知识点编号：ZYKC20112902040804 板式塔、填料塔的性能比较

在“2_2_吸收”学习情境，介绍过填料塔；在本学习情境介绍过板式塔。 对于许多逆流气液接触过程，包括吸收和精馏过程，要求设备提供充分的气液接触。板式塔和填料塔都是可以适用的，设计者必须根据具体情况进行选用。板式塔和填料塔有许多不同点，了解这些不同点对于合理选用塔设备是有帮助的。 板式塔的核心部件为塔板，属于逐级接触式传质设备，如图1所示。 填料塔的核心部件为填料，属于微分接触式传质设备，如图2所示。 本知识点，对板式塔和填料塔的性能进行比较。 图1 板式塔 图2 填料塔

一、三种型式板式塔的制造、维护及性能比较 泡罩塔、筛板塔、浮阀塔三种型式板式塔的制造、维护及性能比较，如表1所示。 表1 三种型式板式塔的制造、维护及性能比较 制造、维护及性能 泡罩塔 筛板塔 浮阀塔 塔板结构特征 升气管和泡罩组成 板上开孔 板孔上安装阀片 制造复杂性 复杂 最简单 较简单 造价 高（1.0） 低(0.5~0.7) 较高(0.6~0.8) 安装检修 不方便 极方便 方便

制造、维护及性能 泡罩塔 筛板塔 浮阀塔 压降 大（1.0） 小（0.7） 较小 操作弹性（最大负荷100/最小负荷） 很大(100/10=10) 较小(100/35=2.86) 操作范围（最小负荷~最大负荷100） 宽（10~100） 窄(35~100) 宽(10~100) 塔板效率 低（1.0） 较高（1.1~1.15） 高（1.2） 生产能力 小（1.0） 大(1.2~1.4) 较大(1.2~1.3)

一、三种型式板式塔的制造、维护及性能比较 问题1 泡罩塔、筛板塔、浮阀塔三种型式板式塔，其塔板结构特征分别是什么？ 回答——泡罩塔、筛板塔、浮阀塔均为板式塔。泡罩塔的塔板上安装升气管和泡罩；筛板塔的塔板上开有小孔；浮阀塔的塔板上开有小孔，并且安装可浮动的阀片。 问题2 泡罩塔、筛板塔、浮阀塔三种型式板式塔中，操作弹性最小的为哪种？ 回答——筛板塔。

表2 板式塔和填料塔的制造、维护及技术性能比较 二、板式塔、填料塔的制造、维护及性能比较 1. 板式塔和填料塔的制造、维护及技术性能比较 板式塔和填料塔的制造、维护及技术性能比较，如表2所示。 表2 板式塔和填料塔的制造、维护及技术性能比较 制造、维护及 技术性能 板式塔 填料塔 结构特征 塔板 填料 材质 常用金属 金属、非金属均可 造价 大直径时较低 当塔径不很大时，填料塔因结构简单而造价便宜。新型填料的塔造价在塔径不大时也高。 安装检修 较易 较难

制造、维护及 技术性能 板式塔 填料塔 压降 较大 小尺寸填料组成的填料塔压降较大；大尺寸填料及规整填料组成的填料塔压降较小。 空塔气速 小尺寸填料组成的填料塔空塔气速较小；大尺寸填料及规整填料组成的填料塔空塔气速较大。 持液量 较小 液气比 允许范围大 对液量有一定要求（不能过小，否则填料表面不 能很好地润湿，传质就效果急剧下降；不能过大，否则易产生液泛）。 塔效率 较稳定，全塔效率较高 传统填料的塔效率低，新型乱堆及规整填料的塔效率高。

二、板式塔、填料塔的制造、维护及性能比较 1. 板式塔和填料塔的制造、维护及技术性能比较 问题3 为什么塔径小时，填料塔的造价低？ 回答——当塔径不很大时，填料塔因结构简单，用填料也少，因而造价便宜。 问题4 为什么板式塔的持液量大？ 回答——因为板式塔的塔板上，需要通过溢流堰，维持板上一定的液层高度，造成塔板上持液多。

二、板式塔、填料塔的制造、维护及性能比较 2．板式塔和填料塔的适用性能比较 板式塔和填料塔的适用性能比较，如表3所示。 表3 板式塔和填料塔的适用性能比较 适用性能 板式塔 填料塔 设计可靠性 板式塔的设计资料更容易得到而且更为可靠，因此板式塔的设计比较准确，安全系数可取得更小。 设计资料偏少。 改装性能 板式塔可方便地在塔板上安装冷却盘管。当需要侧线出料时，板式塔可方便实现。 当气液接触过程中需要冷却以移除反应热或溶解热时，填料塔因涉及液体均不问题而使结构复杂化。

适用性能 板式塔 填料塔 对塔径的选择 板式塔直径一般不小于0.6m。 以前乱堆填料塔直径很少大于0.5m，后来又认为不宜超过1.5m，根据近10年来填料塔的发展状况，不宜超过1.5m的限制似乎不再成立。 对压力的选择 适合常压、加压 塔的压降比板式塔小，因而对真空操作更为适宜。 对物料适应性 大孔径筛板、泡罩塔等，则可以有效地处理易聚合或含有固体悬浮物的物料。 不宜于处理易聚合或含有固体悬浮物的物料； 适合处理易起泡物系，因填料对泡沫有限制和破碎的作用； 适合处理腐蚀性物系，因可采用瓷质填料； 适合处理热敏性物系，因为填料塔内的滞液量比板式塔少，物料在塔内的停留时间短。 清洗难易 方便 不易

二、板式塔、填料塔的制造、维护及性能比较 2．板式塔和填料塔的适用性能比较 问题5 填料塔适合处理哪些物料（物系）？ 回答——易起泡物系、腐蚀性物系、热敏性物系。

〖课堂巩固〗 练习1 泡罩塔、筛板塔、浮阀塔三种型式板式塔在压降、操作弹性、塔板效率、生产能力方面有什么不同？ 练习1 泡罩塔、筛板塔、浮阀塔三种型式板式塔在压降、操作弹性、塔板效率、生产能力方面有什么不同？ 练习2 板式塔和填料塔在压降、塔气速、持液量、液气比、塔效率等方面有什么不同？ 练习3 板式塔和填料塔在改装性能、对塔径的选择、对压力的选择等方面有什么不同？

〖课堂小结〗 1.泡罩塔、筛板塔、浮阀塔三种型式板式塔在塔板结构特征、制造复杂性、造价、安装检修、压降、操作弹性、操作范围、塔板效率、生产能力等方面存在不同。 泡罩塔塔板由升气管和泡罩组成；筛板塔的塔板是在板上开孔；浮阀塔的塔板是在板上开孔，并且板孔上安装阀片。泡罩塔、筛板塔、浮阀塔的制造复杂性分别为复杂、最简单、较简单。泡罩塔、筛板塔、浮阀塔的造价分别为高、低、较高。泡罩塔、筛板塔、浮阀塔的安装检修方便性分别为不方便、极方便、方便。泡罩塔、筛板塔、浮阀塔的压降分别为大、小、较小。泡罩塔、筛板塔、浮阀塔的操作弹性分别为很大、较小、很大。泡罩塔、筛板塔、浮阀塔的操作范围分别为宽、窄、宽。泡罩塔、筛板塔、浮阀塔的塔板效率分别为低、较高、高。泡罩塔、筛板塔、浮阀塔的生产能力分别为小、大、较大。

〖课堂小结〗 2.板式塔和填料塔在结构特征、材质、造价、安装检修、压降、空塔气速、持液量、液气比和塔效率等方面存在不同。 板式塔的结构特征为塔板，填料塔的结构特征为填料。板式塔的材料为金属，填料塔的材质可为金属、也可为非金属。板式塔大直径时较低，填料塔当塔径不很大时造价低。板式塔安装检修较易，填料塔的安装检修较难。板式塔压降较大，填料塔的压降当采用规整填料时压降较小。板式塔的空塔气速较大，填料塔的空塔气速当采用小尺寸填料时较小，当采用大尺寸填料及规整填料时较大。板式塔的持液量较大，但填料塔的持液量较小。板式塔的液气比允许范围大；填料塔的液气比不能过小，否则填料表面不能很好地润湿，传质就效果急剧下降；填料塔的液气比也不能过大，否则易产生液泛。板式塔运行较稳定、全塔效率较高；填料塔当采用传统填料时塔效率低，当采用新型乱堆及规整填料时塔效率高。

〖课堂小结〗 3.板式塔和填料塔在设计可靠性、改装性能、对塔径的选择、对压力的选择、对物料适应性和清洗难易等方面存在不同。 板式塔的设计资料更容易得到而且更为可靠，因此板式塔的设计比较准确，安全系数可取得更小；填料塔的设计资料偏少。板式塔可方便地在塔板上安装冷却盘管，当需要侧线出料时，板式塔可方便实现；填料塔当气液接触过程中需要冷却以移除反应热或溶解热时，填料塔因涉及液体均不问题而使结构复杂化。板式塔的直径一般不小于0.6m，填料塔的直径不受限制。板式塔适合常压、加压，填料塔更适合真空操作。板式塔中大孔径筛板、泡罩塔等，则可以有效地处理易聚合或含有固体悬浮物的物料；填料塔不宜于处理易聚合或含有固体悬浮物的物料，但适合处理易起泡物系、腐蚀性物系、热敏性物系。板式塔清洗方便，填料塔清洗不易。

〖作业布置〗 1. 单项选择题 (1)在泡罩塔、筛板塔、浮阀塔三种型式板式塔中，操作弹性很大的塔型为 。（ ） (1)在泡罩塔、筛板塔、浮阀塔三种型式板式塔中，操作弹性很大的塔型为 。（ ） A.泡罩塔 B.筛板塔 C.浮阀塔 D.泡罩塔和浮阀塔 (2)不管填料类型，板式塔与填料塔比较，有明显差别的技术性能为 。（ ） A.压降 B.空塔气速 C.持液量 D.塔效率 (3)填料塔不适宜处理的物系为 。（ ） A.易聚合或含有固体悬浮物的物系 B.易起泡物系 C.腐蚀性物系 D.热敏性物系

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