【正文】 ） （） （） （）其中，、分別為精餾段、提餾段回流液摩爾流量（kmol/h），R為回流比，D為塔頂產(chǎn)品流量（kmol/h），q為熱狀態(tài)參數(shù)，F(xiàn)為進料量（kmol/h），、分別為A、B組分及料液的平均摩爾質(zhì)量，、分別為精餾段、提餾段的體積流量（），、分別為精餾段、提餾段的平均密度（kg/）。加料板蒸汽平均摩爾質(zhì)量 （） （）精餾段的平均摩爾質(zhì)量： （）提餾段的平均摩爾質(zhì)量： （）全塔的平均摩爾質(zhì)量： （）塔頂或塔釜的平均摩爾質(zhì)量可用純組分的代替。T=()/2 T1=()/2T=()/2 =()/2 （） 汽液相平衡圖：塔頂溫度：加料板溫度：塔釜溫度：精餾段溫度：提餾段溫度：全塔溫度：料液平均溫度： 飽和蒸汽壓的計算內(nèi)插關(guān)系式： （）其中，上下表示上、下限，P為飽和蒸汽壓，t為溫度。根據(jù)式（）計算，同理可得：塔頂產(chǎn)品摩爾分率：塔釜產(chǎn)品摩爾分率：為求出塔內(nèi)不同位置的物性數(shù)據(jù)，需確定所處的溫度，由于塔內(nèi)由上向下溫度不斷上升，因此物性數(shù)據(jù)也不斷變化，在設(shè)計中可利用不同塔段的平均溫度以求得近似的物性數(shù)據(jù)。同時，結(jié)構(gòu)的改變又為解決生產(chǎn)能力與分離效率之間的矛盾創(chuàng)造了有利條件。還應(yīng)指出，節(jié)約能源也日益成為板式塔發(fā)展中必須考慮的問題。這些塔型與泡罩塔相比，都有結(jié)構(gòu)簡單、造價便宜、處理能力較大的優(yōu)點。（2） 從第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束至20世紀(jì)50年代末 在煉油工業(yè)繼續(xù)發(fā)展的同時，以三大合成為中心的化學(xué)工業(yè)開始有了較大的發(fā)展?？蓪迨剿陌l(fā)展劃分為三個時期，由于當(dāng)時的主觀要求和客觀條件所決定，各個時期的發(fā)展有所側(cè)重。（2） 一般填料塔比板式塔重。因為填料塔要求一定量的噴淋密度，但網(wǎng)體填料能用于低液體負荷的場合。反之，受液相控制的系統(tǒng)（如水洗二氧化碳），宜采用板式塔，因為板式塔中液相呈湍流，用氣體在液層中鼓泡。不宜使用填料。（4） 黏性較大的物系，可以選用大尺寸填料。（2） 具有腐蝕性的介質(zhì)，可選用填料塔。 其他類型塔盤 塔型選擇一般原則塔型的合理選擇是做好塔設(shè)備設(shè)計的首要環(huán)節(jié)。穿流式塔盤上的氣液通道可制成長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，則耐污垢性好、加工容易，但效率較低。（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。（1） 結(jié)構(gòu)簡單 塔盤上無溢流裝置，結(jié)構(gòu)比一般篩板塔盤還簡單。操作時蒸氣通過孔縫上升，進入液層，形成泡沫；與蒸氣接觸后的液體，也不斷地通過孔縫流下。 穿流式柵板塔穿流式柵板塔屬于無溢流裝置的板式塔，在工業(yè)上也得到廣泛應(yīng)用。由于氣液兩相呈并流流動，這就大大地減少了霧沫夾帶。浮閥塔盤操作時的氣液流程和泡罩塔相似；蒸氣自閥孔上升，頂開閥片，穿過環(huán)形縫隙，以水平方向吹入液層，形成泡沫。因此塔板效率較高，一般情況下比泡罩塔高15％左右。因此浮閥塔盤的生產(chǎn)能力可比圓形泡罩塔盤提高20％～40％。塔徑從200mm到6400mm，使用效果均較好。浮閥塔是在泡罩塔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它主要的改進是取消了升氣管和泡罩，在塔板開孔上設(shè)有浮動的浮閥，浮閥可根據(jù)氣體流量上下浮動，自行調(diào)節(jié)，使氣縫速度穩(wěn)定在某一數(shù)值。（5） 合理設(shè)計的篩板塔可具有適當(dāng)?shù)牟僮鲝椥?。?） 結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便。依靠溢流堰來保持塔盤上的液層高度。篩板塔盤上分為篩孔區(qū)、無孔區(qū)、溢流堰及降液管等幾部分。20世紀(jì)50年代起對篩板塔進行了大量工業(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)計方法。（5） 液泛 部分液體未能通過降液管流下，被攔截在塔板上，泡沫層高度充滿板間距，以致無法操作，這稱為液泛（或淹塔）。即蒸氣的流動過程表現(xiàn)為蒸氣脈動鼓泡。泡罩塔盤的主要結(jié)構(gòu)包括泡罩、升氣管、溢流管及降液管。然而，泡罩塔經(jīng)過長期的實踐，積累的經(jīng)驗比其他任何塔型都豐富，常用的泡罩已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。② 無泄漏。根據(jù)目前國內(nèi)外實際使用的情況，主要塔型是浮閥塔、篩板塔及泡罩塔。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，以滿足不同場合需要。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，就得在塔外用鋼架結(jié)構(gòu)加強。 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、無框架的自支承式塔體，絕大多數(shù)是采用鋼材制造的?，F(xiàn)有全國化工設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站組織編制的壓力容器強度計算軟件SW6中可對設(shè)備強度和剛度進行計算。其他如大孔徑篩板、雙孔徑篩板、穿流式可調(diào)開孔率篩板、浮閥－篩板復(fù)合塔盤，以及噴杯塔盤、角鋼塔盤、旋流塔盤、噴旋塔盤、旋葉塔盤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)等方面的試驗工作，也在進行，有些已取得了一定的成果或用于生產(chǎn)。隨著這些裝置引進的新型塔設(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，還帶動了塔設(shè)備的科研、設(shè)計工作，加速了這方面的技術(shù)開發(fā)。隨著塔設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，各工業(yè)國家還陸續(xù)制訂了多種氣液接觸元件（如泡罩、浮閥、填料等）及有關(guān)塔盤制造、安裝、驗收的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和技術(shù)條件等，以保證塔設(shè)備運行的質(zhì)量和縮短其制造、安裝周期，進而減少設(shè)備的投資費用。這反映了基礎(chǔ)理論研究工作的進度放慢了，同時也表明了人們通過實踐接受前輩們的觀點：當(dāng)負荷達到最高負荷的85％時，所有不同結(jié)構(gòu)的塔盤，其效率大致是相同的。為了加強工業(yè)技術(shù)的競爭能力，長時期以來，各國都相繼建立了技術(shù)專利的管理機構(gòu)。這一時期，新型填料也有了較多的發(fā)展。（3） 穿流式雙孔徑篩板塔盤。（2） 篩板與浮閥的復(fù)合。（8） 旋流塔盤。（3） 帶垂直擋板的舌形塔盤。（7） 方形浮閥塔盤（speichim）。（3） 管式浮閥塔盤。 （4） VST塔盤（vertical sieve tray）。（4） 蜂窩形泡罩塔盤。舉例如下。在大型裝置中，塔設(shè)備的單臺規(guī)模也隨之增大。同時，麥克馬洪（Mcmahon）填料、鮑爾環(huán)填料（Pall ring）、 狄克松環(huán)填料（Dixon ring）、坎農(nóng)（Cannon）填料和矩鞍形填料（Intalox saddle）等顆粒型填料也紛紛出現(xiàn)。在此期間，許多學(xué)者總結(jié)了塔設(shè)備長期操作的經(jīng)驗，并對篩板塔作了系統(tǒng)研究，認為設(shè)計合理篩板塔，不僅保留了制造方便、用材省、處理能力大等優(yōu)點，而且操作負荷在較大范圍內(nèi)變動時，仍能保持理想的效率。（2）條孔網(wǎng)狀塔盤（kittel tray）。3. 浮閥型（1）條形浮閥塔盤（nutter float valve tray）。1. 泡罩型（1）條形泡罩塔盤。20世紀(jì)初，隨著煉油工業(yè)的發(fā)展和石油化學(xué)工業(yè)的興起，塔設(shè)備開始被廣泛采用，并逐漸積累了有關(guān)設(shè)計、制造、安裝、操作等方面的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。人們對于高效率、生產(chǎn)能力大、穩(wěn)定操作和低壓力降的追求，推動著塔設(shè)備新結(jié)構(gòu)型式的不斷出現(xiàn)和發(fā)展。（4） 結(jié)構(gòu)簡單、材料耗用量小、制造和安裝容易。并且塔設(shè)備應(yīng)保證能長期連續(xù)操作。（1） 生產(chǎn)能力大。為起吊方便，可在塔設(shè)備上焊以吊耳。按接管的用途，分為進液管、出液管、進氣管、出氣管、回流管、側(cè)線抽出管和儀表接管等。最常用的塔體支座是裙式支座（簡稱為“裙座”）。對于板式塔來說，塔體的不垂直度和彎曲度，將直接影響塔盤的水平度（這指標(biāo)對板式塔效率的影響是非常明顯的），為此，在塔體的設(shè)計、制造、檢驗、運輸和吊裝等各個環(huán)節(jié)中，都應(yīng)嚴格保證達到有關(guān)要求，不使其超差。 塔體是塔設(shè)備的外殼。兩相的組分濃度沿塔高呈連續(xù)變化。但是長期以來，最常用的分類是按塔的內(nèi)件結(jié)構(gòu)分為板式塔和填料塔兩大類，還有幾種裝有機械運動構(gòu)件的塔。因此，塔設(shè)備的設(shè)計和研究，受到化工、煉油等行業(yè)的極大重視。可在塔設(shè)備中完成的常見的單元操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等。它可使氣（或汽）液或液液兩相之間進行緊密接觸，達到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。據(jù)有關(guān)資料報道，塔設(shè)備的投資費用占整個工藝設(shè)備投資費用的較大比例；它所耗用的鋼材重量在各類工藝設(shè)備中也屬較多。例如：按操作壓力分為加壓塔、常壓塔和減壓塔；按單元操作分為精餾塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反應(yīng)塔和干燥塔；按形成相際接觸界面的方式分為具有固定相界面的塔和流動過程中形成相界面的塔；也有按塔釜型式分類的。 在填料塔中，塔內(nèi)裝填一定段數(shù)和一定高度的填料層，液體沿填料表面呈膜狀向下流動，作為連續(xù)相的氣體自下而上流動，與液體逆流傳質(zhì)。 塔設(shè)備的構(gòu)件，除了種類繁多的各種內(nèi)件外，其余構(gòu)件則是大致相同的。塔體除滿足工藝條件（如溫度、壓力、塔徑和塔高等）下的強度、剛度外，還應(yīng)考慮風(fēng)力、地震、偏心載荷所引起的強度、剛度問題，以及吊裝、運輸、檢驗、開停工等的影響。為此，它應(yīng)當(dāng)具有足夠的強度和剛度，能承受各種操作情況下的全塔重量，以及風(fēng)力、地震等引起的載荷。 塔設(shè)備的接管是用以連接工藝管路，把塔設(shè)備與相關(guān)設(shè)備連成系統(tǒng)。 塔設(shè)備的運輸和安裝，特別是在設(shè)備大型化后，往往是工廠基建工地上一項舉足輕重的任務(wù)。此外，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列各項要求。當(dāng)塔設(shè)備的氣（汽）液復(fù)合量有較大的波動時，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進行穩(wěn)定的操作。對于減壓蒸餾操作，較大的壓力降還將使系統(tǒng)無法維持必要的真空度。事實上，對于現(xiàn)有的任何一種塔型，都不可能完全滿足上述的所有要求，僅是在某些方面具有獨到之處。工業(yè)規(guī)模的填料塔始于1881年的蒸餾操作中，1904年才用于煉油工業(yè)，當(dāng)時的填料是碎磚瓦、小石塊和管子縮節(jié)等。這一時期發(fā)展的塔盤如下。（2）波紋篩板塔盤（ripple tray）。4. 噴射型（1）文丘里階梯式塔盤（benturi kaskade tray）。這批新型塔盤的出現(xiàn)，不僅為創(chuàng)建綜合性能更好的塔型打開了思路，而且為接著發(fā)生的設(shè)備大型化后選擇塔型指出了方向。在瓷環(huán)填料，亦稱拉西環(huán)填料（Raschigring）被廣泛采用后，弧鞍形填料（Berl saddle）相繼問世，特別是出現(xiàn)了斯特曼（Stedman）填料后，更大大地促進了規(guī)整填料的發(fā)展，其中有：帕納帕克（Panapak）填料、古德洛（Goodloe）填料、斯普雷帕克（Spraypak）填料等。據(jù)有關(guān)資料報道，煉油裝置的年處理能力也達1000萬噸，年產(chǎn)60～90萬噸的乙烯工廠、60萬噸的甲醇工廠、45萬噸的氯乙烯工廠、34萬噸的低密度聚乙烯工廠、也將相繼興建。在此期間，為了滿足設(shè)備大型化以及化工工藝方面提出的高壓、減壓、高操作彈性等特殊要求，又出現(xiàn)了很多新型塔盤，但按其結(jié)構(gòu)特點，仍屬泡罩、篩板、浮閥、舌型等幾種典型塔型的改進或相互結(jié)合。（3） 扁平泡罩塔盤。（3） 篩網(wǎng)塔盤（hyflux tray）。（2） 錐心浮閥塔盤（Hycontact valve tray）。（6） 帶螺旋葉片的浮閥塔盤（spiral valve tray）。（2） 活動舌形塔盤。（6） 帶傾斜擋沫板的斜孔塔盤.（7） 網(wǎng)孔塔盤（perform tray）。5. 屬復(fù)合類型的（1） 泡罩與篩板的復(fù)合。（2） 穿流式篩板塔盤。（6） 穿流式旋葉塔盤。同時，還創(chuàng)建了使小球浮動萊強化傳質(zhì)的湍球塔。但是，進入20世紀(jì)70年代后，有關(guān)塔設(shè)備傳質(zhì)理論和塔盤結(jié)構(gòu)方面的論文，已不如以前那么多了。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。新中國成立以后，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，陸續(xù)建立了一批現(xiàn)代化的石油化工裝置。對多降液管塔盤、導(dǎo)向篩板、網(wǎng)孔塔盤等，也都作了較多的