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1、 塔设备使用与管理塔设备使用与管理吴 健石化培训教程石化培训教程目录目录绪论绪论塔设备的结构塔设备的结构塔设备的维护塔设备的维护塔设备的检修塔设备的检修塔设备的试验与验收塔设备的试验与验收塔设备的安全管理塔设备的安全管理常见塔设备的故障诊断与检修技术常见塔设备的故障诊断与检修技术第一章第一章 绪论绪论一、塔设备的作用及地位一、塔设备的作用及地位作用作用 使气（汽）液或液液两相之间进行充分接触，达到相使气（汽）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。际传热及传质的目的。地位地位第一节第一节 塔设备的作用及工作原理塔设备的作用及工作原理二、塔设备的工作原理二、塔设备的工作原理能进行
2、的单元操作能进行的单元操作 精馏、吸收、精馏、吸收、解吸、气体的增湿冷却等。解吸、气体的增湿冷却等。工作原理（以常压分馏塔为例）工作原理（以常压分馏塔为例）在炼油化工行业中，塔设备的操作目的就是从混合液在炼油化工行业中，塔设备的操作目的就是从混合液中将不同馏程的组分分离开来。原油是由许多不同分子量中将不同馏程的组分分离开来。原油是由许多不同分子量的碳氢化合物组成的混合物。当给原油加热时，原油中分的碳氢化合物组成的混合物。当给原油加热时，原油中分子量较小，沸点低的组分就首先气化成油气而逸出。因此子量较小，沸点低的组分就首先气化成油气而逸出。因此说原油分馏的过程就是利用原油中各组分沸点的不同来使说
3、原油分馏的过程就是利用原油中各组分沸点的不同来使之分离的过程。之分离的过程。第二节第二节 塔设备的分类塔设备的分类加压塔、常压塔、减压塔加压塔、常压塔、减压塔 精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔、干燥塔、再生塔等塔、反应塔、干燥塔、再生塔等 框架塔、自支承式塔框架塔、自支承式塔 填料塔、板式塔填料塔、板式塔按压力按压力按单元操作按单元操作按支承方式按支承方式按塔内件结构按塔内件结构第三节第三节 塔设备的设计原则塔设备的设计原则1、高的传质效、高的传质效率，即气、液两率，即气、液两相充分接触，相相充分接触，相际传热面积大。际传热面积大。2、生产能力大，、生产能力大
4、，即气、液处理即气、液处理量大。量大。3、操作稳定，、操作稳定，操作弹性大。操作弹性大。4、压降小，、压降小，即流体流动即流体流动阻力小。阻力小。5、结构简单，、结构简单，材料耗量小，制材料耗量小，制造、操作、维修造、操作、维修方便。方便。6、耐腐蚀，、耐腐蚀，不易堵塞。不易堵塞。1 1、泡罩塔、泡罩塔在设计中应注意的问题在设计中应注意的问题液量过小或液封高度不够液量过小或液封高度不够 气体直接排开液体上气体直接排开液体上 升，气液接触不良升，气液接触不良 （锥流锥流）液量过大，蒸气量过小液量过大，蒸气量过小 液体从泡罩升气管流下液体从泡罩升气管流下 （倾流倾流和和偏流偏流）气量过小气量过小
5、脉冲鼓泡（脉冲鼓泡（蒸气流动的脉动蒸气流动的脉动）气量过大气量过大 雾沫夹带雾沫夹带气、液量均很大气、液量均很大 液泛液泛第三节第三节 塔设备的设计原则塔设备的设计原则2 2、气液的传热、传质过程中的几个概念、气液的传热、传质过程中的几个概念（1 1）塔板效率）塔板效率 在实际生产中，由于接触时间有限，液（雾）末夹带的在实际生产中，由于接触时间有限，液（雾）末夹带的原因，还有制造和安装的关系，气液两相不能达到平衡的状原因，还有制造和安装的关系，气液两相不能达到平衡的状态，使实际的塔板数大于理论的塔板数。理论塔板数与实际态，使实际的塔板数大于理论的塔板数。理论塔板数与实际塔板数的比值就是塔板效率
6、。塔板数的比值就是塔板效率。影响因素：影响因素：（1 1）气、液两相的物理性质，如扩散系数，相对挥发度、粘度）气、液两相的物理性质，如扩散系数，相对挥发度、粘度等。等。（2 2）操作参数，如气、液两相的流速、回流比、压力、温度等。）操作参数，如气、液两相的流速、回流比、压力、温度等。（3 3）塔的结构，能提供良好的两相接触，如大的截面、激励的）塔的结构，能提供良好的两相接触，如大的截面、激励的湍流等。湍流等。第三节第三节 塔设备的设计原则塔设备的设计原则（2 2）雾沫夹带）雾沫夹带 气体在液体内鼓泡后，穿过液层时总不免带有许多液滴，气体在液体内鼓泡后，穿过液层时总不免带有许多液滴，小液滴相互碰
7、撞形成大液滴落回液层，还有少量微小液滴被小液滴相互碰撞形成大液滴落回液层，还有少量微小液滴被蒸气夹带到上层塔盘称为蒸气夹带到上层塔盘称为雾沫夹带。雾沫夹带。由于雾沫夹带，往往使由于雾沫夹带，往往使塔板效率下降。塔板效率下降。影响因素：影响因素：处理量的大小：处理量大时，气相负荷也增大，塔内气速变处理量的大小：处理量大时，气相负荷也增大，塔内气速变大，雾沫夹带就变得严重。大，雾沫夹带就变得严重。塔板间距：塔板间距不能太小，否则雾沫夹带量也加大。塔板间距：塔板间距不能太小，否则雾沫夹带量也加大。塔盘结构：好的塔盘结构，能控制雾沫夹带量。塔盘结构：好的塔盘结构，能控制雾沫夹带量。第三节第三节 塔设备
8、的设计原则塔设备的设计原则气液的传热、传质过程中的几个概念气液的传热、传质过程中的几个概念（3 3）液泛液泛 由于气液流量都很大，而板间距过小，降液管容积过小，上、由于气液流量都很大，而板间距过小，降液管容积过小，上、下两层塔板的压力降增大到使液体无法正常下流。部分液体不能通下两层塔板的压力降增大到使液体无法正常下流。部分液体不能通过降液管流下被拦劫在塔板上，使泡沫层超过板间距而形成液泛。过降液管流下被拦劫在塔板上，使泡沫层超过板间距而形成液泛。其危害有：塔的压降急剧上升，效率急剧下降，正常操作被打破。其危害有：塔的压降急剧上升，效率急剧下降，正常操作被打破。产生原因：产生原因：气相量过大：使
9、得大量液滴从泡沫层中喷出到达上层塔板，冷凝回气相量过大：使得大量液滴从泡沫层中喷出到达上层塔板，冷凝回流后增大了液相管负荷及塔板的压力降，产生淹塔现象。流后增大了液相管负荷及塔板的压力降，产生淹塔现象。液相量过大：降液管面积不足，使液体不能及时通过，也会产生淹液相量过大：降液管面积不足，使液体不能及时通过，也会产生淹塔。有时降液管堵塞也会产生这种现象。塔。有时降液管堵塞也会产生这种现象。主要的防治方法：主要的防治方法：尽量加大降液管截面积，但会减少塔板开孔面积。尽量加大降液管截面积，但会减少塔板开孔面积。改进塔盘结构，降低塔盘压力降。改进塔盘结构，降低塔盘压力降。控制液体回流量不能太大。控制液
10、体回流量不能太大。第三节第三节 塔设备的设计原则塔设备的设计原则气液的传热、传质过程中的几个概念气液的传热、传质过程中的几个概念（4 4）漏液）漏液 液体在塔盘上横向流过并经降液管流入下一层塔板。如液体在塔盘上横向流过并经降液管流入下一层塔板。如果气象负荷过小，塔内气速很低，大量的液体由于重力的作果气象负荷过小，塔内气速很低，大量的液体由于重力的作用，会从阀孔或舌形塔板的舌孔直接漏到下一层塔盘，这种用，会从阀孔或舌形塔板的舌孔直接漏到下一层塔盘，这种现象称为漏液。现象称为漏液。危害：危害：由于漏液，使气、液两相没有充分接触，降低了塔板的由于漏液，使气、液两相没有充分接触，降低了塔板的效率。效率
11、。主要防治方法：主要防治方法：处理量应控制在允许范围内，不可随意减少。处理量应控制在允许范围内，不可随意减少。第三节第三节 塔设备的设计原则塔设备的设计原则气液的传热、传质过程中的几个概念气液的传热、传质过程中的几个概念（5 5）气泡夹带气泡夹带 液体横流过塔盘，与气体接触后由降液管流到下层塔盘。液体横流过塔盘，与气体接触后由降液管流到下层塔盘。液体流入降液管时常带有大量的气泡，在降液管中停留足够液体流入降液管时常带有大量的气泡，在降液管中停留足够的时间，使泡沫分离成气体与清液，气体上升回到上层塔盘。的时间，使泡沫分离成气体与清液，气体上升回到上层塔盘。如果液相负荷增加，液体在降液管中流速增加
12、，停留时间很如果液相负荷增加，液体在降液管中流速增加，停留时间很短，液体中夹带的气泡来不及分离就被带入到下一层塔盘，短，液体中夹带的气泡来不及分离就被带入到下一层塔盘，这种现象称为这种现象称为“气泡夹带气泡夹带”。危害：危害：严重的气泡夹带同样会降低塔盘的分离效率。严重的气泡夹带同样会降低塔盘的分离效率。主要防治方法：主要防治方法：防止气泡夹带的主要措施是控制回流量。防止气泡夹带的主要措施是控制回流量。第三节第三节 塔设备的设计原则塔设备的设计原则气液的传热、传质过程中的几个概念气液的传热、传质过程中的几个概念塔塔 的的 总总 体体 结结 构构主体部分（主体部分（塔体、裙座）塔体、裙座）内件内
13、件（塔盘、降液管、溢流堰、（塔盘、降液管、溢流堰、紧固件、支承件、除沫器等）紧固件、支承件、除沫器等）设备的接管口设备的接管口（人孔、手孔、物料（人孔、手孔、物料进出口接管、仪表口接管）进出口接管、仪表口接管）附件附件（吊柱、支承圈、平台等）（吊柱、支承圈、平台等）第二章第二章 塔设备的结构塔设备的结构第一节第一节 塔设备的基本部件塔设备的基本部件填料塔和板式塔结构填料塔和板式塔结构见右图。从图中可看见右图。从图中可看出，两种不同的塔结出，两种不同的塔结构，均包括一些基本构，均包括一些基本部件，如塔体、支座部件，如塔体、支座及塔体附件。而其不及塔体附件。而其不同的内件结构则在介同的内件结构则在
14、介绍两种塔型时分别介绍两种塔型时分别介绍。绍。填料塔填料塔板式塔板式塔第一节第一节 塔设备的基本部件塔设备的基本部件（一）塔体（一）塔体塔体是塔设备的主要部件，大多数塔体是等直径、等壁厚塔体是塔设备的主要部件，大多数塔体是等直径、等壁厚的圆筒体，顶盖以椭圆形封头为多。但随着装置的大型化，的圆筒体，顶盖以椭圆形封头为多。但随着装置的大型化，不等直径、不等壁厚的塔体已逐渐增多。塔体除满足工艺不等直径、不等壁厚的塔体已逐渐增多。塔体除满足工艺条件对它提出的强度、刚度要求外，还应考虑风力、地震、条件对它提出的强度、刚度要求外，还应考虑风力、地震、偏心载荷所带来的影响，以及吊装、运输、检验、开停工偏心载
15、荷所带来的影响，以及吊装、运输、检验、开停工等情况。等情况。塔体材质常采用的有：碳素钢、低合金钢、不锈耐酸钢塔体材质常采用的有：碳素钢、低合金钢、不锈耐酸钢（复层、衬里）（复层、衬里）、锻件等。、锻件等。第一节第一节 塔设备的基本部件塔设备的基本部件（二）塔体支座（二）塔体支座塔设备常采用裙式支座。它应当具有足够的强度和刚度，塔设备常采用裙式支座。它应当具有足够的强度和刚度，来承受塔体操作重量、风力、地震等引起的载荷。来承受塔体操作重量、风力、地震等引起的载荷。塔体支座的材质常采用碳素钢，也有采用铸铁的。塔体支座的材质常采用碳素钢，也有采用铸铁的。（三）塔体附件（三）塔体附件（1 1）接管；）
16、接管；（2 2）人孔和手孔；）人孔和手孔；（3 3）吊耳；）吊耳；（4 4）吊柱；）吊柱；（5 5）平台和爬梯。）平台和爬梯。填料塔填料塔是化学工业中最常用的气液传质是化学工业中最常用的气液传质设备之一，填料塔具有结构简单，便于用耐设备之一，填料塔具有结构简单，便于用耐腐蚀材料制造，适应性较好的特点。腐蚀材料制造，适应性较好的特点。填料塔广泛的应用在蒸馏、吸收和解吸填料塔广泛的应用在蒸馏、吸收和解吸操作，而在大型装置中，填料塔的使用范围操作，而在大型装置中，填料塔的使用范围正在扩大。六十年代后期，直径超过正在扩大。六十年代后期，直径超过6 6米的米的填料塔已十分普遍。目前，填料塔不仅可以填料塔
17、已十分普遍。目前，填料塔不仅可以大型化，而且在某些方面超过了板式塔的规大型化，而且在某些方面超过了板式塔的规模。所以，近代化学、石油工业中，填料塔模。所以，近代化学、石油工业中，填料塔的地位变得日益重要。近来，由于塔内采用的地位变得日益重要。近来，由于塔内采用接触面积较大的矩鞍型或聚丙烯鲍尔环填料，接触面积较大的矩鞍型或聚丙烯鲍尔环填料，经实践证明，已克服大型填料塔的不足，显经实践证明，已克服大型填料塔的不足，显示出效率高，处理量大，压力降小等优点。示出效率高，处理量大，压力降小等优点。第二节第二节 填料填料塔塔 填料塔填料塔属于微分接触型的气液传属于微分接触型的气液传质设备。塔内以填料作为气
18、液接触和质设备。塔内以填料作为气液接触和传质的基本元件。液体在填料表面呈传质的基本元件。液体在填料表面呈膜状自上而下流动，气体呈连续自上膜状自上而下流动，气体呈连续自上而下与液体做逆流流动，并进行气液而下与液体做逆流流动，并进行气液两相间的传热和传质。两相间的传热和传质。两相的组分浓两相的组分浓度或温度沿塔高呈连续变化度或温度沿塔高呈连续变化。第二节第二节 填料塔填料塔（一）填料（一）填料1 1、填料的选择、填料的选择 填料塔操作的好坏与选用填料的正确与否有很大关系。填料塔操作的好坏与选用填料的正确与否有很大关系。选择填料的原则如下：选择填料的原则如下：单位体积填料的表面积要大；使气液相接触的
19、自由体积要大；单位体积填料的表面积要大；使气液相接触的自由体积要大；对气相阻力要小，即：空隙截面积大；重量要轻；机械强度要对气相阻力要小，即：空隙截面积大；重量要轻；机械强度要高；耐介质腐蚀，经久耐用；价格低廉。高；耐介质腐蚀，经久耐用；价格低廉。填料的选择，应根据操作压力和介质来选择填料的材质，根据填料的选择，应根据操作压力和介质来选择填料的材质，根据操作工艺要求，选择填料的型式，根据填料塔径选择填料尺寸。操作工艺要求，选择填料的型式，根据填料塔径选择填料尺寸。第二节第二节 填料塔填料塔第二节第二节 填料填料塔塔2 2、填料的分类、填料的分类工业用填料大致分为散装填料和规整填料两大类。工业用
20、填料大致分为散装填料和规整填料两大类。第二节第二节 填料填料塔塔3 3、填料的材质、填料的材质 选择填料要根据被处理物料的腐蚀性及操作压力，确选择填料要根据被处理物料的腐蚀性及操作压力，确定使用填料的材质。各种材质的填料使用范围见下表。定使用填料的材质。各种材质的填料使用范围见下表。填料的使用范围填料的使用范围第二节第二节 填料填料塔塔4 4、填料尺寸的选择、填料尺寸的选择 填料尺寸选定与塔径尺寸有关，一般要求塔径与填料填料尺寸选定与塔径尺寸有关，一般要求塔径与填料直径之比不能太小，否则，填料与塔壁的间隙过大，易使直径之比不能太小，否则，填料与塔壁的间隙过大，易使液体沿塔壁空隙流下，使截面上液
21、体分布不均。一般乱堆液体沿塔壁空隙流下，使截面上液体分布不均。一般乱堆填料的最大装填尺寸与塔径的比例：对拉西环为填料的最大装填尺寸与塔径的比例：对拉西环为1 1：8 81 1：2020，鲍尔环为，鲍尔环为1 1：10101 1：1515，弧鞍形填料为，弧鞍形填料为1 1：10 10，矩鞍，矩鞍形填料为形填料为1 1：8 81 1：10 10。根据经验也可按下表来选择。根据经验也可按下表来选择。填料尺寸选择表填料尺寸选择表 mm mm第二节第二节 填料填料塔塔5 5、常用填料的规格及特性常用填料的规格及特性（1 1）常用填料型式）常用填料型式乱堆填料乱堆填料规整填料规整填料第二节第二节 填料填料
22、塔塔（2 2）填料的生产能力）填料的生产能力 填料的生产能力通常以相对生产能力来表示，即在相同填料的生产能力通常以相对生产能力来表示，即在相同的生产条件下，以拉西环为的生产条件下，以拉西环为1 1来比较其它型式填料的生产能来比较其它型式填料的生产能力，见下表。力，见下表。常用填料的规格及特性常用填料的规格及特性常用填料的相对生产能力表常用填料的相对生产能力表第二节第二节 填料填料塔塔（3 3）填料的效率）填料的效率 填料的效率采用传质单元高度或理论当量高度表示之。填料的效率采用传质单元高度或理论当量高度表示之。同样，也可用在相同塔径，相同气速下，以填料相对压力同样，也可用在相同塔径，相同气速下
23、，以填料相对压力降来表示，以判断填料的优劣，见下表。降来表示，以判断填料的优劣，见下表。常用填料的规格及特性常用填料的规格及特性 塔内填料层具有一定的几何特性，如比表面积、空隙率等，塔内填料层具有一定的几何特性，如比表面积、空隙率等，这些特性随着填料的类型、材料、装填方这些特性随着填料的类型、材料、装填方法而不同。法而不同。常用填料相对压降表常用填料相对压降表第二节第二节 填料填料塔塔（4 4）常用填料介绍）常用填料介绍 拉西环拉西环 拉西环使用历史悠久，各种参数比较完整；设计与操作拉西环使用历史悠久，各种参数比较完整；设计与操作经验丰富，外形简单、制造方便；取材容易、造价低廉，适经验丰富，外
24、形简单、制造方便；取材容易、造价低廉，适用于非金属耐腐蚀材料制造等优点。但拉西环由于表面积利用于非金属耐腐蚀材料制造等优点。但拉西环由于表面积利用率低，因而使塔的生产能力降低，阻力较大，加上自身的用率低，因而使塔的生产能力降低，阻力较大，加上自身的形状决定了它沟流和壁流严重，使气液分布不均匀，气形状决定了它沟流和壁流严重，使气液分布不均匀，气液液接触不良。接触不良。鞍形填料鞍形填料 鞍形填料又分弧鞍形和矩鞍形两种。我国已制成暂行标鞍形填料又分弧鞍形和矩鞍形两种。我国已制成暂行标准系列，此种填料常用于吸收操作，处理腐蚀性介质较为适准系列，此种填料常用于吸收操作，处理腐蚀性介质较为适宜，且成本低。
25、近来，又对矩鞍形填料予以改进。它是目前宜，且成本低。近来，又对矩鞍形填料予以改进。它是目前瓷制填料中处理量大，效率较高的一种。瓷制填料中处理量大，效率较高的一种。常用填料的规格及特性常用填料的规格及特性第二节第二节 填料填料塔塔鲍尔环鲍尔环 鲍尔环除钢制外，还有用陶瓷和塑料制成的。具有如下优点：鲍尔环除钢制外，还有用陶瓷和塑料制成的。具有如下优点：对于同样的空隙率而言，阻力比拉西环小，因而可提高气速，对于同样的空隙率而言，阻力比拉西环小，因而可提高气速，生产能力可以提高。生产能力可以提高。由于小窗叶片向环中心弯，液体分布较为均匀，所以沟流和壁由于小窗叶片向环中心弯，液体分布较为均匀，所以沟流和
26、壁流情况比拉西环好。流情况比拉西环好。开小窗后表面积比拉西环要大，且环内表面得以充分利用，以开小窗后表面积比拉西环要大，且环内表面得以充分利用，以进行气液传质，而拉西环内表面利用率较低。进行气液传质，而拉西环内表面利用率较低。操作弹性范围大。在一般情况下，当同样压降时，处理量比拉操作弹性范围大。在一般情况下，当同样压降时，处理量比拉西环大西环大50%50%以上；在同样处理量时，压降可降低，传质效率能以上；在同样处理量时，压降可降低，传质效率能提高提高20%20%左右。近来又对鲍尔环加以改进，已用在原油减压蒸左右。近来又对鲍尔环加以改进，已用在原油减压蒸馏，液馏，液液萃取，二氧化碳和硫化氢气体的
27、洗涤设备中。液萃取，二氧化碳和硫化氢气体的洗涤设备中。常用填料介绍常用填料介绍第二节第二节 填料填料塔塔（二）喷淋装置（二）喷淋装置 在塔顶部装设喷淋装置，可使塔顶引入的液体沿塔截面均在塔顶部装设喷淋装置，可使塔顶引入的液体沿塔截面均匀分布进入填料层，避免部分填料得不到湿润，降低填料层匀分布进入填料层，避免部分填料得不到湿润，降低填料层的有效利用率，影响传质效果。喷淋装置的类型很多，常用的有效利用率，影响传质效果。喷淋装置的类型很多，常用的如下所示：的如下所示：管式管式 喷淋型喷淋型 莲蓬头式莲蓬头式 盘式盘式 溢流型溢流型喷淋装置类型喷淋装置类型 槽式槽式 宝塔式宝塔式 冲击型冲击型 反射板
28、式反射板式 离心式离心式 机械式机械式第二节第二节 填料填料塔塔1 1、管式喷淋器、管式喷淋器小直径的填料塔（小直径的填料塔（300mm300mm以下）可以采用管式喷淋器，如图以下）可以采用管式喷淋器，如图（1 1）、（）、（2 2）所示。直径小于）所示。直径小于600mm600mm的塔可采用多孔直管式如的塔可采用多孔直管式如图（图（3 3）。该结构的优点是结构简单，缺点是喷淋面积小而且）。该结构的优点是结构简单，缺点是喷淋面积小而且不均匀。不均匀。（a a）直管）直管 （b b）弯管）弯管 （c c）多空直管式）多空直管式管式喷淋器管式喷淋器第二节第二节 填料填料塔塔对于直径稍大的填料塔（对
29、于直径稍大的填料塔（1200mm1200mm以下）以下），可以采用多孔环管喷淋器，如下图，可以采用多孔环管喷淋器，如下图所示。环状管的下面开有小孔，小孔所示。环状管的下面开有小孔，小孔直径为直径为4 48mm8mm，共有，共有3 35 5排，小孔面排，小孔面积总和约与管截面积相等，环管中心积总和约与管截面积相等，环管中心圆直径圆直径D D一般为塔径的一般为塔径的DiDi的的60%60%80%80%。这种喷淋器优点是结构简单，制造及这种喷淋器优点是结构简单，制造及安装方便，但缺点是喷淋面积小，不安装方便，但缺点是喷淋面积小，不够均匀，而且液体要清洁，否则小孔够均匀，而且液体要清洁，否则小孔易堵塞
30、。易堵塞。环管多孔喷淋器环管多孔喷淋器管式喷淋器管式喷淋器第二节第二节 填料填料塔塔2 2、莲蓬头式喷淋器、莲蓬头式喷淋器这种结构是应用最普遍的一种喷淋装置，结构简单，喷淋较这种结构是应用最普遍的一种喷淋装置，结构简单，喷淋较均匀，如下图所示。莲蓬头可以作成半球形、碟形或杯形，均匀，如下图所示。莲蓬头可以作成半球形、碟形或杯形，它悬于填料上方中央处，液体经小孔分股喷出，莲蓬头直径它悬于填料上方中央处，液体经小孔分股喷出，莲蓬头直径一般为塔径的一般为塔径的20%20%30%30%，小孔直径为，小孔直径为3 315mm15mm，它的安装位置，它的安装位置 离填料表面的距离一般约离填料表面的距离一般
31、约 为（为（0.50.51)DN1)DN，此种结构，此种结构 的缺点是容易堵塞，液体的缺点是容易堵塞，液体 分布情况与压头有关，所以分布情况与压头有关，所以适用于料液清洁且料液压头不适用于料液清洁且料液压头不变或变化不大的情况，一般用于变或变化不大的情况，一般用于 直径直径600mm600mm以下的塔设备。以下的塔设备。第二节第二节 填料填料塔塔3 3、溢流型喷淋器溢流型喷淋器 盘式分布器是常用的一种溢盘式分布器是常用的一种溢流型喷淋装置，液体经过进液管流型喷淋装置，液体经过进液管加到喷淋盘内，然后从喷淋盘内加到喷淋盘内，然后从喷淋盘内的降液管溢流，喷淋到填料上。的降液管溢流，喷淋到填料上。中
32、央进料的盘式分布器如中央进料的盘式分布器如右右图图所示。降液管一般按等边三角所示。降液管一般按等边三角形排列，焊接在喷淋盘的分布板形排列，焊接在喷淋盘的分布板上。上。盘式布液器盘式布液器第二节第二节 填料填料塔塔如果喷淋盘与塔壁之间的孔隙不够大，而气体又需要通过分如果喷淋盘与塔壁之间的孔隙不够大，而气体又需要通过分布盘时，可在分布盘上装升气管及降液管，如下图所示。此布盘时，可在分布盘上装升气管及降液管，如下图所示。此种分布器适用于直径种分布器适用于直径800mm800mm以上的塔设备。以上的塔设备。1-1-定距管定距管 2-2-升气管升气管 3-3-降液管降液管 4 4、5-5-螺栓、螺母螺栓
33、、螺母带升气管的分布盘带升气管的分布盘溢流型喷淋器溢流型喷淋器第二节第二节 填料填料塔塔4 4、冲击型喷淋器冲击型喷淋器反射板式喷洒器反射板式喷洒器为冲击型的一为冲击型的一种，利用液流冲击反射板（可种，利用液流冲击反射板（可以是平板、凸板或锥形板）以以是平板、凸板或锥形板）以飞溅分布液体，如图所示。最飞溅分布液体，如图所示。最简单的结构为平板，液体循中简单的结构为平板，液体循中心管流下，冲击后分成液滴并心管流下，冲击后分成液滴并向各方飞溅。反射板中央钻有向各方飞溅。反射板中央钻有小孔以喷淋填料的中央部分。小孔以喷淋填料的中央部分。第二节第二节 填料填料塔塔 为使飞溅更为均匀，可由几为使飞溅更为
34、均匀，可由几个反射板组成个反射板组成宝塔式喷淋器宝塔式喷淋器，如，如图所示。其优点是喷淋半径大，图所示。其优点是喷淋半径大，液体流量大，结构简单，不易堵液体流量大，结构简单，不易堵塞。缺点是改变液体流量或压头塞。缺点是改变液体流量或压头时要影响喷淋半径，因此必须在时要影响喷淋半径，因此必须在恒定情况下操作。恒定情况下操作。冲击型喷淋器冲击型喷淋器第二节第二节 填料填料塔塔（三）液体再分布装置（三）液体再分布装置 由于工艺条件的要求，需要的填料层总高度较大，当由于工艺条件的要求，需要的填料层总高度较大，当喷淋液体喷到填料表面后，液体有流向塔壁造成喷淋液体喷到填料表面后，液体有流向塔壁造成“壁流壁
35、流”的倾向，称为的倾向，称为“干锥体干锥体”现象，使液体分布不均，降现象，使液体分布不均，降低了填料塔的效率。为避免产生低了填料塔的效率。为避免产生“干锥体干锥体”现象，必须现象，必须在塔结构上采取措施，即沿填料层每隔一段距离，装设在塔结构上采取措施，即沿填料层每隔一段距离，装设液体再分布器，使其在整个高度的填料层内部都得到喷液体再分布器，使其在整个高度的填料层内部都得到喷淋液的均匀分布。淋液的均匀分布。第二节第二节 填料填料塔塔分配锥分配锥是最简单的一种结构，如图所示。（是最简单的一种结构，如图所示。（b b）图为具有通）图为具有通孔的分配锥，适用塔径在孔的分配锥，适用塔径在60060080
36、0mm800mm的塔，的塔，为为35354545，D1=D1=（0.70.70.80.8）DiDi。液体再分布装置液体再分布装置第二节第二节 填料填料塔塔槽形液体再分配器槽形液体再分配器，如图所示。器上的通孔是增加气体通，如图所示。器上的通孔是增加气体通过的截面积，使气体通过再分配器时，速度变化不大，该过的截面积，使气体通过再分配器时，速度变化不大，该分布器适用塔径分布器适用塔径600mm600mm以上的塔。以上的塔。液体再分布装置液体再分布装置第二节第二节 填料填料塔塔（四）填料的支承结构（四）填料的支承结构 填料的支承结构不但要有足够的强度和刚度，而且须有填料的支承结构不但要有足够的强度和
37、刚度，而且须有足够的自由截面积，否则会增大塔的压力降，使在支承处不足够的自由截面积，否则会增大塔的压力降，使在支承处不致首先发生液泛。致首先发生液泛。在工业填料塔在工业填料塔中，最常用的填料中，最常用的填料支承是栅板，它是支承是栅板，它是用竖扁钢制成，其用竖扁钢制成，其 结构见图。结构见图。第二节第二节 填料填料塔塔（五）除沫器（五）除沫器 除沫器是用来捕集夹带在气相中液滴的装置，装在塔内顶除沫器是用来捕集夹带在气相中液滴的装置，装在塔内顶部，它能起到保证传质效率，降低物料损失，改善塔后压缩机部，它能起到保证传质效率，降低物料损失，改善塔后压缩机或真空泵的操作状况以及减少对环境污染的作用。或真
38、空泵的操作状况以及减少对环境污染的作用。常见的除沫器有常见的除沫器有折板除沫器折板除沫器、填料除沫器填料除沫器及及丝网除沫器丝网除沫器，其中，其中丝网除沫器采用最多，它适用于分离丝网除沫器采用最多，它适用于分离5 5微米的液滴，其除沫率微米的液滴，其除沫率可达可达99%99%。丝网由一定规格编织成的丝网带卷制成盘状物，再。丝网由一定规格编织成的丝网带卷制成盘状物，再用支承板加以固定，丝网带可用金属或非金属材料制成，丝网用支承板加以固定，丝网带可用金属或非金属材料制成，丝网支承栅板的自由截面积应大于支承栅板的自由截面积应大于90%90%。适用于洁净气体。若在气。适用于洁净气体。若在气液中含有粘结
39、物时，则易堵塞网孔，影响塔的正常操作。液中含有粘结物时，则易堵塞网孔，影响塔的正常操作。第二节第二节 填料填料塔塔缩径型缩径型全径全径型型第三节第三节 板式板式塔塔 板式塔因空塔速度比填料塔高，所板式塔因空塔速度比填料塔高，所以生产强度比填料塔大。板式塔的塔板以生产强度比填料塔大。板式塔的塔板结构有多种，它是决定塔特性的主要因结构有多种，它是决定塔特性的主要因素。素。板式塔板式塔是一种逐级（板）接触的气是一种逐级（板）接触的气液接触设备。塔内以塔板作为基本构件，液接触设备。塔内以塔板作为基本构件，气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气过塔板上的
40、液层，使气液相密切接触液相密切接触而进行传热和传质，而进行传热和传质，两相的组分浓度呈两相的组分浓度呈阶梯式变化。阶梯式变化。（一）塔板的基本要求（一）塔板的基本要求1 1、保持较高的板效率。保持较高的板效率。塔板的板效率取决于下列因素。塔板的板效率取决于下列因素。（1 1）选取合理的塔板间距，以控制雾沫夹带量。塔板间距与塔）选取合理的塔板间距，以控制雾沫夹带量。塔板间距与塔径、泡沫层高度两者有关。塔板间距与塔径的关系见表。从径、泡沫层高度两者有关。塔板间距与塔径的关系见表。从表中选定塔板间距范围后，并使其等于泡沫层高度表中选定塔板间距范围后，并使其等于泡沫层高度1.51.5倍左右倍左右的数值
41、可定为板间距。特殊情况，板间距可另行考虑，如人的数值可定为板间距。特殊情况，板间距可另行考虑，如人孔处，板间距可取孔处，板间距可取700mm700mm。塔板间距与塔径的关系塔板间距与塔径的关系第三节第三节 板式塔板式塔（2 2）减少塔板上液面梯度，维持液流均匀。）减少塔板上液面梯度，维持液流均匀。（3 3）合理的空塔速度，防止液泛。）合理的空塔速度，防止液泛。（4 4）避免溢流液体在降液管中停留时间不足，造成板间液相夹）避免溢流液体在降液管中停留时间不足，造成板间液相夹带，产生气相反混。带，产生气相反混。（5 5）消除塔板死区。）消除塔板死区。（6 6）防止液相近路。）防止液相近路。2 2、塔
42、板压力损失小。塔板压力损失小。3 3、保证有充分而稳定的操作范围。、保证有充分而稳定的操作范围。4 4、设计、制造、运行费用低廉，操作容易，维护检修方便且维、设计、制造、运行费用低廉，操作容易，维护检修方便且维修费用低。修费用低。塔板的基本要求塔板的基本要求第三节第三节 板式塔板式塔（二）塔板的主要部件（二）塔板的主要部件塔板的主要部件有：塔板的主要部件有：1 1、降液管降液管 降液管的作用是使液降液管的作用是使液体由上一层塔板流到下一体由上一层塔板流到下一层塔板，其结构见图。图层塔板，其结构见图。图中中e e为弓形降液管，是将小一些的弓形降液管固定在塔板上，适为弓形降液管，是将小一些的弓形降
43、液管固定在塔板上，适 用于大直径塔。图中用于大直径塔。图中a a、b b、c c为弓形堰外另装圆管降液管，对于为弓形堰外另装圆管降液管，对于小塔，制作容易，但降液面积小，小塔，制作容易，但降液面积小，不不适用液量大及易起泡沫的物适用液量大及易起泡沫的物料。图中料。图中d d堰与壁之间的全部截面区域均作为降液容积，塔小而堰与壁之间的全部截面区域均作为降液容积，塔小而要求降液管尽量大时采用。要求降液管尽量大时采用。第三节第三节 板式塔板式塔第三节第三节 板式板式塔塔2 2、出口堰出口堰 出口堰具有维持板上液层高度及使液流均匀的作用。上出口堰具有维持板上液层高度及使液流均匀的作用。上图中不论哪种情况
44、，均设出口弓形堰，一般堰长可取塔径的图中不论哪种情况，均设出口弓形堰，一般堰长可取塔径的0.60.60.80.8倍，对双溢流堰长为塔径的倍，对双溢流堰长为塔径的 0.5 0.50.7 0.7 倍。倍。3 3、入口堰入口堰 其作用是使上一层板流入的液体能在板上均匀分布，并其作用是使上一层板流入的液体能在板上均匀分布，并减少进入处液体水平冲出。降液管与下层塔板至入口堰处称减少进入处液体水平冲出。降液管与下层塔板至入口堰处称为受液盘，这种结构便于液体的侧线抽出。在低液为受液盘，这种结构便于液体的侧线抽出。在低液流量时，流量时，仍能造成正液封，具有改变液体流向的缓冲作用。仍能造成正液封，具有改变液体流
45、向的缓冲作用。塔板的主要部件塔板的主要部件4 4、塔板塔板 塔板有整块式或分块式两种。塔板有整块式或分块式两种。（1 1）整块式塔板）整块式塔板 分定距管式和重叠式。分定距管式和重叠式。此种塔板一此种塔板一般用于塔径小于般用于塔径小于800mm800mm，人不便进入安装，人不便进入安装和检修的塔内。塔体由若干塔节组成，和检修的塔内。塔体由若干塔节组成，塔节与塔节之间用法兰连接。塔节与塔节之间用法兰连接。定距管式定距管式：用拉杆和定距管将塔盘紧固用拉杆和定距管将塔盘紧固在塔节内的支座上。定距管起着支承塔在塔节内的支座上。定距管起着支承塔盘和保持塔板间距的作用。塔盘与塔壁盘和保持塔板间距的作用。塔
46、盘与塔壁间的缝隙以软填料密封后，用压板及压间的缝隙以软填料密封后，用压板及压圈压紧。圈压紧。定距管式塔盘结构定距管式塔盘结构第三节第三节 板式塔板式塔重叠式重叠式：在每一塔节下面焊有一组支在每一塔节下面焊有一组支承，底层塔盘安置在支座上。然后依承，底层塔盘安置在支座上。然后依次装入上一层塔盘，塔盘间距由焊在次装入上一层塔盘，塔盘间距由焊在塔盘下的支柱保证，并用调节螺钉调塔盘下的支柱保证，并用调节螺钉调整水平。塔盘与塔壁间的缝隙以软填整水平。塔盘与塔壁间的缝隙以软填料密封后，用压板及压圈压紧。料密封后，用压板及压圈压紧。第三节第三节 板式塔板式塔（2 2）分块式塔板）分块式塔板 分块式塔板用于塔
47、径在分块式塔板用于塔径在900mm900mm以上，人可以进入的塔以上，人可以进入的塔内。塔体为一焊制整体圆筒，内。塔体为一焊制整体圆筒，不分塔节，而塔板是分成数块，不分塔节，而塔板是分成数块，通过人孔送入塔内，装到焊在通过人孔送入塔内，装到焊在塔内壁的塔板固定件上。为了塔内壁的塔板固定件上。为了进行塔内清洗和检修，在塔板进行塔内清洗和检修，在塔板中央设置一块内部通道板，通中央设置一块内部通道板，通道板应为上、下均可拆的，如道板应为上、下均可拆的，如图。图。通道板通道板塔盘板塔盘板第三节第三节 板式塔板式塔（三）泡罩塔板（三）泡罩塔板泡罩塔板所用的泡罩有圆形和泡罩塔板所用的泡罩有圆形和条形两类，
48、其主要特点是鼓泡条形两类，其主要特点是鼓泡元件各具有升气管。上升气体元件各具有升气管。上升气体经升气管由泡罩齿缝吹入液层，经升气管由泡罩齿缝吹入液层，两相接触密切，加之板上液层两相接触密切，加之板上液层较高，两相接触时间较长，分较高，两相接触时间较长，分离效果较好。但由于气体通过离效果较好。但由于气体通过泡罩的路线曲折及液层较高，泡罩的路线曲折及液层较高，导致压降及雾沫夹带增高等缺导致压降及雾沫夹带增高等缺点。同时，由于塔板上液面梯点。同时，由于塔板上液面梯度较大，气相分布不均，影响度较大，气相分布不均，影响传质效率，这也是泡罩结构所传质效率，这也是泡罩结构所造成的。造成的。泡罩泡罩升气升气管
49、管第三节第三节 板式塔板式塔泡罩塔塔盘泡罩塔塔盘出口堰出口堰降液管降液管泡罩泡罩塔板塔板受液盘受液盘入口堰入口堰塔盘圈塔盘圈第三节第三节 板式板式塔塔（四）浮阀塔板（四）浮阀塔板1 1、特点、特点（1 1）生产能力大，比泡罩塔板约提高）生产能力大，比泡罩塔板约提高202040%40%，与筛板塔相近。，与筛板塔相近。（2 2）操作弹性大，在较宽的气速变化范围内，板效率变化较小，）操作弹性大，在较宽的气速变化范围内，板效率变化较小，其弹性范围（即最大负荷与最小负荷之比）为其弹性范围（即最大负荷与最小负荷之比）为7 79 9。（3 3）由于气液接触状态良好，以及气体为水平方向吹出，雾沫）由于气液接触
50、状态良好，以及气体为水平方向吹出，雾沫夹带量小，因此塔板效率高，比泡罩塔效率可提高夹带量小，因此塔板效率高，比泡罩塔效率可提高15%15%左右。左右。（4 4）液面梯度小，蒸汽分配比较均匀，塔板压降比泡罩塔小。）液面梯度小，蒸汽分配比较均匀，塔板压降比泡罩塔小。（5 5）塔板结构简单，安装容易。制造费用约为泡罩塔板的）塔板结构简单，安装容易。制造费用约为泡罩塔板的606080%80%，为筛板塔的，为筛板塔的120120130%130%。第三节第三节 板式塔板式塔2 2、结构、结构 浮阀塔板结构与泡罩塔板类同。操作时气流自下而上浮阀塔板结构与泡罩塔板类同。操作时气流自下而上吹起浮阀，从浮阀周边水