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第八节 板式精馏塔
塔径在1米以上的塔设备中，板式塔是用得最广泛的传质设备。在板式塔中气、液两相接触较为充分。传质传热良好，生产能力也较大。
在板式塔中，由于蒸气通过塔板上液层的方式不同，而构成各种不同类型的塔板。目前工业生产中常用的有泡罩塔、浮阀塔、筛板塔等。下面仅就常用的泡罩塔、浮阀塔和筛板塔作简单介绍。
一、泡罩塔
图4-22 泡罩塔板结构示意
1、塔板；2、泡罩；3、蒸气上升管；4、降液管；5、溢流堰
泡罩塔是工业生产中常用的一传质设备，图4-22为小塔径泡罩塔板示意图。塔内设有若干层塔板1，每层塔板上有若干泡罩2。泡罩安装在蒸气上升管3的上面,泡罩下缘浸没在塔板上停留的液体中形成液封。沿蒸气上升管3上升的蒸气，经由泡罩底缘所开的齿缝（或小槽口）分散成小气流喷出，并穿过液层到达液面，然后进入上一层塔板。溢流堰5有适当高度，借以维持塔板上有一定高度的液层。
泡罩塔在正常操作时，由泡罩齿缝喷出的气流互相冲击，形成泡沫和雾滴随蒸气一起升至液面以上的空间。故可认为两塔板之间的空间都为雾沫和液滴所满，在这个空间里，气、液两相充分接触，进行传质、传热过程。
操作正常时，泡罩塔的塔板效率较高（操作良好时可达80～85%），操作稳定，能在气、液负荷变化较大的范围内保持一定的板效率。其缺点是结构复杂，用钢材多，安装、维修不便，且气流阻力大，气体颁布不甚均匀等，因此有被浮阀塔和筛板塔代替的趋势。常用于轻工、饮料工业。
二、浮阀塔
浮阀塔是近几十年来发展起来的一种新型板式塔。与泡罩塔相比，它的主要特点是塔板效率高，流体阻力小，生产能力大，操作弹性大（即当蒸气流速在较大范围内变动时，不至于影响分离效率。）。结构简单，造价低，且可用于脏、粘等物料的分离。因此，很快得到广泛应用，成为化工和炼油生产中的主要塔设备。
浮阀塔的构造与泡罩塔相似。在浮阀塔内，每层塔板上除有降液管、溢流堰外，还开有许多大孔（一般孔径为39
mm）,每孔中装有一个可上下移动的浮阀。目前国内外使用的浮阀有多种型号。F-1型浮阀是典型的、最常用的型号，如图4-23（a）所示，它是一个圆形阀片，阀片的周边有向下倾斜的边缘。阀片上有三个向下的突出部（B），使阀片落下时尚能与塔板保持2～3mm的缝隙，以防止由于锈蚀与塔板粘结而不能开启。阀片下有三条“脚”钩（A）插入开孔中，以限制浮阀有一定的开度，并使其不能脱离阀孔。图4-23（b)表示浮阀塔一块塔板的操作情况。图4-23（c）为十字架型浮阀，它是利用十字架来固定阀片位置，十字架的四只“脚”固定在塔板上。
图4-23 浮阀塔和浮阀示意图
浮阀塔在正常操作时，靠蒸气的压强将阀片顶开，被顶开的阀片在液层中上下浮动。蒸气成小气流经液层鼓泡而出。塔板上的液体除少部分从阀孔漏下外，大部分经溢流堰沿降液管流至下层塔板。这种塔板的操作特点是随着塔内上升蒸气量的改变，浮阀能自动上下浮动以调节阀片的开度，也就调节了阀孔气流速度以保持恒定。因此，当蒸气的流速有较大变动时，仍能保持良好的鼓泡状态，使塔板具有较高的分离效率。常用于炼油，石油化工。
三、筛板塔
筛板塔是最早用于化工生产的塔设备之一，但以往因操作不易掌握而未被广泛使用。近年来，筛板塔经过大量研究和工业实践，在结构和设计方面得到改进，逐步推广应用于化工和炼油中。
与泡罩塔相比，筛板塔有以下优点：生产能力约大10%，在优惠条件下板效率约大10%（与浮阀塔相近），气体流动的压强降少30%，造价少40%。筛板塔的主要缺点是气液流量变化范围窄，气液流量的变动会显著影响操作的稳定性和塔板效率，此外，筛孔也容易堵塞。
图4-24 筛板结构和操作示意
筛板塔的示意结构如图4-24所示。塔板上分布均匀的小孔，经降液管从上层流下的液体进到筛板，气体（或蒸气）经筛孔分散鼓泡通过液层，形成的泡沫层是进行传质的主要区域。
筛孔直径是筛板的一个重要参数，直径小，气流分布均匀，操作较为稳定，但加工困难，气流阻力大，筛孔易堵。筛孔直径推荐值为4～5mm。