化工設(shè)備常識(shí)

1、常用化工設(shè)備結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)常用化工設(shè)備結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí) 常用常用 化工設(shè)備結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)化工設(shè)備結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)一、靜止設(shè)備一、靜止設(shè)備1.常用化工設(shè)備種類常用化工設(shè)備種類2.典型化工設(shè)備結(jié)構(gòu)典型化工設(shè)備結(jié)構(gòu)二、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備二、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備1.常用離心泵常用離心泵2.壓縮機(jī)壓縮機(jī)3.水環(huán)真空泵水環(huán)真空泵1.1常用化工設(shè)備種類常用化工設(shè)備種類（1）反應(yīng)類設(shè)備）反應(yīng)類設(shè)備 主要用于使物料在其中進(jìn)行化學(xué)反主要用于使物料在其中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成新的物質(zhì)或使物料進(jìn)行攪拌、沉降等單元操應(yīng)，生成新的物質(zhì)或使物料進(jìn)行攪拌、沉降等單元操作。作。（2）換熱類設(shè)備）換熱類設(shè)備 主要用來使兩種不同溫度的物料進(jìn)主要用來使兩種不同溫度的物料進(jìn)行熱交換，達(dá)到

2、加熱或冷卻的目的。如熱交換器、冷行熱交換，達(dá)到加熱或冷卻的目的。如熱交換器、冷凝器、蒸發(fā)器、冷卻器等。凝器、蒸發(fā)器、冷卻器等。（3）儲(chǔ)存類設(shè)備）儲(chǔ)存類設(shè)備 主要用于儲(chǔ)存生產(chǎn)用的原料氣體、主要用于儲(chǔ)存生產(chǎn)用的原料氣體、液體、液化氣體等，如各種形式的儲(chǔ)罐。液體、液化氣體等，如各種形式的儲(chǔ)罐。（4）塔類設(shè)備）塔類設(shè)備 主要用于吸收、精餾、萃取等單元操主要用于吸收、精餾、萃取等單元操作。均為直立式，橫截面為圓柱形。如吸收塔、干燥作。均為直立式，橫截面為圓柱形。如吸收塔、干燥塔和過濾塔等。塔和過濾塔等。1.2 典型化工設(shè)備結(jié)構(gòu)典型化工設(shè)備結(jié)構(gòu)1. 2.1 容器容器 主要由鋼制圓筒體和兩端的封頭組成，并設(shè)

3、有主要由鋼制圓筒體和兩端的封頭組成，并設(shè)有各種化工工藝接管，以及為檢修方便開設(shè)的人孔、手各種化工工藝接管，以及為檢修方便開設(shè)的人孔、手孔，和為保護(hù)容器安全而設(shè)置的安全裝置等?？?，和為保護(hù)容器安全而設(shè)置的安全裝置等。臥式容器示意圖臥式容器示意圖1.容器形狀容器形狀 立式容器立式容器 臥式容器臥式容器 方形容器方形容器 球形容器球形容器 2.容器的受壓情況容器的受壓情況1）受內(nèi)壓）受內(nèi)壓 壓力小于壓力小于0.1MPa為常壓容器為常壓容器,0.11.6MPa為低壓容器，為低壓容器，1.610MPa為中壓容器，為中壓容器，10100MPa為高壓容器，為高壓容器，100MPa為超高壓。為超高壓。2）受外

4、壓）受外壓 如真空容器如真空容器(真空精餾塔真空精餾塔)或容器外有夾套?；蛉萜魍庥袏A套。 1MPa=10 kg / cm=1N/mm3.容器分類容器分類 高壓容器；中壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危高壓容器；中壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）；害介質(zhì)）； 中壓儲(chǔ)存容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，中壓儲(chǔ)存容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且且pV乘積大于等于乘積大于等于10MPam3）。）。 中壓反應(yīng)容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，中壓反應(yīng)容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且且pV乘積大于等于乘積大于等于0.5MPam3）。）。 低壓容器（僅限毒性程度為極

5、度和高度危害介質(zhì)，且低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且乘積大于等于乘積大于等于0.2MPam3 ）。）。 高壓、中壓管殼式余熱鍋爐。高壓、中壓管殼式余熱鍋爐。 中壓搪玻璃壓力容器。中壓搪玻璃壓力容器。 使用強(qiáng)度級(jí)別較高（指相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中抗拉強(qiáng)度規(guī)定值下使用強(qiáng)度級(jí)別較高（指相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中抗拉強(qiáng)度規(guī)定值下限大于等于限大于等于540MPa）的材料制造的壓力容器。）的材料制造的壓力容器。 移動(dòng)式壓力容器，包括鐵路罐車（介質(zhì)為液化氣體、移動(dòng)式壓力容器，包括鐵路罐車（介質(zhì)為液化氣體、低溫液體）、罐式汽車和罐式集裝箱（介質(zhì)為液化氣體、低溫液體）、罐式汽車和罐式集裝箱（介質(zhì)為液化氣體、低溫液體）等；低溫液

6、體）等； 球形儲(chǔ)罐（容積大于等于球形儲(chǔ)罐（容積大于等于50m3）；）； 低溫液體儲(chǔ)存容器（容積大于低溫液體儲(chǔ)存容器（容積大于5m3） 1.2.2 攪拌反應(yīng)釜攪拌反應(yīng)釜 攪拌反應(yīng)釜主要零件有：攪拌器、內(nèi)筒、夾套、攪拌反應(yīng)釜主要零件有：攪拌器、內(nèi)筒、夾套、攪拌軸、懸掛支座、人孔、軸封裝置和傳動(dòng)裝置等。攪拌軸、懸掛支座、人孔、軸封裝置和傳動(dòng)裝置等。 （1）釜體釜體 為進(jìn)行化學(xué)反為進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)提供一定的空間的容應(yīng)提供一定的空間的容器。由圓筒形筒體及上、器。由圓筒形筒體及上、下封頭組成。下封頭組成。（2）傳熱裝置傳熱裝置 常用的傳熱裝常用的傳熱裝置是在釜體外部設(shè)置夾套，置是在釜體外部設(shè)置夾套，有時(shí)也在釜

7、體內(nèi)部設(shè)置蛇管。有時(shí)也在釜體內(nèi)部設(shè)置蛇管。（3）攪拌裝置）攪拌裝置 各種物料混合各種物料混合均勻，接觸良好。均勻，接觸良好。 攪拌裝攪拌裝置由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器減到攪置由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器減到攪拌器所需轉(zhuǎn)速后，再通過聯(lián)拌器所需轉(zhuǎn)速后，再通過聯(lián)軸器來帶動(dòng)。軸器來帶動(dòng)。攪拌器的型式主要有：攪拌器的型式主要有：n槳式、推進(jìn)式、框式、渦輪式、螺桿式和螺帶式等。槳式、推進(jìn)式、框式、渦輪式、螺桿式和螺帶式等。1）槳式攪拌器槳式攪拌器 槳式攪拌器適用于流動(dòng)性大，黏度小槳式攪拌器適用于流動(dòng)性大，黏度小的液體物料，槳式攪拌器也適用于纖維狀和結(jié)晶狀的液體物料，槳式攪拌器也適用于纖維狀和結(jié)晶狀的溶解液，如果液體物料層很深時(shí)

8、可在槳式攪拌器的溶解液，如果液體物料層很深時(shí)可在槳式攪拌器軸上裝置數(shù)排槳葉。軸上裝置數(shù)排槳葉。折葉槳式攪拌器折葉槳式攪拌器 三寬葉槳式攪拌器三寬葉槳式攪拌器2）框式和錨式攪拌器）框式和錨式攪拌器 框式攪拌器結(jié)構(gòu)比較堅(jiān)固，框式攪拌器結(jié)構(gòu)比較堅(jiān)固，攪動(dòng)物料量大。攪動(dòng)物料量大?？蚴胶湾^式攪拌器框式和錨式攪拌器特殊框式攪拌器特殊框式攪拌器 3）推進(jìn)式攪拌器）推進(jìn)式攪拌器 通常為兩個(gè)攪拌葉，第一個(gè)槳葉通常為兩個(gè)攪拌葉，第一個(gè)槳葉安裝在反應(yīng)釜的上部，把液體或氣體往下壓；第二安裝在反應(yīng)釜的上部，把液體或氣體往下壓；第二個(gè)槳葉安裝在下部，把液體往上推。使物料循環(huán)流個(gè)槳葉安裝在下部，把液體往上推。使物料循環(huán)流動(dòng)

9、，所起作用以容積循環(huán)為主，剪切作用較小，上動(dòng)，所起作用以容積循環(huán)為主，剪切作用較小，上下翻騰效果良好。當(dāng)需要有更大的流速時(shí)，反應(yīng)釜下翻騰效果良好。當(dāng)需要有更大的流速時(shí)，反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒。內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒。四葉推進(jìn)式攪拌器四葉推進(jìn)式攪拌器 三葉推進(jìn)式攪拌器三葉推進(jìn)式攪拌器4）渦輪式攪拌器）渦輪式攪拌器 渦輪式攪拌器型式很多。槳葉又渦輪式攪拌器型式很多。槳葉又分為平直葉和彎曲葉兩種。渦輪攪拌器的主要優(yōu)分為平直葉和彎曲葉兩種。渦輪攪拌器的主要優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)能量消耗不大時(shí)，攪拌效率較高。因此它點(diǎn)是當(dāng)能量消耗不大時(shí)，攪拌效率較高。因此它適用于適用于乳濁液、懸浮液乳濁液、懸浮液等。等。 六葉開啟渦輪式攪拌器六葉開

10、啟渦輪式攪拌器 六斜葉開啟渦輪式攪拌器六斜葉開啟渦輪式攪拌器 齒形圓盤渦輪式攪拌器齒形圓盤渦輪式攪拌器 5）特殊型式攪拌器）特殊型式攪拌器 一種螺帶式攪拌器，常用扁鋼一種螺帶式攪拌器，常用扁鋼按螺旋繞成，直徑較大，常做成幾條緊貼釜內(nèi)壁，按螺旋繞成，直徑較大，常做成幾條緊貼釜內(nèi)壁，與釜壁的間隙很小，所以攪拌時(shí)能不斷地將粘于釜與釜壁的間隙很小，所以攪拌時(shí)能不斷地將粘于釜壁的沉積物刮下來。對黏稠物料，采用行星傳動(dòng)的壁的沉積物刮下來。對黏稠物料，采用行星傳動(dòng)的攪拌器。行星傳動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)是攪拌強(qiáng)度很高，被旋攪拌器。行星傳動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)是攪拌強(qiáng)度很高，被旋轉(zhuǎn)部分帶動(dòng)攪拌的物料體積很大，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。轉(zhuǎn)部分帶動(dòng)

11、攪拌的物料體積很大，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 螺桿式攪拌器螺桿式攪拌器 螺帶螺桿式攪拌器螺帶螺桿式攪拌器（4）軸封裝置）軸封裝置 攪拌軸是轉(zhuǎn)動(dòng)的，釜體封頭是靜止的，攪拌軸是轉(zhuǎn)動(dòng)的，釜體封頭是靜止的，在攪拌軸伸出封頭之處必然有間隙，必須進(jìn)行密封在攪拌軸伸出封頭之處必然有間隙，必須進(jìn)行密封(軸軸封封)，以保持設(shè)備內(nèi)的壓力，以保持設(shè)備內(nèi)的壓力(或真空度或真空度)，防止反應(yīng)物料，防止反應(yīng)物料逸出和雜質(zhì)的滲入。通常采用填料密封或機(jī)械密封。逸出和雜質(zhì)的滲入。通常采用填料密封或機(jī)械密封。填料密封結(jié)構(gòu)簡單、易于制造，并適用于低壓、低溫的填料密封結(jié)構(gòu)簡單、易于制造，并適用于低壓、低溫的場合。場合。圖1-12 填料密封結(jié)

12、構(gòu)機(jī)械密封機(jī)械密封 工作特性工作特性 機(jī)械密封又稱端面密封（機(jī)械密封又稱端面密封（Mechanical End Face Mechanical End Face SealSeal），是旋轉(zhuǎn)軸用動(dòng)密封。），是旋轉(zhuǎn)軸用動(dòng)密封。n機(jī)械密封性能可靠，泄漏量小，使用壽命長，功耗機(jī)械密封性能可靠，泄漏量小，使用壽命長，功耗底，毋需經(jīng)常維修，且能適應(yīng)生產(chǎn)過程自動(dòng)化和高底，毋需經(jīng)常維修，且能適應(yīng)生產(chǎn)過程自動(dòng)化和高溫、低溫、高壓、真空、高速以及各種強(qiáng)腐蝕性介溫、低溫、高壓、真空、高速以及各種強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)、含固體顆粒介質(zhì)等苛刻工況的密封要求質(zhì)、含固體顆粒介質(zhì)等苛刻工況的密封要求。工作原理工作原理n機(jī)械密封是靠一對

13、或幾對垂直于軸作相機(jī)械密封是靠一對或幾對垂直于軸作相 對滑動(dòng)的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的對滑動(dòng)的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的 彈力（或磁力）作用下保持接合并配以彈力（或磁力）作用下保持接合并配以 輔助密封而輔助密封而 達(dá)到的阻漏達(dá)到的阻漏 的軸封裝置。的軸封裝置。n該密封端面有時(shí)也稱為摩擦副，是機(jī)械密封該密封端面有時(shí)也稱為摩擦副，是機(jī)械密封的核心。的核心。n摩擦副在磨損后在彈簧和介質(zhì)壓力的推動(dòng)下摩擦副在磨損后在彈簧和介質(zhì)壓力的推動(dòng)下實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，始終保持兩密封端面的緊密接。實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，始終保持兩密封端面的緊密接。摩擦副摩擦副n補(bǔ)償環(huán)密封圈補(bǔ)償環(huán)密封圈2阻止了介質(zhì)可能沿補(bǔ)償環(huán)和軸阻止了介質(zhì)可能沿補(bǔ)償環(huán)和

14、軸之間間隙的泄漏（泄漏點(diǎn)之間間隙的泄漏（泄漏點(diǎn)2）；）；n而非補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈而非補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈7阻止了介質(zhì)可能沿非阻止了介質(zhì)可能沿非補(bǔ)償環(huán)與壓蓋之間間隙的泄漏（泄漏點(diǎn)補(bǔ)償環(huán)與壓蓋之間間隙的泄漏（泄漏點(diǎn)3）。）。緊定螺釘緊定螺釘 彈簧座彈簧座 彈簧彈簧 密封圈密封圈 補(bǔ)償環(huán)補(bǔ)償環(huán) 非補(bǔ)償環(huán)非補(bǔ)償環(huán) 密封圈密封圈 防轉(zhuǎn)銷防轉(zhuǎn)銷n工作時(shí)，輔助密封圈無明顯相對運(yùn)動(dòng)，工作時(shí)，輔助密封圈無明顯相對運(yùn)動(dòng)，基本上屬于靜密封。基本上屬于靜密封。n壓蓋與機(jī)體聯(lián)接處的泄漏點(diǎn)壓蓋與機(jī)體聯(lián)接處的泄漏點(diǎn)4不屬于機(jī)械不屬于機(jī)械密封，常用密封，常用O型圈和墊片來密封。型圈和墊片來密封。緊定螺釘緊定螺釘 彈簧座彈簧座 彈簧

15、彈簧 密封圈密封圈 補(bǔ)償環(huán)補(bǔ)償環(huán) 非補(bǔ)償環(huán)非補(bǔ)償環(huán) 密封圈密封圈 防轉(zhuǎn)銷防轉(zhuǎn)銷機(jī)械密封結(jié)構(gòu)圖機(jī)械密封結(jié)構(gòu)圖緊定螺釘緊定螺釘 彈簧座彈簧座 彈簧彈簧 密封圈密封圈 動(dòng)環(huán)動(dòng)環(huán) 靜環(huán)靜環(huán) 密封圈密封圈 防轉(zhuǎn)銷防轉(zhuǎn)銷 機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)n機(jī)械密封安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，密封腔內(nèi)有補(bǔ)償環(huán)機(jī)械密封安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，密封腔內(nèi)有補(bǔ)償環(huán)1、補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈2、彈簧、彈簧3、彈簧座、彈簧座4、緊定螺、緊定螺釘釘5，它們隨軸一起旋轉(zhuǎn)。，它們隨軸一起旋轉(zhuǎn)。n機(jī)械密封的其它零件，包括非補(bǔ)償環(huán)機(jī)械密封的其它零件，包括非補(bǔ)償環(huán)6、非補(bǔ)償、非補(bǔ)償環(huán)密封圈環(huán)密封圈7和防轉(zhuǎn)銷和防轉(zhuǎn)銷8安裝在壓蓋內(nèi)，壓蓋與

16、機(jī)體安裝在壓蓋內(nèi)，壓蓋與機(jī)體用螺栓聯(lián)接。用螺栓聯(lián)接。緊定螺釘緊定螺釘 彈簧座彈簧座 彈簧彈簧 密封圈密封圈 補(bǔ)償環(huán)補(bǔ)償環(huán) 非補(bǔ)償環(huán)非補(bǔ)償環(huán) 密封圈密封圈 防轉(zhuǎn)銷防轉(zhuǎn)銷 機(jī)械密封主要是將較易泄漏的軸向密封改變?yōu)闄C(jī)械密封主要是將較易泄漏的軸向密封改變?yōu)椴灰仔孤┑亩嗣婷芊狻２灰仔孤┑亩嗣婷芊?。機(jī)械密封與填料密封比較機(jī)械密封與填料密封比較n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）密封可靠，在長期運(yùn)轉(zhuǎn)中密封狀態(tài)很穩(wěn)定，泄）密封可靠，在長期運(yùn)轉(zhuǎn)中密封狀態(tài)很穩(wěn)定，泄漏量很小，其泄漏約為軟填料密封的漏量很小，其泄漏約為軟填料密封的1；（2）使用壽命長，在油、水介質(zhì)中一般可達(dá)）使用壽命長，在油、水介質(zhì)中一般可達(dá)12年年或更長，在化工

17、介質(zhì)中一般工作半年以上；或更長，在化工介質(zhì)中一般工作半年以上；（3）摩擦功率消耗小，其摩擦功率僅為軟填料密封）摩擦功率消耗小，其摩擦功率僅為軟填料密封的的1050；（4）軸或軸套基本上不磨損；）軸或軸套基本上不磨損；（5）維修周期長，端面磨損后可自動(dòng)補(bǔ)償，一般情）維修周期長，端面磨損后可自動(dòng)補(bǔ)償，一般情況下不需經(jīng)常性維修；況下不需經(jīng)常性維修；（6）抗振性好，對旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸的振動(dòng)、偏擺以及）抗振性好，對旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸的振動(dòng)、偏擺以及軸對密封腔的偏斜不敏感；軸對密封腔的偏斜不敏感；（7）適用范圍廣，機(jī)械密封能用于高溫、低溫、）適用范圍廣，機(jī)械密封能用于高溫、低溫、高壓、真空、不同旋轉(zhuǎn)頻率，以及各種腐蝕介

18、高壓、真空、不同旋轉(zhuǎn)頻率，以及各種腐蝕介質(zhì)和含磨粒介質(zhì)的密封。質(zhì)和含磨粒介質(zhì)的密封。n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對加工制造要求高；）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對加工制造要求高；（2）安裝與更換比較麻煩，要求工人有一定的技）安裝與更換比較麻煩，要求工人有一定的技術(shù)水平；術(shù)水平；（3）發(fā)生偶然性事故時(shí)，處理較困難；）發(fā)生偶然性事故時(shí)，處理較困難；（4）價(jià)高）價(jià)高（5 5）傳動(dòng)裝置傳動(dòng)裝置 通常采用立式布置在罐體的頂部，包括電動(dòng)機(jī)、通常采用立式布置在罐體的頂部，包括電動(dòng)機(jī)、減速裝置、聯(lián)軸器及機(jī)座等。減速裝置、聯(lián)軸器及機(jī)座等。1.2.3 換熱設(shè)備換熱設(shè)備 管殼式換熱器管殼式換熱器 是以封閉在殼體中管束的壁面作為

19、傳熱面的換熱是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的換熱器，是目前應(yīng)用最廣的類型。器，是目前應(yīng)用最廣的類型。 管殼式換熱器工作原理圖管殼式換熱器工作原理圖換熱器主要零部件換熱器主要零部件 f墊圈 g分層擱板 h管箱筒節(jié) i管板 j折流板 k支持板 a筒體 b管束 d封頭 e筒節(jié) 管殼式換熱器裝配圖管殼式換熱器裝配圖 分類分類 管殼式換熱器按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為固定管板式換管殼式換熱器按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、型管式換熱器、雙重管熱器、浮頭式換熱器、型管式換熱器、雙重管式換熱器、填函式換熱器和雙管板換熱器等。前式換熱器、填函式換熱器和雙管板換熱器等。前 3種應(yīng)用比較普遍。種應(yīng)用比較普遍

20、。固定管板式換熱器固定管板式換熱器 浮頭式換熱器浮頭式換熱器 U型管式換熱器型管式換熱器 1.2.4 塔設(shè)備塔設(shè)備n塔設(shè)備塔設(shè)備有許多種類型，塔設(shè)備是化工、石油有許多種類型，塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它可化工和煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它可使氣液或液液兩相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到使氣液或液液兩相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。相際傳質(zhì)及傳熱的目的。n可在塔設(shè)備中完成常見的可在塔設(shè)備中完成常見的單元操作單元操作有：精餾、有：精餾、吸收、解吸和萃取等。吸收、解吸和萃取等。n此外，此外，工業(yè)氣體工業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法的冷卻與回收、氣體的濕法凈制和干燥，

21、以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱。凈制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱。精餾原理精餾原理 (Principle of Rectify)(Principle of Rectify) n蒸氣由塔底進(jìn)入，與下降液進(jìn)行逆流接蒸氣由塔底進(jìn)入，與下降液進(jìn)行逆流接觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā)觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā)( (低沸點(diǎn)低沸點(diǎn)) )組分不斷地向蒸氣中轉(zhuǎn)移，蒸組分不斷地向蒸氣中轉(zhuǎn)移，蒸氣中的難揮發(fā)氣中的難揮發(fā)( (高沸點(diǎn)高沸點(diǎn)) )組分不斷地向下組分不斷地向下降液中轉(zhuǎn)移。降液中轉(zhuǎn)移。n蒸氣愈接近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈蒸氣愈接近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組高，而下降

22、液愈接近塔底，其難揮發(fā)組分則愈富集，達(dá)到組分分離的目的。分則愈富集，達(dá)到組分分離的目的。n由塔頂上升的蒸氣進(jìn)入冷凝器，冷凝的由塔頂上升的蒸氣進(jìn)入冷凝器，冷凝的液體的一部分作為回流液返回塔頂進(jìn)入液體的一部分作為回流液返回塔頂進(jìn)入精餾塔中，其余的部分則作為餾出液取精餾塔中，其余的部分則作為餾出液取出。出。n塔底流出的液體，其中的一部分送入再塔底流出的液體，其中的一部分送入再沸器，熱蒸發(fā)后，蒸氣返回塔中，另一沸器，熱蒸發(fā)后，蒸氣返回塔中，另一部分液體作為釜?dú)堃喝〕霾糠忠后w作為釜?dú)堃喝〕觥?1.2.4 塔設(shè)備塔設(shè)備 一般可將塔分成填料塔和板式塔兩大類。一般可將塔分成填料塔和板式塔兩大類。 1.填料塔填

23、料塔 以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構(gòu)件以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)備。的傳質(zhì)設(shè)備。 n底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安裝的方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動(dòng)。液體從填料壓板，以防被上升氣流吹動(dòng)。液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經(jīng)氣體分料表面流下。氣體從塔底送入，經(jīng)氣體分布裝置（小直徑塔一般不設(shè)氣體分布裝置）布裝置（小直徑塔一般不設(shè)氣體分布裝置）分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的分布后，與液體呈逆流連續(xù)通

24、過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳進(jìn)行傳質(zhì)。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正質(zhì)設(shè)備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相。散相。 （1）填料填料 填料塔氣液接觸的元件，填料分成亂堆填料塔氣液接觸的元件，填料分成亂堆填料填料(顆粒填料顆粒填料)和規(guī)整填料兩大類。和規(guī)整填料兩大類。1）拉西環(huán)拉西環(huán) 拉西環(huán)是工業(yè)上最早拉西環(huán)是工業(yè)上最早使用的一種填料，為外徑與高使用的一種填料，為外徑與高度相等的圓環(huán)，通常由陶瓷或度相等的

25、圓環(huán)，通常由陶瓷或金屬材料制成。金屬材料制成。拉西環(huán)拉西環(huán) 環(huán)環(huán)拉西環(huán)拉西環(huán)n拉西環(huán)結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但堆積時(shí)相鄰環(huán)間拉西環(huán)結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但堆積時(shí)相鄰環(huán)間易形成線接觸，填料層的均勻性差，因而存在嚴(yán)易形成線接觸，填料層的均勻性差，因而存在嚴(yán)重的向壁偏流和溝流現(xiàn)象，致使傳質(zhì)效率低。而重的向壁偏流和溝流現(xiàn)象，致使傳質(zhì)效率低。而且流動(dòng)阻力大，操作范圍小。其改善方面有且流動(dòng)阻力大，操作范圍小。其改善方面有形、形、十字格形的拉西環(huán)。十字格形的拉西環(huán)。 2）鮑爾環(huán)）鮑爾環(huán) 鮑爾環(huán)是在拉西環(huán)的鮑爾環(huán)是在拉西環(huán)的壁上開一層或兩層長方形窗口，壁上開一層或兩層長方形窗口，窗孔的母材兩層交錯(cuò)地彎向環(huán)窗孔的母材

26、兩層交錯(cuò)地彎向環(huán)中心對接。這種結(jié)構(gòu)使填料層中心對接。這種結(jié)構(gòu)使填料層內(nèi)氣、液分布性能大為改善，內(nèi)氣、液分布性能大為改善，尤其是環(huán)的內(nèi)表面得到充分利尤其是環(huán)的內(nèi)表面得到充分利用。用。n與同樣尺寸的拉西環(huán)相比，鮑爾環(huán)的氣液通量可與同樣尺寸的拉西環(huán)相比，鮑爾環(huán)的氣液通量可提高提高50%，而壓降僅為其一半，分離效果也得到，而壓降僅為其一半，分離效果也得到提高。其改進(jìn)為階梯形鮑爾環(huán)，圓筒部分的一端提高。其改進(jìn)為階梯形鮑爾環(huán)，圓筒部分的一端制成喇叭口形狀。這樣填料間呈現(xiàn)點(diǎn)接觸，床層制成喇叭口形狀。這樣填料間呈現(xiàn)點(diǎn)接觸，床層均勻且空隙率大，與鮑爾環(huán)相比氣體阻力減少均勻且空隙率大，與鮑爾環(huán)相比氣體阻力減少25

27、%，生產(chǎn)能力提高，生產(chǎn)能力提高10%。 3）階梯環(huán)階梯環(huán) 鮑爾環(huán)基礎(chǔ)上改造得出鮑爾環(huán)基礎(chǔ)上改造得出的。環(huán)壁上開有窗孔，其高度為直的。環(huán)壁上開有窗孔，其高度為直徑的一半。由于高徑比的減少，使徑的一半。由于高徑比的減少，使得氣體繞填料外壁的平均路徑大為得氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮短，減少了阻力。縮短，減少了阻力。n喇叭口一邊，不僅增加機(jī)械強(qiáng)度，而且使填料之喇叭口一邊，不僅增加機(jī)械強(qiáng)度，而且使填料之間為點(diǎn)接觸，有利于液膜的匯集與更新，提高了間為點(diǎn)接觸，有利于液膜的匯集與更新，提高了傳質(zhì)效率。傳質(zhì)效率。n目前所使用的環(huán)型填料中最為優(yōu)良的一種。目前所使用的環(huán)型填料中最為優(yōu)良的一種。4）弧鞍型弧鞍型

28、表面全部敞口，表面全部敞口，不分內(nèi)外，液體在表面兩不分內(nèi)外，液體在表面兩側(cè)均勻流動(dòng)，表面利用率側(cè)均勻流動(dòng)，表面利用率高，流動(dòng)呈弧形，氣體阻高，流動(dòng)呈弧形，氣體阻力小。但兩面對稱有重疊力小。但兩面對稱有重疊現(xiàn)象，容易產(chǎn)生溝流?，F(xiàn)象，容易產(chǎn)生溝流。 強(qiáng)強(qiáng)度差，易破碎。應(yīng)用較少。度差，易破碎。應(yīng)用較少。5）矩鞍型矩鞍型 矩鞍形填料結(jié)構(gòu)矩鞍形填料結(jié)構(gòu)不對稱，堆積時(shí)不重疊，均不對稱，堆積時(shí)不重疊，均勻性更高。該填料氣流阻力勻性更高。該填料氣流阻力小，處理能力大，性能雖不小，處理能力大，性能雖不如鮑爾環(huán)好，但構(gòu)造簡單，如鮑爾環(huán)好，但構(gòu)造簡單，是一種性能優(yōu)良的填料。是一種性能優(yōu)良的填料。 6）環(huán)矩鞍）環(huán)矩鞍

29、 兼具環(huán)型、鞍型兼具環(huán)型、鞍型填料的優(yōu)點(diǎn)。敞開的側(cè)壁有填料的優(yōu)點(diǎn)。敞開的側(cè)壁有利于氣體和液體通過，減少利于氣體和液體通過，減少了填料層內(nèi)滯液死區(qū)。填料了填料層內(nèi)滯液死區(qū)。填料層內(nèi)流體孔道增多，使氣液層內(nèi)流體孔道增多，使氣液分布更加均勻，傳質(zhì)效率得分布更加均勻，傳質(zhì)效率得以提高。以提高。n一般采用金屬材質(zhì)，機(jī)械強(qiáng)一般采用金屬材質(zhì)，機(jī)械強(qiáng)度高度高。7）球型）球型 球體為空心，氣體和液體從其內(nèi)部經(jīng)過。球體為空心，氣體和液體從其內(nèi)部經(jīng)過。由于球體結(jié)構(gòu)的對稱性，填料裝填密度均勻，不由于球體結(jié)構(gòu)的對稱性，填料裝填密度均勻，不易產(chǎn)生空穴和架橋，故氣液分散性能好。易產(chǎn)生空穴和架橋，故氣液分散性能好。n常采用塑

30、料材質(zhì)。一般用于特定場合，工程上應(yīng)常采用塑料材質(zhì)。一般用于特定場合，工程上應(yīng)用較少。用較少。8）格柵填料）格柵填料 以條狀單元體以條狀單元體經(jīng)一定規(guī)則組合而成，其結(jié)經(jīng)一定規(guī)則組合而成，其結(jié)構(gòu)隨條狀單元體的形式和組構(gòu)隨條狀單元體的形式和組合規(guī)則而變，具有多種結(jié)構(gòu)合規(guī)則而變，具有多種結(jié)構(gòu)形式。特點(diǎn)是比表面積較低，形式。特點(diǎn)是比表面積較低，主要用于低壓降、大負(fù)荷、主要用于低壓降、大負(fù)荷、防堵的場合。防堵的場合。木格柵填料木格柵填料格里奇格柵填料格里奇格柵填料9）波紋填料）波紋填料 波紋填料是由波紋填料是由許多層波紋薄片組成，各片許多層波紋薄片組成，各片高度相同但長短不等，搭配高度相同但長短不等，搭配

31、組合成圓盤狀，填料波紋與組合成圓盤狀，填料波紋與水平方向成水平方向成45傾角，相鄰傾角，相鄰兩片反向重疊使其波紋互相兩片反向重疊使其波紋互相垂直。圓盤填料塊水平放入垂直。圓盤填料塊水平放入塔內(nèi)，相鄰兩圓盤的波紋薄塔內(nèi)，相鄰兩圓盤的波紋薄片方向互成片方向互成90角。角。金屬絲網(wǎng)波紋填料金屬絲網(wǎng)波紋填料金屬孔板波紋填料金屬孔板波紋填料n波紋填料因波紋薄片的材料與形狀不同分成板波紋波紋填料因波紋薄片的材料與形狀不同分成板波紋填料和網(wǎng)波紋填料。填料和網(wǎng)波紋填料。n板波紋填料可由陶瓷、塑料、金屬、玻璃鋼等材料板波紋填料可由陶瓷、塑料、金屬、玻璃鋼等材料制成。填料的空隙率大，阻力小，流體通量大、效制成。填

32、料的空隙率大，阻力小，流體通量大、效率高，而且制造方便、價(jià)格低，正向通用化、大型率高，而且制造方便、價(jià)格低，正向通用化、大型化方向發(fā)展?；较虬l(fā)展。 10）脈沖填料：）脈沖填料：是由帶縮頸的中空是由帶縮頸的中空棱柱形單體，按一定方式拼裝而成棱柱形單體，按一定方式拼裝而成的一種規(guī)則填料。脈沖填料組裝后，的一種規(guī)則填料。脈沖填料組裝后，會(huì)形成帶鎖頸的多孔棱形通道，其會(huì)形成帶鎖頸的多孔棱形通道，其縱面流道交替收縮和擴(kuò)大，氣液兩縱面流道交替收縮和擴(kuò)大，氣液兩相通過時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍動(dòng)，在縮頸相通過時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍動(dòng)，在縮頸處，氣速最高，湍動(dòng)劇烈，從而強(qiáng)處，氣速最高，湍動(dòng)劇烈，從而強(qiáng)化傳質(zhì)，在擴(kuò)大段，氣速減到

33、最小，化傳質(zhì)，在擴(kuò)大段，氣速減到最小，實(shí)現(xiàn)兩相的分離。實(shí)現(xiàn)兩相的分離。n流道收縮、擴(kuò)大的交替重復(fù)，實(shí)現(xiàn)了流道收縮、擴(kuò)大的交替重復(fù)，實(shí)現(xiàn)了“脈沖脈沖”傳傳質(zhì)過程。質(zhì)過程。n特點(diǎn)是處理量大，壓降小。適用于真空精餾，大特點(diǎn)是處理量大，壓降小。適用于真空精餾，大塔徑場合。塔徑場合。（2）填料支承）填料支承 填料的支承結(jié)構(gòu)不僅要支承全部濕填料的重量，填料的支承結(jié)構(gòu)不僅要支承全部濕填料的重量，還必須使上升的氣體能夠順利通過。因此填料支承除還必須使上升的氣體能夠順利通過。因此填料支承除應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度外，還應(yīng)有足夠的截面積，以應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度外，還應(yīng)有足夠的截面積，以免在支承處發(fā)生液泛。最常用的填料

34、支承有柵板式和免在支承處發(fā)生液泛。最常用的填料支承有柵板式和升氣管式。升氣管式。（3）液體噴淋裝置）液體噴淋裝置 填料塔操作時(shí)，在任一橫截面上保證氣液的均勻分填料塔操作時(shí)，在任一橫截面上保證氣液的均勻分布十分重要。因此，對液體分布裝置的基本要求是：能均布十分重要。因此，對液體分布裝置的基本要求是：能均勻分布液體；不易堵塞；氣體通過時(shí)阻力小，噴淋時(shí)液滴勻分布液體；不易堵塞；氣體通過時(shí)阻力小，噴淋時(shí)液滴飛濺小；不需要很大的液體壓力。飛濺??；不需要很大的液體壓力。n經(jīng)驗(yàn)表明，對塔徑為經(jīng)驗(yàn)表明，對塔徑為0.75m以上的塔，每平方米以上的塔，每平方米塔橫截面上應(yīng)有塔橫截面上應(yīng)有4050個(gè)噴淋點(diǎn)；對塔徑在

35、個(gè)噴淋點(diǎn)；對塔徑在0.75m以下的塔，噴淋點(diǎn)至少應(yīng)為以下的塔，噴淋點(diǎn)至少應(yīng)為160個(gè)個(gè)/m2。（4）液體再分布裝置）液體再分布裝置 為了使液體沿塔截面均勻分布，不論顆粒型或規(guī)整為了使液體沿塔截面均勻分布，不論顆粒型或規(guī)整型填料，堆積高度若超過塔徑的型填料，堆積高度若超過塔徑的26倍，則應(yīng)設(shè)置液體倍，則應(yīng)設(shè)置液體再分布裝置，使向塔壁彌散的液體重新集中于塔截面中再分布裝置，使向塔壁彌散的液體重新集中于塔截面中部。部。n作用是減小壁流現(xiàn)象。作用是減小壁流現(xiàn)象。n在填料層內(nèi)每隔一定高度設(shè)置液體再分布裝置在填料層內(nèi)每隔一定高度設(shè)置液體再分布裝置n對拉西環(huán)填料，再分布器的距離約為塔徑的對拉西環(huán)填料，再分布

36、器的距離約為塔徑的2 25 53 3倍，對鮑爾環(huán)及鞍形等較好填料約為塔徑的倍，對鮑爾環(huán)及鞍形等較好填料約為塔徑的5 51010倍，但通常不應(yīng)超過倍，但通常不應(yīng)超過6m6m。 填料塔詳圖填料塔詳圖 (5) 填料塔與板式塔的比較填料塔與板式塔的比較n對于許多逆流氣液接觸過程，填料塔和板式塔都對于許多逆流氣液接觸過程，填料塔和板式塔都是可以適用的，設(shè)計(jì)者必須根據(jù)具體情況進(jìn)行選是可以適用的，設(shè)計(jì)者必須根據(jù)具體情況進(jìn)行選用。填料塔和板式塔有許多不同點(diǎn)，了解這些不用。填料塔和板式塔有許多不同點(diǎn)，了解這些不同點(diǎn)對于合理選用塔設(shè)備是有幫助的同點(diǎn)對于合理選用塔設(shè)備是有幫助的。1）填料塔操作范圍較小，特別是對于液

37、體負(fù)荷變）填料塔操作范圍較小，特別是對于液體負(fù)荷變化更為敏感。當(dāng)液體負(fù)荷較小時(shí)，填料表面不化更為敏感。當(dāng)液體負(fù)荷較小時(shí)，填料表面不 能能很好地潤濕，傳質(zhì)效果急劇下降；當(dāng)液體負(fù)荷過很好地潤濕，傳質(zhì)效果急劇下降；當(dāng)液體負(fù)荷過大時(shí)，則容易產(chǎn)生液泛。設(shè)計(jì)良好的板式塔，則大時(shí)，則容易產(chǎn)生液泛。設(shè)計(jì)良好的板式塔，則具有大得多的操作范圍。具有大得多的操作范圍。2）填料塔不宜于處理易聚合或含有固體懸浮物的）填料塔不宜于處理易聚合或含有固體懸浮物的物料，而某些類型的板式塔（如大孔徑篩板、泡物料，而某些類型的板式塔（如大孔徑篩板、泡罩塔等）則可以有效地處理這種物質(zhì)。另外，板罩塔等）則可以有效地處理這種物質(zhì)。另外，板式塔的清洗亦比填料塔方便。式塔的清洗亦比填料塔方便。3）當(dāng)氣液接觸過程中需要冷卻以移除反應(yīng)熱或溶解）當(dāng)氣液接觸過程中需要冷卻以移除反應(yīng)熱或溶解熱時(shí)，填料塔因涉及液體均不問題而使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。熱時(shí)，填料塔因涉及液體均不問題而使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。板式塔可方便地在塔板上安裝冷卻盤管。同理，當(dāng)板式塔可方便地在塔板上安裝冷卻盤管。同理，當(dāng)有側(cè)向出料時(shí)，填料塔也不如板式塔方便。有側(cè)向出料時(shí)，填料塔也不如板式塔方便。4）以前亂堆填料塔直徑很少大于）以前亂堆填料塔直徑很少大于0.5m，后來又認(rèn)為，后來又認(rèn)為不宜超過不宜