【正文】 所有不同結(jié)構(gòu)的塔盤(pán)，其效率大致是相同的。研究結(jié)果表明，塔盤(pán)的效率并不取決于塔盤(pán)的結(jié)構(gòu)，而主要取決于物系的性質(zhì)，如相對(duì)揮發(fā)度、黏度、混合物的組分等。國(guó)外塔設(shè)備的發(fā)展已轉(zhuǎn)向“要求在提高處理能力和簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)”的前提下，保持一定的操作彈性和適當(dāng)?shù)膲毫?，并盡量提高塔盤(pán)的效率。至于新型填料的研究，則希望找到有利于氣液分布均勻、高效和制造方便的填料。隨著塔設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，各工業(yè)國(guó)家還陸續(xù)制訂了多種氣液接觸元件（如泡罩、浮閥、填料等）及有關(guān)塔盤(pán)制造、安裝、驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和技術(shù)條件等，以保證塔設(shè)備運(yùn)行的質(zhì)量和縮短其制造、安裝周期，進(jìn)而減少設(shè)備的投資費(fèi)用。當(dāng)然，盲目地套用標(biāo)準(zhǔn)或是忽視標(biāo)準(zhǔn)等的修訂工作，也會(huì)對(duì)技術(shù)的發(fā)展起阻礙作用。我國(guó)塔設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。新中國(guó)成立以后，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，陸續(xù)建立了一批現(xiàn)代化的石油化工裝置。隨著這些裝置引進(jìn)的新型塔設(shè)備，不僅在操作、使用這些設(shè)備方面提供了大量的第一手資料，還帶動(dòng)了塔設(shè)備的科研、設(shè)計(jì)工作，加速了這方面的技術(shù)開(kāi)發(fā)。目前，我國(guó)常用的板式塔型仍為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔和舌形塔等，填料種類除拉西環(huán)、鮑爾環(huán)外，階梯環(huán)以及波紋填料、金屬絲網(wǎng)填料等規(guī)整填料也常采用。近年來(lái)，參考國(guó)外塔設(shè)備技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，加強(qiáng)了對(duì)篩板塔的科研工作，提出了斜孔塔和浮動(dòng)噴射塔等新塔型。對(duì)多降液管塔盤(pán)、導(dǎo)向篩板、網(wǎng)孔塔盤(pán)等，也都作了較多的研究，并推廣應(yīng)用于生產(chǎn)。其他如大孔徑篩板、雙孔徑篩板、穿流式可調(diào)開(kāi)孔率篩板、浮閥－篩板復(fù)合塔盤(pán)，以及噴杯塔盤(pán)、角鋼塔盤(pán)、旋流塔盤(pán)、噴旋塔盤(pán)、旋葉塔盤(pán)等多種塔型和金屬鞍環(huán)填料的流體力學(xué)性能、傳質(zhì)性能和幾何結(jié)構(gòu)等方面的試驗(yàn)工作，也在進(jìn)行，有些已取得了一定的成果或用于生產(chǎn)。從塔設(shè)備的化工設(shè)計(jì)到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)也做出了不斷的改進(jìn)，并陸續(xù)引入了一些新的方法和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。特別是由于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，化工設(shè)計(jì)中計(jì)算工作量極大的逐板計(jì)算法，已能快速而方便地得到滿意結(jié)果。在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)中，電子計(jì)算機(jī)也可以把受載情況異常復(fù)雜的塔設(shè)備強(qiáng)度問(wèn)題，逐項(xiàng)加以考慮，并做出詳細(xì)的計(jì)算?，F(xiàn)有全國(guó)化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站組織編制的壓力容器強(qiáng)度計(jì)算軟件SW6中可對(duì)設(shè)備強(qiáng)度和剛度進(jìn)行計(jì)算。目前正在考慮作塔設(shè)備的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。20世紀(jì)60年代以來(lái)，我國(guó)著手編制了塔設(shè)備零部件標(biāo)準(zhǔn)，1965年起正式頒發(fā)了一批有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件。70年代又修訂、合并、補(bǔ)充、充實(shí)了一批標(biāo)準(zhǔn)。 塔設(shè)備的用材塔設(shè)備與其他化工設(shè)備一樣，置于室外、無(wú)框架的自支承式塔體，絕大多數(shù)是采用鋼材制造的。這是因?yàn)殇摬木哂凶銐虻膹?qiáng)度和塑性，制造性能較好，設(shè)計(jì)制造的經(jīng)驗(yàn)也較成熟。特別是在大型的塔設(shè)備中，鋼材更具有無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛地采用。為此，有些場(chǎng)合為了滿足腐蝕性介質(zhì)或低溫等特殊要求，采用有色金屬材料（如鈦、鋁、銅、銀等）或非金屬耐腐蝕材料，也有為了減少有色金屬的耗用量而采用滲鋁、鍍銀等措施，或采用鋼殼襯砌、襯涂非金屬材料的。用這類材料制成的塔設(shè)備，塔徑一般都不大，當(dāng)尺寸稍大時(shí)，就得在塔外用鋼架結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。此外，這些材料在制造、運(yùn)輸、安裝等方面都各有特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)參閱其他有關(guān)資料，認(rèn)真加以考慮。可供制作塔設(shè)備內(nèi)件的材料，比之塔體用材，選擇余地更大了。板式塔中的塔盤(pán)，以及浮閥、泡罩一類氣液接觸元件，由于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，加之安裝工藝和使用方面的要求（如浮閥應(yīng)能自由浮動(dòng)），所以仍是以鋼材為主，其他材料（如陶瓷、鑄鐵等）為輔。填料的用材，往往只考慮制造成型方面的性能，所以可用多種材料制成同一型式和外形尺寸的填料，以滿足不同場(chǎng)合需要。如拉西環(huán)最初是用瓷做的，以后又出現(xiàn)用鋼、石墨或硬聚氯乙烯塑料等制造；鮑爾環(huán)也有用鋼、鋁或聚丙烯塑料等制造；至于高效的絲網(wǎng)填料，則除了用各種金屬絲網(wǎng)外，還可將尼龍、塑料等編織成網(wǎng)，進(jìn)而制得?？傊?，選材所考慮得因素較多。 板式塔的常用塔型及其選用板式塔是分級(jí)接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備，種類繁多。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外實(shí)際使用的情況，主要塔型是浮閥塔、篩板塔及泡罩塔。 泡罩塔泡罩塔是歷史悠久的板式塔，長(zhǎng)期以來(lái)，在蒸餾、吸收等單元操作所使用的塔設(shè)備中，曾占有主要地位，近三十年來(lái)由于塔設(shè)備有很大的進(jìn)展，出現(xiàn)了許多性能良好的新塔型，才使泡罩塔的應(yīng)用范圍和在塔設(shè)備中所占的比重有所減少。但泡罩塔并不因此失去其應(yīng)用價(jià)值，因?yàn)樗哂腥缦聝?yōu)點(diǎn)。① 操作彈性較大，在負(fù)荷變動(dòng)范圍較大時(shí)仍能保持較高的效率。② 無(wú)泄漏。③ 液氣比的范圍大。④ 不易堵塞，能適應(yīng)多種介質(zhì)。泡罩塔的不足之處在于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、安裝維修麻煩以及氣相壓力降較大。然而，泡罩塔經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐，積累的經(jīng)驗(yàn)比其他任何塔型都豐富，常用的泡罩已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。在處理非腐蝕性物料時(shí)，整個(gè)泡罩塔盤(pán)都可用碳鋼制造。泡罩塔盤(pán)的蒸氣壓力降雖然高一些，但在常壓或加壓下操作時(shí)，并不是主要問(wèn)題。根據(jù)現(xiàn)今的情況，泡罩塔盤(pán)在工業(yè)上仍有一定的實(shí)用價(jià)值。泡罩塔盤(pán)的主要結(jié)構(gòu)包括泡罩、升氣管、溢流管及降液管。泡罩塔如果塔盤(pán)設(shè)計(jì)欠妥或操作不當(dāng)，常會(huì)出現(xiàn)以下不正?，F(xiàn)象，從而使塔板效率下降，甚至破壞操作。（1） 錐流 當(dāng)液體流量很小或液封高度不夠時(shí)，從齒縫出來(lái)的蒸氣，能推開(kāi)液體，掠過(guò)液面直接上升，以致氣液接觸不良。（2） 脈動(dòng) 當(dāng)蒸氣流量很小、不能以連續(xù)鼓泡的形式通過(guò)液層時(shí)，必然是逐漸積累蒸氣，使塔盤(pán)下方的氣壓逐漸升高，當(dāng)增加到足夠的數(shù)值后，才能通過(guò)齒縫鼓泡逸出；而當(dāng)流過(guò)若干氣泡后，氣壓下降，就停止鼓泡；再等到上升至一定壓力后，才能重新鼓泡。即蒸氣的流動(dòng)過(guò)程表現(xiàn)為蒸氣脈動(dòng)鼓泡。（3） 偏流和傾流 當(dāng)液體流量過(guò)大和蒸氣流量過(guò)小時(shí)，塔盤(pán)上液面落差大，使氣流分布不均，就稱為偏流；情況嚴(yán)重時(shí)，液體從升氣管溢流而下，稱為傾流。這現(xiàn)象多出現(xiàn)于大塔中。（4） 過(guò)量的霧沫夾帶 蒸氣速度過(guò)高時(shí)，被夾帶到上一塔盤(pán)的液量超過(guò)了允許值，稱為過(guò)量的霧沫夾帶。（5） 液泛 部分液體未能通過(guò)降液管流下，被攔截在塔板上，泡沫層高度充滿板間距，以致無(wú)法操作，這稱為液泛（或淹塔）。造成液泛的原因有：板間距太小，降液管面積太小，或是氣液流量太大，超過(guò)了設(shè)計(jì)限度。泡罩是泡罩塔板最主要的部件，品種很多，目前應(yīng)用最多的型式是具有矩形或梯形齒縫，底部有緣圈、結(jié)構(gòu)可拆的圓泡罩。 篩板塔篩板塔也是很早出現(xiàn)的一種板式塔。20世紀(jì)50年代起對(duì)篩板塔進(jìn)行了大量工業(yè)規(guī)模的研究，逐步掌握了篩板塔的性能，并形成了較完善的設(shè)計(jì)方法。與泡罩塔相比，篩板塔具有下列優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力大（20％～40％），塔板效率高（10％～15％），壓力降低（30％～50％），而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，塔盤(pán)造價(jià)減少40％左右，安裝、維修都較容易。從而一反長(zhǎng)期的冷落狀況，獲得了廣泛應(yīng)用。近年來(lái)對(duì)篩板塔盤(pán)的研究還在發(fā)展，出現(xiàn)了大孔徑篩板（孔徑可達(dá)20～25mm）、導(dǎo)向篩板等多種型式。篩板塔盤(pán)上分為篩孔區(qū)、無(wú)孔區(qū)、溢流堰及降液管等幾部分。工業(yè)塔常用的篩孔孔徑為3～8mm，按正三角形排列，～5。近年來(lái)有用大孔徑（10～25mm）篩板的，它具有制造容易、不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)，只是漏液點(diǎn)稍高，操作彈性較小。與泡罩塔操作情況類似，液體從上一層塔盤(pán)的降液管流下，橫向流過(guò)塔盤(pán)，經(jīng)溢流堰進(jìn)入降液管，流入下一層塔盤(pán)。依靠溢流堰來(lái)保持塔盤(pán)上的液層高度。蒸氣自下而上穿過(guò)篩孔時(shí)，分散成氣泡，穿過(guò)板上液層。在此過(guò)程中進(jìn)行相際的傳熱和傳質(zhì)。篩板塔盤(pán)的特點(diǎn)如下。（1） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造維修方便。（2） 生產(chǎn)能力較大。（3） 塔板壓力降較低。（4） 塔板效率較高，但比浮閥塔盤(pán)稍低。（5） 合理設(shè)計(jì)的篩板塔可具有適當(dāng)?shù)牟僮鲝椥浴＃?） 小孔徑篩板易堵塞，故不宜處理臟的、黏性大的和帶有固體粒子的料液。 浮閥塔20世紀(jì)50年代起，浮閥塔已大量用于工業(yè)生產(chǎn)，以完成加壓、常壓、減壓下的精餾、吸收、脫吸等傳質(zhì)過(guò)程。大型浮閥塔的塔徑可達(dá)10m，塔高達(dá)83m，塔板數(shù)有數(shù)百塊之多。浮閥塔是在泡罩塔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它主要的改進(jìn)是取消了升氣管和泡罩，在塔板開(kāi)孔上設(shè)有浮動(dòng)的浮閥，浮閥可根據(jù)氣體流量上下浮動(dòng)，自行調(diào)節(jié)，使氣縫速度穩(wěn)定在某一數(shù)值。這一改進(jìn)使浮閥塔在操作彈性、塔板效率、壓降、生產(chǎn)能力以及設(shè)備造價(jià)等方面比泡罩塔優(yōu)越。但在處理粘稠度大的物料方面，又不及泡罩塔可靠。浮閥塔廣泛用于精餾、吸收以及脫吸等傳質(zhì)過(guò)程中。塔徑從200mm到6400mm，使用效果均較好。國(guó)外浮閥塔徑，大者可達(dá)10m，塔高可達(dá)80m，板數(shù)有的多達(dá)數(shù)百塊。浮閥塔之所以廣泛應(yīng)用，是由于它具有下列特點(diǎn)。（1） 處理能力大 浮閥在塔盤(pán)上可安排得比泡罩更緊湊。因此浮閥塔盤(pán)的生產(chǎn)能力可比圓形泡罩塔盤(pán)提高20％～40％。（2） 操作彈性大 浮閥可在一定范圍內(nèi)自由升降以適應(yīng)氣量的變化，而氣縫速度幾乎不變，因之能在較寬的流量范圍內(nèi)保持高效率。它的操作彈性為3～5，比篩板和舌形塔盤(pán)大得多。（3） 塔板效率高 由于氣液接觸狀態(tài)良好，且蒸氣以水平方向吹入液層，故霧沫夾帶較少。因此塔板效率較高，一般情況下比泡罩塔高15％左右。（4） 壓力降小 氣流通過(guò)浮閥時(shí)，只有一次收縮、擴(kuò)大及轉(zhuǎn)彎，故干板壓力降比泡罩塔低。在常壓塔中每層塔盤(pán)的壓力降一般為400～。浮閥的型式很多，國(guó)內(nèi)已采用的浮閥，如V1型、V4型、V6型、十字架型和A型，其中常用的是V1型和V4型。浮閥塔盤(pán)操作時(shí)的氣液流程和泡罩塔相似；蒸氣自閥孔上升，頂開(kāi)閥片，穿過(guò)環(huán)形縫隙，以水平方向吹入液層，形成泡沫。浮閥能夠隨著氣速的增減在相當(dāng)寬廣的氣速范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)、升降，以保持穩(wěn)定操作。 舌形塔及浮動(dòng)舌形塔舌形塔是噴射型塔，20世紀(jì)60年代開(kāi)始應(yīng)用。它是在塔盤(pán)板上開(kāi)有與液流同方向的舌形孔，蒸氣經(jīng)舌孔流出時(shí)，其沿水平方向的分速度促進(jìn)了液體的流動(dòng)，因而在大液量時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生較大的液面落差。由于氣液兩相呈并流流動(dòng)，這就大大地減少了霧沫夾帶。當(dāng)舌孔氣速提高到某一定值時(shí)，塔盤(pán)上的液體被氣流噴射成滴狀和片狀，從而加大了氣液接觸面積。與泡罩塔相比，其優(yōu)點(diǎn)是：液面落差小，塔盤(pán)上液層薄、持液量小，壓力降?。s為泡罩塔盤(pán)的33％～50％），處理能力大，塔盤(pán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，鋼材可省12％～45％，且安裝維修方便；其缺點(diǎn)是：操作彈性小（僅2～4），塔板效率低，因而使用受到一定限制。浮動(dòng)舌形塔盤(pán)也是一種噴射塔盤(pán)，其舌片綜合了浮閥及固定舌片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因此既有舌形塔盤(pán)的大處理量、低壓力降、霧沫夾帶小等優(yōu)點(diǎn)，又有浮閥塔的操作彈性大、效率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是舌片易損壞。 穿流式柵板塔穿流式柵板塔屬于無(wú)溢流裝置的板式塔，在工業(yè)上也得到廣泛應(yīng)用。屬于穿流式的還有：穿流式波紋篩板塔盤(pán)、穿流式雙孔徑篩板塔盤(pán)等。穿流式塔盤(pán)根據(jù)板上開(kāi)有柵縫或篩孔，分別稱為穿流式柵板塔或穿流式篩板塔。這種塔盤(pán)沒(méi)有降液管，氣液兩相同時(shí)相向通過(guò)柵縫或篩孔。操作時(shí)蒸氣通過(guò)孔縫上升，進(jìn)入液層，形成泡沫；與蒸氣接觸后的液體，也不斷地通過(guò)孔縫流下。這種塔盤(pán)由于操作范圍窄，一直未能推廣應(yīng)用。至20世紀(jì)50年代初，穿流式柵板塔的工業(yè)應(yīng)用獲得成功，因而近年來(lái)應(yīng)用日廣。穿流式柵板塔的特點(diǎn)如下。（1） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 塔盤(pán)上無(wú)溢流裝置，結(jié)構(gòu)比一般篩板塔盤(pán)還簡(jiǎn)單。因而制造容易，安裝維修方便，節(jié)省材料和投資。 （2） 生產(chǎn)能力大 由于沒(méi)有溢流裝置，就節(jié)省了降液管所占的塔截面積（一般約占塔盤(pán)總面積的15％～30％），所以蒸氣流量較大。（3） 壓力降小 開(kāi)孔率大，孔縫氣速可比溢流式塔盤(pán)為小，其壓力降比泡罩塔小40％～80％，因而可用于真空蒸餾。（4） 污垢不易沉積、孔道不易堵塞 可用塑料、陶瓷、石墨等非金屬耐腐蝕材料制造。（5） 操作彈性較小 ～，低于其他板式塔。（6） 塔板效率較低 比一般板式塔約低30％～60％。但穿流式塔的孔縫氣速較小，霧沫夾帶量也小，故塔板間距可縮小，因而在同樣的分離條件下，塔的總高度與泡罩塔大致相同。穿流式塔盤(pán)上的氣液通道可制成長(zhǎng)條形柵縫或圓形篩孔，柵縫或篩孔大小可按物料的污垢程度、所要求的效率等情況而定，孔縫大，則耐污