化工设备塔设备3

塔设备目录塔设备的应用及类型1板式塔2填料塔3塔设备的载荷分析4

在石油、化工、轻工等部门，塔设备是一种应用极为广泛的设备，它的作用是使气液或液液两相之间进行充分接触，达到相际传热及传质的目的。在化工和石油化工生产装置中，塔设备的投资费用占整个工艺设备费用的四分之一多。第一节塔设备的应用及类型化工生产对塔设备的要求内部必须提供气-液两厢或液-液两厢有尽可能充分接触时间、面积及两厢分离的时间。操作稳定、操作弹性大流体流动阻力小、压降低结构简单可靠，材料耗用量小，制造安装容易塔设备的分类按操作压力分：减压塔、常压塔、加压塔按生产操作过程分：精馏塔、吸收塔、萃取塔、解吸塔、干燥塔等按塔的内件结构分：板式塔、填料塔塔设备的总体结构①、塔体与塔体支座②、除沫装置：用于分离气体夹带的液滴，多位于塔顶出口处。③、设备管道：人孔、手孔、接管等。④、塔附件：保温圈、吊柱、扶梯、平台等。⑤、塔内件板式塔填料塔1-吊柱；2-气体出口；3-回流液入口；4,8-塔盘；5-壳体；6-料液进口；7-人孔；9-气体入口；10-裙座；11-釜液出口；12-出入口1-吊柱；2-气体出口；3-喷淋装置；5-壳体；6-液体分配器；7-填料；8-卸填料人孔；9-支承装置；10-气体入口；11-液体出口；12-裙座；13-出入口板式塔：填料塔：1、板式塔的工作原理

它由一个通常呈圆柱形的壳体及其中按一定间距水平设置的若干塔盘所组成。板式塔正常工作时，液体在重力作用下自上而下通过各层塔盘后由塔底排出；气体在压差推动下，经均布在塔盘上的开孔由下上穿过各层塔盘后由塔顶排出，在每块塔盘上皆贮有一定的液体，气体穿过板上液层时，两相接触进行传质。气液两相的组份浓度呈阶梯式变化。第二节板式塔2、板式塔的种类

板式塔按塔盘的结构常见的有泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、等。下层气体上层液体圆形泡罩1）、泡罩塔：泡罩塔最主要的传质单元是泡罩，它由升气管和带有梯形齿缝的圆形泡罩组成，气体由下层塔盘上升进入升气管，通过泡罩齿缝与上层塔盘上的液体充分接触，进行传质或传热。（1）气、液两相接触充分，传质面积大，因此塔盘效率高。（2）操作弹性大，在负荷变动较大时，仍能保持较高的效率。（3）具有较高的生产能力，适用于大型生产。（4）不易堵塞，介质适用范围广。（5）结构复杂、造价高，安装维护麻烦；气相压降较大，但若在常或加压下操作，这并不是主要问题。特点2）、浮阀塔

浮阀塔盘是在塔盘上开有若干个阀孔，每个阀孔装有一个可上下浮动的阀片，阀片本身连有几个阀腿，插入阀孔后将阀腿底脚拨转90°，以限制阀片升起的最大高度，并防止阀片被气体吹走。阀片周边冲出几个略向下弯的定距片。当气速很低时，由于定距片的作用，阀片与塔盘呈点接触而坐落在阀孔上，在一定程度上可防止阀片与板面的粘结。

操作时，由阀孔上升的气流经阀片与塔盘间隙沿水平方向进入液层，增加了气液接触时间，浮阀开度随气体负荷而变，在低气量时，开度较小，气体仍能以足够的气速通过缝隙，避免过多的漏液；在高气量时，阀片自动浮起，开度增大，使气速不致过大。特点（1）处理量较大，比泡罩塔提高20～40%，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。（2）操作弹性比泡罩塔要大。（3）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碍物，所以液面落差小，塔盘上的气流比较均匀。（4）压降较低，因为气体通道比泡罩塔简单得多，因此可用于减压蒸馏。（5）塔盘的结构较简单，易于制造。（6）浮阀塔不宜用于易结垢、结焦的介质系统，因垢和焦会妨碍浮阀起落的灵活性。3)、筛板塔

塔盘上开有许多孔径一般为3～8mm的小孔。塔盘上设置溢流堰，使板上能保持一定厚度的液层。操作时，气体经筛孔分散成小股气流，鼓泡通过液层，气液间密切接触而进行传热和传质。在正常的操作条件下，通过筛孔上升的气流，应能阻止液体经筛孔向下泄漏。筛板塔特点

（1）结构简单，制造方便，便于检修，成本低。（2）塔盘压降小。（3）处理量大，可比泡罩塔提高20~40%。（4）塔盘效率比泡罩塔提高15%，但比浮阀塔盘稍低。（5）弹性较小，筛孔容易堵塞。塔盘类型优点缺点适用范围泡罩较成熟，操作弹性高结构复杂，阻力大，生产能力低某些要求弹性好的特殊塔浮阀效率高，操作范围宽采用不锈钢，浮阀易脱落分离要求高，负荷变化大，原油常压分馏塔筛板效率较高成本低安装要求水平，易堵，操作范围窄分离要求低的闪蒸塔性能比较

舌形塔塔盘上冲出许多舌形孔，舌头与板面成一定角度，向塔盘的溢流出口侧张开，舌孔按正三角形排列，塔盘上的溢流出口侧不设溢流堰，只保留降液管，降液管截面积要比一般塔盘设计得大一些。

浮动舌形塔塔盘有浮阀塔塔盘可变气道截面及舌形塔盘的并流喷射的特点。它由一系列平行的浮动板组成。浮动板支架在三角槽内，可在一定范围内转动，为防止相邻两板粘贴，将浮动板的前缘制成向下弯曲，有时也将前缘制成锯齿形。舌形塔盘生产能力大，开孔率大、可用较高的空塔气速气流阻力小，液层较薄落差小、无反混、雾沫夹带小，水平分力操作弹性小，气流截面积固定气相夹带严重，斜吹浮舌塔盘操作弹性大气流阻力小效率较高，介于浮阀与舌形之间。3.板式塔的主要内部构件

塔盘实际上是塔中的气、液通道。为了满足正常操作要求，塔盘结构本身必须具有一定的刚度以维持水平，塔盘与塔壁之间要保持一定的密封性以避免气、液短路。

塔盘的结构有整块式和分块式两种。整体式塔盘分块式塔盘DN≤700mmDN≥1000mm分块式：无塔盘圈，有支持圈(支持板)，无密封结构整块式：有塔盘圈，无支持圈(支持板)，有密封结构区别（1）塔盘由塔盘板、传质元件（浮阀、泡罩、舌片等）、溢流装置、连接件等构成。1）、整块式塔盘结构——塔体由若干塔节组成，内装有一定数量的塔盘，塔节间用法兰连接。图2-29整块式塔盘结构1—塔盘板2—降液管3—拉杆4—定距管5—塔盘圈6—吊耳7—螺栓8—螺母9—压板10—压圈11—石棉绳2）、分块式塔盘在直径较大的板式塔中，为了安装检修和增大塔板的刚度，将整块塔盘分为若干块，这种塔盘称分块式塔盘，根据装配的位置不同可分为：矩形板、弓形板和通道板三种。安装时由人孔将各块板送入塔内，拼装在焊于塔壁上的支撑圈上。分块式塔盘结构1分块式塔盘结构2分块式塔盘各塔盘之间、塔盘板与支持圈（或支持板）之间的连接和紧固方式很多。按连接是否可拆有可拆连接和不可拆连接，其中可拆连接又有上可拆、下可拆和上下均可拆连接；按连接结构形式有罗纹连接、卡板连接和楔形连接等。上可拆螺栓连接上下均可拆螺栓连接楔形连接

螺纹卡板连接1—龙门铁；2—楔子；3—垫板；1—卡板；2—螺母；3—螺柱；4—椭圆垫圈；4、5—塔盘板5—塔盘板；6—支持圈降液管有弓形和圆形两种，以弓形降液管较为常用，其结构如图所示。塔盘的弓形降液管（2）除沫器除沫器安装在塔内顶部，其作用是分离塔顶气体中夹带的液滴，保证塔顶馏出产品的质量。目前使用的除沫器有折板形、丝网形和旋流式，其中以丝网除沫器应用最为广泛，其结构如图所示。丝网除沫器1－塔体；2－紧固螺栓；3－垫片；4－丝网；5－栅板（上下各一件做成分块）；6－支持圈；7－螺母丝网除沫器具有比表面积大、重量轻、空隙大以及使用方便、除沫效率高、压降小等优点。

适用于清洁的气体，不宜用在液滴中含有固体物质或易析出固体物质的场合，如碱液、碳酸氢氨溶液等，以免液体蒸发后留下固体堵塞丝网。

当雾沫中含有少量悬浮物时，应经常对其进行冲洗。丝网除沫器在安装时，在其上下方都应留有适当的分离空间。（3）防涡器和滤焦器

塔底液体流出时，若带有漩涡则会将油气卷带入与塔底出口等相连的泵内，使泵容易发生抽空现象，为此塔底大多装有防涡器，其结构如图所示

塔底防涡器1－塔底；2－出料管；3－立板；4－顶板图中（a）所示排液管伸入塔底内一定高度，一般为50mm以上，适用于稍有沉淀的物料，以防沉淀被吸入泵内。（b）所示排液管口与塔底平齐，用于干净的物料；如图（c）、（d）所示当排液管直径小于150mm时就用一块钢板插焊在管口，排液管直径大于150mm时，可用十字形板插焊于管口。对减压塔、催化裂化分馏塔等，为防止焦块进入塔底出口管被带入泵内，影响正常工作，都装有塔底滤焦器。常用滤焦器的结构如图所示，就是一个带圆锥帽的圆筒，筒壁上开有直径10mm的滤孔，孔间距25mm。

塔底滤焦器1－支承；2－圆锥形顶；3－圆筒壁（4）塔设备的进出口接管第三节

填料塔1）、填料塔的总体结构①、塔体②、喷淋装置③、填料④、液体再分布器⑤、填料支撑装置⑥、支座以及进出口等部件2）、填料塔工作原理液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。

填料塔结构图3）

填料的种类

填料塔的所有填料可分为实体填料和网体填料两大类。网体填料就是用丝网制成的各种填料，主要介绍实体填料。①、拉西环它通常是外径与高相等的圆筒体，可用陶瓷、金属或塑料制造,其壁厚在满足强度的条件下，尽可能薄。②、鲍尔环它在金属拉西环的壁上开一排或两排长方形的小窗，窗的叶片向环中心弯曲并在中心处接搭，上下两排窗位置相错。③、鞍形填料鞍形填料有两种形式矩鞍形和弧鞍形，矩鞍形填料是对称的，易重合，填料利用率低；弧鞍形填料则避免了这种缺点。④、阶梯环

是对鲍尔环的进一步改进，它一端为圆筒形鲍尔环，另一端为喇叭圆筒形。这种填料形状不对称表面利用率高。实体填料4）

液体喷淋装置

液体喷淋装置也称液体再分布装置，作用是将液体均匀地喷洒在塔顶填料上，使填料表面能够全部被淋湿。常见的类型有:喷洒型、溢流型和冲击型。喷洒型管式喷洒器环管多孔喷洒器莲蓬头喷洒器溢流型盘式分布器槽式分布器冲击型管式喷洒器

适用于DN≤300mm的塔器，通过填料上的进液管（直、弯或缺口）进行喷洒，其结构简单,但喷淋面积较小且不均匀。

图2-33管式喷洒器环管多孔喷洒器

适用于DN≤1200mm的塔器，其结构简单，制造和安装方便，缺点是喷洒面积小，不够均匀，而且液体要求清洁，否则小孔易堵塞。（环管下面开小孔，一般为3—5排）。

图2-34环管多孔喷洒

莲蓬头喷洒器

一般可用于塔径小于600mm的塔中，莲蓬头的主要有半球形、碟形、杯形，其优点是结构简单，制造安装方便，缺点是小孔易堵塞，不适于处理污浊液体。图2-35莲蓬头喷洒器盘式分布器液体从中央进料管加到喷淋盘内，然后均匀地从喷淋盘上的降液管处均匀往下喷淋。分布板上钻有泪孔，以便在停工检修时排净板上的液体。图2-36中央进料的盘式分布器槽式分布器主要用于DN＞1000mm的塔，其优点是自由截面大，适应性好，处理量大，操作弹性大，结构见下图，液体先加入分配槽，然后再由分配槽的开口处到喷淋槽，喷淋槽上有堰口，两侧有三角形或矩形的开口，各开口的下缘应位于同一水平面上，再由此溢流到填料上。图2-37分布槽1－主槽2－分槽图2-38槽式孔流分布器冲击型分布器下图所示为常用的反射式喷淋器，具有一定速度的液体从管内流出，冲击在反射板上使液体向四周飞溅，达到均匀喷淋的目的。图2-39反射板式喷淋器5）

液体再分布器

当液体流过填料层时，流体慢慢地会从器壁流走（壁流）现象产生，使液体分布不均匀，塔中央部分填料可能没有润湿，起不到作用，降低了整个塔的效率。因此就需要液体再分布器使液体流经一定的高度填料后再重新分布。DiDl图2-40分配锥结构1液体再分布器的作用：将上层填料流下的液体收