《塔設(shè)備簡化》PPT課件.ppt

1,塔設(shè)備,2,塔設(shè)備,1 塔設(shè)備概述,2 板式塔,3 填料塔,4 精餾塔,5 吸收塔,6 萃取塔,3,1 塔 設(shè) 備 概 述,4,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。,5,在煉油、化工及輕工等工業(yè)生產(chǎn)中，氣液兩項(xiàng)直接接觸進(jìn)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(shí)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。,6,1.1 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(jìn)行直接接觸機(jī)會，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱目的，又能使接觸之后的兩相及時(shí)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)。,7,外形特點(diǎn)：圓筒形、體型高，長寬比大。,1.2 塔設(shè)備的主要特點(diǎn),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。,8,1.3 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。,9,1.4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(xiàng)指標(biāo)的重要性因不同設(shè)備而異，要同時(shí)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。,10,1.5 塔設(shè)備的主要外部構(gòu)件及作用,（1）板式塔,（2）填料塔,11,1.5.1 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(yùn)輸及吊裝時(shí)的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求 。,12,塔體支座是塔體與基礎(chǔ)的連接結(jié)構(gòu)。因?yàn)樗O(shè)備較高、重量較大，為保證其足夠的強(qiáng)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,13,1.5.3 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。按其用途可分為進(jìn)液管、出液管、回流管、進(jìn)氣出氣管、側(cè)線抽出管、取樣管、儀表接管、液位計(jì)接管等。,14,垂直吊蓋人孔,回轉(zhuǎn)蓋人孔,15,1.5.6 吊柱,安裝于塔頂，主要用于安裝、檢修時(shí)吊運(yùn)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。,16,2 板 式 塔,17,2.1 板式塔的概念,板式塔是一種逐級（板）接觸的氣液傳質(zhì)設(shè)備。 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(jìn)行傳質(zhì)傳熱，兩相的濃度呈階梯式變化。,18,2.2 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(shí)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。,19,泡罩塔盤 1升氣管；2泡罩；3塔盤板,20,21,泡罩塔的優(yōu)點(diǎn)：,操作彈性大，因而在負(fù)荷波動范圍較大時(shí)，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(diǎn) ：,結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)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(shí)，可考慮使用泡罩塔。,22,2.2.2 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。,23,工作時(shí)液體從上層塔板經(jīng)降液管流下，橫向流過塔盤進(jìn)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(jìn)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“支撐”作用，故一般情況下液體不會從篩孔中漏下。,24,25,篩板塔的優(yōu)點(diǎn)：,篩板塔的缺點(diǎn) ：,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(jià)低廉，只要設(shè)計(jì)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)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)塔板壓力降較低，適用于真空蒸餾；,(3)塔板效率較高，但稍低于浮閥塔；,(4)具有較高的操作彈性，但稍低于泡罩塔。,26,2.2.3 浮閥塔,浮閥塔板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在塔板上開有若干個(gè)閥孔，每個(gè)閥孔裝有一個(gè)可上下浮動的閥片，閥片本身連有幾個(gè)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。 閥片周邊沖出幾個(gè)略向下彎的定距片，當(dāng)氣速很低時(shí)，由于定距片的作用，閥片與塔板呈點(diǎn)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)。,27,28,浮閥塔盤氣液接觸狀況,29,浮閥塔的優(yōu)點(diǎn)：,(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(diǎn) ：,(1)在氣速較低時(shí)，仍有塔板漏液，故低氣速時(shí)塔板效率有所下降； (2)浮閥閥片有卡死和吹脫的可能，這會導(dǎo)致操作運(yùn)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(jìn)，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(shí)可避免過多的漏液，氣量較大時(shí)可使氣速不致過高，降低了壓降。,30,2.2.4 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(jì)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制。,31,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。,32,2.2.5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(shí)相向通過柵縫或篩孔。操作時(shí)蒸氣通過孔縫上升進(jìn)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。,33,優(yōu)點(diǎn) ： 由于沒有降液管，所以結(jié)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?yàn)樗P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。,34,其缺點(diǎn)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(shí)，塔板負(fù)荷的上下限之比約為2.53.0。,35,2.2.6導(dǎo)向篩板塔 導(dǎo)向篩板塔盤的結(jié)構(gòu)如上圖所示。它是在普通篩板塔盤上進(jìn)行了兩項(xiàng)改進(jìn)，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(jìn)口區(qū)設(shè)置了鼓泡促進(jìn)裝置。,36,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(jìn)裝置使塔盤進(jìn)口區(qū)的液層變薄，可避免漏液，因而易于鼓泡，從而使整個(gè)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。,37,2.2.7 板式塔的比較,各種板式塔的比較是一個(gè)十分復(fù)雜的問題。但就生產(chǎn)能力、塔板效率、操作彈性、壓力降及造價(jià)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(jià)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。,38,2.3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。,39,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(shí)，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(shí)，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(shí)，液體在降液管內(nèi)停留時(shí)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(shí)，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。,40,2.4 板式塔的主要零部件,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(shí)通過塔板上的一些孔道流動。 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。 溢流式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),41,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 塔盤按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為整塊式塔盤和分塊式塔盤。 當(dāng)塔徑300 DN900mm時(shí)，采用整塊式塔盤； 塔徑DN800mm時(shí)宜采用分塊式塔盤，可在塔內(nèi)進(jìn)行拆卸作業(yè)； 當(dāng)塔徑800 DN900mm，可根據(jù)具體情況來選擇塔盤類型。,42,1.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(gè)塔節(jié)組成，每個(gè)塔節(jié)內(nèi)安裝若干塊整塊塔盤，每個(gè)塔節(jié)之間通過法蘭連接。 工業(yè)上一般不是迫不得已時(shí)，塔徑都在800mm以上，以便安裝分塊時(shí)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。,43,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,44,塔節(jié)的長度取決于塔徑，當(dāng)塔徑為300500 mm時(shí)，只能伸入手臂安裝，塔節(jié)長度為8001000mm為宜； 當(dāng)塔徑為500800 mm時(shí)，人可進(jìn)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(gè)塔節(jié)的塔板數(shù)一般不超過6塊。,45,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。,46,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(jìn)行密封。 密封件一般采用10-12石棉繩做填料。,47,2.分塊式塔盤 當(dāng)塔體直徑大于800900mm時(shí)，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(shí)，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。,48,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(shí)，一般采用單流塔盤；當(dāng)塔徑大于2400mm時(shí)，采用雙流塔盤。,49,50,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，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。,51,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(diǎn)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。,52,53,54,55,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(shí)要保證規(guī)定的水平度，而且在工作時(shí)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(shí)，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。,56,57,2.4.2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。 1 . 降液管 每塊塔板上通常設(shè)有一個(gè)液體流動通道降液管。 作用：使夾帶氣泡的液流進(jìn)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。,58,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h(yuǎn)W。,塔盤的弓形降液管,59,2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(shí)排液。,60,61,3溢流堰 根據(jù)溢流堰在塔盤上的位置可分為進(jìn)口堰和出口堰。 當(dāng)塔盤采用平形受液盤時(shí)，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(jìn)口處設(shè)置進(jìn)口堰。,62,63,2.4.3除沫裝置 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。 分類： 常用的除沫裝置有絲網(wǎng)除沫器、折流板除沫器、旋流板除沫器等。,64,1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,65,66,67,優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)，從而得到廣泛應(yīng)用。 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)孔。,68,2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(jià)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,69,3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(shí)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(shí)現(xiàn)氣、液的分離。除沫效率可達(dá)95。,70,2.4.4防渦器和濾焦器,塔底防渦器,1塔底；2出料管；3立板；4頂板,71,72,2.4.5進(jìn)出口管裝置 1進(jìn)料管 液體進(jìn)料管可直接引入加料板。為使液體均勻通過塔板，減少進(jìn)料波動帶來的影響，通常在加料板上設(shè)進(jìn)口堰。 氣體進(jìn)料管一般做成45的切口，以使氣體分布較均勻。,73,對液體進(jìn)料當(dāng)塔徑大于等于800mm，且物料較清潔時(shí)可用圖1（a）的結(jié)構(gòu)； 當(dāng)塔徑小于800mm時(shí)，或物料較臟、需經(jīng)常清洗時(shí)宜采用圖1（b）的結(jié)構(gòu)。,液體進(jìn)料（包括回流）管 1進(jìn)料口；2進(jìn)口堰,74,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(jìn)氣管； 為了避免進(jìn)塔氣體沖濺、夾帶塔底的儲液，進(jìn)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(jìn)氣分布均勻時(shí)，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2氣體進(jìn)料管,75,若為氣、液混合進(jìn)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(jìn)料管。,圖3氣液混合進(jìn)料管（也稱切向進(jìn)料管）,1上擋板；2下?lián)醢澹?導(dǎo)向擋板,76,2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)。,77,2.5 板式塔工作原理 正常工作時(shí)，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(shí)兩相接觸進(jìn)行傳質(zhì)。,78,為有效地實(shí)現(xiàn)氣液兩相之間的傳質(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(jì)意圖是塔內(nèi)逆流、板上錯(cuò)流。,塔板操作示意（浮閥） 鏈接5,塔板操作示意（篩板） 鏈接6,79,2.6塔設(shè)備的檢修 1、運(yùn)行中檢查 為確保塔設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)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(xiàng)目如下: (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。 (2)塔頂、塔底等處的壓力及塔的壓力降。,80,(3)塔底的溫度。如果溫度低于正常溫度，應(yīng)及時(shí)排水、并徹底排凈。 (4)安全裝置、壓力表、溫度計(jì)、液面計(jì)等儀表是否正常，動作是否靈敏可靠。 (5)保溫、保冷材料是否完整，并根據(jù)具體情況及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。,81,2、停車檢查 塔設(shè)備在一般情況下，每年定期停車檢修1一2次，將設(shè)備打開，對其內(nèi)部構(gòu)件及殼體上大的損壞進(jìn)行檢查、檢修。停車檢查的主要項(xiàng)目如下: (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(shí)取出塔外進(jìn)行清洗或更換。,82,(2)檢查塔體腐蝕、變形及各部位焊縫的情況，對塔壁、封頭、進(jìn)料口處筒體，出入口接管等處進(jìn)行超聲波測厚，判斷設(shè)備的使用壽命。 (3)全面檢查安全閥、壓力表、液面計(jì)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(shí)重新進(jìn)行調(diào)整和校驗(yàn)。 (4)如在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)異常振動現(xiàn)象，停車檢查時(shí)一定要查明原因、并妥善處理。,83,3、塔體裂縫的修補(bǔ) （1）不穿透的裂縫 對深度不超過塔體壁厚40%的裂縫，應(yīng)先在裂縫兩端各鉆一個(gè)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(jìn)行焊接，以減少焊接應(yīng)力和變形。,84,（2）穿透的窄裂縫 對寬度小于15mm的穿透裂縫，應(yīng)先在裂縫兩端各鉆一個(gè)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15mm時(shí)可采用單面坡口，厚度大于15mm時(shí)采用雙面坡口。裂縫長度小于100 mm時(shí)可一次性焊完，否則應(yīng)采用分段倒退法進(jìn)行焊接，以減少焊接應(yīng)力，施焊時(shí)應(yīng)從裂縫兩端向中間施焊、并采用多層焊。,85,（3）穿透的寬裂縫 對寬度大于15mm的穿透裂縫，應(yīng)將帶有整個(gè)裂縫的鋼板切除，在切口邊緣加工出坡口，再補(bǔ)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250mm、長度比裂縫長度大50-100mm，以避免焊接補(bǔ)板的兩條平行焊縫間彼此影響。焊接補(bǔ)板時(shí)應(yīng)從板中心向兩端對稱分段焊接，以使補(bǔ)板四周間隙均勻，保證焊接質(zhì)量。,86,87,88,3 填 料 塔,89,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(diǎn)。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(shí)，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(shí)，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、易聚合的物料適應(yīng)能力較差。,3.1 填料塔的概念,90,填料塔屬于微分接觸型的氣液傳質(zhì)設(shè)備。 塔內(nèi)以填料為氣液接觸和傳質(zhì)的基本元件。 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(jìn)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。,91,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。,92,3.2填料及支撐結(jié)構(gòu),3.2.1填料 填料是填料塔的核心內(nèi)件，它為氣液兩相充分接觸進(jìn)行傳熱傳質(zhì)提供了表面積。 可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。,93,對填料的基本要求 填料的作用是為氣液兩相提供充分的接觸面，并為強(qiáng)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(jī)械強(qiáng)度； （6）取材容易、制造方便、價(jià)格便宜。,94,1. 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：,環(huán)形填料：拉西環(huán)填料、鮑爾環(huán)填料 、階梯環(huán)填料； 鞍形填料：弧鞍填料 、矩鞍填料 、改進(jìn)矩鞍填料； 金屬鞍環(huán)填料；,95,（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(jìn)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。,優(yōu)點(diǎn)：易于制造，價(jià)格低廉，且對它的研究較為充分，所以在過去較長的時(shí)間內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。 缺點(diǎn)：由于高徑比大，堆積時(shí)填料間易形成線接觸，因此液體在填料層流動時(shí)，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。,96,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)制造。,97,（2）鮑爾環(huán)（Pall ring）填料,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。 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。 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?？捎商沾伞⒔饘倩蛩芰现瞥?。,98,目前，鮑爾環(huán)以其優(yōu)良的性能為工業(yè)上廣泛采用。,99,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(diǎn)接觸，床層均勻，較好地避免了溝流現(xiàn)象。,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(cuò) 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。,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）,100,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， 優(yōu)點(diǎn)：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)。 缺點(diǎn)：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， 因此弧鞍填料很快就被矩鞍填料所取代。,（4）弧鞍形填料,101,屬敞開型填料，如圖所示。敞開形填料的特點(diǎn)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,102,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。 這樣的結(jié)構(gòu)使矩鞍克服了弧鞍填料相互重疊的缺點(diǎn)，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。 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,103,（6 ）金屬英特洛克斯（Intalox）填料,將環(huán)形結(jié)構(gòu)與鞍形結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)集于一體而形成的一種獨(dú)特結(jié)構(gòu)的填料； 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。,104,上述幾種形式的填料屬實(shí)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(diǎn)：造價(jià)很高，故多用于實(shí)驗(yàn)室中難分離物系的分離。,優(yōu)點(diǎn)：因網(wǎng)絲細(xì)密，填料的空隙很高，比表面積 很大。由于毛細(xì)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。,105,2. 規(guī)整填料,在亂堆的散裝填料塔內(nèi)，氣液兩相的流動路線是隨機(jī)的，加之填料填裝時(shí)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(jià)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。,106,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(shí)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,107,3. 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(qiáng)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(shí)，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(jià)格較昂貴。,108,3.2.2 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(shí)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(shí)，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,109,2. 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(diǎn)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,110,3.3 填料塔的液體分布器,3.3.1液體噴淋裝置 填料塔在操作時(shí)，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(jìn)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(jìn)入塔內(nèi)的均勻噴淋，是保證填料塔達(dá)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。,111,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。,112,1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。,113,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。,114,圖56(c)為排管式噴淋器。它由液體進(jìn)口主管和多列排管組成。主管將進(jìn)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(jìn)行安裝和拆卸。安裝位置至少要高于填料表面層150200mm。當(dāng)液體負(fù)荷小于25 m3m2h時(shí)，排管式噴淋器可提供良好的液體分布。其缺點(diǎn)是當(dāng)液體負(fù)荷過大時(shí)，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 。,115,116,2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。,117,3盤式噴淋器 它與多孔式液體噴淋器不同，進(jìn)入布液器的液體超過堰的高度時(shí)，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。 優(yōu)點(diǎn)：操作彈性大，不易堵塞，操作可靠且便于分塊安裝。 缺點(diǎn)：制造比較麻煩。,118,操作時(shí)，液體從中央進(jìn)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(gè)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。,119,4槽式噴淋器 槽式噴淋器也屬于溢流型分布器。操作時(shí)，液體由上部進(jìn)液管進(jìn)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