塔設(shè)備理論知識(shí)

1、塔設(shè)備第一節(jié) 概述一、塔設(shè)備的基本功能與基本性能指標(biāo)要求：1. 基本功能：塔設(shè)備的基本功能在于提供氣、液兩相以充分接觸的機(jī)會(huì)，使傳質(zhì)、傳熱兩種傳遞過程能夠迅速有效地進(jìn)行；并能使接觸之后的氣、液兩相及時(shí)分開，互不夾帶。用以實(shí)現(xiàn)蒸餾操作的塔設(shè)備稱為蒸餾塔。2. 基本性能指標(biāo)要求： 除特定的工藝要求外，還需考慮下列設(shè)備要求：（1）生產(chǎn)能力大，即單位塔截面上單位時(shí)間的物料處理量大。（2）分離效率高，即氣、液兩相能充分接觸。（3）適應(yīng)能力強(qiáng)及操作彈性大，即對(duì)各種物料性質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)并且在負(fù)荷波動(dòng)時(shí)能維持操作穩(wěn)定，保持較高的分離效率。（4）流體阻力小，即氣相通過每層塔板或單位高度填料層的壓降小。二、塔設(shè)備的

2、分類及工作原理與適用場(chǎng)合：1. 分類： 按照塔設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件的結(jié)構(gòu)型式，可分為板式塔和填料塔兩大類。2. 工作原理與適用場(chǎng)合：（1）板式塔： 板式塔內(nèi)沿塔高裝有若干層塔板（塔盤），液體靠重力作用由頂部逐板流向塔底，并在各塊板面上形成流動(dòng)的液層；氣體則靠壓強(qiáng)差推動(dòng)，由塔底向上依次穿過各塔板上的液層而流向塔頂。氣、液兩相在塔內(nèi)進(jìn)行逐級(jí)接觸，兩相的組成沿塔高呈階梯式變化。當(dāng)處理量大時(shí)多采用板式塔。蒸餾操作的規(guī)模較大，故采用板式塔。（2）填料塔： 填料塔內(nèi)裝有各種形式的固體填充物，即填料。液相由塔頂噴淋裝置分布于填料層上，靠重力作用沿填料表面流下；氣相則在壓強(qiáng)差推動(dòng)下穿過填料的間隙，由塔的一端流向另一端

3、。氣、液在填料的潤(rùn)濕表面上進(jìn)行接觸，其組成沿塔高連續(xù)性的變化。當(dāng)處理量較小時(shí)多采用填料塔。三、板式塔的結(jié)構(gòu)組成：1. 主體部分：由塔體和裙座組成。塔體多采用鋼板焊制。裙座上端與塔體底封頭焊接在一起，下端按要求通過地腳螺栓固定在基礎(chǔ)上。2. 內(nèi)件：由塔盤、降液管、溢流堰、緊固件、支承件及除沫裝置等組成。這是塔設(shè)備進(jìn)行化工過程和操作的主要部分。3. 設(shè)備接管口：包括用于安裝、檢修塔盤的人孔，用于氣體和物料進(jìn)出的接管以及安裝化工儀表用的短管等。4. 附件：包括吊裝塔板用的吊柱，支承保溫材料的支承圈以及扶梯平臺(tái)等。四、板式塔塔盤型式介紹： 板式塔塔盤型式有泡罩塔盤、篩板塔盤、浮閥塔盤及噴射型塔盤等，多

4、采用浮閥塔盤。浮閥塔盤具有處理能力大，壓降小，操作彈性大，板效率高及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但在使用中浮閥容易磨損。浮閥是圓盤片，塔盤上開圓孔，用浮閥的三條支腿固定在塔盤上。工作狀態(tài)時(shí)，浮閥隨上升蒸汽被頂起，氣體從閥片向水平噴出，與液體激烈攪拌，形成泡沫狀進(jìn)行熱量與質(zhì)量的接觸交換，起到很好的分離效果。五、塔的優(yōu)化操作方法： 塔的優(yōu)化操作就是在塔的負(fù)荷滿足要求、產(chǎn)品合格的前提下，用最小的公用工程消耗得到所需的合格產(chǎn)品。一般當(dāng)塔頂產(chǎn)品不合格時(shí)，用加大回流量來補(bǔ)救，但加大回流量，氣、液相負(fù)荷均增加，重沸量也要加大，能量消耗就要增加?；亓髁吭黾拥揭欢ǔ潭?，產(chǎn)品純度上升很少，甚至不再上升，而能量的消耗卻增加很多

5、。這種操作狀態(tài)，雖然得到較純的產(chǎn)品，成本卻很高，不是最佳狀態(tài)。應(yīng)該正確選擇最佳回流比，保證產(chǎn)品純度合格，同時(shí)使能量消耗最少，這才是最佳化操作。第二節(jié) 技術(shù)問答1、什么是塔，其主要包括哪幾部分？答：塔是煉廠主要工藝設(shè)備之一，它是用來完成混合物分離的設(shè)備。主要包括以下幾個(gè)部分：塔體：包括筒體、端蓋（主要是橢圓形封頭）及聯(lián)接法蘭等。內(nèi)件：指塔盤或填料及其支承裝置。支座：支撐塔體的底座，一般為裙式支座，即裙座。附件：包括人孔、進(jìn)出料接管，各類儀表接管，液體和氣體的分配裝置，以及塔外的扶梯、平臺(tái)、外保溫等。2、塔盤主要由哪些部分組成？答：塔板：其上面開有許多孔，安裝浮閥，泡帽或者直接作為汽相通道，介質(zhì)的

6、傳熱和傳質(zhì)就在這上面進(jìn)行。降液管：上層液體通過降液管流到下層塔盤，是主要的液體通道。溢流堰：包括進(jìn)口堰和出口堰。進(jìn)口堰主要是為了保持降液管的正常液體高度，保證傳質(zhì)的正常進(jìn)行。3、按結(jié)構(gòu)塔設(shè)備可分哪幾大類？答：板式塔：塔內(nèi)有一層層相隔一定距離塔盤、液氣兩相就在塔盤上相互接觸，進(jìn)行熱和質(zhì)的傳遞，然后分開，氣相繼續(xù)上升到一層塔盤，液體流到下層塔盤上。根據(jù)塔盤形式的不同，板式塔又有：泡帽塔、槽形塔盤塔、S型塔盤塔、浮閥塔、噴射塔、篩板塔等。填料塔：塔內(nèi)充填著各種形式的填料，液體自上往下流，氣體自下往上流，氣液在填料表面上接觸完成傳質(zhì)傳熱過程。填料的型式繁多，如：拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、波紋填料、鞍型及絲網(wǎng)填料

7、等。4、按用途塔設(shè)備的分類有哪些？答：（1）分餾塔：將液體混合物分離成各種組分，如常壓塔、減壓塔、各種精餾塔等。（2）吸收塔：在塔內(nèi)通過吸收液來分離氣體。（3）解吸塔：將吸收液通過加熱減壓等方法使溶解其中的氣體再放出來。（4）抽提塔：通過某種液體溶劑將混合物中有關(guān)產(chǎn)品分離出來。（5）洗滌塔：用水來除去氣體中無用的成分或固體顆粒，稱為水洗塔，它同時(shí)還有一定的冷卻作用。5、一種性能良好塔盤應(yīng)具有哪些特點(diǎn)？答：分餾效率高。生產(chǎn)能力大，即允許的氣、液相負(fù)荷都較高。操作穩(wěn)定，彈性好，即氣、液相負(fù)荷產(chǎn)生較大變化時(shí)仍能保證較高的分餾效率。壓降小。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝檢修方便。6、塔的主要內(nèi)部構(gòu)件有哪些？答：常用的

8、板式塔的主要內(nèi)部構(gòu)件有：塔盤、各種液體和氣體出入管、除霧器、擋板及過濾器等。7、塔的塔盤有何作用？答：塔盤是塔的最主要內(nèi)部件，氣液間的傳質(zhì)、傳熱過程就是通過塔盤來完成的。塔盤增加了氣液間的接觸面積和接觸時(shí)間，使傳質(zhì)、傳熱更充分。8、塔盤有哪些不正常操作？答：（1）霧沫夾帶。（2）淹塔（液泛）。（3）泄漏。（4）脈動(dòng)。（5）汽泡夾帶。9、什么叫霧沫夾帶？答：霧沫夾帶是氣體在液體內(nèi)鼓泡后，穿出液層時(shí)總不免帶有許多細(xì)微的液滴，有的來不及分離出來就被帶到了上一層塔盤的液體中去。10、什么是液泛？答：液泛是若液體流量過大，降液管面積不夠，液體發(fā)生堵塞現(xiàn)象，幾層塔盤的液體將連成一片，根本沒法進(jìn)行分餾操作。

9、11、什么是傳質(zhì)過程？精餾塔內(nèi)是怎樣完成傳質(zhì)和傳熱的？答：由于分子處于不停的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，分子在運(yùn)動(dòng)中相互碰撞，改變自己的運(yùn)動(dòng)方向，從而從一個(gè)地方擴(kuò)散到另一個(gè)地方，這就是傳質(zhì)過程。在精餾塔內(nèi)，塔盤上存在著氣、液兩相，并密切接觸，由于兩相組分組成不平衡 ，使液相中的易揮發(fā)組分得到熱量成為氣相，而氣相中難揮發(fā)組分，冷凝下來成為液相，從而完成了一個(gè)傳質(zhì)和傳熱過程。12、精餾過程的實(shí)質(zhì)是什么？答：精餾過程的實(shí)質(zhì)是不平衡的氣液兩相在塔內(nèi)多次逆向接觸，多次進(jìn)行部分汽化和部分冷凝，達(dá)到傳熱、傳質(zhì)的目的，使氣相中輕組份斷提高，液相中重組份濃度不斷提高，從而使混合物分離。13、塔內(nèi)上升蒸汽速度的波動(dòng)對(duì)精餾操作有什么

10、影響？答：塔內(nèi)上升蒸汽的速度大小，直接影響著傳質(zhì)效果，一般地說，塔內(nèi)最大的蒸汽上升速度應(yīng)比液泛速度小一些，工藝上常選擇最大允許速度為液泛80，速度過高，會(huì)產(chǎn)生液泛或霧沫夾帶，速度過低會(huì)產(chǎn)生泄漏現(xiàn)象，使塔板效率顯著下降。14、重沸器熱量的波動(dòng)對(duì)精餾有什么影響？答：重沸器的加熱量是影響塔內(nèi)上升蒸汽速度的主要因素，在釜溫保持穩(wěn)定的情況下，加熱量增加，塔內(nèi)上升蒸汽速度增大，加熱量減小，塔內(nèi)上升蒸汽速度減小。加熱量的調(diào)節(jié)范圍過大、過猛，有可能造成液泛基泄漏，甚至導(dǎo)致超溫超壓。15、浮閥塔板有哪些優(yōu)、缺點(diǎn)？答：優(yōu)點(diǎn)：效率高，操作彈性大，處理能力好，霧沫夾帶小，接觸時(shí)間長(zhǎng)，傳質(zhì)效果好。缺點(diǎn)：蒸汽沿上升蒸汽孔

11、的周邊噴出，仍然有液體的逆向混合，因而會(huì)降低傳質(zhì)效率，另外閥片容易卡住，影響其自由開啟。16、煉化生產(chǎn)中，有些精餾塔的進(jìn)料口為什么都在兩個(gè)以上？答：調(diào)節(jié)進(jìn)料口的位置是以進(jìn)料組份發(fā)生變化為準(zhǔn)，當(dāng)進(jìn)料中輕關(guān)鍵組份比正常操作低時(shí)，應(yīng)將進(jìn)料口位置下移，以增加精餾段的塔板數(shù)，從而提高精餾段的分離能力。反之，當(dāng)進(jìn)料中輕關(guān)鍵組份增多時(shí)，進(jìn)料口的位置應(yīng)該上移，以增加提餾段的板數(shù)，從而提高提餾段分離能力。17、什么是操作彈性？答：指精餾塔在工作范圍中，上升氣體速度的最小允許值到最大允許值的范圍。18、什么是干板壓降？答：板式塔塔板壓降的組成部分，指氣體通過不存在液體的塔板時(shí)的壓力損失。19、什么是傳質(zhì)過程？答：

12、系統(tǒng)在未達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，或在趨向平衡的運(yùn)動(dòng)中有質(zhì)量的轉(zhuǎn)移。20、什么是傳熱過程？答：指熱能的傳播過程，其方法有三種：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射。21、進(jìn)料狀態(tài)對(duì)精餾操作有什么影響？答：對(duì)于固定進(jìn)料狀況的某個(gè)塔來說，進(jìn)料狀況的改變，將會(huì)影響到產(chǎn)品質(zhì)量的改變，例如：當(dāng)塔應(yīng)為泡點(diǎn)進(jìn)料而改為冷液進(jìn)料時(shí)，則精餾段塔板數(shù)過多，提餾段塔板數(shù)不足，結(jié)果是塔頂產(chǎn)品質(zhì)量可能提高，而釜液中輕組份的蒸出則不完全。若改為氣液混合進(jìn)料或者飽和蒸汽、過飽和蒸汽進(jìn)料，則精餾段的塔板數(shù)不足，提餾段的塔板數(shù)過多，其結(jié)果是塔頂產(chǎn)品中重組份濃度超過規(guī)定，釜液中輕組份含量比規(guī)定值低，同時(shí)增加了塔頂生產(chǎn)中冷劑的消耗量，減少了塔釜的熱劑消耗。

13、生產(chǎn)中多為泡點(diǎn)進(jìn)料，此時(shí)，精餾段和提餾段上升蒸汽的流量相等，故塔徑一樣，設(shè)計(jì)計(jì)算也比較方便。22、為什么說塔壓突然升高，釜溫隨之升高，而塔內(nèi)上升蒸汽的速度反而減?。看穑阂?yàn)檫@種釜溫的升高是因?yàn)閴毫Ω号蔹c(diǎn)所致，因而塔內(nèi)的上升蒸汽量不但不會(huì)增加，反而還會(huì)因壓力的升高而減小，這種釜溫的升高是暫時(shí)的，因?yàn)榇藭r(shí)塔釜輕組份的蒸出不完全，將導(dǎo)致釜液泡點(diǎn)下降，因而使釜溫又隨之下降。23、在精餾操作中，怎樣調(diào)節(jié)塔的壓差？答：塔壓差是衡量塔內(nèi)氣體負(fù)荷大小的主要因素，也是判斷精餾操作的進(jìn)料、出料是否均衡的重要指標(biāo)之一，在操作中，要針對(duì)引起塔壓差變化的原因相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)節(jié)，常用的方法有三種：一是在進(jìn)料不變的情況下，用

14、塔頂?shù)漠a(chǎn)品餾出量來調(diào)節(jié)塔壓差，產(chǎn)品采出多，塔壓下降，產(chǎn)品采出少，塔壓上升；二是在采出量不變的情況上，用進(jìn)料量來調(diào)節(jié)塔壓差，進(jìn)料量加大，塔壓差上升，進(jìn)料量減小，塔壓差下降。三是在工藝指標(biāo)許可的范圍內(nèi)，通過釜溫的變化來調(diào)節(jié)塔壓差，提高釜溫，塔壓差上升，降低釜溫，塔壓差下降。24、什么是液相負(fù)荷？答：又稱液體負(fù)荷，對(duì)有降液管的板式塔來說，是橫流經(jīng)過塔板、過溢流堰落入降液管中的液體體積流量，也是上下塔板間的內(nèi)回流量，是考察塔板液體力學(xué)狀態(tài)和操作穩(wěn)定性的基本參數(shù)之一。25、什么是氣相負(fù)荷？答：又稱蒸汽負(fù)荷，對(duì)板式塔來說，就是通過塔板的氣體體積流量，往往以空塔氣速或有效空塔氣速來表示。26、塔頂采出量的大

15、小對(duì)精餾操作有什么影響？答：精餾塔塔頂采出量的大小和該塔的進(jìn)料量的大小有著相互對(duì)應(yīng)的關(guān)系，進(jìn)料量增大，采出量應(yīng)增大，否則將會(huì)破壞塔內(nèi)的氣液平衡。如果進(jìn)料量未變而塔頂采出量增大，則回流比勢(shì)必減小，引起各塔板上的回流液量減少，氣液接觸不好，傳質(zhì)效率下降，同時(shí)操作壓力也將下降，各塔板上的液組成發(fā)生變化，結(jié)果是重組份被帶到塔頂，塔頂產(chǎn)品質(zhì)量不合格，在強(qiáng)制回流的操作中還易造成回流罐抽空。如果進(jìn)料量加大，而塔頂采出量不變，其后果是回流比增大，塔內(nèi)的物料增多，上升蒸汽速度增大，塔頂、底壓差增大，嚴(yán)重時(shí)引起液泛，對(duì)于強(qiáng)制回流的操作中，則將造成回流罐滿罐弊壓，嚴(yán)重時(shí)可引起事故。27、塔底采量的大小對(duì)精餾操作有什

16、么影響？答：塔釜保持穩(wěn)定的液面，是維持釜溫恒定的首要條件，塔釜液面的變化，又主要決定于塔底采出量的大小。當(dāng)塔底采出量過大時(shí)，液面會(huì)降低抽空，這將使通過再沸器的釜液循環(huán)量減小，從而導(dǎo)致傳熱不好，輕組份蒸發(fā)不出去，塔頂、塔底產(chǎn)品不合格，如果是使用列管式再沸器，由于循環(huán)量過小，使釜液經(jīng)過上半部列管時(shí)形成過熱蒸汽，表現(xiàn)為返塔的氣體溫度較高，而釜溫卻較低。如果塔底采出量過小，將會(huì)造成塔釜液面過高（嚴(yán)重時(shí)造成淹塔），增加了釜液循環(huán)的阻力，同樣造成傳熱不好，釜溫下降。對(duì)于易聚合的物料，釜液面過高或過低，都會(huì)造成停留時(shí)間加長(zhǎng)，增加聚合的可能性，另外，維持一定的釜液面還起著液封的作用，以確保安全。28、設(shè)備檢修

17、時(shí)的主要檢查內(nèi)容有哪些？答：塔體檢查：一、檢查各附件（壓力表、放空閥、溫度計(jì)等）是否靈活、準(zhǔn)確；二、檢查塔體腐蝕、變形、壁厚減薄、裂紋及各部焊接情況，進(jìn)行超聲波測(cè)厚和理化鑒定，并作詳細(xì)記錄，以備研究改進(jìn)和下次檢修的依據(jù)；三、檢查塔內(nèi)污垢和內(nèi)部絕緣材料。塔內(nèi)部的檢查：一、塔板各部件的結(jié)焦、污垢、堵塞情況，檢查塔板、鼓泡構(gòu)件的支撐結(jié)構(gòu)的腐蝕及變形情況；二、檢查塔板上各部件的尺寸是否符合圖紙及標(biāo)準(zhǔn)；三、對(duì)于浮閥塔板應(yīng)檢查其浮閥的靈活性，是否卡死，變形，沖蝕等現(xiàn)象，浮閥孔是否有堵塞；四、檢查各種塔板，鼓泡構(gòu)件等的堅(jiān)固情況，是否有松動(dòng)現(xiàn)象；五、檢查各部連接管線的變形，連接處的密封是否可靠。29、塔高和塔

18、徑對(duì)產(chǎn)量、質(zhì)量有什么影響？答：對(duì)一定塔來說，空塔速度是有一定的限制的，在一定的空塔速度下，塔內(nèi)氣流的體積流量越大，則需要的塔徑越大，同理，塔徑越大，則容許的塔內(nèi)蒸汽負(fù)荷越大，即生產(chǎn)能力越大，因此，塔徑是影響生產(chǎn)能力的主要因素。塔的高度，在板效率和板間距確定的前提下，決定于實(shí)際塔板數(shù)，而實(shí)際塔板數(shù)又是由最小理論塔板數(shù)決定的，最小理論塔板數(shù)越多，則實(shí)際塔板數(shù)越多，因此說塔高主要影響產(chǎn)品純度。塔徑、塔高對(duì)生產(chǎn)的影響是辯證的，不可截然分開，例如增加塔高，可減小回流比，從而提高生產(chǎn)能力；而增加塔徑，則可大回流比，達(dá)到降低塔高的目的。30、容器檢修安全措施有哪些？答：一、塔和容器等設(shè)備用蒸汽吹后，還需裝水

19、冷卻、沖洗，才允許從上至下拆卸人孔蓋，嚴(yán)禁高溫或從上拆牌子人孔以防自燃或燙傷；二、吹掃完畢蒸汽線要打盲板；三、塔、容器吹掃干凈后，還必須采樣分析合格，或經(jīng)明火試驗(yàn)及含氧量合格，方可允許進(jìn)入內(nèi)部作業(yè)；四、塔、容器如需要安照明燈，應(yīng)采用膠皮軟線（不得破損），低壓行燈，以防觸電；五、有人進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部檢修時(shí)，設(shè)備外必須有一人以上進(jìn)行監(jiān)護(hù)，不允許一人鉆入設(shè)備內(nèi)；六、封人孔前，必須查明里邊有無遺物，底部抽出口有無問題，有無雜物及工作人員，特別是帶有塔盤的設(shè)備人孔，證明無人，方可封人孔。31、浮閥塔在操作上有什么特點(diǎn)？答：浮閥塔的最大特點(diǎn)是操作彈性大，這是因?yàn)楦￠y的開啟程度隨著氣體負(fù)荷的變化而變化，塔內(nèi)各板

20、上保持了良好的泡沫狀態(tài)，使塔板能在較大的氣體負(fù)荷范圍內(nèi)保持較高的效率，操作靈敏，生產(chǎn)不正常，恢復(fù)起來也較快。32、什么是降液管？答：又稱溢流管，是帶溢流塔板的構(gòu)件之一，用來使塔板上液體流向下層塔板，降液管要有足夠的容量，使液體能順利通過，并將其中所含泡沫分離。33、影響塔壓差變化的原因有哪些？答：塔壓差的變化，主要是反映塔內(nèi)的氣體流速的變化，也就是塔內(nèi)的上升蒸氣量的變化。塔壓差增大，說明塔內(nèi)的上升蒸汽量增多，反之，則塔內(nèi)的上升蒸汽量減少。生產(chǎn)中塔壓差比正常值增大時(shí)，有如下原因：一、進(jìn)料量增大，使上升氣相量增大；二、回流量增大；三、再沸器熱源增加；四、釜液面過高，超過了塔壓差計(jì)的正壓管，使壓差計(jì)的指示錯(cuò)誤；五、物料不平衡，采出量過小。操作中塔壓差比正常減小時(shí)，有如下原因：一、進(jìn)料量小，使上升氣相量減少；二、采出量過大，塔內(nèi)物料減少；三、塔釜上升氣相量少。操作中要準(zhǔn)確地判斷是哪種原因引起塔壓差的變化，從而進(jìn)行調(diào)節(jié)，利用壓差來調(diào)節(jié)蒸汽速度時(shí)，必須在允許范圍內(nèi)，否則將破壞塔的平衡操作。34、提高真空度的關(guān)鍵是在保持(工作蒸汽)壓力穩(wěn)定的前提下，努力降低塔頂冷凝器(出口)溫度，即噴射器的(吸入)溫度，以減少吸氣量。35、分餾塔頂注入（緩蝕劑），是為了防止（塔頂硫化氫）腐蝕。36、分餾塔底吹入汽提蒸汽是為了（降低塔內(nèi)油氣