操作彈性

板式塔的負荷性能圖是用以表示塔盤上氣液兩相能正常流通、且保持相當塔板效率的穩定操作範圍。超越此範圍，塔的正常操作就遭到破壞。氣液流量、物系性質、塔板結構等因素都會影響塔的操作。

在負荷性能圖上，不同類型的塔盤，有不同的界限曲線。對於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定操作區（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能因子線等。低於此線時，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，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。當塔盤上的液體流量過小，使堰上液流高度小於6mm時，就不能保證液流在塔盤上均勻分佈。

(4)液相上限線。如果液體在降液管內的停留時間不足，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。這是由於氣液流量過大時，使氣相通過一層塔板的壓力降過大，同時液相通過降液管的推動力減小、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域，表示塔盤的穩定操作區。然而各線的相對位置會因塔盤型式的不同而改變，即使同一塔型，結構參數的變化也會引起圖線的移動。例如降液管設計得太小，液相上限線就將左移，甚至可使液泛線位於區域之外。這表示在發生液泛之前，液相流量已受降液管的最大負荷所限制。

對於不同塔型也會出現不同的界限曲線。例如泡罩塔的負荷性能圖主要差別是：液相下限線變為“錐流線’’；氣速下限線是脈動線；且在氣速下限線的右側還有一條傾流線。 ^[1] 

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、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。各線在負荷性能圖上的兩個交點，分別表示操作負荷的上、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，控制其負荷的上、下限條件也不盡相同。

由此可知，當塔盤設計完成後，負荷性能圖及操作線也就肯定了，但最好使操作點位於操作線的上、下負荷間的適當位置上。生產中常有超負荷或減負荷運行的情況，如果操作點太靠近上限或下限，則負荷變動時就很容易超越穩定操作區，導致坍板效率急速下降，甚至破壞操作。因此在設計完成後，一定要作出負荷性能圖，確定負荷上、下限，以檢查操作點的位置。如果發現操作點位置不合適，則必須調整結構參數，以獲得滿意的上限或下限負荷數據。 ^[1] 

操作彈性是衡量板式塔性能的指標之一。操作彈性通常定義為最大負荷對最小負荷之比。

由於在極限負荷下塔板效率降低， 因之需要有一個適應各種塔型的關於操作彈性的共同比較標準，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%）的高負荷與低負荷值之比。根據這一定義，應在負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、下限負荷，共比值即是操作彈性。但尚無把握繪製等效率曲線。

操作彈性大的塔，適應性好，但決不能認為操作彈性越大越好。以蒸餾為例，若操作範圍很寬，勢必要求再沸器、冷凝器等附屬設備都很大，這是很不經濟的。人們也希望定出填料塔的操作彈性，但這個概念還未普遍形成。 ^[1]