【正文】 化工設(shè)備知識培訓 —— 塔設(shè)備基礎(chǔ)知識 BCCHEM 主 要 內(nèi) 容 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 BCCHEM 1 塔 設(shè) 備 概 述 BCCHEM 化工廠塔設(shè)備 1 化工廠塔設(shè)備 2 1 塔 設(shè) 備 概 述 BCCHEM 1 塔 設(shè) 備 概 述 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行直接接觸機會，達到相際傳質(zhì)及傳熱目的，又能使接觸之后的兩相及時分開，互不夾帶的設(shè)備。 注： 相 是指沒有外力作用下，物理、化學性質(zhì)完全相同，成分相同的均勻物質(zhì)的聚集態(tài)。 BCCHEM 外形特點：體型高，長寬比大。 塔設(shè)備的主要特點 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。 BCCHEM 塔設(shè)備的種類 1 塔 設(shè) 備 概 述 （ 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（功能），可將塔設(shè)備分為：精餾塔、吸收塔、萃取塔、反應(yīng)塔、解吸塔、再生塔和干燥塔等。 （ 3）按操作壓力可將塔設(shè)備分為：加壓塔、常壓塔和減壓塔。 BCCHEM 1 塔 設(shè) 備 概 述 塔設(shè)備的主要外部構(gòu)件及作用 （ 1）板式塔 （ 2）填料塔 BCCHEM 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，還要考慮風載荷、地震載荷、偏心載荷。此外還要滿足在試壓、運輸及吊裝時的強度、剛度及穩(wěn)定性要求 。 1 塔 設(shè) 備 概 述 塔體支座是塔體與基礎(chǔ)的連接結(jié)構(gòu)。因為塔設(shè)備較高、重量較大，為保證其足夠的強度及剛度，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。 支座 BCCHEM 1 塔 設(shè) 備 概 述 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。 BCCHEM 吊柱 安裝于塔頂，主要用于安裝、檢修時吊運塔內(nèi)件。 1 塔 設(shè) 備 概 述 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。按其用途可分為進液管、出液管、回流管、進氣出氣管、側(cè)線抽出管、取樣管、儀表接管、液位計接管等。 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。 BCCHEM 2 板 式 塔 BCCHEM 2 板 式 塔 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 液相密切接觸而進行傳質(zhì)傳熱，兩相的濃度呈階梯式變化。 BCCHEM 板式塔的類型 2 板 式 塔 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。 泡罩塔 板泡罩塔是工業(yè)應(yīng)用最早的板式塔，而且在相當長的一段時期內(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 。 BCCHEM 2 板 式 塔 泡罩塔的優(yōu)點： 操作彈性大，因而在負荷波動范圍較大時，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 ： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高、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，要求有相當穩(wěn)定的分離能力等要求時，可考慮使用泡罩塔。 BCCHEM 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。 2 板 式 塔 BCCHEM 2 板 式 塔 篩板塔的優(yōu)點： 篩板塔的缺點 ： 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，造價低廉，只要設(shè)計合理，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。 BCCHEM 浮閥塔 浮閥塔板的結(jié)構(gòu)特點是在塔板上開有若干個閥孔，每個閥孔裝有一個可上下浮動的閥片，閥片本身連有幾個閥腿，插入閥孔后將閥腿底腳撥轉(zhuǎn) 90176。，以限制閥片升起的最大高度，并防止閥片被氣體吹走。閥片周邊沖出幾個略向下彎的定距片，當氣速很低時，由于定距片的作用，閥片與塔板呈點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)。 2 板 式 塔 鏈接 1 BCCHEM 浮閥塔的優(yōu)點： (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 ： (1)在氣速較低時，仍有塔板漏液，故低氣速時塔板效率有所下降； (2)浮閥閥片有卡死和吹脫的可能，這會導致操作運轉(zhuǎn)及檢修的困難； (3)塔板壓力降較大，妨礙了它在高氣相負荷及真空塔中的應(yīng)用。 浮閥塔板是對泡罩塔板的改進，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。氣量較小時可避免過多的漏液，氣量較大時可使氣速不致過高，降低了壓降。 2 板 式 塔 BCCHEM 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，但這種塔的負荷彈性較小，塔板效率較低，因而使用受到一定限制。 2 板 式 塔 BCCHEM 2 板 式 塔 為了克服上述舌形塔的不足， 20世紀 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。 鏈接 2 BCCHEM 板式塔的比較 各種板式塔的比較是一個十分復(fù)雜的問題。但就生產(chǎn)能力、塔板效率、操作彈性、壓力降及造價等方面來看，浮閥塔在蒸氣負荷、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。 2 板 式 塔 BCCHEM 塔盤 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 。 2 板 式 塔 鏈接 3 塔盤的結(jié)構(gòu) 下面主要介紹溢流式塔盤的結(jié)構(gòu)，穿流式塔盤因省去了降液管，結(jié)構(gòu)簡化，故不敘述。 BCCHEM 塔盤按結(jié)構(gòu)特點可分為整塊式塔盤和分塊式塔盤。當塔徑≤700mm時，采用整塊式塔盤；塔徑 ≥800mm時宜采用分塊式塔盤。 塔盤的分類 整塊式塔盤根據(jù)組裝方式不同可分為定距管式、重疊式和支撐圈式。采用整塊式塔盤時，塔體由若干個塔節(jié)組成，每個塔節(jié)中裝有一定數(shù)量的塔盤，塔節(jié)之間采用法蘭連接。 （ 1）整塊式塔盤 2 板 式 塔 直徑較大的板式塔，為便于制造、安裝、檢修，可將塔盤板分成數(shù)塊，通過人孔送入塔內(nèi)，裝在焊于塔體內(nèi)壁的塔盤支承件上。分塊式塔盤的塔體，通常為焊制整體圓筒，不分塔節(jié)。 （ 2）分塊式塔盤 BCCHEM 降液管 作用：使夾帶氣泡的液流進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。 2 板 式 塔 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 。 BCCHEM 為了保證降液管出口處的液封，在塔盤上設(shè)置受液盤，受液盤有平型和凹型兩種（見下圖 )。受液盤的型式和性能直接影響到塔的側(cè)線取出、降液管的液封和流體流入塔盤的均勻性等。平型受液盤適用于物料容易聚合的場合 ；當液體通過降液管與受液盤的壓力降大于 25mm水柱，或使用傾斜式降液管時，應(yīng)采用