板式塔塔板的发展现状-课程论文.doc

板式塔塔板的发展现状摘要:综述了板式塔板研究的发展历程、最新进展及其相关的工业化情况，同时介绍了各个塔板的原理和特点，对其传质和流体力学性能进行了简要的分析，讨论了塔板的发展前景。关键词:泡罩塔板；筛板型塔板；浮阀型塔板；新型塔板；板式塔；传质Abstract:The development and industrial application of new trays are introduced.Their principle and characteristics are also illustrated with their structure maps.The mass transfer and hydrodynamic performance are analyzed in brief，and the development prospect of tray is discussed.Key words:Bubble cap tray;Sieve tray;Floating valve tray;New tray;Tray column; Mass transfer 塔器作为化学工业中最常用的分离设备，其主要功能是使气（或汽）液或液液两相之间通过接触达到相际传质及传热的目的，是气液和液液之间进行传质与传热的重要设备。塔器不仅是化工、炼油生产中的核心设备之一，而且还广泛应用于化肥、制药、环保等行业中，涉及精馏、吸收、解吸、汽提萃取等化工单元操作。塔器作为化工生产中应用数量最多、涉及面最广、能耗最大的单元设备，其增效、扩能、降耗成为降低加工成本、提高经济效益最为活跃的领域之一，塔器的性能对于整个装置和企业的生产能力、产品质量、消耗定额、环保等方面均有重要影响。塔设备按塔内件是填料还是塔板分为填料塔和板式塔。在某些场合下，填料塔有压力降小的突出优点，但有些填料的造价较高，且对初始分布敏感，在高压下的分离效率和通量比在常、减压下的低得多；而板式塔结构较为简单，易于放大，造价较低，对于常压和加压物系，特别是大塔径、多侧线气液传质设备，板式塔有较大的优势，且在操作与设计中已具备了较成熟的经验。因此，对板式塔的开发研究在塔器技术中占有举足轻重的作用。近年来，随着分离技术的不断发展，国内外塔板的结构和性能有了显著的进步，相继研究并成功设计了一系列形式独特、新颖，流体力学与传质性能优良的新型塔板。本文将从泡罩、筛板、浮阀式塔板出发，介绍应用最久也是最广泛的塔板类型。1 泡罩型塔板最早的泡罩型塔板是1813年由Cellier提出来的，但是大规模应用还是在20世纪初，随着化学工业、炼油与石油化学工业的高速发展而被重视。泡罩塔由于其特殊的结构，塔板上基本没有漏液，塔板具有操作弹性和生产能力大，传质效率高，运行稳定等优点。但由于泡罩塔结构复杂，造价高，而且具有气体通过塔板的压降大，塔板上液体流动阻力大，安装维修繁琐等缺点，泡罩型塔板的主导地位已经逐渐被筛板塔板和浮阀板所取代。下面是几种典型的泡罩塔板。为了克服传统泡罩塔板的缺点并适应不同的工艺要求，人们对各种改进的泡罩塔板进行了大量的研究，发展了一些新型的泡罩塔板，如条型泡罩塔板、单流式(Uniflux tray，S型塔板)泡罩塔板、旋转泡罩塔板、带有导流叶片的泡罩塔板、扁平泡罩塔板、伞型泡罩塔板、槽式泡罩塔板、带溢流管泡罩、形和长泡罩等。它们各有其特点，能适应不同的生产需求并部分克服了传统泡罩塔的缺点，在化工、炼油与石化等工业生产和发展中起了积极的作用。 1.1 单流式泡罩塔板 单流式泡罩塔板又称单向流条状塔板，它是苏康尼动力油公司(Socony Mobil OilCo.)1954年左右提出的。S形塔板是由许多S形元件组合而成，S形元件互相交联，组成升气管和泡罩。操作时，液体从S形元件上面横流而过，气相从单向齿缝中流出，气液在塔板上呈并流接触，利用气相动能推动液体流动，故塔板上液面落差很低，气相分布均匀，气液接触密切，其效率比常用泡罩塔板高约10%。由于气液成并流流动，若液体中混有污物，也能随时被液流所带走，故其抗污性能较为优越。S形塔板升气管面积比值较常用的泡罩板为大，塔板上有效气液接触面积占塔板截面积的80%，其生产能力比常用泡罩塔板大 10%20%，操作弹性约为 68倍。 1.2 扁平泡罩 扁平泡罩通过降低传统泡罩升气管高度，减小了压降，增加了塔板效率。其结构特点是：升气管很短呈喇叭口形，气体可通畅流过；泡罩下沿或顶端比升气管的顶高，使上升气体减少反转流动，使压降显著降低。 1.3 伞型泡罩塔板 伞型泡罩塔板又称 ACV 板1-2，首先由德国研究者开发研制，它吸收了扁平泡罩的优点，使泡罩和升气管的侧壁都成 45倾斜，使之较同样直径但具有垂直侧壁的扁平泡罩有更大的额齿缝通道面积，这样由升气管上升的气体通过泡罩时涡流大为减少，压力损失降低。且伞型泡罩的间距很小，在相同塔径下可以增大气液接触面积，从而提高传质效率。 1.4 条形泡罩 条形泡罩是常规圆泡罩的一种改型2，操作性能与常规泡罩相近。其开孔率较大，造价较低。一般用于塔径大于 1m 的场合。 1.5 槽式泡罩塔板 槽式泡罩塔板是条形泡罩塔板的一种改进型3-4。它由两种不同宽度的 U 形槽组合而成，宽槽形成底板和升气管，窄槽则形成泡罩。降低了造价，改善了塔板上的流体接触状况。20 世纪70年代，Guerrieri 通过研究认为，槽式泡罩塔板已达到筛板所具有的特性，同时还具有漏液很小的优点。 另一种隧道式塔板与其相似，但槽式泡罩的下缘具有齿缝，齿缝上有与水平成45定向折边，可使气体斜向吹出，推动液体在槽内流动。这种塔板上液流行程比普通泡罩塔板长，但液面落差却很小，故比普通泡罩塔板具有更高的塔板效率，并且塔径越大，优点越突出。另外还有 Streuber塔板，其特点是液体在泡罩之间的槽底部分直线流动，结构也比较简单。 1.6 开孔泡罩塔板 为了能在很大气相和液相负荷范围内保持较高的塔板效率和稳定操作，20 世纪80年代，Bennett 5等提出了开孔泡罩塔板的设计。其结构特点是在塔板上分别布置两种不同的塔板，在大部分塔板面积上安装的是普通泡罩，靠近进口堰处安装一排或数排改进型泡罩，其结构与普通泡罩基本相同，但迎液面上开有第二排齿孔，高度处于齿缝下端和升气管上端之间。这样，当塔板处于正常气液负荷范围内时，其操作工况如同普通泡罩塔板；而当气相负荷很小或者液相负荷变化很大普通泡罩塔板已不能稳定操作或塔板效率明显下降时，开孔泡罩塔板由于靠近进口堰处的开孔泡罩上的齿孔仍能正常鼓泡，因此能正常操作并保持较高的塔板效率。 1.7 长泡罩塔板 20 世纪 90 年代出现的长泡罩塔板，由于液层很深，虽然板压降高，但具有产热效率高、气液两相接触充分的特点，适用于一些具有特殊要求的场，如某些反应器中以及一些气体分离的低温蒸馏过程。另外，针对不同的需要及圆泡罩的不足，具有导流叶片的泡罩、旋转泡罩、带溢流管的泡罩塔板等也在工业生产上有一定的应用。 1.8 泡罩立体筛板 泡罩立体筛板(BTS)6-10是由西北大学等开发的具有泡罩与垂直筛板双重特点的新型复合塔板。 该塔板的升气管和泡罩均设计成梯形，梯形泡罩内罩上部开有条形喷射孔，外罩下部开有鼓泡齿缝，使得气体分散缓冲的范围广，气液接触面积扩大到塔板至泡罩顶部整个立体空间范围。气体自板孔进入内罩，与液体在泡罩底隙接触，通过条形喷射孔及外罩鼓泡齿缝实现两次传质。气液接触经历了拉膜、破膜、雾化、喷射、混合等过程，其结构特点决定了该塔板具有较高的传质效率、操作弹性大、防堵塞能力好以及安装简便。 工业生产的进步要求气液接触塔设备具有更大的单位生产能力、更高的气液传质效率和更低的制造成本及操作费用，通过深入的基础理论及应用开发研究，近半个世纪以来出现了许多新型塔板和高效填料，它们各具优点，与泡罩塔板相比，具有处理能力大、压降小、结构简单等特点，逐渐取代了泡罩塔板的主导地位。然而，泡罩塔在长期的生产实践中积累了比其他塔板都要丰富的经验，常用的泡罩塔板都进行了标准化，为设计和制造带来了便利。此外，虽然通常泡罩塔比筛板的气相压降约高200300Pa，但除了对真空度要求较高的情况外，对于常压或加压操作时，气相压降并不是一个主要问题。目前泡罩塔在工业上仍有其使用价值，尤其是一些生产操作上对于稳定性和可靠性有特别要求的场合。 2 筛板型塔板筛板是应用最早的塔板形式之一，距今已有200年历史。19世纪30年代酿造工业中就已使用了筛板塔，但由于当时的筛板结构较为单一，操作弹性极小。这一致命弱点致使筛板塔在随后的一百多年间里未被广泛应用。第二次世界大战结束后，炼油和石油化学工业的迅猛发展给板式塔提供了前所未有的机遇。生产过程的大型化促使人们更加关注设备的加工和维修费用，筛板塔在此方面具有明显的优势，从而重新确立了它在板式塔中的地位，并且长期的生产和科学实践证明了一个合理设计的筛板塔完全可以稳定的操作。为了克服旧式筛板固有的缺陷并适应现代工业生产的要求，筛板的结构不断改进，出现了一些新型筛板，如导向筛板、新型垂直筛板、多降液管筛板、网状筛板等。目前，筛板塔已成为应用最为广泛的板式塔之一。2.1 高效导向筛板高效导向筛板是根据普通筛板和其他塔板的生产实践以及技术发展的需要而研究开发的新型塔板，它在普通筛板的基础上，主要采取2项重要的改进措施:(1)在塔板上除筛孔外还开有一定数量的导向孔，导向孔形如百叶窗在板面上突起，三面与塔板相连，一面开孔，开孔方向与液流方向一致；(2)在液体进口区开设了向上凸起的斜台状鼓泡促进器，使塔板进口区的液层变薄，形成一个易被气体突破的部分，且诱导液体刚进入塔板即出现大量鼓泡。新型高效导向筛板还对导向孔的开设(包括导向孔的开设高度、缝宽以及开设的密度和转角等)进行了大量的改进和探索。该塔板具有生产能力大、塔板效率高、塔压降低、抗堵塞性能好、结构简单、造价低廉、维修方便等优点，适用于化工、化纤、石化、轻工等行业的生产。石家庄化工化纤有限公司、广西维尼纶(集团)有限公司和山西三维集团股份有限公司采用高效导向筛板技术进行塔改造后，达到了扩产、节能、降耗的目的，产品质量也有很大的提高。2.2 多降液管筛板20世纪60年代，美国联合碳化公司(UCC)开发了MD塔板，这是一种多降液管筛板，开发以来就受到了很大的重视，继而美国环球油品公司(UOP)在1992年国际精馏与吸收会议上提出了增强型MD塔板(ECMD)。针对MD板在液流分布和传质效率方面存在的不足，浙江工业大学在20世纪90年代末开发了DJ系列塔板。目前DJ塔板有3种型号:DJ-1型塔板是为适应大液气比的吸收操作而开发的，主要结构特点是采用宽型降液管，并对降液管的根数和排列作改进和优化；DJ-2型板上设置了导流装置，在相应位置上开设导流孔，安装导流板，改善液流的初始分布，使塔板上液流接近活塞流；DJ-3型塔板的下方复合一薄层规整填料，填料层处于气相空间，起抑制雾沫夹带作用，使板效率较F1浮阀提高10%15%，通量提高15%20%。DJ塔板能胜任大液量和加压操作，1999年针对DJ系列塔板存在的冲击漏液缺陷，研究开发了诱导型防冲击漏液装置，使DJ系列塔板的性能进一步提高。2.3 大通量筛板Kock-Glitsch公司开发的NYE塔板在结构上设计了独特悬挂式降液管入口装置，增大了鼓泡区面积，与常规塔板相比，塔处理能力提高10%30%，传质效率提高10%以上，是老塔改造最常用的一种塔板。此外，类似NYE塔板入口降液管装置的还有Kock-Glitsch公司的MAXFRAC塔板。95型大通量塔板是南京大学开发的，通过改进降液管结构和板面设计，从而提高塔板的有效传质面积。其基本构思是:(1)采用月牙形溢流堰，使其非传质区面积控制在5%以内，塔的通量增加10%25%；(2)采用尾管向塔壁开口的降液管，使液体直接从塔壁降下，延长液体在塔板上的平均停留时间，从而提高板效率；(3)使用全塔板液体均匀导流，使板上液体呈活塞流状态。该塔板与NYE塔板相比，通量提高10%15%，效率提高5%以上。此外，属于此类的还有SLIT塔板、VOR-TEX塔板等。3 浮阀型塔板浮阀塔板是20世纪中期由美国科学家开发的一种塔内件，它以其特殊的浮动机理和简单的结构受到了各国工业界的重视。在炼油、化工行业，泡罩塔板一直占据着主要地位，有着操作弹性大、不易堵塞、操作稳定的特点。但他们压降高、通量小，结构复杂，不便于维修，浮阀塔板改变了这个现状。浮阀塔板具有较高的操作弹性，尤其在气液负荷变化较大时，仍然能够保持较高的传质效率。浮阀塔板的主要优点：由于阀片可以随着气相流量的大小上下浮动，气相流动通道可随气相流量自动调节，增大了操作弹性；与筛板相比，浮阀塔板的气相是沿水平方向吹出，而不是垂直于塔板的流动方向，这样就有效地减小了雾沫夹带量和板上液层高度，延长了塔板上气体和液体的接触时间，传质效率大大提高；相对于泡罩塔板，浮阀塔板的结构简单，降低了塔板制造成本。3.1 圆盘形浮阀3.1.1 圆形浮阀圆形浮阀自开发成功后，因其具有操作弹性大、效率高等诸多优点，在工业生产中得到广泛的应用。其代表是美国Glitsch公司推出的V1型浮阀，国内称之为F1型浮阀。其后Glitsch公司针对V1型浮阀的不足，又开发了V2V4等几种圆形浮阀11。20世纪60年代英国Hydronyl公司及西德MAN公司共同研制了锥形浮阀，日本日曹工程自英国引入了该种浮阀的专利，用作石油化工及精细化工等的精馏和吸收设备12，其独特之处在于浮阀的中心有一向下凹陷的圆锥，使锥形浮阀的通道截面突变较少，气流呈流线形，增加了操作的稳定性，并减少压力损失。但随着塔器技术不断进步，发现上述传统圆形浮阀塔板依然存在着不足:(1)浮阀阀盖上方无鼓泡区，其上方气液接触状况较差，造成塔板传质效率降低；(2)塔板上液面梯度较大，气体在液体流动方向上分布不均匀；(3)从阀孔出来的气体向四周吹出，导致塔板上液体返混程度较大；(4)在操作中，浮阀和阀孔易被磨损，浮阀易脱落。为此，国内外对浮阀塔板的研究做了大量工作，推出了许多新型的浮阀塔板。3.1.2 环形浮阀 由于F1浮阀上方存在传质死区及塔板压降大的缺陷，前苏联专家开发了一种环形浮阀塔板，如图1所示。环形浮阀的下侧有3个阀腿，使浮阀升降平稳，并起限位作用。处于工作状态时，每个环形浮阀可形成内外两层鼓泡，减小了缝隙气速，塔板压降有所降低，气相负荷上限有所提高13-16。3.1.3 ADV微分浮阀塔板ADV微分浮阀15，该浮阀在阀盖上开小阀孔，充分利用浮阀上部的传质空间，使气体分散更细密均匀，气液接触更充分；局部采用带有导向作用的微分浮阀，消除塔板上液体滞留现象，提高气液分布的均匀度；阀脚采用新的结构设计16，使浮阀安装快捷方便，操作时浮阀不易旋转，不会脱落。与F1型浮阀相比，微分浮阀的塔板效率提高了10%20%，塔板处理能力提高约40%。3.1.4 高效锥形浮阀塔板高效锥形浮阀17-18是在原锥心浮阀的基础上开发的，如图3所示。它的特点在于:在锥体的正底部和腰部钻4个合适尺寸的小孔，运行中气流沿小孔均匀喷出，一方面给阀体一个向上的提升力，减少塔板的压力降；另一方面改善气液接触，消除F1浮阀阀盖上部的液体滞留区，优化传质作用；导流锥和小孔的共同作用，使气流均匀顺畅地沿阀体四周流出，避免了浮阀的磨损、脱落、卡死等现象的发生。3.1.5 导向圆浮阀导向圆浮阀19将F1型浮阀和导向筛板的优点有机地结合起来，它在阀盖上开设导向孔，增大了气体通道的有效面积，气体分布较为均匀，有效地降低了气速，减少了雾沫夹带量，同时降低了液面梯度和塔板压力降，提高了传质效果。另外，它同时在阀孔内设置槽孔，避免了阀体的旋转、磨损、脱落。与F1型浮阀相比，塔板压降降低了100200 Pa，处理能力提高15%35%，塔板效率提高10%20%。3.2 盘形浮阀1953年Koch工程公司开发了T形20-21和A形20-22盘形浮阀，其中又以T形浮阀(国内称为十字架浮阀)应用更广泛一些。它是由无阀腿的圆弧形阀片及具有四只脚的十字形挡架所组成。挡架的脚固定在塔板上，对阀片起定位和导向的作用。T形浮阀塔板具有压力降小、漏液少、抗污能力强等特点。郭绪强、刘爱贤23借鉴了锥形浮阀的特点，对传统的T形浮阀进行改进，发明了T0浮阀，它在圆形阀片中心作一向下凹陷的圆锥，取得了良好的效果。成建等24发明了一种圆盘式双浮动阀，它在圆弧形阀片的中心开小舌形浮阀，并在阀片周边设置了3个外伸爪，避免了阀片随意转动。值得一提的是德国Stahl公司在20世纪80年代推出的一种类似于盘形浮阀的高弹性浮阀塔板(Varioflex ValveTray，简称VV塔板)25，如图6所示。它的操作弹性很大，可达121左右。VV浮阀的结构也分为阀片和十字形挡架两部分。在十字形挡架下设置一可上下活动的阀片(带有三个外伸爪)，阀片中央开有20 mm的圆孔。阀片升起之前，塔板开孔率由20 mm的孔决定；气量增大时，阀片开始升起，开孔率增加，一直到阀片达到挡架盖板。由于其特殊的结构设计，阀片不会被卡住或脱落，使用可靠；同时固定阀保证气体水平吹入液体，强化了气液接触时的湍动作用。黄洁等26在经Stahl公司同意后，公开发表了此种塔板较完整的性能试验结果，明确了该塔板的优点及缺陷。3.3 条形浮阀Nutter在1951年开发出了Nutter条形浮阀，此后陆续对其进行改进，出现了P形、D形、L形、DL形等条形浮阀。条形浮阀的特点为:条形浮阀不会旋转，因而不易磨损，阀片不会卡死、脱落；由于条形浮阀的气体从两侧喷出，不像圆形浮阀从四周喷出，所以塔板上的液体返混小于圆形类浮阀塔板，效率相对较高；可以排出较圆孔形更大的开孔率，从而提高处理能力。经工业实践证明，条形结构的浮阀塔板操作性能较传统圆形浮阀塔板略为优秀。但是上述条形浮阀依然存在一些不足: 与传统圆形浮阀类似，阀盖上方无鼓泡区，造成塔板传质效率降低； 由于大多采用矩形阀腿，且前阀腿和后阀腿宽度一样，气流不能绕过前阀腿，阀前端存在传质死区； 虽然其返混较圆形浮阀小，但对塔板弓形区的返混无太大改进； 长条形阀孔的四个锐角会形成严重的应力集中，易引起塔板的机械损坏。因此近年来国内不仅对条形浮阀的性能进行大量研究，还针对条形浮阀的不足，开发出多种形式的条形浮阀。3.3.1 具有导流性能的条形浮阀目前具有导流性能的塔板，在结构上主要有3种形式。(1)阀盖由传统的矩形进化为梯形、箭形(前端呈梯形后端为矩形的组合结构)或三角形，阀盖短边一侧朝向降液管。具有代表性的是梯形浮阀塔板，如图7所示。它的特点是气体从梯形阀体两侧斜边喷出，因此气流方向与液流方向呈锐角，有助于推动液体在塔板上的流动，达到降低液面梯度、消除板上液体死区、减少返混、提高传质效率和降低塔板压降等目的。(2)在条形浮阀的阀盖上开孔，开孔方向朝着降液管，以导向浮阀、J F复合浮阀塔板为代表。这种浮阀以独创的构思，在阀盖上开导向孔或舌孔，使阀盖上的气、液两相并流，气相推动液相流动，液面梯度及塔板压降减小，通量增大。更重要的是这类浮阀解决了传统浮阀上端存在传质死区的不足，板效率大大提高，为中国的浮阀发展做出了贡献。(3)在浮阀的前阀腿上开孔，以洛阳石油化工工程公司设备研究所开发的导流浮阀塔板为代表，如图10所示。该导流浮阀在条形浮阀的前阀腿上开一矩形孔，气流在水平通过阀体两侧的同时，增加一个向前吹出的气流动力，导引液体向前流动。它不但可以改善阀与阀之间的鼓泡状态，还有利于克服液体滞流与返混现象，减小液面落差，这对于降低塔板压降和提高塔板效率都有积极作用。该导流浮阀的塔板压降较F1浮阀平均降低约200250 Pa，塔板泄漏约低10%，塔板效率提高约10%。与这种导流浮阀塔板原理结构类似的还有洛阳瑞昌石油化工设备有限公司开发的RCH型喷射浮阀塔板27，这类浮阀在前阀腿设置喷射导向舌孔，并在舌孔上方设有引导气相流动的舌形整流帽。中国石化工程建设公司开发出BJ塔板。BJ浮阀在矩形的前阀腿上开一个尽可能大的通气孔，并通过前后阀腿不对称结构设计，保证阀体受力平衡，以使浮阀能平稳浮动。3.4 新型条形浮阀3.4.1 梯形导向浮阀梯形导向浮阀汲取了梯形浮阀及导向浮阀的优点。阀盖呈梯形，推动液体在塔板上流动，另外又在阀盖上开设导向孔，增大阀体的整体导向作用。与此类似的还有角形双动浮阀和双浮动梯形浮阀。这类浮阀不是在阀盖上开固定的导向孔，而是安装了可一边浮动的小浮阀，大大提高了它们的操作弹性。另外还有箭形浮阀，如图12所示，这种浮阀在具有导向作用的箭形阀盖上冲出导气孔或设置浮阀，提高了传质效率。3.4.2 齿边浮阀塔板浙江工业大学于2004年开发了齿边浮阀塔板。该浮阀具有如下特点:浮阀阀面侧边的形状为向下折的齿形边，使气体流出浮阀侧孔时被分割成许多股小气流，从而增大气液接触比表面积，提高塔板传质效率；齿形边向下弯曲后，通过浮阀时一部分气体碰到齿形边后以斜向下的方向喷入浮阀间液层，而另一部分气体则通过齿间的空隙以斜向上的方向喷入浮阀上部液层，使得浮阀间及浮阀上部液层的局部气含率趋于一致，提高操作稳定性；浮阀阀面中心具有向下凹的楔形槽，可以降低气体通过浮阀的阻力；在背液阀腿上设置有导向孔，可以减小塔板上的液面梯度，并消除塔板上的液体滞流区。这是一种综合性能良好的浮阀。3.4.3 单侧浮动整流浮阀 单侧浮动整流浮阀，其特点:在阀盖上设置单侧浮动阀，并在其前阀腿上开整流孔。据称该浮阀可显著减少塔板上的液面梯度，减少液体返混，消除塔板上的液体滞止区，传质效率较F1浮阀提高10%30%，处理能力提高30%以上。与单侧浮动整流浮阀类似的还有天津大学开发的双处喷射导向梯形浮阀，这种浮阀是在梯形浮阀的阀盖上开设通气窗，前阀腿开通气孔，将梯形浮阀、导向浮阀和导流浮阀的诸多优点有机地结合在一起。3.4.4 导向筛孔浮阀天津大学开发了导向筛孔浮阀。该新型浮阀主要由导向孔浮阀盖和导向筛孔侧板组成。当气流穿过该浮阀时，一部分气体从导向舌孔流出，推动液体定向流动，减小液面落差；另一部分气体从阀体侧板的筛孔流出，被圆形筛孔或条形筛孔分割成小股气体，使气液接触面积增大。因此该浮阀具有筛孔和浮阀双重结构，同时又具有导向结构，所以该浮阀具有筛孔塔板流股小、气相分布均匀的特点，又具有浮阀塔盘操作范围大的特点，还具有导向功能，效率高、弹性大。4 新型塔板 泡罩、筛板、浮阀式塔板是应用最久也是最广泛的塔板类型，但今年以来，为了适应现代石化行业的特殊要求，一些异于这三种塔板的特殊设计的塔板也大量开发出来，并取得了良好的应用效果。4.1 组合导向浮阀塔板组合导向浮阀塔板是华东理工大学在1996年开发的专利技术，该阀吸取了条阀和导向筛板的各自特点，形成一种创新的组合条阀。它由矩形导向浮阀和梯形导向浮阀按适当的配比组合而成。组合导向浮阀塔板的主要特点为：塔板上配有矩形和梯形导向阀，浮阀上没有导向孔，导向孔的开口方向与塔板上的液流方向一致；根据液流强度的大小或液体流路长短适当调节梯形浮阀和矩形浮阀的配比；浮阀在操作中不转动，浮阀无磨损，不脱落；塔板效率与F1（V1）型浮阀塔板效率相比提高10-20；生产能力可提高20-30。4.2 SUPER V型浮阀塔板石油大学与北京设计院一起，在原来HTV船型浮阀塔板的基础上，独家提出了浮阀填料化的开发思路，开发了SUPER V型系列浮阀塔板，实验室研究和初步工业应用表现出来极为优良的操作特性，具有广泛的应用前景。浮阀采用U型带翼结构，浮阀侧翼开孔和开缝，提高塔板气液接触均匀性，防止浮阀结焦和结垢沉积。设计了侧翼开孔的浮阀结构，以适用于低等结焦、结垢体系，成为SUPER V-1浮阀；设计了侧翼开缝的浮阀结垢，以适应于中等以上结焦、结垢体系，成为SUPER V-2浮阀。同时，该塔板采用同抹斜式降液管出入口堰相结合大大提高了降液管的液相通过能力。该类浮阀塔板效率极高，操作弹性较大，为41左右，但结构较复杂，制造成本较高。4.3 波纹筛板波纹筛板由美国STONE-WEBSTE工程公司开发，目前已经成功的开发出了第二代产品。波纹筛板是将穿流式塔板冲压成正弦曲线波纹形状，改善两相分布可以提高塔板的操作弹性。塔板的波峰和波谷按照气液负荷和传递性能参数确定。这种塔板不设降液管，增加了塔板的有效面积，故使塔的处理能力明显提高，空塔气速为筛孔塔的1.2-1.5倍；相邻两层塔板的波纹相互垂直，增加了液相流动的均匀性；两相传质不受泡沫层高度影响，操作的灵活性较大；板上气液互相扰动，减轻了污染堵塞，延长了使用周期。但是，传质效率低。4.4 SLIT塔板SLIT塔板由瑞士KUHNI公司在筛孔塔板的基础上开发成功，这种塔板在结构上以一对细缝代替筛孔，气体通过细缝后沿着水平方向进入液层，雾沫夹带明显减少，气液两相接触时间长，传质效率比较高。目前，SLIT塔板共有A型和B型两种。其中：A型塔板的中央为降液管，降液管的底部为液体分布管，液体通过分布管流到下层塔板的外圆周，降液管所占的面积比常规塔板的小，板间距为200300mm，塔板效率6080，液体负荷0.2512.00m3/(m2h），操作弹性高于41；B型降液管是交替的，板间距250400mm，塔板效率5070，液体负荷40.00m3/(m2h），操作弹性高于41，尤其适用于容易起泡的体系和带固体颗粒的场合。5 结束语以上介绍的这些塔板的设计特点为:一是强化利用液体进、入口面积并匹配新型降液管设计，增加气相处理量；二是强化鼓泡面积，主要采用特殊的微型浮阀提高传质效率，与传统的塔板相比这些新型塔板的气、液两相处理能力增加约25%并且能，保持甚至还能提高原有传统塔板的传质效率和操作弹性；三是通过改变气、液两相的接触形式来强化传质过程，提高效率，增大通量。对于板式塔，今后的研制重点可能会从针对提高塔板效率转向针对某些特定问题上(如低压降、大通量、气液流动和接触均匀)的新型塔板上来，但更多的工作应集中在已有优秀板型的深人研究和应用上。所以以下几个方面在未来的研究工作中应得到重视(1)工艺条件与塔内件的更新、改造及其一体化匹配技术，针对不同的工艺要求和塔内不同截面的气、液负荷采用最经济合理的高效塔板，使塔的整体操作费用与投资费用之和最省。例如，专用性强的塔内件(如含污垢聚合物的、粘性体系的特殊要求的塔板)的开发；(2)塔内件结构、材质的改进或更新；(3)整塔的精心设计、制造、安装和操作，以及对于老塔改造中置换、安装和开工技术；(4)故障检测和诊断技术现代化。先进的检测和诊断技术可以提高科研水平、指导生产，例如利用，一扫描技术可以诊断出塔板脱落、降液管损坏、筛孔堵塞以及操作负荷过大等故障，这样就可以检测塔内腐蚀、污垢的生长情况，有把握地延长操作周期；(5)设计方法的理论化、普遍化和精确化。概括来说有如下几个方面:数据库的扩充普遍化关联模型(主要模型是传质效率或传热效率、压力降和处理量上限液泛)单项参数研究，改进结构设计；(6)小型热模大型冷模计算机模拟放大相结合的放大策略。 1 兰州石油机械研究所. 现代塔器技术M. 北京: 烃加工出版社， 1990: 181. 2 魏兆灿， 李宽宏. 塔设备设计M上海：上海科学技术出版社， 1988: 85. 3 Guerrieri， Salvatore ABubble cap trayP. US Patent: 3914352， 1975-10-21. 4 Guerrieri， Salvatore ABubble cap tra