学习情境二塔设备1(改)

1、&塔设备的维护与检修塔设备的维护与检修学学 习习 情情 境境 二二学习目标学习目标知识目标：知识目标：u了解塔设备的作用、工作过程了解塔设备的作用、工作过程u了解塔设备的分类、结构特点及选用了解塔设备的分类、结构特点及选用u了解塔设备内件的结构了解塔设备内件的结构u掌握常见塔盘及填料的结构和特点掌握常见塔盘及填料的结构和特点 u熟悉塔设备使用过程中常见问题及维护检修熟悉塔设备使用过程中常见问题及维护检修基本知识基本知识能力目标：能力目标：u能够根据工艺、工况条件正确进行板式塔的选型应用能够根据工艺、工况条件正确进行板式塔的选型应用u能分析与处理常见的塔设备故障能分析与处理常见的塔设备故障任务一

2、任务一 板式塔的维护与检修板式塔的维护与检修u塔设备的应用塔设备的应用l塔设备在化工生产中的塔设备在化工生产中的作用与地位作用与地位l化工生产对塔设备的基本要求化工生产对塔设备的基本要求u塔设备的分类塔设备的分类l按操作压力分：加压塔、常压塔及减压塔按操作压力分：加压塔、常压塔及减压塔l按单元操作分：精馏塔、吸收塔、翠取塔、反应塔、干燥塔按单元操作分：精馏塔、吸收塔、翠取塔、反应塔、干燥塔l按内件结构分：填料塔、板式塔按内件结构分：填料塔、板式塔u板式塔的板式塔的总体结构总体结构u板式塔的板式塔的工作原理工作原理u板式塔的类型、特点及选用板式塔的类型、特点及选用换热设备换热设备三种典型化工设备

3、三种典型化工设备 塔塔 设设 备备反应设备反应设备l 塔设备在化工生产中的塔设备在化工生产中的作用与地位作用与地位 塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。 其作用是：其作用是：进行气进行气液或液液或液液间的传质及传热。液间的传质及传热。 可在塔设备中完成的常见操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。可在塔设备中完成的常见操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。 此外，工业气体的冷却、回收、气体的湿法静制和干燥等。此外，工业气体的冷却、回收、气体的湿法静制和干燥等。l 化工生产对塔设备的基本要求化工生产对塔设备的基本要求 塔设备除应满足工

4、艺条件，如压力、温度及耐蚀性等外，还应满足：塔设备除应满足工艺条件，如压力、温度及耐蚀性等外，还应满足： l塔盘板；塔盘板；2受液盘；受液盘；3降液板；降液板；4溢流堰；溢流堰；5裙座；裙座；6气体进口；气体进口；7塔体；塔体；8人孔；人孔； 9扶梯平台；扶梯平台；10除沫器除沫器;11吊柱；吊柱；12气体出口气体出口;13回流管；回流管；14进料管；进料管；15塔盘；塔盘；16保温圈；保温圈；17出料管；出料管； 板式塔总体结构板式塔总体结构u 总体结构总体结构分析分析 板式塔的塔体多为钢板卷制的圆形筒体，塔体通常较板式塔的塔体多为钢板卷制的圆形筒体，塔体通常较高，有多节筒体焊接而成，在塔内

5、装有多层塔板。高，有多节筒体焊接而成，在塔内装有多层塔板。 塔板塔板是板式塔最主要的部件是板式塔最主要的部件l塔体塔体l支座一般为裙式支座支座一般为裙式支座l塔内件塔板、降液管、溢流堰、紧固件、支承件、除沫装置塔内件塔板、降液管、溢流堰、紧固件、支承件、除沫装置l接管接管 物料进出、过程监测、安装维修物料进出、过程监测、安装维修l塔附件塔附件人孔、手孔、吊柱、平台、扶人孔、手孔、吊柱、平台、扶u 板式塔板式塔工作原理工作原理 板式塔板式塔是一种逐级是一种逐级(板板)接触型的气液传质设备，塔板是其基本构件。塔体内装有多层接触型的气液传质设备，塔板是其基本构件。塔体内装有多层塔板，塔板设有气、液相

6、通道塔板，塔板设有气、液相通道(如筛孔、降液管、溢流堰等如筛孔、降液管、溢流堰等)。液体横向流过塔板，经溢流堰。液体横向流过塔板，经溢流堰溢流进入降液管，从降液管流至下一层塔板。塔板下方的气体穿过塔板上气相通道（如筛溢流进入降液管，从降液管流至下一层塔板。塔板下方的气体穿过塔板上气相通道（如筛孔、浮阀等孔、浮阀等)进入塔板上的液层，气、液接触进行传质。气相在塔内逐级上升，液体在逐级进入塔板上的液层，气、液接触进行传质。气相在塔内逐级上升，液体在逐级下降中与上升气相进行多级的接触传质。下降中与上升气相进行多级的接触传质。1-气液传质区气液传质区 2-气液分离区气液分离区 3-降液区降液区 漏液漏

7、液 ： 气相通过筛孔的气速较小时，板上部分液体就会从孔口直接气相通过筛孔的气速较小时，板上部分液体就会从孔口直接落下，这种现象称为漏液。落下，这种现象称为漏液。液沫夹带：液沫夹带：气相穿过板上液层时，会产生数量甚多、大小不一的液气相穿过板上液层时，会产生数量甚多、大小不一的液滴，这些液滴中的一部分被上升气流挟带至上层塔板，这种现象称为滴，这些液滴中的一部分被上升气流挟带至上层塔板，这种现象称为液沫夹带（液沫夹带（entrainment）。浓度较低的下层板上的液体被气流带到上）。浓度较低的下层板上的液体被气流带到上层塔板，使塔板的提浓作用变差，对传质是一不利因素。层塔板，使塔板的提浓作用变差，对

8、传质是一不利因素。压降（气相通过塔板的阻力损失）压降（气相通过塔板的阻力损失） 气相通过筛孔及板上液层时必然产生阻力损失，称为塔板压降。气相通过筛孔及板上液层时必然产生阻力损失，称为塔板压降。液泛：液泛：气流流量增加使降液管内液面升高，严重时可将泡沫层升举到气流流量增加使降液管内液面升高，严重时可将泡沫层升举到降液管的顶部，使板上液体无法顺利流下，导致液流阻塞，造成液泛降液管的顶部，使板上液体无法顺利流下，导致液流阻塞，造成液泛（flooding）。）。 液泛是气液两相作逆向流动时的操作极限。因此，在液泛是气液两相作逆向流动时的操作极限。因此，在板式塔操作中要避免发生液泛现象板式塔操作中要避免

9、发生液泛现象u板式塔的基本类型板式塔的基本类型按塔盘结构可以分为按塔盘结构可以分为l泡泡 罩罩 塔塔l浮浮 阀阀 塔塔l筛筛 板板 塔塔l舌舌 形形 塔塔1、泡罩塔、泡罩塔 泡罩塔是泡罩塔是Cellier于于1813年提出的最早工业规模应用的板式塔型式。年提出的最早工业规模应用的板式塔型式。 其塔盘组成：塔板、泡罩、升气管、降液管、溢流堰。其塔盘组成：塔板、泡罩、升气管、降液管、溢流堰。 泡罩塔的结构泡罩塔的结构及操作情况及操作情况如图所示如图所示。 在塔板上钻有若干规则排列的圆孔，每在塔板上钻有若干规则排列的圆孔，每个孔均装有个孔均装有升气管升气管，升气管上又固定有泡罩。，升气管上又固定有泡

10、罩。泡罩下缘开有齿缝。操作时，气体向上流过泡罩下缘开有齿缝。操作时，气体向上流过升气管后遇到泡罩便转而向下流动，经升气升气管后遇到泡罩便转而向下流动，经升气管外侧与泡罩内侧构成的通道后在泡罩齿缝管外侧与泡罩内侧构成的通道后在泡罩齿缝处分散成许多小气泡进入塔板上液层。气体处分散成许多小气泡进入塔板上液层。气体以气泡形式在液相中上升并与液体进行相际以气泡形式在液相中上升并与液体进行相际传质。传质。图图 泡罩塔盘上气液接触情况泡罩塔盘上气液接触情况泡罩塔的特点：泡罩塔的特点：u优点：优点：相对于其他塔型相对于其他塔型操作稳定性较好，易于控制，操作稳定性较好，易于控制，负荷有变化时仍有较好的弹负荷有变

11、化时仍有较好的弹性，介质适应范围广。性，介质适应范围广。u缺点：缺点：生产能力较低，生产能力较低，流体流经塔盘时阻力与压降流体流经塔盘时阻力与压降大，且结构较复杂，造价较大，且结构较复杂，造价较高，制造加工有较大难度。高，制造加工有较大难度。 2、筛板塔、筛板塔 筛板塔筛板塔约于约于1832年开始用于工业年开始用于工业生产。筛板塔盘上钻有均匀分布的小生产。筛板塔盘上钻有均匀分布的小孔，形似筛孔，所以称为筛板。液体孔，形似筛孔，所以称为筛板。液体的溢流及板上液层的调节情况与泡罩的溢流及板上液层的调节情况与泡罩相同。工作时液体从上层塔盘的降液相同。工作时液体从上层塔盘的降液管流入，横向流过筛板后，

12、越过溢流管流入，横向流过筛板后，越过溢流堰经降液管导入下层塔盘，堰经降液管导入下层塔盘， 气体则自气体则自板上小孔（筛孔）鼓泡进入板上液层。板上小孔（筛孔）鼓泡进入板上液层。当气速过低时筛孔会漏液；若气速过当气速过低时筛孔会漏液；若气速过高，气体会通过筛孔后排开板上液体高，气体会通过筛孔后排开板上液体径自向上方冲出，造成过量液沫夹带。径自向上方冲出，造成过量液沫夹带。筛板塔特点：筛板塔特点：u优点：结构简单，制造方便，便于检修；成本低，塔盘压降小；优点：结构简单，制造方便，便于检修；成本低，塔盘压降小； 处理量大，可比泡罩塔提高处理量大，可比泡罩塔提高20%40%.塔盘效率比泡罩塔提高塔盘效率

13、比泡罩塔提高15%，但比浮阀塔盘稍低。但比浮阀塔盘稍低。 u缺点：缺点： 操作弹性较小，筛孔容易堵塞。操作弹性较小，筛孔容易堵塞。导向筛板塔导向筛板塔 结构特点：结构特点：在塔盘上开有在塔盘上开有导向孔导向孔,通过导向孔的气流与液流方向一通过导向孔的气流与液流方向一致致,对液流有一定的推动作用，导向孔的形状如同百叶窗对液流有一定的推动作用，导向孔的形状如同百叶窗,开口为细长开口为细长的矩形缝的矩形缝.压力降压力降-小小15%;塔效率塔效率-提高提高13%、浮阀塔、浮阀塔 浮阀塔是浮阀塔是20世纪五十年代初开发的一种新塔型。其特点是在筛世纪五十年代初开发的一种新塔型。其特点是在筛板塔基础上，在每

14、个筛孔处安置一个可上下移动的板塔基础上，在每个筛孔处安置一个可上下移动的阀片阀片。当筛孔气速。当筛孔气速高时，阀片被顶起、上升，气速低时，阀片因自重而下降。阀片升降高时，阀片被顶起、上升，气速低时，阀片因自重而下降。阀片升降位置随气流量大小作自动调节，从而使进入液层的气速基本稳定。又位置随气流量大小作自动调节，从而使进入液层的气速基本稳定。又因气体在阀片下测水平方向进入液层，既减少液沫夹带量，又延长气因气体在阀片下测水平方向进入液层，既减少液沫夹带量，又延长气液接触时间，故收到很好的传质效果。液接触时间，故收到很好的传质效果。浮阀的形式有浮阀的形式有F1型、型、V-4型、十字架型、型、十字架型

15、、A型、型、V-O型等，如下图型等，如下图所示。目前应用最广泛的是所示。目前应用最广泛的是F1型型浮 阀优点：优点： （1）处理量较大，比泡罩塔提高）处理量较大，比泡罩塔提高20%40%，这是因为气流水平喷出，这是因为气流水平喷出，减少了雾沫夹带，以及浮阀塔盘可以具有较大的开孔率的缘故。减少了雾沫夹带，以及浮阀塔盘可以具有较大的开孔率的缘故。 （2）操作弹性比泡罩塔要大。）操作弹性比泡罩塔要大。 （3）分离效率较高，比泡罩塔高）分离效率较高，比泡罩塔高15%左右。因为塔盘上没有复杂的障左右。因为塔盘上没有复杂的障碍物，所以液面落差小，塔盘上的气流比较均匀。碍物，所以液面落差小，塔盘上的气流比较

16、均匀。 （4）压降较低，因为气体通道比泡罩塔简单得多，因此可用于减压蒸）压降较低，因为气体通道比泡罩塔简单得多，因此可用于减压蒸馏。馏。 （5）塔盘的结构较简单，易于制造。）塔盘的结构较简单，易于制造。 缺点：缺点：（6）浮阀塔不宜用于易结垢、结焦的介质系统，因垢和焦会妨碍浮）浮阀塔不宜用于易结垢、结焦的介质系统，因垢和焦会妨碍浮阀起落的灵活性。阀起落的灵活性。 4喷射型塔板喷射型塔板上述几种塔板，气体是以鼓泡上述几种塔板，气体是以鼓泡或泡沫状态和液体接触，当气或泡沫状态和液体接触，当气体垂直向上穿过液层时，使分体垂直向上穿过液层时，使分散形成的液滴或泡沫具有一定散形成的液滴或泡沫具有一定向上

17、的初速度。若气速过高，向上的初速度。若气速过高，会造成较为严重的液沫夹带，会造成较为严重的液沫夹带，使塔板效率下降，因而生产能使塔板效率下降，因而生产能力受到一定的限制。为克服这力受到一定的限制。为克服这一缺点，近年来开发出喷射型一缺点，近年来开发出喷射型塔板，大致有以下几种类型。塔板，大致有以下几种类型。（1）舌形塔板）舌形塔板（2）浮舌塔板）浮舌塔板舌形塔板示意图舌形塔板示意图 舌型塔板的结构如前图所示，在塔板上冲出许多舌孔，方向朝塔板液体流舌型塔板的结构如前图所示，在塔板上冲出许多舌孔，方向朝塔板液体流出口一侧张开。舌片与板面成一定的角度，有出口一侧张开。舌片与板面成一定的角度，有18、

18、20、25三种（一般三种（一般为为20），操作时，上升的气流沿舌片喷出，其喷出速度可达），操作时，上升的气流沿舌片喷出，其喷出速度可达2030m/s。当。当液体流过每排舌孔时，即被喷出的气流强烈扰动而形成液沫，被斜向喷射到液液体流过每排舌孔时，即被喷出的气流强烈扰动而形成液沫，被斜向喷射到液层上方，喷射的液流冲至降液管上方的塔壁后流入降液管中，流到下一层塔板。层上方，喷射的液流冲至降液管上方的塔壁后流入降液管中，流到下一层塔板。u优点：生产能力大，塔优点：生产能力大，塔板压降低，传质效率较板压降低，传质效率较高；高；u缺点：操作弹性较小，缺点：操作弹性较小，气体喷射作用易使降液气体喷射作用易使降液管中的液体夹带气泡流管中的液体夹带气泡流到下层塔板，从而降低到下层塔板，从而降