板式精馏塔工作原理

精馏操作是工业上应用最广的分离操作，也是能量消耗 的化工单元操作之一。有关精馏塔（板式塔、填料塔）的结构和工作原理，今天小7介绍几种。

板式精馏塔

板式塔剖面图

板式塔内流体的流动

连续操作板式精馏塔动态演示

板式塔的壳体通常为圆筒形，里面沿塔高装有若干块水平的塔板。

传质机理

塔内液体依靠重力作用，由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘，然后横向流过塔板，从另一侧的降液管流至下一层塔板。溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液层。气体则在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板的气体通道（泡罩、筛孔或浮阀等），分散成小股气流，鼓泡通过各层塔板的液层。在塔板上，气液两相密切接触，进行热量和质量的交换。在板式塔中，气液两相逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化，在正常操作下，液相为连续相，气相为分散相。

功能

为有效地实现气液两相之间的传质，板式塔应具有以下两方面的功能：

①在每块塔板上气液两相必须保持密切而充分的接触，为传质过程提供足够大而且不断更新的相际接触表面，减小传质阻力；

②在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供 的传质推动力。

由吸收章可知，当气液两相进、出塔设备的浓度一定时，两相逆流接触时的平均传质推动力 。在板式塔内，各块塔板正是按两相逆流的原则组合起来的。

但是，在每块塔板上，由于气液两相的剧烈搅动，是不可能达到充分的逆流流动的。为获得尽可能大的传质推动力，目前在塔板设计中只能采用错流流动的方式，即液体横向流过塔板，而气体垂直穿过液层。

由此可见，除保证气液两相在塔板上有充分的接触之外，板式塔的设计意图是，在塔内造成一个对传质过程 利的理想流动条件，即在总体上使两相呈逆流流动，而在每一块塔板上两相呈均匀的错流接触。

塔板类型

浮阀塔板

浮舌塔板

塔板结构

塔板操作示意图

塔板特性（一）

塔板特性（二）

塔板特性（三）

塔板是板式塔的核心构件，其功能是使气、液两相保持充分的接触，使之能在良好的条件下进行传质和传热传递过程。塔板上的气液两相流动方式有错、逆流两种。

错流塔板在板间设有 液体流通的降液管（又称溢流管）。从降液管出来的液体横过塔板，然后再溢流进入另一降液管而到达下一层塔板；气体则经过板上的孔道上升，在每一层塔板上气、液两相呈错流方式接触。

逆流塔板在板间无降液管，气、液同时由板上孔道逆向穿流而过。这种塔板结构简单、板面利用充分、气体分布均匀，但需要较高的气速才能维持板上液层，操作弹性小，它的应用不及错流塔板广泛。

填料塔剖面图

填料塔操作时，液体自塔上部进入，通过液体分布器均匀喷洒在塔截面上并沿填料表面成膜状流下。当塔较高时，由于液体有向塔壁面偏流的倾向，使液体分布逐渐变得不均匀，因而经过一定高度的填料层需要设置液体再分布器，将液体重新均匀分布到下段填料层的截面上， 液体经填料支承装置由塔下部排出。

气体自塔下部经气体分布装置送入，通过填料支承装置在填料缝隙中的自由空间上升并下降的液体相接触， 从塔上部排出。为了除去排出气体中夹带的少量雾状液滴，在气体出口处常装有除沫器。填料层内气液两相呈逆流接触，填料的润湿表面即为气液两相接触的有效传质面积。