設(shè)備的培訓(xùn)課件

1、設(shè)備的培訓(xùn)課件一、塔類容器的有關(guān)知識1.塔設(shè)備簡介塔設(shè)備是石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一，它可使氣汽液或液液兩相之間進(jìn)行緊密接觸，到達(dá)相際傳質(zhì)及傳熱的目的，可以在塔設(shè)備中完成的常見單元操作有：精餾、吸收、解吸及萃取等。2.塔設(shè)備的分類及一般構(gòu)造 1按操作壓力分為：加壓塔、常壓塔和減壓塔； 2按單元操作分為：精餾塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反響塔和枯燥塔； 3按形成相際接觸界面的方式分為：具有固定相界面的塔和流動過程中形成相界面的塔；4最常用的分類是按塔頂內(nèi)件結(jié)構(gòu)分為板式塔和填料塔。A：板式塔中，塔內(nèi)裝有一定數(shù)量的塔盤，氣體以鼓泡或噴射的形式穿過塔盤上的液層使兩相密切接觸，進(jìn)行傳質(zhì)。兩相

2、的組分、濃度沿塔高呈階梯狀變化。B：在填料塔中，塔內(nèi)裝填一定形狀和一定高度的填料層，液體沿填料外表呈膜狀向下流動，作為連續(xù)相的氣體自下而上流動，與液體逆流傳質(zhì)，兩相的組分濃度沿塔高呈連續(xù)變化。A、塔體 塔體是設(shè)備的外殼。常見的塔體是由等直徑、等壁厚的圓筒和作為頭蓋和底蓋的橢圓形封頭所組成。但隨著化工裝置的大型化，逐漸由采用不等直徑，不等壁厚的塔體。B、塔體支座 是塔體安裝到根底上的連接局部。應(yīng)當(dāng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。最常用的塔體支座是裙式支座簡稱裙座。C、除沫器 用于捕捉夾帶在氣流中的液滴。使用高效除沫器對于回收貴重物料，提高別離效率，改善塔后設(shè)備的操作狀況，以及減小對環(huán)境的污染等都是非常必要

3、的。D、接管 接管是用于連接工藝管路，把塔設(shè)備與相關(guān)設(shè)備連成系統(tǒng)。按進(jìn)管的用途可分為：進(jìn)液管、出液管、進(jìn)氣管、出氣管、回流管、側(cè)線抽出管和儀表接管等。E、人孔和手孔 人孔和手孔一般都是為了安裝、檢修檢查和裝填料的需要而設(shè)置的，在板式塔和填料塔中各有不同的設(shè)置要求。F、吊耳 塔設(shè)備的運(yùn)輸和安裝，特別是在設(shè)備大型化后，往往是工廠基建工地上一項(xiàng)舉足輕重的任務(wù)。為起吊方便，可在塔設(shè)備上焊上吊耳。G、吊柱 在塔頂設(shè)置吊柱是為了在安裝和檢修時，方便它內(nèi)件的運(yùn)送。H、精餾段 一個完整的精餾塔是由精餾段、提餾段和進(jìn)料段三局部組成精餾段 的作用是將進(jìn)料的汽相局部中輕組分提濃，在塔頂?shù)玫胶细癞a(chǎn)品。I、提餾段的作用

4、是將進(jìn)料的液相中重組分提濃以保證塔底產(chǎn)品質(zhì)量，也提高了塔頂產(chǎn)品收率。2.填料塔的結(jié)構(gòu)一、填料塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)【圖片3-10】填料塔的結(jié)構(gòu)示意圖1.(填料塔總體結(jié)構(gòu)動畫2.氣體進(jìn)口裝置3填料吸收塔動畫 吸收就是使混合氣體與適當(dāng)?shù)囊后w接觸，使氣體中的一個或幾個組份溶解于該液體內(nèi)而形成溶液，不能溶解的組份那么保存在氣相中，于是原混合氣體的組份得以別離，這種利用各組份溶解度不同而別離氣體混合物的操作。 圖片3-10所示為填料塔的結(jié)構(gòu)示意圖，填料塔是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)備。填料塔的塔身是一直立式圓筒，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。填料的上方安裝填料壓板，以防

5、被上升氣流吹動。液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填料外表流下。氣體從塔底送入，經(jīng)氣體分布裝置小直徑塔一般不設(shè)氣體分布裝置分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙，在填料外表上，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，液相為分散相。 當(dāng)液體沿填料層向下流動時，有逐漸向塔壁集中的趨勢，使得塔壁附近的液流量逐漸增大，這種現(xiàn)象稱為壁流。壁流效應(yīng)造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質(zhì)效率下降。因此，當(dāng)填料層較高時，需要進(jìn)行分段，中間設(shè)置再分布裝置。液體再分布裝置包括液體收集器和液體再分布器兩局部，上層填料流下的液體經(jīng)

6、液體收集器收集后，送到液體再分布器，經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料上。 填料塔具有生產(chǎn)能力大，別離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等優(yōu)點(diǎn)。 填料塔也有一些缺乏之處，如填料造價(jià)高；當(dāng)液體負(fù)荷較小時不能有效地潤濕填料外表，使傳質(zhì)效率降低；不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料；對側(cè)線進(jìn)料和出料等復(fù)雜精餾不太適合等。二、填料的類型 填料的種類很多，根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料。 1散裝填料 散裝填料是一個個具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機(jī)的方式堆積在塔內(nèi)，又稱為亂堆填料或顆粒填料。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，又可分為環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等?，F(xiàn)介紹幾種較為典型

7、的散裝填料?！緢D片3-11】幾種典型的散裝填料階梯環(huán)拉西環(huán)弧鞍填料矩鞍填料金屬環(huán)矩鞍填料球形填料1拉西環(huán)填料拉西環(huán)填料于1914年由拉西F. Rashching創(chuàng)造，為外徑與高度相等的圓環(huán)，如圖片拉西環(huán)所示。拉西環(huán)填料的氣液分布較差，傳質(zhì)效率低，阻力大，通量小，目前工業(yè)上已較少應(yīng)用。2 鮑爾環(huán)填料如圖片鮑耳環(huán)所示，鮑爾環(huán)是對拉西環(huán)的改進(jìn)，在拉西環(huán)的側(cè)壁上開出兩排長方形的窗孔，被切開的環(huán)壁的一側(cè)仍與壁面相連，另一側(cè)向環(huán)內(nèi)彎曲，形成內(nèi)伸的舌葉，諸舌葉的側(cè)邊在環(huán)中心相搭。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)外表的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。與拉西環(huán)相比，鮑爾環(huán)的氣體通量可增加50%以上

8、，傳質(zhì)效率提高30%左右。鮑爾環(huán)是一種應(yīng)用較廣的填料。3 階梯環(huán)填料如圖片階梯環(huán)所示，階梯環(huán)是對鮑爾環(huán)的改進(jìn)，與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)高度減少了一半并在一端增加了一個錐形翻邊。由于高徑比減少，使得氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣體通過填料層的阻力。錐形翻邊不僅增加了填料的機(jī)械強(qiáng)度，而且使填料之間由線接觸為主變成以點(diǎn)接觸為主，這樣不但增加了填料間的空隙，同時成為液體沿填料外表流動的聚集分散點(diǎn)，可以促進(jìn)液膜的外表更新，有利于傳質(zhì)效率的提高。階梯環(huán)的綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)，成為目前所使用的環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種。4 弧鞍填料弧鞍填料屬鞍形填料的一種，其形狀如同馬鞍，一般采用瓷質(zhì)材料制成，如圖片弧

9、鞍填料所示?；“疤盍系奶攸c(diǎn)是外表全部敞開，不分內(nèi)外，液體在外表兩側(cè)均勻流動，外表利用率高，流道呈弧形，流動阻力小。其缺點(diǎn)是易發(fā)生套疊，致使一局部填料外表被重合，使傳質(zhì)效率降低。弧鞍填料強(qiáng)度較差，容破碎，工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用不多。5 矩鞍填料如圖片矩鞍填料所示，將弧鞍填料兩端的弧形面改為矩形面，且兩面大小不等，即成為矩鞍填料。矩鞍填料堆積時不會套疊，液體分布較均勻。矩鞍填料一般采用瓷質(zhì)材料制成，其性能優(yōu)于拉西環(huán)。目前，國內(nèi)絕大多數(shù)應(yīng)用瓷拉西環(huán)的場合，均已被瓷矩鞍填料所取代。6 金屬環(huán)矩鞍填料如圖片金屬換環(huán)聚鞍填料所示，環(huán)矩鞍填料國外稱為Intalox是兼顧環(huán)形和鞍形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而設(shè)計(jì)出的一種新型填料，該填

10、料一般以金屬材質(zhì)制成，故又稱為金屬環(huán)矩鞍填料。環(huán)矩鞍填料將環(huán)形填料和鞍形填料兩者的優(yōu)點(diǎn)集于一體，其綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)和階梯環(huán)，在散裝填料中應(yīng)用較多。7 球形填料球形填料一般采用塑料注塑而成，其結(jié)構(gòu)有多種，如圖片球形填料所示。球形填料的特點(diǎn)是球體為空心，可以允許氣體、液體從其內(nèi)部通過。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，所以氣液分散性能好。球形填料一般只適用于某些特定的場合，工程上應(yīng)用較少。除上述幾種較典型的散裝填料外，近年來不斷有構(gòu)型獨(dú)特的新型填料開發(fā)出來，如共軛環(huán)填料、海爾環(huán)填料、納特環(huán)填料等。工業(yè)上常用的散裝填料的特性數(shù)據(jù)可查有關(guān)手冊。2規(guī)整填料 規(guī)整填料是按一定的

11、幾何構(gòu)形排列，整齊堆砌的填料。規(guī)整填料種類很多，根據(jù)其幾何結(jié)構(gòu)可分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等?！緢D片3-12】幾種典型的規(guī)整填料2填料的性能評價(jià)填料性能的優(yōu)劣通常根據(jù)效率、通量及壓降三要素衡量。在相同的操作條件下，填料的比外表積越大，氣液分布越均勻，外表的潤濕性能越好，那么傳質(zhì)效率越高；填料的空隙率越大，結(jié)構(gòu)越開敞，那么通量越大，壓降亦越低。采用模糊數(shù)學(xué)方法對九種常用填料的性能進(jìn)行了評價(jià)，得出如表3-1所示的結(jié)論?？煽闯?，絲網(wǎng)波紋填料綜合性能最好，拉西環(huán)最差。表3-19種填料綜合性能評價(jià)五、填料塔的內(nèi)件 填料塔的內(nèi)件主要有填料支承裝置、填料壓緊裝置、液體分布裝置、液體收集再分布裝置等。合

12、理地選擇和設(shè)計(jì)塔內(nèi)件，對保證填料塔的正常操作及優(yōu)良的傳質(zhì)性能十分重要。五、填料塔的內(nèi)件1填料支承裝置【圖片3-14】填料支承裝置填料支承裝置的作用是支承塔內(nèi)的填料，常用的填料支承裝置有如圖片3-14所示的柵板型、孔管型、駝峰型等。支承裝置的選擇，主要的依據(jù)是塔徑、填料種類及型號、塔體及填料的材質(zhì)、氣液流率等。2填料壓緊裝置【圖片3-15】填料壓緊裝置 3液體分布裝置【圖片3-16】液體分布器：液體分布裝置的種類多樣，有噴頭式、盤式、管式、槽式及槽盤式等。3、影響精餾塔操作的因素？ 影響精餾操作的因素有以下幾種：1回流比的影響；2進(jìn)料狀態(tài)的影響；3進(jìn)料量大小的影響；4進(jìn)料組成變化的影響；5進(jìn)料溫

13、度變化的影響； (6塔頂冷劑量大小的影響；7塔頂采出量大小的影響；8塔底采出量大小的影響。 1.回流比的影響 操作中改變回流比的大小，以滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求是經(jīng)常遇到的問題。當(dāng)塔頂餾份重組份含量增加時，常采用加大回流的方法將重組份壓下去，以使產(chǎn)品質(zhì)量合格。當(dāng)精餾段的輕組份下到提餾段造成塔下部溫度降低時，可以用適當(dāng)減少回流比的方法以使釜溫度提起來。增加回流比，對從塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品的精餾塔來說，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，但是卻要降低塔的生產(chǎn)能力，增加水、電、氣的消耗?；亓鞅冗^大，將會造成塔內(nèi)物料的循環(huán)量過大，甚至能導(dǎo)致液泛，破壞塔的正常操作。 2.進(jìn)料狀態(tài)有哪幾種，對精餾操作有何影響？進(jìn)料狀態(tài)有五種：(1)冷進(jìn)

14、料。(2)飽和液。(3)氣液混和物。(4)飽和氣。(5)過熱氣。對于固定進(jìn)料的某個塔來說，進(jìn)料狀態(tài)的改變，將會影響產(chǎn)品質(zhì)量和損失。例如：某塔為飽和液進(jìn)料，當(dāng)改為冷進(jìn)料時，料液入塔后在加料板上與提餾段上升的蒸氣相遇，即被加熱至飽和溫度，與此同時，上升蒸汽有一局部被冷凝下來，精餾段塔板數(shù)過多，提餾段板數(shù)缺乏，結(jié)果會造成釜液中損失增加。這時在操作上，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整再沸器蒸汽，使塔的回流量到達(dá)原來量。 3.進(jìn)料量的大小對精餾操作有何影響？ 有兩種情況：(l)進(jìn)料量波動范圍不超過塔頂冷凝器和加熱釜的負(fù)荷范圍時，只要調(diào)節(jié)得當(dāng)，對頂溫和釜溫不會有顯著變化，而只影響塔內(nèi)上升蒸汽速度的變化。(2)進(jìn)料量變動的范圍超

15、過了塔頂冷凝器和加熱的負(fù)荷范圍時，不僅影響塔內(nèi)上升蒸汽速度的變化，而且會改變塔頂、塔釜溫度，致使塔板上的氣液平衡組成改變，直接影響塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量和塔釜損失?？傊M(jìn)料過大的波動，將會破壞塔內(nèi)正常的物料平衡和工藝條件，造成了系列的波動。因此，應(yīng)平衡進(jìn)料，細(xì)心調(diào)節(jié)。 5.進(jìn)料溫度的變化對精餾操作有何影響？ 進(jìn)料溫度的變化對精餾操作影響是很大的。進(jìn)料溫度低，會增加加熱釜的熱負(fù)荷，減少塔頂冷凝器的冷負(fù)荷。反之亦反。進(jìn)料溫度變化過大時，通常會影響整個塔的溫度，從而改變汽液平衡。另外，進(jìn)料溫度的改變，會引起進(jìn)料狀態(tài)的變化，會影響精餾段、提餾段負(fù)荷的改變，使產(chǎn)品質(zhì)量、物料平衡都會發(fā)生改變。因此，進(jìn)料溫度是影

16、響精餾操作的重要因素之一。6.塔頂冷劑量的大小對精餾操作有何影響？塔頂冷劑量的大小會引起回流量和回流溫度的變化。冷劑量加大，回流量也加大，塔頂溫度下降；冷劑量減小，回流量也減小，會引起頂溫上升，因此，塔頂冷劑量要適當(dāng)。 7.塔頂取出量的大小對精餾操作有何影響？塔頂取出量的大小與進(jìn)料量有著密切關(guān)系：進(jìn)料量增大或減小，取出量也相應(yīng)增大或減小，這樣才能保持搭內(nèi)固定的回流比，維持塔的正常操作。如果進(jìn)料不變，增加塔頂取出量，會引起回流比減小，操作壓力下降，使重組分帶到塔頂，引起產(chǎn)品不合格。減小取出量，會引起回流比增大，塔內(nèi)的物料增多，上升蒸汽速度增大，塔頂與塔釜壓差增大，時間長了會引起液泛，從而導(dǎo)致塔釜

17、產(chǎn)品不合格。 8.塔底采出量的大小對精餾操作有何影響？精餾操作中塔釜液面必須保持穩(wěn)定，而塔底采出量的大小將會引起液面變化。當(dāng)塔釜液排出過大時，會造成釜液面下降或排空，使通過再沸器的釜液循環(huán)量減少，從而導(dǎo)致傳熱不好，輕組分蒸不出去，使塔頂、塔 釜產(chǎn)品均不合格。如果塔底采出量過小，會造成塔釜液面過高，嚴(yán)重時會超過揮發(fā)管，增加了釜液循環(huán)的阻力，造成傳熱不好，使釜溫下降，影響操作。釜液面太低，一旦排空，會導(dǎo)致泵不上量，磨壞設(shè)備，造成事故。8.精餾操作中怎樣調(diào)節(jié)塔的壓力？影響塔壓的因素有哪些？塔壓是精餾操作的主要控制指標(biāo)之一，塔壓波動太大，會破壞全塔的物料平衡和氣液平衡使產(chǎn)品質(zhì)量不合格，因此，精餾的操作

18、要穩(wěn)定。調(diào)節(jié)塔壓的方法有：(l)塔頂冷凝器為分凝器時，塔壓一般靠塔頂汽相產(chǎn)品取出量調(diào)節(jié)。取出加大，塔壓下降；取出減小，塔壓上升。(2)再沸器蒸汽用量過大，回流量較大，塔壓升高，這時，應(yīng)適當(dāng)降低蒸汽量，以調(diào)壓塔釜壓力。 9.影響塔壓變化的因素 塔頂溫度塔釜溫度進(jìn)料組成進(jìn)料量回流量冷劑量及冷劑壓力。另外，儀表故障、設(shè)備和管道的凍堵，也可引起塔壓的變化。10.精餾操作中怎樣調(diào)節(jié)釜溫通常是改變加熱釜的蒸汽量來調(diào)節(jié)釜溫。加大蒸汽量，釜溫上升；減少蒸汽量，釜溫下降。也有用改變加熱釜內(nèi)冷凝液的液位來調(diào)節(jié)釜溫的，加大排出量，降低液位，釜溫上升；減少排出量，升高液位，釜溫下降。 11.引起釜溫波動的因素是什么引起釜溫波動因素有：塔壓突然升高與降低，塔釜液的波動，加熱蒸汽壓力波動，調(diào)節(jié)閥失靈，疏水器失靈，使加熱釜內(nèi)冷凝液過