第十一章
气液传质设备
蒸馏和吸收操作是基于不同原理的分离过程，但是，从气液传质的角度来看，蒸馏和吸收又有着共同的特点，例如，均要求气液两相应充分接触，且接触后的两相又能及时分离，以迅速有效地实现两相间的传质过程。为此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。塔设备是能够实现蒸馏和吸收两种分离操作的气液传质设备，广泛地应用于化工、石油化工，石油等工业中。其结构形式基本上可以分为板式塔和填料塔两大类。虽然这两类塔既适用于蒸馏操作也适用于吸收操作，但是，在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量小时多采用填料塔。当然也有例外。对于一个具体的工艺过程，选用何种塔型为宜，尚需根据两类塔型各自的特点和工艺本身的要求而定。本章重点介绍板式塔的塔板类型，操作特点和设计方法，同时也介绍各种类型填料及填料塔的流体力学特性和计算。第一节板式塔板式塔为逐级接触式的气液传质设备。以筛板塔为例，其结构简图如图111所示。
图111板式塔结构
在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管（参见图112塔板结构）。操作时，液体靠重力作用由上层塔板经降液管流至下层塔板，并横向流过塔板至另一降液管，如是逐板下流，最后由塔底流出，降液管的上端高出塔板一定高度，构成能使板面上维持一定厚度的流动液层的溢流堰，称为出口堰。气体从塔底送到最下层板的下面，靠压强差推动，逐板由下向上穿过筛孔及板上液层而流向塔顶，气体通过每层板上液层时，形成气泡与液沫，泡沫层为两相接触提供足够大的相际接触面，有利于相间传质。气液两相在板式塔内进行遂板接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。上述操作方式中，气、液两相在每层板上成错流流动，但对整个塔来说，则基本上成逆流流动。板式塔的空塔速度较高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、清理方便，为工业上所广泛采用。
图112塔板结构
111塔板类型
板式塔类型的不同，在于其中的塔板结构不同，现将几种重要类型的板式塔分述如下。一泡罩塔
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f板式塔的基本结构可以用泡罩塔为例，如图113所示。塔板上有若干自下而上通气用的短管，用圆形的罩盖上，罩的下沿开了小孔或齿缝。操作时，液体进入塔顶的第一层板，沿板面从一侧流到另一侧，越过出口堰的上沿，落进降液管通道而达到第二层板，如是逐层下流。出口的溢流堰使板上维持一定的液层高度r