国内外塔设备的研究现状(4)
图3.6 矩形喷射塔板帽罩结构
（4）梯形立体传质塔板
CTST是河北工业大学开发研制的一种高效喷射塔板， 已获得国家专利[20]。它具有通量大、板效率高、操作弹性大、塔板压降低和物料适应性强等优点，并在工业生产中取得成功应用。塔板结构见图3.7，塔板上开有矩形开孔，孔的上方设置带有筛孔的梯形帽罩，帽罩上方带有分离板[21]。该塔板打破了传统的平面形式传质区域的限制，将气液传质区域发展到罩内、罩间及罩顶的立体空间范围，使板式塔板空间得以充分利用。
CTST与传统的新型垂直塔板在操作时的主要不同为气液混合物在罩内上升，撞到分离板后部分折回，返回的气体及液滴与上升的气液混合物碰撞、混合，然后一起自罩顶侧面缝隙和侧面筛孔的两侧斜向上方喷出，喷出的气液与邻罩喷出的气液再次相互对喷，最后气液分离气通过罩顶分离板上升至上层塔板，而液体落回塔板。由此可见，气体和液体共经历了拉膜、破碎、碰顶返回、喷射、互喷以及分离6个过程。塔板上采用矩形开孔，提高了开孔率。帽罩上方的分离板降低了雾沫夹带，并且提高了传质效率。
图3.7 CTST帽罩结构
（5）喷射式并流填料塔板
JCPT 是天津市新天进科技开发公司发明的一种将填料和塔板结合的新型复合塔板，见图3.8[22]。塔板上开有圆孔，在圆孔上安装帽罩，帽罩上部的方形框架内装有规整填料，上有顶盖。该塔板成功地将塔板与填料结合起来，有效地利用了塔板上面的空间，使得塔板同时具有了板式塔和填料塔的优点，效率高、压降低且通量大。不足之处是结构较复杂，今后应考虑简化结构。
正常操作时高速气体将进入罩内的液体拉膜并破碎，气液两相在罩内继续上升，以近似于乳状流的形式进入规整填料层，在填料层内，相际接触面积变大并不断得到更新，最后形成更细小的液滴从填料层喷出。填料层的作用就是有效利用了在New VST中未得到充分利用的罩内空间，且在一定程度上改善了罩间对喷的情况。
天津大学对JCPT进行了流体力学和传质力学的试验。New VST的单罩液体提升量与板上清液层高度和气体速度有关，而JCPT与New VST不同的是气速对单罩液体提升量的影响不大，这是由于填料层的开孔率较大，气体在罩内几乎不积聚，气体的阻滞力与推动力近似平衡， 因此对提升量的影响不大。JCPT的湿板压降比New VST的要低得多，初步分析认为是由于规整填料具有固定流道层所致。在相同的气速下， JCPT的雾沫夹带比New VST的要小。天津大学采用乙醇 -水系统在全回流条件下的热模塔内进行传质性能的测定试验，用芬斯克斯公式计算理论塔板数，求得平均板效率，并与New VST相比较，表明正常操作范围内JCPT的板效率比New VST的高7%~ 15%，大通量时达到15%。主要原因是，随着气速的增大，JCPT的单罩液体提升量变化不大，气速增大到一定程度时， New VST的单罩液体提升量却随着气速的增加而减小。气液两相在填料层内具有较大的传质面积以及传质推动力。在填料层的作用下，气液定向喷射，基本不存在返混现象。
图3.8 JCPT帽罩结构
3.3 穿流塔板研究概况
穿流塔板又称无溢流塔板，也是最早开发的塔板之一，曾于1912年在石油分馏中应用，由于它操作弹性小，没有在工业广泛应用。穿流塔板上，开有栅条或筛孔，不设降液管，气液均从栅缝或筛孔流过。因此，这种板型在操作时，气液相互影响大，容易造成干板或液泛，使得操作范围窄。针对这一弱点人们开发了多种型式的穿流塔板，例如穿流浮阀塔板、双孔径穿流塔板、升举穿流塔板、非均匀开孔穿流筛板等但均未在工业上广泛应用。穿流式塔板根据板上开有栅缝或筛孔，分别称为穿流式栅板塔或穿流式筛板塔。将筛板压成波纹后作为塔盘，就成了波纹塔，波纹塔克服了穿流筛板塔操作范围窄，弹性小，以及大直径塔盘由于制造和安装偏差所造成的气液接触不均等缺点。穿流式塔盘上的栅缝或筛孔大小可按物料的污垢程度、所要求的效率等情况而定。孔缝大，则耐污垢性好，加工容易，但效率较低。栅缝一般宽为3~12mm，长为100~150mm，常用缝宽为3~5mm。筛孔孔径一般为3~10mm，近来有用到25mm的，常用孔径为5~8mm。塔盘开孔率一般为15％~25％，亦有大到40％的[23]。
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