塔径在1米以上的塔设备中,板式塔是用得最广泛的传质设备。在板式塔中气、液两相接触较为充分。传质传热良好,生产能力也较大。
在板式塔中,由于蒸气通过塔板上液层的方式不同,而构成各种不同类型的塔板。目前工业生产中常用的有泡罩塔、浮阀塔、筛板塔等。下面仅就常用的泡罩塔、浮阀塔和筛板塔作简单介绍。
一、泡罩塔
泡罩塔是工业生产中常用的一传质设备,图4-22为小塔径泡罩塔板示意图。塔内设有若干层塔板1,每层塔板上有若干泡罩2。泡罩安装在蒸气上升管3的上面,泡罩下缘浸没在塔板上停留的液体中形成液封。沿蒸气上升管3上升的蒸气,经由泡罩底缘所开的齿缝(或小槽口)分散成小气流喷出,并穿过液层到达液面,然后进入上一层塔板。溢流堰5有适当高度,借以维持塔板上有一定高度的液层。
泡罩塔在正常操作时,由泡罩齿缝喷出的气流互相冲击,形成泡沫和雾滴随蒸气一起升至液面以上的空间。故可认为两塔板之间的空间都为雾沫和液滴所满,在这个空间里,气、液两相充分接触,进行传质、传热过程。
操作正常时,泡罩塔的塔板效率较高(操作良好时可达80~85%),操作稳定,能在气、液负荷变化较大的范围内保持一定的板效率。其缺点是结构复杂,用钢材多,安装、维修不便,且气流阻力大,气体颁布不甚均匀等,因此有被浮阀塔和筛板塔代替的趋势。常用于轻工、饮料工业。
二、浮阀塔
浮阀塔是近几十年来发展起来的一种新型板式塔。与泡罩塔相比,它的主要特点是塔板效率高,流体阻力小,生产能力大,操作弹性大(即当蒸气流速在较大范围内变动时,不至于影响分离效率。)。结构简单,造价低,且可用于脏、粘等物料的分离。因此,很快得到广泛应用,成为化工和炼油生产中的主要塔设备。
浮阀塔的构造与泡罩塔相似。在浮阀塔内,每层塔板上除有降液管、溢流堰外,还开有许多大孔(一般孔径为39 mm),每孔中装有一个可上下移动的浮阀。目前国内外使用的浮阀有多种型号。F-1型浮阀是典型的、最常用的型号,如图4-23(a)所示,它是一个圆形阀片,阀片的周边有向下倾斜的边缘。阀片上有三个向下的突出部(B),使阀片落下时尚能与塔板保持2~3mm的缝隙,以防止由于锈蚀与塔板粘结而不能开启。阀片下有三条“脚”钩(A)插入开孔中,以限制浮阀有一定的开度,并使其不能脱离阀孔。图4-23(b)表示浮阀塔一块塔板的操作情况。图4-23(c)为十字架型浮阀,它是利用十字架来固定阀片位置,十字架的四只“脚”固定在塔板上。
浮阀塔在正常操作时,靠蒸气的压强将阀片顶开,被顶开的阀片在液层中上下浮动。蒸气成小气流经液层鼓泡而出。塔板上的液体除少部分从阀孔漏下外,大部分经溢流堰沿降液管流至下层塔板。这种塔板的操作特点是随着塔内上升蒸气量的改变,浮阀能自动上下浮动以调节阀片的开度,也就调节了阀孔气流速度以保持恒定。因此,当蒸气的流速有较大变动时,仍能保持良好的鼓泡状态,使塔板具有较高的分离效率。常用于炼油,石油化工。
三、筛板塔
筛板塔是最早用于化工生产的塔设备之一,但以往因操作不易掌握而未被广泛使用。近年来,筛板塔经过大量研究和工业实践,在结构和设计方面得到改进,逐步推广应用于化工和炼油中。
与泡罩塔相比,筛板塔有以下优点:生产能力约大10%,在优惠条件下板效率约大10%(与浮阀塔相近),气体流动的压强降少30%,造价少40%。筛板塔的主要缺点是气液流量变化范围窄,气液流量的变动会显著影响操作的稳定性和塔板效率,此外,筛孔也容易堵塞。
筛板塔的示意结构如图4-24所示。塔板上分布均匀的小孔,经降液管从上层流下的液体进到筛板,气体(或蒸气)经筛孔分散鼓泡通过液层,形成的泡沫层是进行传质的主要区域。
筛孔直径是筛板的一个重要参数,直径小,气流分布均匀,操作较为稳定,但加工困难,气流阻力大,筛孔易堵。筛孔直径推荐值为4~5mm。
联系客服