塔設(shè)備簡化PPT課件

1、1 1 塔 設(shè) 備 概 述第1頁/共131頁2化工廠塔設(shè)備1化工廠塔設(shè)備2塔設(shè)備是石油化工、化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。第2頁/共131頁3 在煉油、化工及輕工等工業(yè)生產(chǎn)中，氣液兩項直接接觸進行傳質(zhì)傳熱的過程是很多的，如精餾、吸收、解析、萃取等。這些過程都是在一定的壓力、溫度、流量等工藝條件下、在一定的設(shè)備內(nèi)完成的。 由于其過程中兩種介質(zhì)主要發(fā)生的是質(zhì)的交換，所以也將實現(xiàn)這些過程的設(shè)備叫傳質(zhì)設(shè)備。 從外形上看，這些設(shè)備都是豎直安裝的圓筒型設(shè)備，且長徑比較大、形如塔，故習(xí)慣上稱其為塔設(shè)備。第3頁/共131頁41.1 塔設(shè)備的概念 化工生產(chǎn)過程中可提供氣液或液液兩相之間進行直接接觸

2、機會，達到相際傳質(zhì)及傳熱目的，又能使接觸之后的兩相及時分開，互不夾帶的設(shè)備。 注：相是指沒有外力作用下，物理、化學(xué)性質(zhì)完全相同，成分相同的均勻物質(zhì)的聚集態(tài)。第4頁/共131頁5 外形特點：圓筒形、體型高，長寬比大。1.2 塔設(shè)備的主要特點 塔設(shè)備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。常見的、可在塔設(shè)備中完成單元操作的有精餾、吸收、解吸、萃取及氣體的洗滌、冷卻、增濕、干燥等。第5頁/共131頁61.3 塔設(shè)備的種類 （1）按塔的內(nèi)部構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式，可將塔設(shè)備分為兩大類：板式塔和填料塔。 （2）按化工操作單元的特性（用途），可將塔設(shè)備分為：精餾塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反應(yīng)塔、再生塔、干燥塔、洗滌塔

3、等。 （3）按操作壓力可將塔設(shè)備分為：加壓塔、常壓塔和減壓塔。第6頁/共131頁71.4化工生產(chǎn)對塔設(shè)備提出的要求如下。 工藝性能好。 生產(chǎn)能力大。 操作穩(wěn)定性好。 能量消耗小。 結(jié)構(gòu)合理。 選材要合理。 安全可靠。上述各項指標(biāo)的重要性因不同設(shè)備而異，要同時滿足所有要求很困難。因此，要根據(jù)傳質(zhì)種類、介質(zhì)的物化性質(zhì)和操作條件的具體情況具體分析，抓住主要矛盾，合理確定塔設(shè)備的類型和內(nèi)部構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，以滿足不同的生產(chǎn)要求。第7頁/共131頁81.5 塔設(shè)備的主要外部構(gòu)件及作用（1）板式塔（2）填料塔第8頁/共131頁91.5.1 塔體 塔體即塔設(shè)備的外殼，常見的塔體由等直徑、等厚度的圓筒及上下封頭

4、組成。 塔設(shè)備通常安裝在室外，因而塔體除了承受一定的操作壓力（內(nèi)壓或外壓）、溫度外，還要考慮風(fēng)載荷、地震載荷、偏心載荷。 此外還要滿足在試壓、運輸及吊裝時的強度、剛度及穩(wěn)定性要求 。第9頁/共131頁10 塔體支座是塔體與基礎(chǔ)的連接結(jié)構(gòu)。因為塔設(shè)備較高、重量較大，為保證其足夠的強度及剛度，通常采用裙式支座（簡稱“裙座” ）。裙座分為圓筒形和圓錐形兩種。1.5.2 支座 第10頁/共131頁111.5.3 人孔及手孔 為安裝、檢修、檢查等需要，往往在塔體上設(shè)置人孔或手孔。不同的塔設(shè)備，人孔或手孔的結(jié)構(gòu)及位置等要求不同。1.5.4 接管 為用于連接工藝管線，使塔設(shè)備與其他相關(guān)設(shè)備相連接。按其用途可

5、分為進液管、出液管、回流管、進氣出氣管、側(cè)線抽出管、取樣管、儀表接管、液位計接管等。第11頁/共131頁12垂直吊蓋人孔回轉(zhuǎn)蓋人孔第12頁/共131頁131.5.6 吊柱 安裝于塔頂，主要用于安裝、檢修時吊運塔內(nèi)件。1.5.5 除沫器 為用于捕集夾帶在氣流中的液滴。除沫器工作性能的好壞對除沫效率、分離效果都具有較大的影響。第13頁/共131頁14 2 板 式 塔第14頁/共131頁152.1 板式塔的概念 n 板式塔是一種逐級（板）接觸的氣液傳質(zhì)設(shè)備。n塔內(nèi)以塔板（塔盤）為基本構(gòu)件，氣體自塔底以鼓泡或噴射的形式穿過塔板上的液層，使氣-液相密切接觸而進行傳質(zhì)傳熱，兩相的濃度呈階梯式變化。第15頁

6、/共131頁162.2 板式塔的類型 板式塔類型的不同，在于其中的塔板結(jié)構(gòu)不同，常見的主要類型有：泡罩塔、篩板塔、浮閥塔、舌片塔等。2.2.1 泡罩塔 泡罩塔是工業(yè)應(yīng)用最早的板式塔，而且在相當(dāng)長的一段時期內(nèi)是板式塔中較為流行的一種塔型。泡罩塔盤的結(jié)構(gòu)主要由泡罩(氣液接觸元件)、升氣管、溢流堰、降液管及塔板等部分組成。第16頁/共131頁17泡罩塔盤泡罩塔盤1 1升氣管；升氣管；2 2泡罩；泡罩；3 3塔盤板塔盤板第17頁/共131頁18第18頁/共131頁19泡罩塔的優(yōu)點： 操作彈性大，因而在負(fù)荷波動范圍較大時，仍能保持塔的穩(wěn)定操作及較高的分離效率；氣液比的范圍大，不易堵塞等。泡罩塔的缺點 ：

7、 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高、氣相壓降大、以及安裝維修麻煩等。 目前，只是在某些情況如生產(chǎn)能力變化大，操作穩(wěn)定性要求高，要求有相當(dāng)穩(wěn)定的分離能力等要求時，可考慮使用泡罩塔。 第19頁/共131頁202.2.2 篩板塔 篩板塔也是應(yīng)用歷史較久的塔型之一，與泡罩塔相比，篩板塔結(jié)構(gòu)簡單，篩板塔結(jié)構(gòu)及氣液接觸狀況如下圖所示。篩板塔塔盤分為篩孔區(qū)、無孔區(qū)、溢流堰及降液管等部分。 第20頁/共131頁21 工作時液體從上層塔板經(jīng)降液管流下，橫向流過塔盤進入本層塔盤降液管流入下一層塔盤；氣體則自下而上穿過篩孔，分散成氣泡，穿過篩板上的液體，在此過程中進行相際間傳質(zhì)傳熱。 由于上升的氣體具有一定的壓力和流速，對液體有“

8、支撐”作用，故一般情況下液體不會從篩孔中漏下。第21頁/共131頁22第22頁/共131頁23篩板塔的優(yōu)點：篩板塔的缺點 ： 小孔徑篩板易堵塞，不適于處理臟的、粘性大的和帶固體粒子的料液。 篩孔塔板是最簡單的塔板，造價低廉，只要設(shè)計合理，其操作彈性是可以滿足生產(chǎn)需要的，目前已成為應(yīng)用最為廣泛的一種板型 。 (1) (1)結(jié)構(gòu)簡單，制造和維修方便，相同條件下生產(chǎn)能力高于浮閥塔； (2) (2)塔板壓力降較低，適用于真空蒸餾； (3) (3)塔板效率較高，但稍低于浮閥塔； (4) (4)具有較高的操作彈性，但稍低于泡罩塔。第23頁/共131頁242.2.3 浮閥塔n浮閥塔板的結(jié)構(gòu)特點是在塔板上開有

9、若干個閥孔，每個閥孔裝有一個可上下浮動的閥片，閥片本身連有幾個閥腿，插入閥孔后將閥腿底腳撥轉(zhuǎn)90，以限制閥片升起的最大高度，并防止閥片被氣體吹走。n閥片周邊沖出幾個略向下彎的定距片，當(dāng)氣速很低時，由于定距片的作用，閥片與塔板呈點接觸而坐落在閥孔上，在一定程度上可防止閥片與板面的粘結(jié)。第24頁/共131頁25第25頁/共131頁26浮閥塔盤氣液接觸狀況浮閥塔盤氣液接觸狀況 第26頁/共131頁27浮閥塔的優(yōu)點： (1)生產(chǎn)能力大；(2)操作彈性大； (3)塔板效率較高；(4)塔板結(jié)構(gòu)及安裝較泡罩簡單，重量較輕 。浮閥塔的缺點 ： (1)在氣速較低時，仍有塔板漏液，故低氣速時塔板效率有所下降； (

10、2)浮閥閥片有卡死和吹脫的可能，這會導(dǎo)致操作運轉(zhuǎn)及檢修的困難； (3)塔板壓力降較大，妨礙了它在高氣相負(fù)荷及真空塔中的應(yīng)用。 浮閥塔板是對泡罩塔板的改進，取消了升氣管，在塔板開孔上方設(shè)置了浮閥，浮閥可根據(jù)氣體的流量自行調(diào)節(jié)開度。氣量較小時可避免過多的漏液，氣量較大時可使氣速不致過高，降低了壓降。第27頁/共131頁282.2.4 舌形塔 舌型塔是應(yīng)用較早的一種斜噴型塔。氣體通道為在塔盤上沖出的以一定方式排列的舌片。舌片開啟一定的角度，舌孔方向與液流方向一致。 舌形塔板是為了防止過量液沫夾帶而設(shè)計的一種塔型。 舌形塔結(jié)構(gòu)簡單，安裝檢修方便，但這種塔的負(fù)荷彈性較小，塔板效率較低，因而使用受到一定限

11、制。第28頁/共131頁29 為了克服上述舌形塔的不足，20世紀(jì)60年代研制的一種定向噴射型浮動舌形塔板。它的處理能力大，壓降小，舌片可以浮動。因此，塔盤的霧沫夾帶及漏液均較小，操作彈性顯著增加，板效率也較高，但其舌片容易損壞。第29頁/共131頁302.2.5穿流式柵板塔穿流式柵板塔（如右圖）屬于無溢流堰裝置的板式塔，在工業(yè)上也得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)塔盤上所開的柵縫或篩孔，分別稱為穿流式柵板塔或穿流式篩板塔。這種塔沒有降液管，氣液兩相同時相向通過柵縫或篩孔。操作時蒸氣通過孔縫上升進入液層，形成泡沫；與蒸氣接觸后的液體不斷地通過孔縫流下。第30頁/共131頁31 優(yōu)點 ： 由于沒有降液管，所以結(jié)

12、構(gòu)簡單，加工容易、安裝維修方便，投資少； 因節(jié)省了降液管所占的塔截面（一般約為塔盤截面的15%30%），允許通過更多的蒸氣量，因此生產(chǎn)能力比泡罩塔大20%100%； 因為塔盤上開孔率大，柵縫或篩孔處的壓力降較小，比泡罩塔低40%80%，可用于真空蒸餾。第31頁/共131頁32 其缺點是： 塔板效率比較低，比一般板式塔低30%60%，但因這種塔盤的開孔率大，氣速低，形成的泡沫層高度較低，霧沫夾帶量小，所以可以降低塔板的間距，在同樣分離條件下，塔總高與泡罩塔基本相同； 操作彈性較小，能保持較好的分離效率時，塔板負(fù)荷的上下限之比約為2.53.0。第32頁/共131頁33 2.2.6導(dǎo)向篩板塔 導(dǎo)向篩

13、板塔盤的結(jié)構(gòu)如上圖所示。它是在普通篩板塔盤上進行了兩項改進，其一是在篩板上開設(shè)了一定數(shù)量與液流方向一致的導(dǎo)向孔；其二是在液體進口區(qū)設(shè)置了鼓泡促進裝置。第33頁/共131頁34 利用導(dǎo)向孔噴出的氣流推動液體，既可減少液面落差，又可通過適當(dāng)安排的導(dǎo)向孔來改善液流分布的狀況，減少液體返混，從而提高塔板效率，并且導(dǎo)向孔氣流與篩孔氣流合成了拋物線型的氣流，可減少霧沫夾帶。 鼓泡促進裝置使塔盤進口區(qū)的液層變薄，可避免漏液，因而易于鼓泡，從而使整個鼓泡區(qū)內(nèi)氣體分布均勻，故可增大處理能力和減少塔板壓力降。第34頁/共131頁352.2.7 板式塔的比較 各種板式塔的比較是一個十分復(fù)雜的問題。但就生產(chǎn)能力、塔板

14、效率、操作彈性、壓力降及造價等方面來看，浮閥塔在蒸氣負(fù)荷、操作彈性、塔板效率方面與泡罩塔相比都具有明顯優(yōu)勢，因而目前獲得了廣泛應(yīng)用。篩板塔的壓降小、造價低、生產(chǎn)能力大，除操作彈性較小外，其余均接近浮閥塔，故應(yīng)用也較廣。第35頁/共131頁362.3板式塔的適宜工作區(qū)操作特性 各種塔板只有在一定的氣液流量范圍內(nèi)操作，才能保證氣液兩相有效接觸，從而得到較好的傳質(zhì)效果。可用塔板負(fù)荷性能圖來表示。第36頁/共131頁37圖中的幾條邊線所表示的氣液流量限度為：漏液線。氣體流量低于此限時，液體經(jīng)開孔大量泄漏。過量霧沫夾帶線。氣體流量高于此限時，霧沫夾帶量超過允許值，會使板效率顯著下降。液流下限線。若液體流

15、量過小，則溢流堰上的液層高度不足，會影響液流的均勻分布，致使板效率降低。液流上限線。液體流量太大時，液體在降液管內(nèi)停留時間過短，液相夾帶的氣泡來不及分離，會造成氣相返混，板效率降低。（氣泡夾帶線）液泛線。氣液流量超過此線時，引起降液管液泛，使塔的正常操作受到破壞。如果塔板的正常操作范圍大，對氣液負(fù)荷變化的適應(yīng)性好，就稱這些塔板的操作彈性大。 第37頁/共131頁382.4 板式塔的主要零部件n板式塔的塔盤主要分為溢流式和穿流式兩大類，二者之間的區(qū)別就在于溢流式塔盤有降液管，而穿流式塔盤上的氣液兩相同時通過塔板上的一些孔道流動。n穿流式塔盤處理能力較大，壓力降較小，但效率及操作彈性較差。n溢流式

16、塔盤是煉油廠主要使用形式，下面主要介紹溢流式塔盤結(jié)構(gòu)。2.4.1 塔盤的結(jié)構(gòu)第38頁/共131頁39 溢流式塔盤由氣液接觸元件（如浮閥、篩孔、泡罩等）、塔板、降液管及受液盤、溢流堰等構(gòu)成。塔盤的分類n塔盤按結(jié)構(gòu)特點可分為整塊式塔盤和分塊式塔盤。n當(dāng)塔徑300 DN900mm時，采用整塊式塔盤；n塔徑DN800mm時宜采用分塊式塔盤，可在塔內(nèi)進行拆卸作業(yè)；n當(dāng)塔徑800 DN900mm，可根據(jù)具體情況來選擇塔盤類型。第39頁/共131頁401.整塊式塔盤整塊式塔盤用于內(nèi)徑小于700800mm的板式塔。塔體由若干個塔節(jié)組成，每個塔節(jié)內(nèi)安裝若干塊整塊塔盤，每個塔節(jié)之間通過法蘭連接。工業(yè)上一般不是迫不

17、得已時，塔徑都在800mm以上，以便安裝分塊時塔盤，使塔體可以焊接成整體。根據(jù)塔盤的組裝方式不同，整塊式塔盤又可分為定距管式和重疊式兩種。第40頁/共131頁41定距管式塔盤 塔盤通過拉桿和定距管固定在塔節(jié)內(nèi)的支座上，定距管起著支承塔盤的作用并保持塔板間距。塔盤與塔壁間的縫隙，以軟填料密封并用壓圈壓緊。1法蘭；2塔體；3塔盤圈；4塔盤板；5降液管；6拉桿；7定距管；8壓圈；9填料；10吊環(huán)；11螺母；12壓扳；13螺柱；14支座（焊在塔體內(nèi)壁上）；15螺母第41頁/共131頁42塔節(jié)的長度取決于塔徑，當(dāng)塔徑為300500 mm時，只能伸入手臂安裝，塔節(jié)長度為8001000mm為宜；當(dāng)塔徑為50

18、0800 mm時，人可進入塔內(nèi)，塔節(jié)長度一般不宜超過20002500mm。為避免安裝困難，每個塔節(jié)的塔板數(shù)一般不超過6塊。第42頁/共131頁43重疊式塔盤 重疊式塔盤是在每一塔節(jié)的下部焊有一組支座，底層塔盤安置在塔內(nèi)壁的支座上，然后依次裝入上一層塔盤，塔盤間距由焊在塔盤下的支柱保證，并用調(diào)節(jié)螺釘來調(diào)整塔盤的水平度。塔盤與塔壁之間的縫隙，以軟質(zhì)填料密封后通過壓板及壓圈壓緊。第43頁/共131頁44整塊式塔盤的密封：在整塊式塔盤結(jié)構(gòu)中，為了便于安裝塔盤，在塔盤與塔壁間留有一定的空隙，為了防止氣體在此通過，必須進行密封。 密封件一般采用10-12石棉繩做填料。第44頁/共131頁452.分塊式塔盤

19、當(dāng)塔體直徑大于800900mm時，為了便于塔盤的安裝、檢修、清洗，而將塔板分成數(shù)塊，通過人孔送入塔內(nèi)，裝到焊在塔體內(nèi)壁的支持圈或支持板上，這種結(jié)構(gòu)稱為分塊式塔盤。此時，塔體不需要分成塔節(jié)，而是焊制成開設(shè)有人孔的整體圓筒。 第45頁/共131頁46根據(jù)塔徑大小，分塊式塔盤可分為單流塔盤和雙流塔盤兩種。當(dāng)塔徑為8002400mm時，一般采用單流塔盤；當(dāng)塔徑大于2400mm時，采用雙流塔盤。第46頁/共131頁47第47頁/共131頁48塔板結(jié)構(gòu)分塊式塔盤的塔板塊數(shù)與塔體直徑有關(guān)。在數(shù)塊塔板中，靠近塔壁的兩塊塔板做成弓形，稱弓形板。兩弓形板之間的塔板做成矩形，稱矩形板。為了安裝、檢修需要，在矩形板中

20、，必須有一塊用作通道板。各層塔盤板上的通道板，最好開在同一垂直位置上，以利于采光和拆卸。為了提高剛度，分塊的塔盤板多采用自身梁式或槽式。這種結(jié)構(gòu)是將塔板邊緣沖壓折邊而成。使用最多的是自身梁式。 第48頁/共131頁49塔板的連接通道板與其他塔板的連接，一般采用上、下均可拆的結(jié)構(gòu)形式。塔板之間的連接也可采用楔形緊固件的結(jié)構(gòu)。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便。 塔板與支持圈(或支持板)一般用上可拆的卡子連接。連接結(jié)構(gòu)由卡子、卡板、螺柱、螺母、橢圓墊板及支持圈組成。支持圈焊在塔壁或降液板上。常見連接方式見圖5-17-至5-20。第49頁/共131頁50第50頁/共131頁51第51頁/共131頁52第52

21、頁/共131頁53塔盤的支承 為了使得塔板上液層厚度一致、氣體分布均勻，傳質(zhì)效果良好，不僅塔板在安裝時要保證規(guī)定的水平度，而且在工作時也不能因承受液體重量而產(chǎn)生過大的變形。因此，塔盤應(yīng)有良好的支承條件。對于直徑較小的塔(D52000 mm)的塔板跨度也較小，而且自身梁式塔板本身有較大的剛度，所以通常采用焊在塔壁上的支持圈來支承即可。對于直徑較大的塔，為了避免塔板跨度過大而引起剛度不足，通常在采用支持圈支承的同時，還采用支承梁結(jié)構(gòu)。分塊塔板一端支承在支持圈上，另一端支承在支承梁上。第53頁/共131頁54第54頁/共131頁552.4.2溢流裝置板式塔內(nèi)溢流裝置包括降液管、受液盤、溢流堰等部件。

22、1 . 降液管n每塊塔板上通常設(shè)有一個液體流動通道降液管。n作用：使夾帶氣泡的液流進入降液管后具有足夠的分離空間，能將氣泡分離出來，從而僅有清液流往下層塔盤。第55頁/共131頁56降液管的結(jié)構(gòu)型式可分為圓形降液管和弓形降液管兩類 。圓形降液管通常用于液體負(fù)荷低或塔徑較小的場合，弓型降液管適用于大液量及大直徑的塔。降液管下端必須保證液封，使液體能從降液管底部流出而氣體不能竄入降液管。為此，降液管下緣的縫隙高度h0溢流堰高hW。塔盤的弓形降液管塔盤的弓形降液管 第56頁/共131頁572受液盤為了保證降液管出口處的液封，在塔盤上一般都設(shè)置有受液盤。受液盤的結(jié)構(gòu)形式對塔的側(cè)線取出、降液管的液封、液

23、體流出塔盤的均勻性都有影響。受液盤有平形和凹形兩種。 在塔或塔段的最底層塔盤降液管末端應(yīng)設(shè)液封盤，以保證降液管出口處的液封。液封盤上開設(shè)有淚孔，以供停工時排液。第57頁/共131頁58第58頁/共131頁593溢流堰根據(jù)溢流堰在塔盤上的位置可分為進口堰和出口堰。當(dāng)塔盤采用平形受液盤時，為保證降液管的液封，使液體均勻流入下層塔盤，并減少液流沿水平方向的沖擊，應(yīng)在液體進口處設(shè)置進口堰。第59頁/共131頁60第60頁/共131頁612.4.3除沫裝置n作用：分離出塔氣體中含有的霧沫和液滴，以保證傳質(zhì)效率，減少物料損失，確保氣體純度，改善后續(xù)設(shè)備的操作條件。 n分類： 常用的除沫裝置有絲網(wǎng)除沫器、折

24、流板除沫器、旋流板除沫器等。第61頁/共131頁621絲網(wǎng)除沫器組成： 絲網(wǎng)除沫器由絲網(wǎng)、格柵、支承結(jié)構(gòu)等構(gòu)成。絲網(wǎng)可由金屬和非金屬材料制造。常用的金屬絲網(wǎng)材料有奧氏體不銹鋼、鎳、銅、鋁、，鈦、銀、鉬等有色金屬及其合金；常用的非金屬材料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、滌綸等。絲網(wǎng)材料的選擇要由介質(zhì)的物性和工藝操作條件確定。絲網(wǎng)除沫器 第62頁/共131頁63第63頁/共131頁64第64頁/共131頁65n優(yōu)點：絲網(wǎng)除沫器具有比表面積大、重量輕、空隙率大、效率高、壓降小和使用方便等特點，從而得到廣泛應(yīng)用。n 適用：絲網(wǎng)除沫器適用于潔凈的氣體，不宜用于液滴中含有易粘結(jié)物的場合，以免堵塞網(wǎng)

25、孔。第65頁/共131頁662折流板除沫器折流板除沫器結(jié)構(gòu)簡單，但消耗金屬量大，造價較高。若增加折流次數(shù)，能有較高的分離效率。除沫器的折流板常由50mmX50mmX3mm的角鋼制成。折流板除沫器 第66頁/共131頁673旋流板除沫器旋流板除沫器由固定的葉片組成風(fēng)車狀。夾帶液滴的氣體通過葉片時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)和離心作用。在離心力作用下，將液滴甩至塔壁，從而實現(xiàn)氣、液的分離。除沫效率可達95。第67頁/共131頁682.4.42.4.4防渦器和濾焦器 塔底防渦器塔底防渦器 1塔底；2出料管；3立板；4頂板第68頁/共131頁69第69頁/共131頁702.4.5進出口管裝置1進料管液體進料管可直接引入加

26、料板。為使液體均勻通過塔板，減少進料波動帶來的影響，通常在加料板上設(shè)進口堰。氣體進料管一般做成45的切口，以使氣體分布較均勻。第70頁/共131頁71對液體進料當(dāng)塔徑大于等于800mm，且物料較清潔時可用圖1（a）的結(jié)構(gòu)；當(dāng)塔徑小于800mm時，或物料較臟、需經(jīng)常清洗時宜采用圖1（b）的結(jié)構(gòu)。液體進料（包括回流）管 1進料口；2進口堰第71頁/共131頁72對氣體分布要求不高，直徑較小的塔，可采用圖2（a）的簡單進氣管；為了避免進塔氣體沖濺、夾帶塔底的儲液，進氣管應(yīng)安裝在塔內(nèi)最高液面之上一定距離；當(dāng)塔徑較大、要求進氣分布均勻時，宜采用圖2（b）的橫管結(jié)構(gòu)，管上有三排出氣小孔，孔徑由工藝決定。圖

27、2氣體進料管 第72頁/共131頁73若為氣、液混合進料，為使物料經(jīng)氣、液分離，除將加料塔盤間距適當(dāng)加大外，還應(yīng)采用圖3所示的切向進料管。 圖3氣液混合進料管（也稱切向進料管） 1上擋板；2下?lián)醢澹?導(dǎo)向擋板第73頁/共131頁742出料管對氣體出料管為減少霧沫夾帶在未設(shè)置除沫器的塔中可采用下圖所示的氣體出口結(jié)構(gòu)。 第74頁/共131頁752.5 板式塔工作原理正常工作時，液體在重力作用下自上而下通過各層塔板后由塔底排出；氣體在壓差推動下，經(jīng)均布在塔板上的開孔由下而上穿過各層塔板后由塔頂排出，在每塊塔板上皆儲有一定的液體，氣體穿過時兩相接觸進行傳質(zhì)。第75頁/共131頁76 為有效地實現(xiàn)氣液兩

28、相之間的傳質(zhì)，板式塔應(yīng)具有兩方面的功能： （1）每塊板上氣液兩相保持密切充分的接觸，為傳質(zhì)過程提供足夠大且不斷更新的相界面，減小傳質(zhì)阻力； （2）使氣液兩相盡量保持逆流流動狀態(tài)，以提供最大的傳質(zhì)推動力。 總之，設(shè)計意圖是塔內(nèi)逆流、板上錯流。塔板操作示意（浮閥） 鏈接5塔板操作示意（篩板） 鏈接6第76頁/共131頁77 2.62.6塔設(shè)備的檢修 1 1、運行中檢查 為確保塔設(shè)備安全穩(wěn)定運行，必須做好日常檢查，并記錄檢查結(jié)果，以作為定期停車檢查、檢修的歷史資料。日常檢查項目如下: : (1)(1)原料、成品及回流液的流量、溫度、純度，公用工程流體，如水蒸氣、冷卻水、壓縮空氣等的流量、溫變及壓力。

29、 (2)(2)塔頂、塔底等處的壓力及塔的壓力降。第77頁/共131頁78 (3) (3)塔底的溫度。如果溫度低于正常溫度，應(yīng)及時排水、并徹底排凈。 (4)(4)安全裝置、壓力表、溫度計、液面計等儀表是否正常，動作是否靈敏可靠。 (5)(5)保溫、保冷材料是否完整，并根據(jù)具體情況及時進行修復(fù)。第78頁/共131頁79 2 2、停車檢查 塔設(shè)備在一般情況下，每年定期停車檢修1 1一2 2次，將設(shè)備打開，對其內(nèi)部構(gòu)件及殼體上大的損壞進行檢查、檢修。停車檢查的主要項目如下: : (1)(1)檢查塔盤水平度，支持件、連接件的腐蝕、松動等情況，必要時取出塔外進行清洗或更換。 第79頁/共131頁80 (2

30、)(2)檢查塔體腐蝕、變形及各部位焊縫的情況，對塔壁、封頭、進料口處筒體，出入口接管等處進行超聲波測厚，判斷設(shè)備的使用壽命。 (3)(3)全面檢查安全閥、壓力表、液面計有無發(fā)生堵塞現(xiàn)象，是否在規(guī)定的壓力下動作，必要時重新進行調(diào)整和校驗。 (4)(4)如在運行中發(fā)現(xiàn)異常振動現(xiàn)象，停車檢查時一定要查明原因、并妥善處理。第80頁/共131頁81 3 3、塔體裂縫的修補 （1 1）不穿透的裂縫 對深度不超過塔體壁厚40%40%的裂縫，應(yīng)先在裂縫兩端各鉆一個小孔，阻止裂縫繼續(xù)延伸，再從裂縫兩側(cè)鏟出坡口、深度以能鏟掉裂縫為準(zhǔn)，然后采用分段倒退法進行焊接，以減少焊接應(yīng)力和變形。第81頁/共131頁82 （2

31、 2）穿透的窄裂縫 對寬度小于15mm15mm的穿透裂縫，應(yīng)先在裂縫兩端各鉆一個直徑稍大于裂縫寬度的孔，并沿裂縫兩側(cè)鏟出坡口；當(dāng)厚度小于15mm15mm時可采用單面坡口，厚度大于15mm15mm時采用雙面坡口。裂縫長度小于100 mm100 mm時可一次性焊完，否則應(yīng)采用分段倒退法進行焊接，以減少焊接應(yīng)力，施焊時應(yīng)從裂縫兩端向中間施焊、并采用多層焊。第82頁/共131頁83 （3 3）穿透的寬裂縫 對寬度大于15mm15mm的穿透裂縫，應(yīng)將帶有整個裂縫的鋼板切除，在切口邊緣加工出坡口，再補焊上一塊和被切除鋼板尺寸和材料完全一樣的鋼板; ;被切除鋼板的寬度應(yīng)不小于250mm250mm、長度比裂縫

32、長度大50-100mm50-100mm，以避免焊接補板的兩條平行焊縫間彼此影響。焊接補板時應(yīng)從板中心向兩端對稱分段焊接，以使補板四周間隙均勻，保證焊接質(zhì)量。第83頁/共131頁84第84頁/共131頁85第85頁/共131頁86 3 填 料 塔第86頁/共131頁87 填料塔也是煉油化工生產(chǎn)中較常用的一種氣、液傳質(zhì)設(shè)備。 與板式塔相比，填料塔具有結(jié)構(gòu)簡單、壓降小、填料易用耐腐蝕材料制造等優(yōu)點。填料塔常用于吸收、真空蒸餾等操作，特別是當(dāng)處理量小、采用小塔徑對板式塔在結(jié)構(gòu)上有困難時，或處理的是在板式塔中難以操作的高黏度或易發(fā)泡物料時，常采用填料塔。 但填料塔清洗、檢修都較麻煩，對含固體雜質(zhì)、易結(jié)焦

33、、易聚合的物料適應(yīng)能力較差。3.1 填料塔的概念 第87頁/共131頁88n填料塔屬于微分接觸型的氣液傳質(zhì)設(shè)備。n塔內(nèi)以填料為氣液接觸和傳質(zhì)的基本元件。n液體在填料表面呈膜狀自上而下流動，氣體呈連續(xù)相自下而上與液體做逆流流動，并進行氣液兩相間的傳質(zhì)與傳熱。兩相的濃度或溫度沿塔高呈連續(xù)變化。第88頁/共131頁89n典型填料塔的結(jié)構(gòu)如上圖所示，主要部件有塔體、填料及支承、液體分布器及再分布器、除沫器等。第89頁/共131頁903.2填料及支撐結(jié)構(gòu)3.2.1填料 n 填料是填料塔的核心內(nèi)件，它為氣液兩相充分接觸進行傳熱傳質(zhì)提供了表面積。n可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。第90頁/共131頁91 對

34、填料的基本要求 填料的作用是為氣液兩相提供充分的接觸面，并為強化其湍流提供條件，以利于傳質(zhì)。填料塔效率的高低與其使用的填料密切相關(guān)，一般要求為 （1）空隙率（也稱自由體積）要大；即單位體積填料層中的空隙體積要大。 （2）比表面要大；即單位體積填料層表面積要大。 （3）表面潤濕性能要好；并在結(jié)構(gòu)上利于兩相接觸 （4）對處理物料的耐腐蝕性； （5）填料本身的密度要小，且有足夠的機械強度； （6）取材容易、制造方便、價格便宜。第91頁/共131頁921. 散裝填料 散裝填料是指以亂堆為主的填料，這種填料是具有一定外形的顆粒體，又稱之為顆粒填料，根據(jù)外形分以下三種：n環(huán)形填料：拉西環(huán)填料、鮑爾環(huán)填料

35、、階梯環(huán)填料；n鞍形填料：弧鞍填料 、矩鞍填料 、改進矩鞍填料；n金屬鞍環(huán)填料；第92頁/共131頁93（1）拉西環(huán)（Raschig ring）填料 在拉西環(huán)基礎(chǔ)上衍生了環(huán)、十字環(huán)及螺旋環(huán)等，其基本改進是在拉西環(huán)內(nèi)增加一結(jié)構(gòu)，以增大填料的比表面積。n優(yōu)點：易于制造，價格低廉，且對它的研究較為充分，所以在過去較長的時間內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。n缺點：由于高徑比大，堆積時填料間易形成線接觸，因此液體在填料層流動時，常存在嚴(yán)重的溝流和壁流現(xiàn)象。且拉西環(huán)填料的內(nèi)表面潤濕率較低，因而傳質(zhì)速率也不高。第93頁/共131頁94瓷質(zhì)拉西環(huán) 金屬拉西環(huán) 四氟拉西環(huán) 四氟拉西環(huán) 拉西環(huán)可用陶瓷、金屬、塑料及石墨等材質(zhì)

36、制造。第94頁/共131頁95（2）鮑爾環(huán)（Pall ring）填料n在拉西環(huán)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的鮑爾環(huán)是在其側(cè)壁上開一層或兩層長方形小孔，小孔的母材并不脫離側(cè)壁而是形成向內(nèi)彎的葉片。n比之拉西環(huán)，鮑爾環(huán)不僅具有較大的生產(chǎn)能力和較低的壓降，且分離效率較高，溝流現(xiàn)象也大大降低。n鮑爾環(huán)填料的優(yōu)良性能使它一直為工業(yè)所重視，應(yīng)用十分廣泛?？捎商沾?、金屬或塑料制成。 第95頁/共131頁96目前，鮑爾環(huán)以其優(yōu)良的性能為工業(yè)上廣泛采用。第96頁/共131頁97n 這樣的結(jié)構(gòu)使得階梯環(huán)填料的性能在鮑爾環(huán)的基礎(chǔ)上又有提高，其生產(chǎn)能力可提高約10%，壓降則可降低25%，且由于填料間呈多點接觸，床層均勻，較好地避

37、免了溝流現(xiàn)象。n 階梯環(huán)填料的結(jié)構(gòu)與鮑爾環(huán)填料相似，環(huán)壁上開有長方形小孔，環(huán)內(nèi)有兩層交錯 45的十字形葉片，環(huán)的高度為直徑的一半，環(huán)的一端成喇叭口形狀的翻邊。n 階梯環(huán)一般由塑料和金屬制成，由于其性能優(yōu)于其它側(cè)壁上開孔的填料，因此獲得廣泛的應(yīng)用。（3）階梯環(huán)填料（Stair ring）第97頁/共131頁98n 弧鞍是較早開發(fā)的一種表面全部展開的具有馬鞍形狀的瓷質(zhì)型填料，又稱馬鞍填料?；“疤盍显谒?nèi)呈相互搭接狀態(tài)，形成弧形氣體通道，n優(yōu)點：與拉西環(huán)相比，空隙率高，氣體阻力小，液體分布性能較好，性能優(yōu)于拉西環(huán)。n缺點：相鄰填料易發(fā)生互套疊現(xiàn)象，使填料有效表面降低，從而影響傳質(zhì)速率，因此弧鞍填料很

38、快就被矩鞍填料所取代。（4）弧鞍形填料第98頁/共131頁99屬敞開型填料，如圖所示。敞開形填料的特點是表面全部散開，不分內(nèi)外，液體在表面兩側(cè)均勻流動，表面利用率高，氣體流動阻力小，制造也方便鞍形填料環(huán)矩鞍填料第99頁/共131頁100n矩鞍是在弧鞍基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種結(jié)構(gòu)不對稱的鞍形填料。矩鞍填料的兩端為矩形，且填料的兩面大小不等。n這樣的結(jié)構(gòu)使矩鞍克服了弧鞍填料相互重疊的缺點，填料的均勻性得到改善。因而使液體分布均勻，氣液傳質(zhì)速率得到提高。n瓷矩鞍填料是目前采用最多的一種瓷質(zhì)填料。（5） 矩鞍形填料第100頁/共131頁101（6 ）金屬英特洛克斯（Intalox）填料n 將環(huán)形結(jié)構(gòu)與鞍形

39、結(jié)構(gòu)的特點集于一體而形成的一種獨特結(jié)構(gòu)的填料；n具有生產(chǎn)能力大、壓降低、液體分布性能好、傳質(zhì)速率高及操作彈性大等優(yōu)良性能，因而獲得廣泛應(yīng)用，在減壓蒸餾中其優(yōu)勢更為顯著。第101頁/共131頁102 上述幾種形式的填料屬實體填料，與之對應(yīng)的另一類金屬絲網(wǎng)制成的填料稱為網(wǎng)體填料。網(wǎng)體填料也有多種形式，如網(wǎng)環(huán)和鞍型網(wǎng)等。（7） 網(wǎng)體填料（Wire gauze packings）缺點：造價很高，故多用于實驗室中難分離物系的分離。 優(yōu)點：因網(wǎng)絲細密，填料的空隙很高，比表面積 很大。由于毛細管作用，填料表面潤濕性能很好。故網(wǎng)體填料氣體阻力小，傳質(zhì)速率高。第102頁/共131頁1032. 規(guī)整填料 在亂堆的

40、散裝填料塔內(nèi)，氣液兩相的流動路線是隨機的，加之填料填裝時難以做到各處均勻如一，因而容易產(chǎn)生溝流等不良情況，從而降低塔的效率。 規(guī)整填料是一種在塔內(nèi)按均勻的幾何圖形規(guī)則、整齊堆砌的填料，空隙大，故生產(chǎn)能力大，壓降小，且因流道規(guī)則，所以只要液體初始分布均勻，則在全塔中分布也均勻，因此規(guī)整填料幾乎無放大效應(yīng)，通常具有很高的傳質(zhì)效率。 造價較高，易堵塞難清洗，因此工業(yè)上一般用于較難分離或分離要求很高的情況。第103頁/共131頁104 規(guī)整填料的種類按照結(jié)構(gòu)可分為絲網(wǎng)波紋填料和板波紋填料。使用時根據(jù)填料塔的結(jié)構(gòu)尺寸，疊成圓筒形整塊放入塔內(nèi)或分塊拼成圓筒形在塔內(nèi)砌裝。各種陶瓷規(guī)整填料金屬板波紋規(guī)整填料第

41、104頁/共131頁1053. 填料用材的選擇（1）塑料：設(shè)備操作溫度較低，除濃硫酸、濃硝酸等強酸外，體系對塑料無溶脹，但塑料表面對水溶液的潤濕性差。（2）陶瓷一般用于腐蝕性介質(zhì)，尤其是高溫時，但對HF和高溫下的H3PO4與堿不能使用。（3）金屬耐高溫，但不耐腐蝕。不銹鋼可耐一般的酸堿腐蝕（含Cl-的酸除外），但價格較昂貴。第105頁/共131頁1063.2.2 填料的支撐裝置 填料的支承裝置安裝在填料層的底部。其作用是防止填料穿過支承裝置而落下；支承操作時填料層的重量；保證足夠的開孔率，使氣液兩相能自由通過。 支撐柵板是結(jié)構(gòu)最簡單、最常用的填料支承裝置（如下圖）。它由相互垂直的柵條組成，放置

42、于焊接在塔壁的支撐圈上。這種支承裝置廣泛用于規(guī)整填料塔。用于散裝填料時，柵板上先放置一盤板波紋填料，然后再裝填散裝填料。避免散裝填料直接亂堆在柵板上， 將空隙堵塞從而減少其開孔率 。1. 柵板型支撐第106頁/共131頁1072. 氣液分流型支承 氣液分流型支承屬于高通量低壓降的支承裝置。其特點是為氣體及液體提供了不同的通道，避免了柵板式支承中氣液從同一孔槽中逆流通過。這樣既避免了液體在板上的積聚，又有利于液體的均勻再分配。 氣液分流型支承有駝峰式支承裝置和孔管式填料支承裝置。駝峰式支承裝置孔管式填料支承裝置第107頁/共131頁1083.3 填料塔的液體分布器3.3.1液體噴淋裝置 填料塔在

43、操作時，保證在任一截面上氣、液的分布均勻十分重要，它直接影響到塔內(nèi)填料表面的有效利用率，進而影響傳質(zhì)效率。而氣液是否能均勻分布，取決于液體能否均勻分布，所以，液體從管口進入塔內(nèi)的均勻噴淋，是保證填料塔達到預(yù)期分離效果的重要條件。液體是否初始分布均勻，依賴于液體噴淋裝置的結(jié)構(gòu)與性能。第108頁/共131頁109為了滿足不同塔徑、不同液體流量以及不同均布程度的要求，液體噴淋裝置有多種結(jié)構(gòu)形式，按操作原理可分為噴灑形、溢流形、沖擊形等，按結(jié)構(gòu)又可分為管式、噴頭式、盤式、槽式等形式。第109頁/共131頁1101管式噴淋器 圖5-6(a)為直管式噴淋器。它結(jié)構(gòu)簡單，安裝、拆卸簡便。但噴淋面積小，而且不

44、均勻，只能用于塔徑小于300mm，且對噴淋均勻性要求不高的場合。第110頁/共131頁111圖5-6(b)為環(huán)管多孔噴淋器。它是在環(huán)管的下部開有35排孔徑為45 mm的小孔，開孔總面積與管子截面積大約相等。環(huán)管中心圓直徑一般為塔徑的0608倍。環(huán)管多孔噴淋器結(jié)構(gòu)較簡單，噴淋均勻度比直管好，適用于直徑小于1200mm的塔設(shè)備。 第111頁/共131頁112圖56(c)為排管式噴淋器。它由液體進口主管和多列排管組成。主管將進口液體分流給各列排管。每根排管上開有13排布液孔，孔徑為36 mm。排管式噴淋器一般采用可拆連接，以便通過人孔進行安裝和拆卸。安裝位置至少要高于填料表面層150200mm。當(dāng)液

45、體負(fù)荷小于25 m3m2h時，排管式噴淋器可提供良好的液體分布。其缺點是當(dāng)液體負(fù)荷過大時，液體高速噴出，易形成霧沫夾帶，影響分布效果，且操作彈性不大 。第112頁/共131頁113第113頁/共131頁114 2噴頭式噴淋器噴頭式噴淋器又叫蓮蓬頭，是應(yīng)用較多的液體分布裝置。蓮蓬頭一般由球面構(gòu)成。蓮蓬頭噴淋器結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，但易堵塞，一般適用于直徑小于600mm的塔設(shè)備。第114頁/共131頁1153盤式噴淋器n它與多孔式液體噴淋器不同，進入布液器的液體超過堰的高度時，依靠液體的自重通過堰口流出，并沿著溢流管壁呈膜狀流下，淋灑至填料層上。溢流型布液裝置目前廣泛應(yīng)用于大型填料塔。n優(yōu)點：操作彈

46、性大，不易堵塞，操作可靠且便于分塊安裝。n缺點：制造比較麻煩。第115頁/共131頁116操作時，液體從中央進液管加到分布盤內(nèi)，然后從分布盤上的降液管溢出，淋灑到填料上。氣體則從分布盤與塔壁的間隙和各升氣溢流管上升。降液管一般按正三角形排列。為了避免堵塞，降液管直徑不小于15mm，管子中心距為管徑的23倍。分布盤的周邊一般焊有三個耳座，通過耳座上的螺釘，將分布盤支承在支座上。擰動螺釘，還可調(diào)整分布盤的水平度，以便液體均勻地淋灑到填料層上。第116頁/共131頁1174槽式噴淋器槽式噴淋器也屬于溢流型分布器。操作時，液體由上部進液管進入分配槽，漫過分配槽頂部缺口流人噴淋槽，噴淋槽內(nèi)的液體經(jīng)槽的底部孔道和側(cè)部的堰口分布在填料上。分配槽通過螺釘支承在噴淋槽上，噴淋槽用卡子固定在塔體