化工設(shè)備塔設(shè)備3

塔設(shè)備目錄塔設(shè)備的應(yīng)用及類型1板式塔2填料塔3塔設(shè)備的載荷分析4

在石油、化工、輕工等部門，塔設(shè)備是一種應(yīng)用極為廣泛的設(shè)備，它的作用是使氣液或液液兩相之間進(jìn)行充分接觸，達(dá)到相際傳熱及傳質(zhì)的目的。在化工和石油化工生產(chǎn)裝置中，塔設(shè)備的投資費(fèi)用占整個(gè)工藝設(shè)備費(fèi)用的四分之一多。第一節(jié)塔設(shè)備的應(yīng)用及類型化工生產(chǎn)對(duì)塔設(shè)備的要求內(nèi)部必須提供氣-液兩廂或液-液兩廂有盡可能充分接觸時(shí)間、面積及兩廂分離的時(shí)間。操作穩(wěn)定、操作彈性大流體流動(dòng)阻力小、壓降低結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，材料耗用量小，制造安裝容易塔設(shè)備的分類按操作壓力分：減壓塔、常壓塔、加壓塔按生產(chǎn)操作過(guò)程分：精餾塔、吸收塔、萃取塔、解吸塔、干燥塔等按塔的內(nèi)件結(jié)構(gòu)分：板式塔、填料塔塔設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)①、塔體與塔體支座②、除沫裝置：用于分離氣體夾帶的液滴，多位于塔頂出口處。③、設(shè)備管道：人孔、手孔、接管等。④、塔附件：保溫圈、吊柱、扶梯、平臺(tái)等。⑤、塔內(nèi)件板式塔填料塔1-吊柱；2-氣體出口；3-回流液入口；4,8-塔盤；5-殼體；6-料液進(jìn)口；7-人孔；9-氣體入口；10-裙座；11-釜液出口；12-出入口1-吊柱；2-氣體出口；3-噴淋裝置；5-殼體；6-液體分配器；7-填料；8-卸填料人孔；9-支承裝置；10-氣體入口；11-液體出口；12-裙座；13-出入口板式塔：填料塔：1、板式塔的工作原理

它由一個(gè)通常呈圓柱形的殼體及其中按一定間距水平設(shè)置的若干塔盤所組成。板式塔正常工作時(shí)，液體在重力作用下自上而下通過(guò)各層塔盤后由塔底排出；氣體在壓差推動(dòng)下，經(jīng)均布在塔盤上的開(kāi)孔由下上穿過(guò)各層塔盤后由塔頂排出，在每塊塔盤上皆貯有一定的液體，氣體穿過(guò)板上液層時(shí)，兩相接觸進(jìn)行傳質(zhì)。氣液兩相的組份濃度呈階梯式變化。第二節(jié)板式塔2、板式塔的種類

板式塔按塔盤的結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的有泡罩塔、浮閥塔、篩板塔、等。下層氣體上層液體圓形泡罩1）、泡罩塔：泡罩塔最主要的傳質(zhì)單元是泡罩，它由升氣管和帶有梯形齒縫的圓形泡罩組成，氣體由下層塔盤上升進(jìn)入升氣管，通過(guò)泡罩齒縫與上層塔盤上的液體充分接觸，進(jìn)行傳質(zhì)或傳熱。（1）氣、液兩相接觸充分，傳質(zhì)面積大，因此塔盤效率高。（2）操作彈性大，在負(fù)荷變動(dòng)較大時(shí)，仍能保持較高的效率。（3）具有較高的生產(chǎn)能力，適用于大型生產(chǎn)。（4）不易堵塞，介質(zhì)適用范圍廣。（5）結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高，安裝維護(hù)麻煩；氣相壓降較大，但若在?；蚣訅合虏僮?，這并不是主要問(wèn)題。特點(diǎn)2）、浮閥塔

浮閥塔盤是在塔盤上開(kāi)有若干個(gè)閥孔，每個(gè)閥孔裝有一個(gè)可上下浮動(dòng)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，閥片與塔盤呈點(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)。

操作時(shí)，由閥孔上升的氣流經(jīng)閥片與塔盤間隙沿水平方向進(jìn)入液層，增加了氣液接觸時(shí)間，浮閥開(kāi)度隨氣體負(fù)荷而變，在低氣量時(shí)，開(kāi)度較小，氣體仍能以足夠的氣速通過(guò)縫隙，避免過(guò)多的漏液；在高氣量時(shí)，閥片自動(dòng)浮起，開(kāi)度增大，使氣速不致過(guò)大。特點(diǎn)（1）處理量較大，比泡罩塔提高20～40%，這是因?yàn)闅饬魉絿姵?，減少了霧沫夾帶，以及浮閥塔盤可以具有較大的開(kāi)孔率的緣故。（2）操作彈性比泡罩塔要大。（3）分離效率較高，比泡罩塔高15%左右。因?yàn)樗P上沒(méi)有復(fù)雜的障礙物，所以液面落差小，塔盤上的氣流比較均勻。（4）壓降較低，因?yàn)闅怏w通道比泡罩塔簡(jiǎn)單得多，因此可用于減壓蒸餾。（5）塔盤的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，易于制造。（6）浮閥塔不宜用于易結(jié)垢、結(jié)焦的介質(zhì)系統(tǒng)，因垢和焦會(huì)妨礙浮閥起落的靈活性。3)、篩板塔

塔盤上開(kāi)有許多孔徑一般為3～8mm的小孔。塔盤上設(shè)置溢流堰，使板上能保持一定厚度的液層。操作時(shí)，氣體經(jīng)篩孔分散成小股氣流，鼓泡通過(guò)液層，氣液間密切接觸而進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)。在正常的操作條件下，通過(guò)篩孔上升的氣流，應(yīng)能阻止液體經(jīng)篩孔向下泄漏。篩板塔特點(diǎn)

（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，便于檢修，成本低。（2）塔盤壓降小。（3）處理量大，可比泡罩塔提高20~40%。（4）塔盤效率比泡罩塔提高15%，但比浮閥塔盤稍低。（5）彈性較小，篩孔容易堵塞。塔盤類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用范圍泡罩較成熟，操作彈性高結(jié)構(gòu)復(fù)雜，阻力大，生產(chǎn)能力低某些要求彈性好的特殊塔浮閥效率高，操作范圍寬采用不銹鋼，浮閥易脫落分離要求高，負(fù)荷變化大，原油常壓分餾塔篩板效率較高成本低安裝要求水平，易堵，操作范圍窄分離要求低的閃蒸塔性能比較

舌形塔塔盤上沖出許多舌形孔，舌頭與板面成一定角度，向塔盤的溢流出口側(cè)張開(kāi)，舌孔按正三角形排列，塔盤上的溢流出口側(cè)不設(shè)溢流堰，只保留降液管，降液管截面積要比一般塔盤設(shè)計(jì)得大一些。

浮動(dòng)舌形塔塔盤有浮閥塔塔盤可變氣道截面及舌形塔盤的并流噴射的特點(diǎn)。它由一系列平行的浮動(dòng)板組成。浮動(dòng)板支架在三角槽內(nèi)，可在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，為防止相鄰兩板粘貼，將浮動(dòng)板的前緣制成向下彎曲，有時(shí)也將前緣制成鋸齒形。舌形塔盤生產(chǎn)能力大，開(kāi)孔率大、可用較高的空塔氣速氣流阻力小，液層較薄落差小、無(wú)反混、霧沫夾帶小，水平分力操作彈性小，氣流截面積固定氣相夾帶嚴(yán)重，斜吹浮舌塔盤操作彈性大氣流阻力小效率較高，介于浮閥與舌形之間。3.板式塔的主要內(nèi)部構(gòu)件

塔盤實(shí)際上是塔中的氣、液通道。為了滿足正常操作要求，塔盤結(jié)構(gòu)本身必須具有一定的剛度以維持水平，塔盤與塔壁之間要保持一定的密封性以避免氣、液短路。

塔盤的結(jié)構(gòu)有整塊式和分塊式兩種。整體式塔盤分塊式塔盤DN≤700mmDN≥1000mm分塊式：無(wú)塔盤圈，有支持圈(支持板)，無(wú)密封結(jié)構(gòu)整塊式：有塔盤圈，無(wú)支持圈(支持板)，有密封結(jié)構(gòu)區(qū)別（1）塔盤由塔盤板、傳質(zhì)元件（浮閥、泡罩、舌片等）、溢流裝置、連接件等構(gòu)成。1）、整塊式塔盤結(jié)構(gòu)——塔體由若干塔節(jié)組成，內(nèi)裝有一定數(shù)量的塔盤，塔節(jié)間用法蘭連接。圖2-29整塊式塔盤結(jié)構(gòu)1—塔盤板2—降液管3—拉桿4—定距管5—塔盤圈6—吊耳7—螺栓8—螺母9—壓板10—壓圈11—石棉繩2）、分塊式塔盤在直徑較大的板式塔中，為了安裝檢修和增大塔板的剛度，將整塊塔盤分為若干塊，這種塔盤稱分塊式塔盤，根據(jù)裝配的位置不同可分為：矩形板、弓形板和通道板三種。安裝時(shí)由人孔將各塊板送入塔內(nèi)，拼裝在焊于塔壁上的支撐圈上。分塊式塔盤結(jié)構(gòu)1分塊式塔盤結(jié)構(gòu)2分塊式塔盤各塔盤之間、塔盤板與支持圈（或支持板）之間的連接和緊固方式很多。按連接是否可拆有可拆連接和不可拆連接，其中可拆連接又有上可拆、下可拆和上下均可拆連接；按連接結(jié)構(gòu)形式有羅紋連接、卡板連接和楔形連接等。上可拆螺栓連接上下均可拆螺栓連接楔形連接

螺紋卡板連接1—龍門鐵；2—楔子；3—墊板；1—卡板；2—螺母；3—螺柱；4—橢圓墊圈；4、5—塔盤板5—塔盤板；6—支持圈降液管有弓形和圓形兩種，以弓形降液管較為常用，其結(jié)構(gòu)如圖所示。塔盤的弓形降液管（2）除沫器除沫器安裝在塔內(nèi)頂部，其作用是分離塔頂氣體中夾帶的液滴，保證塔頂餾出產(chǎn)品的質(zhì)量。目前使用的除沫器有折板形、絲網(wǎng)形和旋流式，其中以絲網(wǎng)除沫器應(yīng)用最為廣泛，其結(jié)構(gòu)如圖所示。絲網(wǎng)除沫器1－塔體；2－緊固螺栓；3－墊片；4－絲網(wǎng)；5－柵板（上下各一件做成分塊）；6－支持圈；7－螺母絲網(wǎng)除沫器具有比表面積大、重量輕、空隙大以及使用方便、除沫效率高、壓降小等優(yōu)點(diǎn)。

適用于清潔的氣體，不宜用在液滴中含有固體物質(zhì)或易析出固體物質(zhì)的場(chǎng)合，如堿液、碳酸氫氨溶液等，以免液體蒸發(fā)后留下固體堵塞絲網(wǎng)。

當(dāng)霧沫中含有少量懸浮物時(shí)，應(yīng)經(jīng)常對(duì)其進(jìn)行沖洗。絲網(wǎng)除沫器在安裝時(shí)，在其上下方都應(yīng)留有適當(dāng)?shù)姆蛛x空間。（3）防渦器和濾焦器

塔底液體流出時(shí)，若帶有漩渦則會(huì)將油氣卷帶入與塔底出口等相連的泵內(nèi)，使泵容易發(fā)生抽空現(xiàn)象，為此塔底大多裝有防渦器，其結(jié)構(gòu)如圖所示

塔底防渦器1－塔底；2－出料管；3－立板；4－頂板圖中（a）所示排液管伸入塔底內(nèi)一定高度，一般為50mm以上，適用于稍有沉淀的物料，以防沉淀被吸入泵內(nèi)。（b）所示排液管口與塔底平齊，用于干凈的物料；如圖（c）、（d）所示當(dāng)排液管直徑小于150mm時(shí)就用一塊鋼板插焊在管口，排液管直徑大于150mm時(shí)，可用十字形板插焊于管口。對(duì)減壓塔、催化裂化分餾塔等，為防止焦塊進(jìn)入塔底出口管被帶入泵內(nèi)，影響正常工作，都裝有塔底濾焦器。常用濾焦器的結(jié)構(gòu)如圖所示，就是一個(gè)帶圓錐帽的圓筒，筒壁上開(kāi)有直徑10mm的濾孔，孔間距25mm。

塔底濾焦器1－支承；2－圓錐形頂；3－圓筒壁（4）塔設(shè)備的進(jìn)出口接管第三節(jié)

填料塔1）、填料塔的總體結(jié)構(gòu)①、塔體②、噴淋裝置③、填料④、液體再分布器⑤、填料支撐裝置⑥、支座以及進(jìn)出口等部件2）、填料塔工作原理液體從塔頂經(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，與液體呈逆流連續(xù)通過(guò)填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。

填料塔結(jié)構(gòu)圖3）

填料的種類

填料塔的所有填料可分為實(shí)體填料和網(wǎng)體填料兩大類。網(wǎng)體填料就是用絲網(wǎng)制成的各種填料，主要介紹實(shí)體填料。①、拉西環(huán)它通常是外徑與高相等的圓筒體，可用陶瓷、金屬或塑料制造,其壁厚在滿足強(qiáng)度的條件下，盡可能薄。②、鮑爾環(huán)它在金屬拉西環(huán)的壁上開(kāi)一排或兩排長(zhǎng)方形的小窗，窗的葉片向環(huán)中心彎曲并在中心處接搭，上下兩排窗位置相錯(cuò)。③、鞍形填料鞍形填料有兩種形式矩鞍形和弧鞍形，矩鞍形填料是對(duì)稱的，易重合，填料利用率低；弧鞍形填料則避免了這種缺點(diǎn)。④、階梯環(huán)

是對(duì)鮑爾環(huán)的進(jìn)一步改進(jìn)，它一端為圓筒形鮑爾環(huán)，另一端為喇叭圓筒形。這種填料形狀不對(duì)稱表面利用率高。實(shí)體填料4）

液體噴淋裝置

液體噴淋裝置也稱液體再分布裝置，作用是將液體均勻地噴灑在塔頂填料上，使填料表面能夠全部被淋濕。常見(jiàn)的類型有:噴灑型、溢流型和沖擊型。噴灑型管式噴灑器環(huán)管多孔噴灑器蓮蓬頭噴灑器溢流型盤式分布器槽式分布器沖擊型管式噴灑器

適用于DN≤300mm的塔器，通過(guò)填料上的進(jìn)液管（直、彎或缺口）進(jìn)行噴灑，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但噴淋面積較小且不均勻。

圖2-33管式噴灑器環(huán)管多孔噴灑器

適用于DN≤1200mm的塔器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和安裝方便，缺點(diǎn)是噴灑面積小，不夠均勻，而且液體要求清潔，否則小孔易堵塞。（環(huán)管下面開(kāi)小孔，一般為3—5排）。

圖2-34環(huán)管多孔噴灑

蓮蓬頭噴灑器

一般可用于塔徑小于600mm的塔中，蓮蓬頭的主要有半球形、碟形、杯形，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造安裝方便，缺點(diǎn)是小孔易堵塞，不適于處理污濁液體。圖2-35蓮蓬頭噴灑器盤式分布器液體從中央進(jìn)料管加到噴淋盤內(nèi)，然后均勻地從噴淋盤上的降液管處均勻往下噴淋。分布板上鉆有淚孔，以便在停工檢修時(shí)排凈板上的液體。圖2-36中央進(jìn)料的盤式分布器槽式分布器主要用于DN＞1000mm的塔，其優(yōu)點(diǎn)是自由截面大，適應(yīng)性好，處理量大，操作彈性大，結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖，液體先加入分配槽，然后再由分配槽的開(kāi)口處到噴淋槽，噴淋槽上有堰口，兩側(cè)有三角形或矩形的開(kāi)口，各開(kāi)口的下緣應(yīng)位于同一水平面上，再由此溢流到填料上。圖2-37分布槽1－主槽2－分槽圖2-38槽式孔流分布器沖擊型分布器下圖所示為常用的反射式噴淋器，具有一定速度的液體從管內(nèi)流出，沖擊在反射板上使液體向四周飛濺，達(dá)到均勻噴淋的目的。圖2-39反射板式噴淋器5）

液體再分布器

當(dāng)液體流過(guò)填料層時(shí)，流體慢慢地會(huì)從器壁流走（壁流）現(xiàn)象產(chǎn)生，使液體分布不均勻，塔中央部分填料可能沒(méi)有潤(rùn)濕，起不到作用，降低了整個(gè)塔的效率。因此就需要液體再分布器使液體流經(jīng)一定的高度填料后再重新分布。DiDl圖2-40分配錐結(jié)構(gòu)1液體再分布器的作用：將上層填料流下的液體收