第九节：板式塔.ppt

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1、菏泽学院化工教研室菏泽学院化工教研室化工原理化工原理电子教案电子教案 2022/12/20板式塔结构板式塔结构吊柱吊柱除沫器除沫器进料管进料管人孔人孔壳体壳体气体进口气体进口裙座裙座气体出口气体出口回流管回流管塔板塔板出料管出料管2022/12/20一、塔板一、塔板的类型的类型1、塔板、塔板的功能的功能 为混合物的气、液两相提供多级、充分、有效的接触为混合物的气、液两相提供多级、充分、有效的接触与及时、完全分离的条件。与及时、完全分离的条件。9.9.19.9.1 塔板的类型塔板的类型 及性能评价及性能评价第九节第九节 板式塔板式塔 2、塔板的类型、塔板的类型 按汽液两相在塔板上的接触方式分按汽

2、液两相在塔板上的接触方式分错流式错流式逆流式（穿流式）逆流式（穿流式）按塔板的结构形式分按塔板的结构形式分泡罩塔板泡罩塔板筛孔塔板筛孔塔板浮阀塔板浮阀塔板喷射塔板喷射塔板2022/12/20液液相相降液管降液管堰堰气相气相错流式错流式液相液相气相气相逆流式逆流式2022/12/20错流式塔板错流式塔板全塔：逆流接触全塔：逆流接触塔板上：错流接触塔板上：错流接触 错错流流式式塔塔板板按按具具体体结构形式可分为：结构形式可分为：泡泡罩罩塔塔板板、筛筛孔孔塔塔板板、浮浮阀阀塔塔板板、网网孔孔塔板、舌形塔板等。塔板、舌形塔板等。进料进料回流液回流液塔顶气相塔顶气相塔底液相塔底液相2022/12/20几

3、种工业常用塔板几种工业常用塔板（1）泡罩塔板）泡罩塔板 主主要要元元件件是是升升气气管和泡罩管和泡罩 优优点点：操操作作稳稳定定，弹性大弹性大 缺缺点点：结结构构复复杂杂，塔塔板板压压降降大大，生产强度低。生产强度低。2022/12/202022/12/20（2）筛孔）筛孔塔塔板板 优优点点：结结构构简简单单，造造价价低低；气气体体压压降降小小，液液面面落落差差小小；生生产能力及板效率比泡罩塔高。产能力及板效率比泡罩塔高。缺点：缺点：操作弹性小，筛孔小时易堵塞。操作弹性小，筛孔小时易堵塞。筛筛孔孔塔塔板板出出现现较较早早（1830年年），是是结结构构最最简简单单的的一一种种板板型型。1950

4、年年后后逐逐渐渐成成为为应应用用最最广广的塔板类型之一。的塔板类型之一。2022/12/202022/12/20（3）浮阀塔板）浮阀塔板 国内应用最广泛的板型，主要元件是阀片。阀片三条腿国内应用最广泛的板型，主要元件是阀片。阀片三条腿底脚外翻底脚外翻 90，阀片周边有三块略向下弯的定距片。阀片可，阀片周边有三块略向下弯的定距片。阀片可随上升气量的变化随上升气量的变化而而自动调节开启自动调节开启度。度。2022/12/202022/12/20 优优点点：浮浮阀阀根根据据气气体体流流量量，自自动动调调节节开开度度，提提高高了了塔塔板板的的操作弹性、降低塔板的压降，同时具有较高塔板效率。操作弹性、降

5、低塔板的压降，同时具有较高塔板效率。缺缺点点：浮浮阀阀易易脱脱落落或或损损坏坏，且且不不宜宜处处理理易易结结焦焦或或黏黏度度大大的物系。的物系。（4）喷射型塔板）喷射型塔板 按按一一定定排排列列的的舌舌形形孔孔，舌舌片片张张角角约约2020左左右右为宜。为宜。5050气相气相2022/12/20 优优点点：气气液液并并流流避避免免了了返返混混和和液液面面落落差差，塔塔板板上上液液层层较较低低，塔塔板板压压降降较较小小；液液沫沫夹夹带带量量较较小小，故故可可达达较较高高的的生生产产能力。能力。缺缺点点：操操作作弹弹性性小小；液液体体在在板板上上的的停停留留时时间间太太短短、液液层层太薄，板效率降

6、低太薄，板效率降低。（5）浮舌塔板）浮舌塔板2022/12/20（6 6）斜孔塔板）斜孔塔板 优优 点点：气气液液高高度度湍湍动动，板板上上可可维维持持均均匀的低液面。匀的低液面。2022/12/20 提高传质速率是对塔设备性能的基本要求。为此，应提高传质速率是对塔设备性能的基本要求。为此，应保证分散相的良好分散、两相的适当湍动和最大可能地保证分散相的良好分散、两相的适当湍动和最大可能地接近逆流流动，以期获得大的传质面积、增大传质系数、接近逆流流动，以期获得大的传质面积、增大传质系数、提高传质推动力。塔板的性能受诸多因素的影响，其中提高传质推动力。塔板的性能受诸多因素的影响，其中包括塔板类型、

7、塔板的结构尺寸、被处理物料的性质、包括塔板类型、塔板的结构尺寸、被处理物料的性质、操作状况等。塔板的性能评价指标有以下几个方面：操作状况等。塔板的性能评价指标有以下几个方面：单位塔截面上气、液两相通量；单位塔截面上气、液两相通量；塔板效率；塔板效率；压力降；压力降；对生产负荷和物料的适应性（对生产负荷和物料的适应性（操作弹性操作弹性)、制造的、制造的难易和成本。难易和成本。二、塔板的性能评价二、塔板的性能评价 2022/12/20塔板类型塔板类型 相相对对生生产能力产能力 相对相对板效率板效率 操作操作弹性弹性 压强降压强降 结构结构成本成本 泡罩板泡罩板 1.0 1.0 中中 高高 复杂复杂

8、 1.0 筛板筛板 1.21.4 1.1 低低 低低 简单简单 0.40.5 浮阀板浮阀板 1.21.3 1.11.2 大大 中中 一般一般 0.70.8 舌型塔板舌型塔板 1.31.5 1.1 小小 低低 最简单最简单 0.50.6 斜孔板斜孔板 1.51.8 1.1 中中 低低 简单简单 0.5 常见塔板性能比较常见塔板性能比较2022/12/20分离要求较分离要求较低的闪蒸塔低的闪蒸塔 各种塔板的优点及适用范围各种塔板的优点及适用范围 优优 点点 缺缺 点点 适用范围适用范围 塔板类型塔板类型 泡罩板泡罩板 较成熟、操较成熟、操 作范围宽。作范围宽。结构复杂，阻力结构复杂，阻力大，生产能

9、力低。大，生产能力低。某些要求弹性某些要求弹性 好的特殊塔好的特殊塔 浮阀板浮阀板 效率高、操效率高、操 作范围宽。作范围宽。采用不锈钢、采用不锈钢、浮阀易脱落。浮阀易脱落。分离要求高分离要求高,负荷变负荷变化大化大;原油常压分馏塔。原油常压分馏塔。筛板筛板 效率较高、效率较高、成本低。成本低。安装要求水平安装要求水平,易堵易堵,操作范围窄。操作范围窄。分离要求高分离要求高,塔板塔板较多较多;如丙烯塔。如丙烯塔。舌型板舌型板 结构简单、结构简单、生产能力大。生产能力大。操作范围窄、操作范围窄、效率较低。效率较低。斜孔板斜孔板 生产能力生产能力大、效率高。大、效率高。操作范围比浮操作范围比浮阀塔

10、和泡罩塔窄阀塔和泡罩塔窄 分离要求高、分离要求高、生产能力大。生产能力大。2022/12/209.9.2 9.9.2 塔板的基本结构和结构参数塔板的基本结构和结构参数基本结构有整基本结构有整块式和分块式块式和分块式一、一、塔板的结构参数塔板的结构参数溢流溢流堰堰降液管降液管A Af f受液盘受液盘A Af f 鼓泡区鼓泡区A Aa a无效区无效区无效区无效区W WW WC CC C溢流堰前溢流堰前安定区安定区W Ws进口堰后进口堰后安定区安定区W Ws s 2022/12/20 鼓鼓泡泡区区(开开孔孔区区）有有效效传传质质区区。气气体体通通道道所所在在区区域，对塔板性能影响很大。面积：域，对塔

11、板性能影响很大。面积：A Aa a ，鼓泡区半径鼓泡区半径R R。溢流区溢流区降液管：降液管：A Af f 、受液盘：受液盘：A Af f，相等。，相等。安定区（破沫区）。安定区（破沫区）。：无效区（边缘区）。无效区（边缘区）。塔板结构参数的系列化标准塔板结构参数的系列化标准附录三。附录三。塔板结构参数还有板间距、塔截面积等。塔板结构参数还有板间距、塔截面积等。2022/12/202022/12/20二、溢流装置二、溢流装置由降液管、溢流堰和受液盘组成。由降液管、溢流堰和受液盘组成。降降液液管管作作用用：板板间间液液体体的的通通道道，也也是是分分离离溢溢流流时时所所夹夹带带气体的场所。气体的场

12、所。降液管降液管分类分类：弓形、圆形降液管（弓形、圆形降液管（D1mD1m）。）。1 1、降液管、降液管溢流方式溢流方式 U U形形流流、单单溢溢流流、双双溢溢流流和和阶阶梯梯式双溢流。式双溢流。2022/12/20溢流方式的选择：和液体负荷、塔径有关，见表溢流方式的选择：和液体负荷、塔径有关，见表9 94 4。（b)b)单流型单流型(c)(c)双流型双流型(d)(d)多流型多流型(e)(e)阶梯流型阶梯流型2022/12/202 2、溢流堰（出口堰）、溢流堰（出口堰）溢溢流流堰堰作作用用：维维持持塔塔板板上上一一定定液液层层，使使液液体体均均匀横向流过。匀横向流过。溢溢流流堰堰形形式式：平平

13、直直堰堰、三角形齿堰及栅栏堰。三角形齿堰及栅栏堰。平流堰平流堰三角形齿堰三角形齿堰栅栏堰栅栏堰2022/12/20WcWdWs lWRx3、溢流装置的结构参数、溢流装置的结构参数2022/12/202022/12/20三、塔高和塔径的计算三、塔高和塔径的计算 1：塔有效高度：塔有效高度计算计算塔体高度：塔体高度：有效高度有效高度+顶部高度顶部高度+底部高度底部高度+其它其它：塔体有效高度的计算塔体有效高度的计算ET：塔的总板效率，又称全塔效率。塔的总板效率，又称全塔效率。：塔板效率塔板效率a a ：总板效率：总板效率2022/12/20 奥康内尔关联法奥康内尔关联法：将总板效率对液相粘度与相对

14、挥发度：将总板效率对液相粘度与相对挥发度的乘积进行关联。的乘积进行关联。与与 L取塔顶与塔底平均温度下的值。对多组分物系，取取塔顶与塔底平均温度下的值。对多组分物系，取关键组分的关键组分的 。液相的平均粘度液相的平均粘度 L 可按下式计算可按下式计算 总板效率的影响因素：总板效率的影响因素：物系性质：物系性质：；操作条件：操作条件：T、P、u、气液比等；、气液比等；塔板结构：塔板类型、塔径、板间距、堰高、开孔率等。塔板结构：塔板类型、塔径、板间距、堰高、开孔率等。2022/12/20 吸收塔关联图中横坐标吸收塔关联图中横坐标 HP/L：H 塔顶塔底平均温度塔顶塔底平均温度下溶质的亨利系数，下溶

15、质的亨利系数，kmol/(m3 kPa）；）；P 操作压强，操作压强，kPa；全塔效率关联图全塔效率关联图吸收塔吸收塔老式板式塔老式板式塔ET2022/12/20b、塔的单板效率塔的单板效率 (默弗里默弗里板效率）板效率）气相或液相经过一层塔板前后的实际组成变化与经过该气相或液相经过一层塔板前后的实际组成变化与经过该层塔板的理论组成变化的比值。层塔板的理论组成变化的比值。气相单板效率气相单板效率E EMVMV液相单板效率液相单板效率 EMLc、点效率点效率 E0（塔板上各点的局部效率）（塔板上各点的局部效率）2022/12/20以气相为例以气相为例E EO O=E EM M。只有当板上各点只有

16、当板上各点液液相组成完全相同时，才有相组成完全相同时，才有2022/12/20 ：板间距板间距 HT的确定的确定 HT的选取受诸多因素的影响，如塔高、塔径、物系性的选取受诸多因素的影响，如塔高、塔径、物系性质、分离效率、操作弹性及塔的安装检修等。设计时通常质、分离效率、操作弹性及塔的安装检修等。设计时通常根据塔径大小取经验值。根据塔径大小取经验值。塔板间距和塔径的经验关系塔板间距和塔径的经验关系2 2：塔径塔径D D计算计算原则：防止过量液沫夹带、液泛。原则：防止过量液沫夹带、液泛。步骤：步骤：先确定泛点气速先确定泛点气速 uf(m/s)；然后选设计气速然后选设计气速 u；计算塔径计算塔径，并

17、圆整、校核。，并圆整、校核。2022/12/20：最大气速最大气速uf C：负荷因子，与负荷因子，与 HT、液体表面张力、液体表面张力和两相接触状况和两相接触状况有关。有关。对于液体表面张力对于液体表面张力=20mN/m的物系，其负荷因子可通的物系，其负荷因子可通过下页的过下页的史密斯关联图史密斯关联图查取。查取。若物系的液体表面张力若物系的液体表面张力为其他值，按下式校正其负荷为其他值，按下式校正其负荷因子因子2022/12/200.2HT=0.60.450.30.150.40.30.21.00.70.10.040.030.020.070.010.040.030.020.070.010.10

18、.090.060.05筛板塔泛点关联图筛板塔泛点关联图两相流动参数两相流动参数 FLV：（取体积流量）（取体积流量）2022/12/20：选取设计气速选取设计气速 u u选取泛点率：选取泛点率：u u/uf f；一般液体，一般液体，0.60.6-0.80.8；易起泡液体，易起泡液体，0.50.5-0.60.6设计气速设计气速 u=泛点率泛点率 uf ：计算塔径计算塔径D D计算气体流通截面积计算气体流通截面积A，（液层上部的空间），（液层上部的空间）ADAf2022/12/20 常用的标准塔径为常用的标准塔径为 600、700、800、1000、1200、1400、1600、1800、2000

19、、2200、4200.以上算出的塔径只是初估值，还要根据流体力学原则以上算出的塔径只是初估值，还要根据流体力学原则进行核算。进行核算。另外，由于进料热状况及操作条件的不同，两段塔径另外，由于进料热状况及操作条件的不同，两段塔径相差较大时，可设计成变径塔。若相差不大时，为使塔的相差较大时，可设计成变径塔。若相差不大时，为使塔的结构简化，宜取结构简化，宜取 相等的塔径，取二者中较大者。相等的塔径，取二者中较大者。2022/12/20四、板式四、板式塔塔的流体力学性能和操作特性的流体力学性能和操作特性 塔板上气液两相的接触状态塔板上气液两相的接触状态 研研究究发发现现，当当液液相相流流量量一一定定时

20、时，随随着着气气速速的的提提高高，塔塔板板上上可可能能出出现现四四种种不不同同的的接接触触状状态态：鼓鼓泡泡状状、蜂蜂窝窝状状、泡泡沫沫状、喷射状。状、喷射状。塔塔板板上上气气液液两两相相的的接接触触状状态态是是决决定定两两相相流流体体力力学学、传传热、及传质特性的主要因素。热、及传质特性的主要因素。板板式式塔塔的的流流体体力力学学性性能能包包括括：塔塔板板压压降降、液液泛泛、雾雾沫沫夹带、漏液及液面落差等。夹带、漏液及液面落差等。1 1：板式塔的流体力学性能板式塔的流体力学性能2022/12/20 鼓泡接触状态鼓泡接触状态 气气速速较较低低时时，气气体体以以分分散散的的气气泡泡形形式式通通过

21、过塔塔板板上上的的液液层层，两两相相接接触触面面积积为为气气泡泡表表面面。此此时时板板上上有有大大量量的的清清液液层层，通通过过液液层层的的气气泡泡数数量量少少，气气液液接接触触面面积积小小，两两相相湍湍动动程程度度不不强强，传传质质效效率率低低，阻阻力力大大。气气相相为为分分散散相相，液液相相为为连连续续相。相。ii 蜂窝状态蜂窝状态 随随气气速速增增加加，气气泡泡数数量量增增加加，当当气气泡泡形形成成的的速速度度大大于于浮浮升升速速度度时时，气气泡泡在在液液层层中中积积累累，气气泡泡间间碰碰撞撞，形形成成大大气气泡泡，清清液液层层基基本本消消失失，而而以以气气体体为为主主。由由于于气气泡泡

22、不不易易破破碎碎，表面得不到更新，故不利于传热、传质。表面得不到更新，故不利于传热、传质。2022/12/20 iii iii 泡沫接触状态泡沫接触状态 随随气气速速进进一一步步增增大大，气气泡泡数数量量急急剧剧增增加加，气气泡泡间间不不断断碰碰撞撞、破破碎碎，塔塔板板上上液液体体大大部部分分形形成成液液膜膜，存存在在于于气气泡泡之之间间，但但塔塔板板表表面面还还存存在在一一层层很很薄薄的的清清液液层层。此此时时气气、液液两两相相湍湍动动较较为为强强烈烈，气气泡泡和和液液膜膜表表面面由由于于不不断断的的合合并并与与破破碎碎而而更更新新，传传质质表表面面为为面面积积很很大大的的液液膜膜，故故传传

23、质质效效率率高高。气气相为分散相，液相仍为连续相。相为分散相，液相仍为连续相。iv 喷射接触状态喷射接触状态 当当气气速速增增大大到到一一定定程程度度时时，由由于于气气相相动动能能很很大大，气气流流以以 喷喷射射状状态态穿穿过过板板上上液液层层，将将液液体体分分散散成成许许多多大大小小不不等等的的液液滴滴，并并随随气气流流抛抛向向塔塔板板上上方方，然然后后，由由于于重重力力作作用用，液液滴滴落落下下，又又形形成成很很薄薄的的液液膜膜，再再与与喷喷射射气气流流接接触触，破破碎碎成成液液滴滴抛抛出出。在在此此状状态态下下，液液滴滴数数量量多多且且不不断断更更新新。气气相相为为连连续续相相，液液相相

24、为分散相。传质面积大，效率高。为分散相。传质面积大，效率高。2022/12/20塔板上的气液接触状态塔板上的气液接触状态2022/12/20 泡泡沫沫接接触触状状态态和和喷喷射射接接触触状状态态是是优优良良的的接接触触状状态态；但但一一般般控控制制在在泡泡沫沫接接触触状状态态，或或介介于于泡泡沫沫状状态态与与喷喷射射状状态态的过度状态。的过度状态。塔板压力降塔板压力降 气气体体进进、出出一一块块塔塔板板（包包括括液液层层）的的压压强强降降即即为为气气体体通过该塔板的阻力损失。通过该塔板的阻力损失。塔板压强降塔板压强降h hf f包括以下几部分包括以下几部分:干板阻力干板阻力 h h0 0无液体

25、时气体通过板孔的阻力；无液体时气体通过板孔的阻力；液层阻力液层阻力 气体通过液层阻力；气体通过液层阻力；克服液体表面克服液体表面张力的阻力张力的阻力h h孔口处表面张力。孔口处表面张力。2022/12/20塔板压力降塔板压力降h hf fh h0 0h h1 1+h h ；应低于允许值。；应低于允许值。液面落差：液体进入板面到离开板面的液位差。液面落差：液体进入板面到离开板面的液位差。若塔板阻力过大，可增加开孔率或降低堰高。若塔板阻力过大，可增加开孔率或降低堰高。是是为为克克服服液液体体与与板板面面及及板板上上部部件件的的摩摩擦擦阻阻力力。其其大大小小与塔板结构、塔经、液量有关。与塔板结构、塔

26、经、液量有关。塔塔板板结结构构越越复复杂杂、塔塔经经越越大大、液液量量越越大大，液液面面落落差差就越大。就越大。后后果果：气气体体分分布布不不均均匀匀，从从而而造造成成漏漏液液，使使塔塔板板效效率下降。所以应尽量减小液面落差。率下降。所以应尽量减小液面落差。2022/12/202 2：板式塔的操作特性板式塔的操作特性（1 1）塔板上理想流动情况塔板上理想流动情况 液液体体横横向向均均匀匀流流过过塔塔板板，气气体体从从气气体体通通道道上上升升，均均匀匀穿穿过过液液层层。气气液液两两相相充充分分接触传质。接触传质。（2 2）塔板上的异常操作情况）塔板上的异常操作情况 返混返混 停留时间不同的流体质

27、点间的混合。停留时间不同的流体质点间的混合。使已分离的两相又混合，板效率降低，能耗增使已分离的两相又混合，板效率降低，能耗增加加。2022/12/20原因：原因：气速过小气速过小和和液面落差液面落差造成的气流分布不均。造成的气流分布不均。后果：后果：塔板上不塔板上不能形成液层，塔板将能形成液层，塔板将失去其基本功能。失去其基本功能。漏液量达漏液量达10%10%的气流速的气流速度为漏液气速度为漏液气速气速下气速下限限 。漏液漏液 2022/12/20 液泛液泛 ：塔内若气液两相之一的流量增大，使降：塔内若气液两相之一的流量增大，使降液管内的液体不能顺利流下，板上液层必然积累，液管内的液体不能顺利

28、流下，板上液层必然积累，两板两板间液体相连，并依次上升，间液体相连，并依次上升，以致充满整个空间，破坏塔以致充满整个空间，破坏塔的正常操作，称此现象为液泛，也称为的正常操作，称此现象为液泛，也称为淹塔淹塔。根据形成原因不同，分为降液管液泛和夹带液泛。根据形成原因不同，分为降液管液泛和夹带液泛。A:A:降液管降液管液泛液泛 当塔液相当塔液相流量过大，流量过大，导致降液管内阻力及塔板阻力导致降液管内阻力及塔板阻力增大时，降液管内液层迅速上升，以致达到上一层塔板，增大时，降液管内液层迅速上升，以致达到上一层塔板，并逐渐充满塔板空间，即发生液泛。并逐渐充满塔板空间，即发生液泛。2022/12/20 B

29、 B：夹带液泛夹带液泛 当当气气速速过过大大，大大量量的的液液沫沫夹夹带带到到上上层层塔塔板板，塔塔内内充充满满大量气液混合物，最后使塔内充满液体。大量气液混合物，最后使塔内充满液体。雾沫夹带雾沫夹带 气气体体通通过过板板上上液液层层时时，将将部部分分液液体体分分散散成成液液滴滴，而而部部分液滴被上升气流带入上层塔板的现象。分液滴被上升气流带入上层塔板的现象。雾雾沫沫的的生生成成固固然然可可以以增增大大传传质质面面积积，但但过过量量雾雾沫沫夹夹带带会会造造成成液液相相在在塔塔板板间间的的返返混混，严严重重时时会会造造成成雾雾沫沫夹夹带带液液泛。从而造成塔板效率严重下降。泛。从而造成塔板效率严重

30、下降。为保证板式塔能保持正常的操作效果，规定雾沫夹带为保证板式塔能保持正常的操作效果，规定雾沫夹带量量eV0.1kg(液液)/kg(气气)该气流速度为气速上限。该气流速度为气速上限。2022/12/20 影影响响雾雾沫沫夹夹带带量量的的因因素素很很多多，最最主主要要的的是是空空塔塔气气速速和和板板间间距距。空空塔塔气气速速增增高高，雾雾沫沫夹夹带带量量增增大大，板板间间距距增增大大，雾沫夹带量减小。雾沫夹带量减小。2022/12/20 影响塔板操作状况和分离效果的主要因素为物料影响塔板操作状况和分离效果的主要因素为物料性质、塔板结构及气液负荷。对一定物系，当设计选性质、塔板结构及气液负荷。对一

31、定物系，当设计选定塔板类型后，其操作状况及分离效果只与气液负荷定塔板类型后，其操作状况及分离效果只与气液负荷有关。有关。要维持塔的正常操作和塔板效率的基本稳定，必要维持塔的正常操作和塔板效率的基本稳定，必须将塔的气液负荷限制在一定范围，该范围即塔板的须将塔的气液负荷限制在一定范围，该范围即塔板的负荷性能负荷性能。标绘在直角坐标系中，即得塔板的负荷性。标绘在直角坐标系中，即得塔板的负荷性能图，有五条线组成。能图，有五条线组成。（3 3）塔板的负荷性能图塔板的负荷性能图2022/12/20 过量雾沫夹带线过量雾沫夹带线(气相负荷上限线气相负荷上限线)（2 2）当气相负荷超过此当气相负荷超过此线时，

32、会出现严重的雾线时，会出现严重的雾沫夹带，塔板效率急剧沫夹带，塔板效率急剧下降。下降。漏液线漏液线（气相下限线）（气相下限线）（1 1）当操作的气相负荷当操作的气相负荷低于此线时，将发生严低于此线时，将发生严重漏液现象。塔板效率重漏液现象。塔板效率下降。下降。2022/12/20液相负荷液相负荷下下限线限线（3 3）若操作的液相负荷低于此线时，表明液体流量过低，若操作的液相负荷低于此线时，表明液体流量过低，板上液流不能均匀分布，气液接触不良，容易产生板上液流不能均匀分布，气液接触不良，容易产生干吹、干吹、偏流偏流等现象，使塔板效率下降。等现象，使塔板效率下降。液相下限线和塔板的结构尺寸有关。如

33、液相下限线和塔板的结构尺寸有关。如D D，A Af f液相负荷上限线（液相负荷上限线（4 4）当操作的液相负荷高于此线时，表明液体流量过大，当操作的液相负荷高于此线时，表明液体流量过大，此时液体在降液管中的停留时间过短此时液体在降液管中的停留时间过短(3 35s)5s)，进入，进入降液管的气泡来不及与液体分离而被带入下层，造成气降液管的气泡来不及与液体分离而被带入下层，造成气相返混（相返混（气泡夹带气泡夹带)，使塔板效率降低。，使塔板效率降低。2022/12/20 （4 4）板式塔的操作分析）板式塔的操作分析 板板式式塔塔操操作作性性能能图图中中，五五条条线线围围城城的的区区域域为为塔塔板板的

34、的适适宜操作区。操作时气、液负荷的交点为操作点。宜操作区。操作时气、液负荷的交点为操作点。液泛线（液泛线（5 5）若操作若操作的的气、液流量超过此限度，气、液流量超过此限度，即发生液泛，使塔不能正常操作。即发生液泛，使塔不能正常操作。不同塔板上工作点的连线是一条过原点、斜率为不同塔板上工作点的连线是一条过原点、斜率为V/LV/L的的直线直线塔的操作线。（因连续精馏操作塔的操作线。（因连续精馏操作R R为定值，故为定值，故V/LV/L亦亦为定值）为定值）上下操作极限的气体流量之比上下操作极限的气体流量之比操作弹性。操作弹性。塔塔操操作作线线和和负负荷荷性性能能图图的的两两个个交交点点是是稳稳定定

35、操操作作的的最最大大和和最小极限。最小极限。2022/12/20 设计时，应使操作点尽可能位于负荷性能图的设计时，应使操作点尽可能位于负荷性能图的中央，以增大操作的灵活性。中央，以增大操作的灵活性。不同的塔板，负荷性能图形状不同。对于同一不同的塔板，负荷性能图形状不同。对于同一个塔，各层塔板的负荷性能图也不尽相同。个塔，各层塔板的负荷性能图也不尽相同。塔板负荷性能图在塔板的设计及操作中具有重塔板负荷性能图在塔板的设计及操作中具有重要意义。要意义。2022/12/20 例例9 918 18 如如图图所所示示为为某某塔塔板板的的负负荷荷性性能能图图，A A点点为为操操作作点点。试试根根据据该该图图

36、：确确定定塔塔板板的的气气、液液负负荷荷；：判判断断塔塔板板的操作上、下限各为什么控制；的操作上、下限各为什么控制；：计算塔板的操作弹性。计算塔板的操作弹性。0 5 10 1512345V10-3m3h-1123452022/12/20 解解：操操作作点点A A的的坐坐标标值值即即为为塔塔板板的的气气液液负负荷荷，由由附附图查得图查得 V VV V=2300m=2300m3 3/h/h，V VL L=8.5m=8.5m3 3/h/h。：操操作作线线与与负负荷荷性性能能图图上上的的线线交交于于点点B、C，由由点点B、C所所在在线线的的意意义义可可知知，该该塔塔的的操操作作上上限限为为液液泛泛控控

37、制制，操操作下限为漏液控制。作下限为漏液控制。：由图可得两交点的气体流量分别为由图可得两交点的气体流量分别为 VV,max=3000m3/h ；VV,min=1000m3/h故操作弹性为故操作弹性为2022/12/20 例例：附附图图所所示示为为两两塔塔板板的的负负荷荷性性能能图图，图图（a）的的适适宜宜操操作作区区是是由由漏漏液液线线、气气相相负负荷荷上上限限线线、液液相相负负荷荷上上限限线线和和液液相相负负荷荷下下限限线线所所围围成成的的区区域域，而而液液泛泛线线在在适适宜宜操操作作区区之之上，是不是意味着该塔板不会发生液泛？上，是不是意味着该塔板不会发生液泛？（a）（b）2022/12/

38、20 答答：不不是是的的，对对于于任任何何塔塔板板，只只要要气气液液负负荷荷足足够够大大，都都会会发发生生液液泛泛。在在图图（a）中中，液液泛泛线线在在适适宜宜操操作作区区之之上上，只只是是说说明明当当气气速速增增大大时时，在在发发生生液液泛泛之之前前，塔塔板板的的液液沫沫夹夹带带已已非非常常严严重重了了，即即液液沫沫夹夹带带量量ev已已超超过过0.1kg(液液)/kg(气气)的的界界限限，这这在在实实际际生生产产操操作作中中是是不不允允许许的的。若若再再增增大大气气相相负负荷荷，液液沫沫夹夹带带量量将将进进一一步步增增大大，最最终终必必将将导导致致液液泛泛的的发发生生，这在生产中更应加以禁止。这在生产中更应加以禁止。2022/12/20