弓形降液管作为板式塔塔板间液体传输的通道，在传输过程中实现气液两相分离，同时为塔板入口的液体提供初始分布。弓形降液管是板式塔的重要组成部分。

简介

降液管是错流式板式塔的重要组成部分，是板间液体传输及传输过程中气液两相分离的主要场所，同时为塔板入口的液体提供初始分布。因此，降液管设计的优劣直接影响整个精馏塔的分离效果。降液管从结构上看，存在多种形式，依其截面形状可基本分为弓形、矩形、圆形三大类。而在工业工程中应用最为广泛的则是弓形降液管。

弓形降液管是最为经典且应用最广泛一种降液管，其堰与塔壁间的全部截面均作降液之用，塔截面利用率高，设计结构简单，制造成本低廉，并能承载大负荷液量，因此，在工业生产上被广泛应用。

弓形降液管的作用

弓形降液管的作用主要有三类：

（1）为塔板间传输液体；

（2）气、液相分离；

（3）下层塔板入口液体初始分布。

作为塔板间传输液相是降液管的本征功能，也是错流式板式塔的一大特点，而气、液两相的分离则是降液管最重要的作用之一，气液两相分离的好坏直接影响整个塔的分离效果。

一般来说，可将弓形降液管中的气液分离过程分为三个区，如图所示。在整个分离过程中，每个区域都有着重要的作用。

气体脱空区：该区位于降液管上部。实际的气液两相分离就是在这个区发生。当泡沫混合物从塔板上将气体送入降液管以及在降液管中发生稳定泡沫区泡沫扰动时，由于气液密度差较大，气相向上溢出，导致气体从泡沫混合物中分离。但是，降液管中的液体流速不能太大，否则降液管液体中的气泡没有足够的时间解脱出来，而且分离出来的那部分气体也可能被高速的板上溢流液封住而受阻，造成过大阻力，可能形成降液管阻塞液泛。因此许多研究学者对液体在降液管中的停留时间及流速进行设定，以维持正常的操作状态。

稳定泡沫区：这个区吸收了泡沫混合物的冲击能,该冲击能是由于板上液体流到降液管中产生的，如果没有对冲击能量的吸收过程，大量的泡沫将流出降液管。被夹带到下层塔板的气泡对下层塔板清液会产生湍动，对塔板效率也有一定影响。

清液区：除了一小部分由于扰动影响偶然进入降液管的气泡以外这个区几乎全部是清液。该清液区很重要，不仅在降液管出口边缘上创造一个缓冲区，为下层塔板的入口液体提供良好的初始分布，更重要的是在降液管底形成液封，防止气体从降液管底部进入。

由上述可知，降液管性能的优劣直接影响塔板整体性能。降液管性能的各种参数中，降液管内停留时间、液流速度、降液管内清液层高度及降液管底隙等等都是极为重要的1。

弓形降液管流体力学性能降液管内停留时间

对于降液管停留时间的定义目前有两种：

（1）表观停留时间，表观停留时间是整个降液管的体积与液体体积流率之比。

（2）真实停留时间，真实停留时间是降液管泡沫层体积与泡沫体积流率之比，也可以表达为降液管清液层体积与清液体积流率之比。

降液管内液流速度

降液管最大允许液速值根据其易起泡程度一般取0.03~0.21m/s，大多数认为取0.09~0.15m/s而比较合适。然而有学者认为对于低压不易起泡物系，上述取值似乎有些保守。甚至有人认为在某些情况下，降液管液速取而都是可以的。国内对于降液管的设计一般推荐液速不超过0.08~0.10m/s，该设计准则对于常压和减压体系显得过于保守2。

降液管内清液层高度

降液管液泛是错流塔板的操作上限之一。指的是液相中的气泡“相”分离能力不足或降液管尺寸不足而成为塔板间正常液体流动的瓶颈3。降液管液泛常常发生在加压和高液相负荷操作的塔设备中。普遍认为，当降液管泡沫高度超过降液管高度塔板间距十堰高时，就可能发生降液管液泛。但是有其他学者则认为降液管内的泡沫层高度并不是降液管液泛的限制因素，他们发现即使泡沫达到堰顶，也不发生降液管液泛，降液管中的清液层高度比泡沫层高度更具有决定性的设计因素。

降液管底隙

降液管底隙大小它是由降液管阻力、物系的结垢和腐蚀性质以及降液管的液封决定。

降液管内液体混合及其对塔板效率的影响

有学者采用了涡流扩散模型，根据所得的试验数据求出了涡流扩散系数，证实了降液管上下和前后方向的液体混合比较强烈，而横向混合很小，最后得出了降液管内液体处于完全不混合状态的结论。

降液管内气含率分布和平均泡沫密度

气含率分布是降液管气液两相流的主要特性之一。

降液管的平均泡沫密度实际上是降液管中平均液含率，是降液管液泛预测中一个重要的参数。

降液管内泡沫高度

降液管内的液体是由靠近塔板底部的清液区及其上部的低密度泡沫区构成，两个区域之间的分界线十分明显较高的流速使液体产生更强烈的湍动，但区域之间的差异依然很明显，底部区域由分布着少量较小起泡的液相组成，而上层区域包括很少液体和大量的气泡。随着液体流速的增加，板上会产生更图一泡沫高度与流量及降液管宽度的关系图多的泡沫，并且最终通过堰进入降液管由于下降的液体的淋降作用，降液管内会产生更多的泡沫通过板的总压降随着液体流速的增加而增加，这样。降液管中液体高度也增加了。以上三个因素共同导致了降液管中的泡沫高度随液体流速的增加而增加。

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学