筛板塔的工作原理及应用

筛板塔的工作原理及应用

筛板塔是逐级接触式设备，依靠两项密度差，在重力的作用下两相进行分散并逆向流动。液液萃取所采用的筛板塔的结构以及塔内两液相流动情况，与气液传质过程所采用的筛板塔类似，即轻相从塔底进入，从塔顶流出，重相侧相反，且两液相在塔板上呈错流流动；只是两液相的紧密接触和快速分离要比气液两相困难的多。若轻液作为分散相，它穿过塔板上的筛孔时分成液滴向上流动，液滴通过塔板上的重液层进行质量传递，然后进入重液层上面的空间聚结成清液层。该清液层在两相密度差的作用下，经上层筛板再次被分散成液滴而通过该板上的重液层。重液作为连续相横向流过塔板经降液管流至下层筛板。若重液作为分散相，则需将每层筛板上的降液管改为升液管，此时轻液作为连续相横向流过塔板上方的空间，经升液管流至上层筛板上方的空间，而重液相从上向下穿过每层筛板上的筛孔形成液滴而通过连续的轻液层。由此可见，每一块筛板连同筛板上方的空间，其功能相当于一级混合-澄清槽的作用。

为使分散相产生较小的液滴，筛孔上的孔径直径一般较小，通常为3~9mm，孔间距可取孔径的3~4倍。板间距为分散相通过筛孔提供了推动力，并且为两液相混合、接触和分层提供了空间。工业上所用的筛板萃取塔，其板间距为150~600mm。由于液液系统两相的密度差比气液系统要小得多，因而降液管内的液滴夹带现象要比气液系统的气泡夹带严重得多。为了避免降液管内严重的液滴夹带现象，除了在筛板上液体出口前的区域内不设筛孔外，降液管横截面积要设计得足够大，以使降液管内连续相的流速小于某指定尺寸的液滴沉降速度。由于筛板上连续相的液层较厚，故筛板上不必设出口堰。

筛板塔内分散相液体被分散成液滴然后液滴又凝聚的过程反复多次发生，同时塔内多层筛板抑制了塔内的轴向返混，因此筛板萃取塔的传质效率较高。特别是对于所需理论级数少，处理量大，且物系具有腐蚀性的萃取过程较为适宜。目前，筛板萃取塔在石油加工和石油化工的工业上已得到广泛应用。