【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(jìn)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(jì)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(jì)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(jì)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(shí)，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(jiǎn)單、造價(jià)便宜、處理能力較大的優(yōu)點(diǎn)。（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(shí)，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(gè)時(shí)期，由于當(dāng)時(shí)的主觀要求和客觀條件所決定，各個(gè)時(shí)期的發(fā)展有所側(cè)重。（2） 一般填料塔比板式塔重。因?yàn)樘盍纤笠欢康膰娏苊芏?，但網(wǎng)體填料能用于低液體負(fù)荷的場(chǎng)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?yàn)榘迨剿幸合喑释牧鳎脷怏w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(jì)的首要環(huán)節(jié)。穿流式塔盤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(jiǎn)單 塔盤上無溢流裝置，結(jié)構(gòu)比一般篩板塔盤還簡(jiǎn)單。操作時(shí)蒸氣通過孔縫上升，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(dòng)，這就大大地減少了霧沫夾帶。浮閥塔盤操作時(shí)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(jìn)是取消了升氣管和泡罩，在塔板開孔上設(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。（5） 合理設(shè)計(jì)的篩板塔可具有適當(dāng)?shù)牟僮鲝椥浴＃?） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(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。（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(dòng)過程表現(xiàn)為蒸氣脈動(dòng)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(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。② 無泄漏。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。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。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)。 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(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。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(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)。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)開發(fā)。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。這反映了基礎(chǔ)理論研究工作的進(jìn)度放慢了，同時(shí)也表明了人們通過實(shí)踐接受前輩們的觀點(diǎn)：當(dāng)負(fù)荷達(dá)到最高負(fù)荷的85％時(shí)，所有不同結(jié)構(gòu)的塔盤，其效率大致是相同的。為了加強(qiáng)工業(yè)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)能力，長(zhǎng)時(shí)期以來，各國(guó)都相繼建立了技術(shù)專利的管理機(jī)構(gòu)。這一時(shí)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(tái)規(guī)模也隨之增大。同時(shí)，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(zhǎng)期操作的經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)篩板塔作了系統(tǒng)研究，認(rèn)為設(shè)計(jì)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(diǎn)，而且操作負(fù)荷在較大范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，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(jì)、制造、安裝、操作等方面的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。人們對(duì)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(dòng)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(jiǎn)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(zhǎng)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(jìn)液管、出液管、進(jìn)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(jiǎn)稱為“裙座”）。對(duì)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(duì)板式塔效率的影響是非常明顯的），為此，在塔體的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、運(yùn)輸和吊裝等各個(gè)環(huán)節(jié)中，都應(yīng)嚴(yán)格保證達(dá)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(zhǎng)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(jī)械運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的塔。因此，塔設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究，受到化工、煉油等行業(yè)的極大重視?？稍谒O(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(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，塔設(shè)備的投資費(fèi)用占整個(gè)工藝設(shè)備投資費(fèi)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(dòng)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(dòng)，作為連續(xù)相的氣體自下而上流動(dòng)，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(qiáng)度、剛度外，還應(yīng)考慮風(fēng)力、地震、偏心載荷所引起的強(qiáng)度、剛度問題，以及吊裝、運(yùn)輸、檢驗(yàn)、開停工等的影響。為此，它應(yīng)當(dāng)具有足夠的強(qiáng)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(yùn)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(xiàng)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(xiàng)要求。當(dāng)塔設(shè)備的氣（汽）液復(fù)合量有較大的波動(dòng)時(shí)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作。對(duì)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(shí)上，對(duì)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(dú)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(shí)的填料是碎磚瓦、小石塊和管子縮節(jié)等。這一時(shí)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(jìn)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(bào)道，煉油裝置的年處理能力也達(dá)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(diǎn)，仍屬泡罩、篩板、浮閥、舌型等幾種典型塔型的改進(jìn)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(dòng)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(shí)，還創(chuàng)建了使小球浮動(dòng)萊強(qiáng)化傳質(zhì)的湍球塔。但是，進(jìn)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(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。對(duì)多降液管塔盤、導(dǎo)向篩板、網(wǎng)孔塔盤等，也都作了較多的