w積填料層所具有的表面積(m2/m3)。被液體潤(rùn)濕的填料表面就是氣液兩相的

60、接觸面。大的 a 和良好的潤(rùn)濕性能有利于傳質(zhì)速率的提高。對(duì)同種填料，填料尺寸越小，a 越大，但氣體流動(dòng)的阻力也要增加?？障堵??：?jiǎn)挝惑w積填料所具有的空隙體積(m3/m3)。代表的是氣液兩相流動(dòng)的通道， ? 大，氣、液通過(guò)的能力大，氣體流動(dòng)的阻力小。 ? = 0.45~0.95。填料因子 ?：填料比表面積與空隙率三次方的比值(1/m)，a/?3，表示填料的流體力學(xué)性能，值越小，流動(dòng)阻力越小。有干填料因子與濕填料因子之分。,填料（To

61、wer packing）,堆積密度 ?p ：?jiǎn)挝惑w積填料的質(zhì)量(kg/m3)。在機(jī)械強(qiáng)度允許的條件下，填料壁要盡量薄，以減小填料的堆積密度，從而既可降低成本又可增加空隙率。機(jī)械強(qiáng)度大，化學(xué)穩(wěn)定性好以及價(jià)格低廉等也是優(yōu)良填料應(yīng)盡量兼有的性質(zhì)。注意：一些難以定量表達(dá)的因素(幾何形狀)對(duì)填料的流體力學(xué)和傳質(zhì)性能也有重要的影響。新型填料的開(kāi)發(fā)一般是改進(jìn)填料幾何形狀使之更為合理，從而獲得高的填料效率。,常用的填料（Typical tower

62、packing）,常用的填料可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類(lèi)。散裝填料在塔內(nèi)可亂堆，也可以整砌。,優(yōu)點(diǎn)：易于制造，價(jià)格低廉，且對(duì)它的研究較為充分，所以在過(guò)去較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。缺點(diǎn)：高徑比大，堆積時(shí)填料間易形成線接觸，故液體常存在嚴(yán)重的溝流和壁流現(xiàn)象。且拉西環(huán)填料的內(nèi)表面潤(rùn)濕率較低，因而傳質(zhì)速率也不高。,拉西環(huán)（Raschig ring）填料,最早使用的一種填料，為高徑比相等的陶瓷和金屬等制成的空心圓環(huán)。,在拉西環(huán)基礎(chǔ)上衍生了

63、θ環(huán)、十字環(huán)及螺旋環(huán)等，其基本改進(jìn)是在拉西環(huán)內(nèi)增加一結(jié)構(gòu)，以增大填料的比表面積。,鮑爾環(huán)（Pall ring）填料,在環(huán)的側(cè)壁上開(kāi)一層或兩層長(zhǎng)方形小孔，小孔的母材并不脫離側(cè)壁而是形成向內(nèi)彎的葉片。上下兩層長(zhǎng)方形小孔位置交錯(cuò)。,鮑爾環(huán)填料的優(yōu)良性能使它一直為工業(yè)所重視，應(yīng)用十分廣泛?？捎商沾?、金屬或塑料制成。,同尺寸的鮑爾環(huán)與拉西環(huán)雖有相同的比表面積和空隙率，但鮑爾環(huán)在其側(cè)壁上的小孔可供氣液流通，使環(huán)的內(nèi)壁面得以充分利用。比之拉西環(huán)，鮑

64、爾環(huán)不僅具有較大的生產(chǎn)能力和較低的壓降，且分離效率較高，溝流現(xiàn)象也大大降低。,這樣的結(jié)構(gòu)使得階梯環(huán)填料的性能在鮑爾環(huán)的基礎(chǔ)上又有提高，其生產(chǎn)能力可提高約10%，壓降則可降低25%，且由于填料間呈多點(diǎn)接觸，床層均勻，較好地避免了溝流現(xiàn)象。,階梯環(huán)填料（Stair ring）,階梯環(huán)填料的結(jié)構(gòu)與鮑爾環(huán)填料相似，環(huán)壁上開(kāi)有長(zhǎng)方形小孔，環(huán)內(nèi)有兩層交錯(cuò) 45°的十字形葉片，環(huán)的高度為直徑的一半，環(huán)的一端成喇叭口形狀的翻邊。,階梯環(huán)一般由

65、塑料和金屬制成，由于其性能優(yōu)于其它側(cè)壁上開(kāi)孔的填料，因此獲得廣泛的應(yīng)用。,弧鞍形(Berl saddle)矩鞍形(Intalox saddle)填料,一種表面全部展開(kāi)的具有馬鞍形狀的瓷質(zhì)型填料 (馬鞍填料)。弧鞍填料在塔內(nèi)呈相互搭接狀態(tài)，形成弧形氣體通道，,優(yōu)點(diǎn)：空隙率高，氣體阻力小，液體分布性能較好，填料性能優(yōu)于拉西環(huán)。,矩鞍填料的兩端為矩形，且填料兩面大小不等。克服了弧鞍填料相互重疊的缺點(diǎn)，填料的均勻性得到改善。液體分布均勻，氣液傳

66、質(zhì)速率得到提高。瓷矩鞍填料是目前采用最多的一種瓷質(zhì)填料。,缺點(diǎn)：相鄰填料易相互套疊，使填料有效表面降低，從而影響傳質(zhì)速率。,優(yōu)點(diǎn)：網(wǎng)絲細(xì)密，空隙很高，比表面積很大。由于毛細(xì)管作用，填料表面潤(rùn)濕性能很好。故網(wǎng)體填料氣體阻力小，傳質(zhì)速率高。缺點(diǎn)：造價(jià)很高，故多用于實(shí)驗(yàn)室中難分離物系的分離。,金屬英特洛克斯（Intalox）填料,有環(huán)形與鞍形的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，生產(chǎn)能力大、壓降低、液體分布性能好、傳質(zhì)速率高及操作彈性大，在減壓蒸餾中其優(yōu)勢(shì)更為顯著。

67、,與實(shí)體填料對(duì)應(yīng)的另一類(lèi)填料為網(wǎng)體填料。有多種形式，如金屬絲網(wǎng)制成的網(wǎng)環(huán)和鞍型網(wǎng)等。,網(wǎng)體填料（Wire gauze packings）,,規(guī)整填料,規(guī)整填料一般由波紋狀的金屬網(wǎng)絲或多孔板重疊而成。使用時(shí)根據(jù)填料塔的結(jié)構(gòu)尺寸，疊成圓筒形整塊放入塔內(nèi)或分塊拼成圓筒形在塔內(nèi)砌裝。,優(yōu)點(diǎn)：空隙大，生產(chǎn)能力大，壓降小。流道規(guī)則，只要液體初始分布均勻，則在全塔中分布也均勻，因此規(guī)整填料幾乎無(wú)放大效應(yīng)，通常具有很高的傳質(zhì)效率。缺點(diǎn)：造價(jià)較高，

68、易堵塞難清洗，因此工業(yè)上一般用于較難分離或分離要求很高的情況。,規(guī)整填料,Corrugated MetalPlates Packings? 6400金屬板波紋規(guī)整填料,? 300脈沖規(guī)整填料,各種陶瓷規(guī)整填料,,填料的流體力學(xué)性能,壓降,填料塔效率主要取決于填充填料流體力學(xué)性能和傳質(zhì)性能。壓降、液泛氣速、持液量及氣液分布對(duì)填料塔的設(shè)計(jì)和操作參數(shù)的確定至關(guān)重要。,壓降與氣速的關(guān)系：氣體通過(guò)干填料層時(shí)的流動(dòng)與氣體通過(guò)顆粒固定床的流動(dòng)