[科普中國(guó)]-操作彈性

操作彈性是指上升氣體速度的最小允許值（負(fù)荷下限）到最大允許值（負(fù)荷上限）之間的范圍。上升氣體速度在此范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，精餾塔能在一定的分離效果下，維持正常操作。

板式塔的負(fù)荷性能圖板式塔的負(fù)荷性能圖是用以表示塔盤上氣液兩相能正常流通、且保持相當(dāng)塔板效率的穩(wěn)定操作范圍。超越此范圍，塔的正常操作就遭到破壞。氣液流量、物系性質(zhì)、塔板結(jié)構(gòu)等因素都會(huì)影響塔的操作。

在負(fù)荷性能圖上，不同類型的塔盤，有不同的界限曲線。對(duì)于溢流式無升氣管的塔盤（如篩板、浮閥或舌形等），可用下列一些曲線來確定其穩(wěn)定操作區(qū)（圖2-30）。

(1)氣相下限操作線。例如篩板塔、舌形塔的漏液線，浮閥塔的下限閥孔動(dòng)能因子線等。低于此線時(shí)，氣液相間不能正常接觸。

(2)過量霧沫夾帶線。氣速超過此線時(shí)，霧沫夾帶過量而使塔板效率降低過多（一般精餾的霧沫夾帶允許限為0.1kg/kg上升氣）。

(3)液相下限線。當(dāng)塔盤上的液體流量過小，使堰上液流高度小于6mm時(shí)，就不能保證液流在塔盤上均勻分布。

(4)液相上限線。如果液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間不足，泡沫未能分離而引起泡沫夾帶，此即所謂氣相返混，因而降低了塔板效率。

(5)液泛線。氣液流量超過此線則造成液泛。這是由于氣液流量過大時(shí)，使氣相通過一層塔板的壓力降過大，同時(shí)液相通過降液管的推動(dòng)力減小、阻力增大，引起降液管液泛，破壞塔的正常操作。

圖中各曲線所圍成的陰影區(qū)域，表示塔盤的穩(wěn)定操作區(qū)。然而各線的相對(duì)位置會(huì)因塔盤型式的不同而改變，即使同一塔型，結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化也會(huì)引起圖線的移動(dòng)。例如降液管設(shè)計(jì)得太小，液相上限線就將左移，甚至可使液泛線位于區(qū)域之外。這表示在發(fā)生液泛之前，液相流量已受降液管的最大負(fù)荷所限制。

對(duì)于不同塔型也會(huì)出現(xiàn)不同的界限曲線。例如泡罩塔的負(fù)荷性能圖（圖2-31）與 圖2-30的主要差別是：液相下限線變?yōu)椤板F流線’’；氣速下限線是脈動(dòng)線；且在氣速下限線的右側(cè)還有一條傾流線。1

板式塔操作點(diǎn)的確定如果塔盤在一定的氣液比下操作，為定值，則塔盤的操作可用通過原點(diǎn)、斜率為的直線來表示。圖2-30中的OAB、OCD、OEP就分別代表不同氣液比的三條操作線。各線在負(fù)荷性能圖上的兩個(gè)交點(diǎn)，分別表示操作負(fù)荷的上、下限，它們是：

OAB——上限B為過量霧沫夾帶，下限A為液層過低；

OOD——上限D(zhuǎn)為液泛，下限C為漏液；

OEF——上限F因降液管過小，下限E為漏液。

由此可見，同一塔盤因操作情況不同，控制其負(fù)荷的上、下限條件也不盡相同。

由此可知，當(dāng)塔盤設(shè)計(jì)完成后，負(fù)荷性能圖及操作線也就肯定了，但最好使操作點(diǎn)位于操作線的上、下負(fù)荷間的適當(dāng)位置上。生產(chǎn)中常有超負(fù)荷或減負(fù)荷運(yùn)行的情況，如果操作點(diǎn)太靠近上限或下限，則負(fù)荷變動(dòng)時(shí)就很容易超越穩(wěn)定操作區(qū)，導(dǎo)致坍板效率急速下降，甚至破壞操作。因此在設(shè)計(jì)完成后，一定要作出負(fù)荷性能圖，確定負(fù)荷上、下限，以檢查操作點(diǎn)的位置。如果發(fā)現(xiàn)操作點(diǎn)位置不合適，則必須調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)，以獲得滿意的上限或下限負(fù)荷數(shù)據(jù)。1

板式塔的操作彈性操作彈性是衡量板式塔性能的指標(biāo)之一。操作彈性通常定義為最大負(fù)荷對(duì)最小負(fù)荷之比。

由于在極限負(fù)荷下塔板效率降低， 因之需要有一個(gè)適應(yīng)各種塔型的關(guān)于操作彈性的共同比較標(biāo)準(zhǔn)，有提出將操作彈性定義為同樣使塔板效率下降15%（也有定為5%）的高負(fù)荷與低負(fù)荷值之比。根據(jù)這一定義，應(yīng)在負(fù)荷性能圖上作出等效率曲線，使操作線與之相交，從而確定出保持一定塔板效率的上、下限負(fù)荷，共比值即是操作彈性。但目前尚無把握繪制等效率曲線。

操作彈性大的塔，適應(yīng)性好，但決不能認(rèn)為操作彈性越大越好。以蒸餾為例，若操作范圍很寬，勢(shì)必要求再沸器、冷凝器等附屬設(shè)備都很大，這是很不經(jīng)濟(jì)的。人們也希望定出填料塔的操作彈性，但這個(gè)概念還未普遍形成。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

蒲富永 - 教授 - 西南大學(xué)