【正文】 板式塔的不正常操作現(xiàn)象塔板壓降增大，一方面塔板上氣液兩相的接觸時間隨之延長，板效率升高，完成同樣的分離任務(wù)所需實際塔板數(shù)減少，設(shè)備費降低；另一方面，塔釜溫度隨之升高，能耗增加，操作費增大，若分離熱敏性物系時易造成物料的分解或結(jié)焦。氣體通過篩板的阻力損失 氣體通過塔板的壓降（塔板的總壓降）包括：塔板的干板阻力（即板上各部件所造成的局部阻力），板上充氣液層的靜壓力及液體的表面張力。如上所述，泡沫接觸狀態(tài)和噴射狀態(tài)均是優(yōu)良的塔板接觸狀態(tài)。由于液滴回到塔板上又被分散，這種液滴的反復(fù)形成和聚集，使傳質(zhì)面積大大增加，而且表面不斷更新，有利于傳質(zhì)與傳熱進行，也是一種較好的接觸狀態(tài)。當(dāng)氣速繼續(xù)增加，由于氣體動能很大，把板上的液體向上噴成大小不等的液滴，直徑較大的液滴受重力作用又落回到板上，直徑較小的液滴被氣體帶走，形成液沫夾帶。由于泡沫接觸狀態(tài)的表面積大，并不斷更新，為兩相傳熱與傳質(zhì)提供了良好的條件，是一種較好的接觸狀態(tài)。 篩板上的氣液接觸狀態(tài)氣泡之間相互碰撞，形成各種多面體的大氣泡，板上為以氣體為主的氣液混合物。篩板上的氣液接觸狀態(tài)篩板上的氣液接觸狀態(tài) （ 2）蜂窩狀接觸狀態(tài) 隨著氣速的增加，氣泡的數(shù)量不斷增加。 （ 1）鼓泡接觸狀態(tài) 當(dāng)氣速較低時，氣體以鼓泡形式通過液層。塔板上氣液兩相的接觸狀態(tài)是決定板上兩相流流體力學(xué)及傳質(zhì)和傳熱規(guī)律的重要因素。 由此可見，除保證氣液兩相在塔板上有充分的接觸之外，板式塔的設(shè)計意圖是，在塔內(nèi)造成一個對傳質(zhì)過程最有利的理想流動條件，即在總體上使兩相呈逆流流動，而在每一塊塔板上兩相呈均勻的錯流接觸。概述 但是，在每塊塔板上，由于氣液兩相的劇烈攪動，是不可能達到充分的逆流流動的。 我們知道，當(dāng)氣液兩相進、出塔設(shè)備的濃度一定時，兩相逆流接觸時的平均傳質(zhì)推動力最大。板式塔的示意圖 板式塔是一種應(yīng)用極為廣泛的氣液傳質(zhì)設(shè)備，它由一個通常呈圓柱形的殼體及其中按一定間距水平設(shè)置的若干塔板所組成。集液箱，有時又稱為氣 ―― 液分配盤或集油箱，它的作用是收集液體、增加液體在被側(cè)線抽出以前在塔內(nèi)的停留時間以及對氣體進行再分配。集液箱旋渦流擋板液體從塔底出口管流出時將在出口管的進口處產(chǎn)生向下的漩渦。內(nèi)件破沫網(wǎng)在塔頂出口處設(shè)置破沫網(wǎng)，可起到凈化氣體的作用。為了防止在裝置內(nèi)發(fā)生火災(zāi)波及到塔裙時，裙座的溫度在短時間內(nèi)很快升高，進而引起塔裙失穩(wěn)， 一般應(yīng)在塔裙內(nèi)、外設(shè)置防火層。裙式支座 塔設(shè)備其直徑和高度都比較大，故多為自承式塔，自承式塔的裙式支座按其外形可分為圓筒形和圓錐形兩種型式。由于人孔的設(shè)置削弱了塔體的強度和增加了泄漏的機會，因此，人孔的數(shù)量不宜過多，一般板式塔每隔 10層至 20層塔板或 5m至10m塔段設(shè)一個人孔，也可以根據(jù)具體情況增減，但是每一個塔至少在筒體的頂部和底部各設(shè)一個人孔。人孔 為了塔內(nèi)構(gòu)件的安裝、檢修與清洗，應(yīng)在殼體的適當(dāng)位置設(shè)置人孔，以便工作人員和配件能由該孔進、出塔內(nèi)。23－ 氣體分布管塔體? 筒體和封頭?塔的筒體和封頭組成一個承壓的封閉殼體，該封閉殼體配上支座即構(gòu)成塔的主體。20－填料支承；21－液體收集器 。18－填料壓圈 。16－回流液體分布管 。14－ 梯子平臺 。12－ 殼體 。10－ 裙座 。8－防渦流板 。6－塔盤 。4集油箱 。2氣體出口 。塔設(shè)備的一般結(jié)構(gòu)板式塔和填料塔除內(nèi)件以外，其余構(gòu)件是大致相同的。但在吸收操作中，氣、液兩相也可以是 并流流動。一般來說，生產(chǎn)能力大的或需要采用較大塔徑時，以板式塔較為適宜。分類方式有很多種：? 按操作壓力分 ：常壓塔、減壓塔和加壓塔；? 按所完成的工藝過程分 ：精餾塔、吸收塔、解析塔、萃取塔、反應(yīng)塔和干燥塔；? 按塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)分 ：板式塔、填料塔。耐腐蝕和不易堵塞，開工周期長，且方便操作和檢修 。5． 結(jié)構(gòu)簡單、材料耗用量小，制造安裝容易 便于加工制造與維修，價格低廉，使用面廣。對真空精餾來說，降低塔器對氣流的阻力可減小塔頂，底間的壓差，降低塔的操作壓強，從而可降低塔底溶液泡點，降低對塔釜加熱劑的要求，還可防止塔底物料的分解。4． 操作彈性大的塔必然適應(yīng)性強，易于穩(wěn)定操作。若分離效率最高時的氣液負荷作為最佳負荷點，可把分離效率比最高效率下降 15%的最大負荷與最小負荷之比稱為操作彈性。3． 生產(chǎn)能力大 單位塔截面積處理量大。 1． 雖然這兩種塔既能用于蒸餾操作也適用于吸收操作，但在工業(yè)生產(chǎn)中， 當(dāng)處理量大時多采用板式塔 ，而 當(dāng)處理量小時多采用填料塔 ，當(dāng)然也有例外。塔設(shè)備是能夠?qū)崿F(xiàn)蒸餾和吸收兩種分離操作的氣液傳質(zhì)設(shè)備，廣泛地應(yīng)用于化工、石油化工、石油等工業(yè)中。 、性能、特征和選用原則。常用塔板和填料的類型、特點及使用場合。知識點：工業(yè)上評價塔設(shè)備性能好壞的指標(biāo)，板式塔和填料塔的典型結(jié)構(gòu) 例如用水吸收氯化氫以制取鹽酸，用水吸收甲醛以制取福爾馬林溶液等。例如用水或堿液脫除合成氨原料氣中的二氧化碳；用銅氨液脫除一氧化碳及除去工業(yè)尾氣中的有害物質(zhì)如 H2S， SO2等，以免污染環(huán)境?；厥栈旌蠚怏w中的有用物質(zhì) 。吸收是利用各組分溶解度不同，使混合氣體與適當(dāng)?shù)囊后w接觸，氣體中的一個或幾個組分便溶解于該液體內(nèi)而形成溶液，不能溶解的組分則保留在氣相之中，從而達到分離氣體混合物的目的。減壓蒸餾? 本章內(nèi)容簡介：　加壓蒸餾 　按操作壓強分為： 　按混合物中組分的數(shù)目分為：雙組分精餾 蒸餾過程可按不同方法分類 ：　　　按操作方式分為：　間歇蒸餾　　連續(xù)蒸餾　　　　 ? 而進行蒸餾的溶液，溶劑與溶質(zhì)皆具有揮發(fā)性，在蒸餾過程中二者同時變成蒸氣，其數(shù)量與各自的揮發(fā)度相當(dāng)。　　? 蒸餾和蒸發(fā)的區(qū)別? 雖然都是將混合液加熱沸騰進行組分分離，但這兩種操作有本質(zhì)上的區(qū)別。這種操作是利用液體混合物中在相同的操作條件下?lián)]發(fā)度不同這一特性，將混合液部分氣化，使混合液中各組分得以分離。（ 3）試壓后沒有殘余變形。（ 1）沒有破裂現(xiàn)象；? 換熱器檢修后，水壓試驗按操作壓力的 倍進行，試壓時，壓力應(yīng)逐漸增加，達到試驗壓力后再保持 5分鐘，然后降到操作壓力詳細檢查。凡是采用酸洗的管束，酸洗后必須用清水洗凈。不得大于 8%，溫度在 60℃ 左右為宜。機械清洗常用于堅硬的垢層、結(jié)焦或其他沉積物，但只能清洗工具能夠到達之處，如列管換熱器的管內(nèi)（卸下封頭），噴淋式蛇管換熱器的外壁、板式換熱器（拆開后），常用的清洗工具有刮刀、竹板、鋼絲刷、尼龍刷等。對清洗方法的選定應(yīng)根據(jù)換熱器的形式、污垢的類型等情況而定。列管式換熱器的常見故障與處理方法換熱器的清洗? 換熱器經(jīng)過一段時間的運行，傳熱面上會產(chǎn)生污垢，使傳熱系數(shù)大大降低，從而影響傳熱效率，因此必須定期對換熱器進行清洗，由于清洗的困難程度隨著垢層厚度的增加而迅速增大，所以清洗間隔時間不宜過長。? 盡可能減少換熱器的開停次數(shù)，停止使用時，應(yīng)將換熱器內(nèi)的液體清洗放凈，防止凍裂和腐蝕。? 發(fā)現(xiàn)閥門和法蘭連接處滲漏時應(yīng)及時處理。列管式換熱器的維護和保養(yǎng)? 保持設(shè)備外部整潔、保溫層和油漆完好。? 冷凍鹽水冷卻 ：溫度低，腐蝕性較大，在操作時應(yīng)嚴(yán)格控制進出口的溫度防止結(jié)晶堵塞介質(zhì)通道，要定期放空和排污。? 導(dǎo)熱油加熱 ：溫度高、黏度較大、熱穩(wěn)定性差、易燃、溫度調(diào)節(jié)困難，操作時必須嚴(yán)格控制進出口溫度定期檢查進出管口及介質(zhì)流道是否結(jié)垢，做到定期排污，定期放空，過濾或更換導(dǎo)熱油。? 熱水加熱 ：一般溫度不高，加熱速度慢，操作穩(wěn)定，只要定期排放不凝性氣體，就能保證正常操作。同時還必須及時排放不凝性氣體。? 定期排放不凝性氣體和冷凝液，定期進行清洗。? 定期分析流體的成分，以確定有無內(nèi)漏，以便及時處理；對列管換熱器進行堵管或換管，對板式換熱器修補或更換板片。? 進入換熱器的冷熱流體如果含有大顆粒固體雜質(zhì)和纖維質(zhì)，一定要提前過濾和清除（特別是對板式換熱器），防止堵塞通道。? 輸送蒸汽前先打開冷凝水排放閥門，排除積水和污垢；打開放空閥，排除空氣和其他不凝性氣體。 流化床換熱器 通過在流體中加固體顆粒，當(dāng)管程內(nèi)的流體由下往上流動，使眾多的固體顆粒保持穩(wěn)定的流化狀態(tài)，對換熱器管壁起到?jīng)_刷、洗垢作用。 特點：有相變對流傳熱系數(shù)大，結(jié)構(gòu)簡單，壁溫均勻。由于沸騰和冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)皆很大，蒸汽流動的阻力損失很小，因此管壁溫度相當(dāng)均勻。如此過程反復(fù)循環(huán)，熱量則由加熱段傳至冷卻段。 換熱器的強化和其他類型? 熱管換熱器 熱管是在一根裝有毛細吸芯金屬管內(nèi)充以定量的某種工作液體，然后封閉并抽除不凝性氣體。 ? 強 化管式 換熱 器 在管式換熱器的基礎(chǔ)上，采取某些強化措施，提高傳熱效果。換熱器的強化和其他類型? 板殼式換熱器 將管殼式換熱器中的管束用板束代替，即為板殼式換熱器。(b)鋸齒翅片 (a)光直翅片 這 些 換熱 器基本可分 為 兩 類 ，一 類 是在管式 換熱 器的基 礎(chǔ) 上加以改 進 ，另一 類 是采用各種板狀 換熱 表面。 傳熱過程的強化措施（ 3）增大單位體積的傳熱面積 A/V① 直接接觸傳熱：可增大 A和湍動程度，使 Q?；② 采用高效新型換熱器。 利用 ?來強化傳熱是有限的。 擋板的間距對殼體的流動亦有重要的影響。各種排列方式的優(yōu)點： 管殼式換熱器的設(shè)計和選用管殼式換熱器的設(shè)計和選用④ 折流擋板 安裝折流擋板的目的是為提高殼程對流傳熱系數(shù)，為取得良好的效果，擋板的形狀和間距必須適當(dāng)。? 當(dāng)換熱器一側(cè)流體發(fā)生相變，可能其溫度保持不變，此時就無所謂逆并流，不論何種流動形式，只要進出口溫度相同，則 ?tm均相等。? 采用折流和其它復(fù)雜流型的目的是為了提高傳熱系數(shù) ?，從而提高 K來減小傳熱面積。? 在某些方面并流也優(yōu)于逆流。1）在熱負荷 Q、 K相同時，采用逆流可以以較小的傳熱面積 A完成相同的換熱任務(wù)；從提高傳熱推動力來言，逆流最佳。管殼式換熱器的設(shè)計和選用逆流 并流 錯 流　　　　 　　　　　折流管殼式換熱器的設(shè)計和選用? 逆流和并流可以看成是兩種極端情況。? 復(fù)雜流：幾種流動型式的組合。? 錯流：兩種流體的流向垂直交叉。 管殼式換熱器的設(shè)計和選用② 流動方式的選擇? 并流：參與換熱的兩種流體沿傳熱面平行而同向的流動。 優(yōu) 點： 結(jié) 構(gòu)高度 緊 湊， 傳熱 效率高，允 許較 高的操作 壓 力。各個單元體又以不同的疊積適當(dāng)排列，并用釬焊固定，成為常用的逆流或錯流式板翅式換熱器組裝件，或稱為板束。 板翅式換熱器的基本結(jié)構(gòu)，是由于平隔板和各種型式的翅片構(gòu)成板束組裝而成。缺點：耐溫、耐壓性較差，易滲漏，處理量小。板上可被壓制成多種形狀的波紋，可增加剛性；提高湍動程度；增加傳熱面積；易于液體的均勻分布。① 缺點：操作壓力、溫度不能太高，螺旋板難以維修，流體阻力較大。? 冷熱兩流體以螺旋板為傳熱面相間流動，兩板之間焊有定距柱以維持流道間距，同時也可增加螺旋板的剛度。螺旋板式換熱器? 間壁式間壁式（ 3） U型管式 把每根管子都彎成 U形，兩端固定在同一管板上，每根管子可自由伸 縮 ，來解決 熱補償問題 。 特點： 結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本高，消除了溫差應(yīng)力，是應(yīng) 用 較 多的一種 結(jié) 構(gòu)形式。e、 U形管式換熱器（ 2）浮 頭 式 兩端的管板，一端不與殼體相 連 ，可自由沿管 長 方向浮 動 。c、 d、浮頭式換熱 特點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低，殼程檢修和清洗困難，殼程必須是清潔、不易產(chǎn)生垢層和腐蝕的介質(zhì)。殼體與傳熱管壁溫度之差大于 50?C，加補償圈，也稱膨脹節(jié)，當(dāng)殼體和管束之間有溫差時，依靠補償圈的彈性變形來適應(yīng)它們之間的不同的熱膨脹。（ 1）固定管板式 折流擋板不僅可防止流體短路、增加流體流速，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯流通過管束，使湍動程度大為增加。 優(yōu)點：單位體積設(shè)備所能提供的傳熱面積大，傳熱效果好，結(jié)構(gòu)堅固，可選用的結(jié)構(gòu)材料范圍寬廣，操作彈性大，大型裝置中普遍采用。一種流體在管內(nèi)流動，其行程稱為管程；另一種流體在管外流動，其行程稱為殼程。間壁式（ 5）列管式 換熱 器（管殼式 換熱 器） 列管式換熱器又稱為管殼式換熱器，是最典型的間壁式換熱器，歷史悠久，占據(jù)主導(dǎo)作用。 用途：廣泛用于