凝析油延续工程常压塔毕业设计及说明

1 凝析油延续工程常压塔 摘 要 本 毕业 设计主要是设计 凝析油延续工程常压塔 及 其组成配件的选取、设计、校核 。以及塔设备的简介。 石油化工行业是我国现代工业的命脉，我国的工业生产和经济运行均离不开石油化工行业。 而石油化工行业的基础便是炼化石油，使之成为各个行业或 直接成为 我们生活需求的产品。 而塔设备，便是石油化工行业的主要设备之一。 他可使气 液 或 液液 两相之间进行充分接触，达到相间传热与传质的目的。 而常压塔便是塔设备的基础，是常减压蒸馏装置中重要的设备之一，并且常减压蒸馏 装置 又是原油炼制加工的第一道工 序。因此，常压塔设计的好坏，直接影响石油化工厂的生产。 本次论文以介质的性质、温度和压强，以及公称直径和当地自然环境为设计条件， 主要 参照 力容器 ， 4710制塔式容器 ， 综合考虑各方面的因素选定板式筛板塔，具体步骤主要包括 壳体 、封头 壁厚的 设计与较核，基础环板，裙座 等零部件的设计 ，同时结合所选定的材料和工作环境制定相应的焊接工艺和制作、组装和加工工艺。 关键词 ： 常压塔 ； 设计 ； 设备 2 201) he of of of of s s in is to it to to is of is of It is of of of of of as as of 4710to of on of to 3 I 目录 1 绪论 . 1 设备简介 . 1 设备的分类与区别 . 2 压塔简介 . 4 2 板式塔的简介 . 5 式塔的分类 . 5 罩塔 . 5 板塔 . 6 阀塔 . 7 式塔的工作原理 . 9 式塔的特点 . 10 板的设计原则 . 11 盘结构 . 13 盘类型 . 13 板的连接 . 15 盘的支承 . 16 流装置 . 16 液管 . 16 液盘和液封盘 . 17 流堰 . 17 设备的附件 . 17 沫装置 . 17 网除沫器 . 18 流板除沫器 . 18 流板除沫器 . 20 座 . 21 柱 . 23 设备常见机械故障及排除方法 . 24 设备的腐蚀 . 25 板上气液两相接触状况 . 26 设备的发展和现状 . 27 设备的检修 . 29 3 设计计算 . 31 体及封头厚度设计 . 31 体材料选取 . 31 体厚度计算 . 31 头厚度计算 . 32 设备质量载荷计算 . 33 体、圆筒、封头、裙座的质量 . 33 件的质量 . 33 内构件的质量 . 33 温层的质量 . 33 台、扶梯的质量 . 33 作时物料的质量 . 34 压试验质量 . 34 操作质量 . 34 塔最大质量 . 34 塔最小质量 . 34 的自振周期 . 35 载荷与风弯矩的计算 . 35 震弯矩的计算 . 38 种载荷引起的轴向应力 . 39 算压力引起的轴向应力 . 39 作质量引起的轴向应力 . 39 大弯矩引起的轴向应力 . 40 体和裙座危险截面强度与稳定性校核 . 40 面的最大组合轴向拉应力校核 . 40 体与裙座稳定性校核 . 40 体水压试验和吊装时的应力校核 . 43 压试验时各种载荷引起的应力 . 43 压试验时应力校核 . 43 础环设计 . 44 . 44 础环的动力校核 . 45 础环的厚度 . 45 脚螺栓设计 . 45 脚螺栓的最大拉应力 . 45 脚螺栓的螺纹小径 . 46 板 . 46 板 . 47 座与塔壳连接焊缝验算 . 48 4 结 论 . 48 参考文献 . 50 谢辞 . 52 1 1 绪论 设备简介 塔 在石油化工行业中具有广泛的应用。从原料的精制 ， 中间产物的分离到产品的提纯和废水、废气的处理都有赖于化工分离技术和化工塔器。由于分离过程是耗能过程 ，所以 塔 设备数量多 、 规模大 ， 对工业生产的技术经济指标起着重要的作用。 塔设备能够为气、液或液、液两相进行充分接触提供适宜的条件，即充分的接触时间、分离空间和传质传热的面积，从而达到相际间质量和热量交换的目的，实现工艺所要求的生产过程，生产出合格的产品 。 所以塔设备的性能对整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等方面部有着重大的影响。 塔设备的投资费用及钢材耗量仅次于换热设备。据统计，在化工和石油化工生产装置中，塔设备的投资费用占全部工艺设备总投资的 在炼油和煤化生产装置中占 其所消耗的钢材重量在各类工艺设备中所占比例也是比较高的，如年产 250 万吨常减压蒸馏装置中，塔设备耗用钢材重量占 年产 120 万吨催化裂化装置中占 年产 30万吨乙烯装置中占 25 可见塔设备是炼油、化工生 产中最重要的工艺设备之一，它的设计、研究、使用对化工、炼油等工艺的发展起着重大的作用。 作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气液两相能充分接触，以获得较高的传质效率，除了应满足工艺条件，如压力、温度及耐腐蚀性等外 ， 还应满足如下基本要求 ： （ 1） 生产能力要大。即单位塔截面上单位时间内物料的处理量要大。在较大的气液流速下，仍不知发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏正常操作的现象。 （ 2） 分离效率高。即气、液相能充分接触且分离效果好。 （ 3） 操作弹性大。即有较强的适应性和宽的操作范围。能适应不同性质的物料 2 且在 负荷波动时能维持操作稳定，仍有较高的分离效率。 （ 4） 压降小。即流体通过时阻力小，这样可大大节约生产的动力消耗，降低成本在减压塔中若压降过大系统将难以维持必要的真空度。 （ 5） 结构简单、耗材少，易于制造及安装，这样可减少基建投资，降低成本。 （ 6） 耐腐蚀不易堵塞，便于操作、调节及检修 。 一个塔设备要同时满足以上各项要求是困难的 ， 而且实际生产中各项指标的重要性因具体情况而异 ， 不可一概而论 。 所以应从生产需要及经济合理性考虑，正确处理以上各项要求。 设备的分类 与区别 塔设备根据其完成的工艺操作不同，其 压力和温度也不相同。但当达到相平衡时，压力、温度、气相组成和液相组成之间存在着一定的函数关系。在实际生产中，原料和产品的成分和要求是工艺确定的，不能随意改变，压力和温度有选择的余地，但二者之间是相互关联的，如一项先确定了，另一项则只能由相平衡关系求出。从操作方便和设备简单的角度来说，选常压操作最好，从冷却剂的来源角度看，一般宜将塔顶冷凝温度控制在 30 40 以便采用廉价的水或空气作为冷却剂。所以塔设备根据具体工艺要求，设备及操作成本综合考虑，有时可以在常压下操作、有时需要在加压下操作 ， 有时还需要减压操作。 塔设备的分类方法很多，例如：按操作压力分为加压塔、常压塔和减压塔；按单元操作分为精馏塔、吸收塔、解析塔、萃取塔等； 按形成相间接触面的方式分为具有固定相界面和流动过程中形成相界面的塔；但是最常用的是按塔的内件结构分为板式塔、填料塔两大类。 在板式塔中，塔内装有一定数量的塔盘，气体自塔底向上以鼓泡喷射的形式穿过塔盘上的液层，使两相密切接触，进行传质。两相的组分密度沿塔高呈阶梯式变化。 3 在填料塔中，塔内装填一定高度的填料。液体自塔顶沿填料表面向下流动，作为连续相的气体自塔顶向上流动，与液体进行逆流传质。两相的组分 浓度沿塔高呈连续变化。 板式塔与填料塔的区别，有以下几点： （ 1） 填料塔操作范围较小，特别是对于液体负荷变化更为敏感。当液体负荷较小时，填料表面不能很好地润湿，传质就效果急剧下降；当液体负荷过大时，则容易产生液泛。设计良 好的板式塔，则具有大得多的操作范围。 （ 2） 填料塔不宜于处理易聚合或含有固体悬浮物的物料，而某些类型的板式塔（如大孔径筛板、泡罩塔等）则可以有效地处理这种物质。另外，板式塔的清洗亦比填料塔方便。 （ 3） 当气液接触过程中需要冷却以移除反应热或溶解热时，填料塔因涉及液体均不问题而使结构复杂化。板 式塔可方便地在塔板上安装冷却盘管。同理，当有侧线出料时，填料塔也不如板式塔方便。 （ 4） 以前乱堆填料塔直径很少大于 来又认为不宜超过 据近10 年来填料塔的发展状况，这一限制似乎不再成立。板式塔直径一般不小于 （ 5） 关于板式塔的设计资料更容易得到而且更为可靠，因此板式塔的设计比较准确，安全系数可取得更小。 （ 6） 当塔径不很大时，填料塔因结构简单而造价便宜 。 （ 7）对于 易起泡物系 ， 填料塔更适合，因填料对泡沫有限制和破碎的作用。 （ 8）对 于腐蚀性物系 ， 填料塔更适合，因可采用瓷质填料。 （ 9） 热敏性物系宜采用填料塔，因为填料塔内的滞液量比板式塔少，物料在塔内的停留时间短。 （ 10） 料塔的压降比板式塔小，因而对真空操作更为适宜。 4 压塔简介 常压塔是 常见的塔，是 常减压装置的核心设备，蒸馏产品主要是从常压塔获得的。常压塔塔顶可分离出较轻的石脑油组分，塔底生产重质油品，侧线生产介乎这两者之间的柴油或蜡油组分。常压塔一般设 3 至 5 个侧线，侧线数的多少主要是根据产品种类的多少来确定的，等于常压塔的产品种类 仅常压塔遵循这种规律，一般减压塔也遵循这种规律。 实际上，为了尽可能地均匀分布全塔气液相负荷，需将一种产品从 2 个或 3 个侧线中抽出，以减小塔径。为有利于优化整个装置的换热网络，燃料形的减压塔的产品虽只有一种，即为催化裂化装置和加氢裂化装置提供的原料 蜡油。 常压塔一般都采用板式塔。这是因为压力变化对常压蒸馏的分离效果影响不大，而常压蒸馏追求的是较大的分离效率、较高的处理能力。这些都是板式塔所擅长的 。 由于本次 是 针对 凝析油延续工程常压塔 的设计，即板式塔。所以 本设计着重介绍板式塔 5 2 板式塔 的 简介 式塔的分类 按塔盘上气液接触的元件结 构不同，板式塔可分为：泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌形塔、浮动射流塔以及各种复合型塔等。目前筛板塔和浮阀塔是国内在石油、化工生产上使用最多的塔型。 简单介绍常见的两种塔 。 罩塔 泡罩塔是最早应用于工业生产的典型板式塔。泡罩塔盘由塔板、泡罩、升气管、降液管液流溢等组成。生产中使用的泡罩形式有多种，最常用的是圆形泡罩 每层塔板上开有若干个孔，升气管上覆以泡罩，上升气体通过泡罩进入液层时，被分散成许多细小的气泡，为气液两相提供了大量的传质界面。 泡罩塔具有如下优点： （ 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，在负荷变动范围较大时，仍能保持较高的效率。 （ 3）具有较高的生产能力，适合大型生产。 （ 4）不易堵塞，介质适应范围广，操作稳定可靠。 最大的优点是易于操作，操作弹性大。当液体流量变化时，由于塔板上液层厚度主要由溢流堰高度控制，使塔板上液层厚度变化很小。若气体流量变化，泡罩齿缝开启度会随气体流量改变自动调节，故气体通过齿缝的流速变化亦较小。于是，塔板操作平稳，气液接触状况不因气液负荷变化而显著改变，换言之，维持较高传质效率的气液负荷变化范围很大。 泡罩塔的缺点是结 构复杂，造价高，气体通过每层塔板的压降大等。由于泡罩塔的这些弱点，使之在与当今多种优良塔板型式的比较中处于劣势，所以现在泡罩塔的应用已较少了。 6 板塔 筛板塔盘是在塔盘板上钻许多小孔，工作时液体从上层塔盘经降液管流下，横向流过塔盘进入本层塔盘降液管流入下一层塔盘；气体则自下而上穿过筛孔，分散成气泡，穿过筛板上的液层，在此过程中进行相际 间传质、传热。 筛孔塔板即筛板出现也较早（ 1830 年），是结构最简单的一种板型。筛板塔约于 1832年开始用于工业生产。 筛板塔与泡罩塔的相同点：都有降液管，塔板上都钻有若干小圆孔。 筛板塔与泡罩塔的不同点 ： 取消了泡罩与升气管而直接在板上开很多小直径的筛孔。 筛板塔操作时液体横过塔板，气体则自板上小孔（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，造成过量液沫夹带即严重轴向混合。所以，筛板塔长期以来被认为操作困难、操作弹性小而受到冷遇。 筛板塔的优点： （ 1）结构简单、制造维护方便。 （ 2）生产能力大，比泡罩塔盘高 20 40。 （ 3）压降小，适用于减压操作。 （ 4）比泡罩塔盘效率高，但不及浮阀塔盘。 （ 5）若设计合理其操作弹性也较高，但不如泡罩塔盘。 筛孔塔的缺点：小孔径筛孔易堵塞，故不宜处理脏、粘性大及带固体颗粒的料液。 7 图 板塔 阀塔 浮阀塔是 1950 年开发的一种新塔型。其特点是在筛板塔基础上，在每个筛孔处安置一个可上下移动的阀片。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。又因气体在阀片下侧水平方向进入液层，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。 浮阀有三条带钩的腿。浮阀放进筛孔后，将其腿上的钩扳转，可防止操作时气速过大将浮阀吹脱。此外，浮阀边沿冲压出三块向下微弯的 “ 脚 ” 。当筛孔气速降低浮阀降至塔板时，靠这三只 “ 脚 ” 使阀片与塔板间保持 浮阀再次升起时，浮阀不会被粘住，可平稳上升。 三类浮阀中， 浮阀最简单，该类型浮阀已被广泛使用。我国已有部颁标准。浮阀结构简单，易于制造 ，应用最普遍，为定型产品。阀片带有三条腿，插入 8 阀孔后将各腿底脚外翻 90，用以限制操作时阀片在板上升起的最大高度；阀片周边有三块略向下弯的定距片，以保证阀片的最小开启高度。 浮阀分轻阀和重阀。轻阀塔板漏液稍严重，除真空操作时选用外，一般均采用重阀。 的特点是阀孔被冲压成向下弯的喷咀形，气体通过阀孔时因流道形状渐变可减小阻力。 T 型阀则借助固定于塔板的支架限制阀片移动范围。 浮阀的直径比泡罩小，在塔板上可排列得更紧凑，从而可增大塔板的开孔面积，同时液体以水平方向进入液层，使带出的液沫减少而气液接触 时间却加长，故可增大气体流速而提高生产能力，板效率亦有所增加，压力降却比泡罩塔小。结构上它比泡罩塔简单，但比筛板塔复杂。 这种结构的优点：结构简单，生产能力和操作弹性大，板效率高。综合性能较优异。缺点是因阀片活动，在使用过程中有可能松脱或被卡住，造成该阀孔处的气、液通过状况失常，为避免阀片生锈后与塔板粘连，以致盖住阀孔而不能浮动，浮阀及塔板都用不锈钢制成 。 (a) (b)(c)图 种浮阀塔 9 按塔盘是否设置溢流装置，可分为穿流式和溢流式两大类。溢流式塔盘设 有可调节或不可调节的溢流装置。穿流式塔盘上气、液两相同时穿过塔盘上的通道，其处理量大，阻力降小，但塔盘效率偏低，操作范围较小。 式塔的 工作 原理 板式塔称为逐级接触式的气液传质设备。 在一个圆筒形的壳体内装有若干块按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔， 正常操作时， 液体靠重力的作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压力差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。 气体通过每层板上液层时 ， 形成气泡与液沫，泡沫可为两相接触提供足够大的相际接触面 ， 有利于相间传质，气液组成 沿塔高逐渐增大。 图 式塔 10 式塔的 特点 板式塔广泛用于石油、化工生产中的传质过程，就其外壳来说，属典型的立式容器。由于塔身高大、且多露天安放，在它的强度和稳定计算中较之一般储罐类容器要增加考虑风载荷与地震载荷问题，这是塔设备与一般容器设计的区别之一。 板式塔是 一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，由圆筒形塔体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成。广泛应用于精馏和吸收 ,有些类型（如筛板塔）也用于萃取，还可作为反应器用于气液相反应过程。操作时，液体在重力作用下 ,自上而下依次流过各层塔 板 ,至塔底排出；气体在压力差推动下，自下而上依次穿过各层塔板，至塔顶排出。每块塔板上保持着一定深度的液层，气体通过塔板分散到液层中去，进行相际接触传质。 工业上最早出现的板式塔是 筛板塔 和 泡罩塔 。筛 板塔出现于 1830 年，很长一段时间内被认为难以操作而未得到重视。泡罩塔结构复杂，但容易操作，自 1854 年应用于工业生产以后，很快得到推广，直到 20 世纪 50年代初，它始终处于主导地位 。第二次世界大战后，炼油和化学工业发展迅速，泡罩塔结构复杂、造价高的缺点日益突出，而结构简单的筛板塔重新受到重视。通过大量的实验研究和工业实践，逐步掌握了筛板塔的操作规律和正确设计方法，还开发了大孔径筛板，解决了筛孔容易堵塞的问题。因此， 50年代起，筛板塔迅速发展成为工业上广泛应用的塔型。与此同时，还出现了浮阀塔，它操作容易，结构也比较简单，同样得到了广泛应用。而泡罩塔的应用则日益减少，除特殊场合外，已不再新建。 60年代以后 ,石油化工的生产规模不断扩大 ,大型塔的直径已超过 10m。为满足设备大型化及有关分离操 作所提出的各种要求，新型塔板不断出现，已有数十种。 与填料塔相比，板式塔 还 具有效率高、处理量大、重量轻等优点。但其结构较复杂、阻力较大。在石油、化工生产中，板式塔使用数量居多，尤其是处理气（汽）液 11 量较大的情况。 板式塔和填料塔均可用于蒸馏、吸收等气 但无论是填料 塔还是板式塔，除了各种内件之外，均由塔体、支座、人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操作平台等组成。 （ 1） 塔体 ， 塔体即塔设备的外壳，常见的塔体由等直径、等厚度的圆筒及上下封头组成。对于大型塔设备，为了节省材料也有采用不等直径、不等厚度 的塔体。塔设备通常安装在室外，因而塔体除了承受一定的操作压力（内压或外压）、温度外，还要考虑风载、地震载荷、偏心载荷。此外还要满足在试压、运输及吊装时的强度、刚度及稳定性要求。 （ 2） 支座 ， 塔体支座是塔体与基础的连接结构。因为塔设备较高、重量较大，为保证其足够的强度及刚度，通常采用裙式支座。 （ 3） 人孔或手孔 ， 为安装、检修、检查等需要，往往在塔体上设置人孔或手孔。不同的塔设备，人孔或手孔的结构或位置等要求不同。 （ 4） 接管 ， 用于连接工艺管线，使塔设备与其他相关设备连接。按其用途可分为进液管、出液管、回流管、 进气出气管、侧线抽出管、取样管、仪表接管、液位计接管。 （ 5） 除沫器 ,用于捕集夹带在气流中的液滴。除沫器工作性能的好坏对除沫效率、分离效果都具有较大的影响。 （ 6） 吊柱 ,安装于塔顶，主要用于安装、检修时吊运塔内件。 板的设计原则 总的原则是尽可能多地采用先进的技术，使生产达到技术先进、经济合理的要求，符合优质、高产、安全、低能耗的原则，具体考虑以下几点。 （ 1） 满足工艺和操作的要求 。 所设计出来的流程和设备能保证得到质量稳定的产品。由于工业上原料的浓度、温度经常有变化，因此设计的流程与设备需要一定的 12 操作弹性，可方便地进行流量和传热量的调节。设置必需的仪表并安装在适宜部位，以便能通过这些仪表来观测和控制生产过程。 （ 2） 满足经济上的要求 。 要节省热能和电能的消耗，减少设备与基建的费用，如合理利用塔顶和塔底的废热，既可节省蒸汽和冷却介质的消耗，也能节省电的消耗。回流比对操作费用和设备费用均有很大的影响，因此必须选择合适的回流比。冷却水的节 省也对操作费用和设备费用有影响，减少冷却水用量，操作费用下降，但所需传热设备面积增加，设备费用增加。因此，设计时应全面考虑，力求总费用尽可能低一些。 （ 3） 保证生产安全 。 生产中应防止物料的泄露，生产和使用易燃物料车间的电器均应为防爆产品。塔体大都安装在室外，为能抵抗大自然的破坏，塔设备应具有一定刚度和强度。 图 式塔的总体结构 13 盘 结构 塔 盘 是板式塔 完成传质、传热过程的主要部件 ， 决定塔的性能。 盘类型 （ 1） 板式塔塔盘可分为穿流式与溢流式 两大类： 穿流式 。 塔盘上无降液管装置，气液两相同时通过孔道逆流，处理量大，压降小。但塔板效率较低，操作弹性较差。 溢流式 。 塔盘上装有供液相流体进入下层塔板的降液管，液层高度可通过堰高来调节，有利于传质和传热 。 最常见的溢流式塔盘主要由气、液接触元件（如浮阀、筛孔、泡罩等）、塔盘板（塔板）、溢流装置、支撑件及紧固件等部分组成。 塔盘板的类型与塔径有关。直径为 300 900板式塔采用整块式塔盘，塔体采用分段结构，从塔段的两端将塔盘安装在塔段内，塔体不需开设人孔，塔段之间采用法兰连接。当直径大于 900，应采用分块式塔盘，塔体上开设人孔，塔盘的装拆均在塔内进行，塔体一般不分段，为整体焊接结构。 （ 2） 根据塔径大小及塔盘结构特点，塔盘可分为整块式和分块式两种 ： 整块式塔盘 。 整块式塔盘用于内径小于 700 800板式塔。塔体由若干个塔节组成，每个塔节内安装若干块塔盘，每个塔节之间通过法兰连接。 根据塔盘的组装方式不同，整块式塔盘又可分为定距管式和重叠式两种。 定距管式塔盘 塔盘通过拉杆和定距管固定在塔节内的支座上，定距管起着支承塔盘的作用并保持塔板间距。塔盘与塔壁间的缝隙，以软填料密封并用压圈压紧。 塔节的长度取决于塔径，当塔径为 300 500 ，只能伸入手臂安装，塔节长度为 800 1000宜；当塔径为 500 800 ，人可进入塔内，塔节长度一 14 般不宜超过 2000 2500避免安装 困难，每个塔节的塔板数一般不超过 6 块。 1法兰； 2塔体； 3塔盘圈； 4塔盘板； 5降液管； 6拉杆； 7定距管； 8压圈；9填料； 10吊环； 11螺母； 12压扳； 13螺柱； 14支座（焊在塔体内壁上）； 15螺母 图 重叠式塔盘 重叠式塔盘是在每一塔节的下部焊有一组支座，底层塔盘安置在塔内壁的支座上，然后依次装入上一层塔盘，塔盘间距由焊在塔盘下的支柱保证，并用调节螺钉来调整塔盘的水平度。塔盘与塔壁之间的缝隙，以软质填料密封后通过压板及压圈压紧。 整块 式塔盘的结构：整块式塔盘有角焊与翻边两种结构。 整块式塔盘的密封：在整块式塔盘结构中，为了便于安装塔盘，在塔盘与塔壁间留有一定的空隙，为了防止气体在此通过，必须进行密封。 15 分块式塔盘 。 当塔体直径大于 800 900，为了便于塔盘的安装、检修、清洗，而将塔板分成数块，通过人孔送人塔内，装到焊在塔体内壁的支持圈或支持板上，这种结构称为分块式塔盘。此时，塔体不需要分成塔节，而是焊制成开设有人孔的整体圆筒。 根据塔径大小，分块式塔盘可分为单流塔盘和双流塔盘两种。当塔径为 800 2 400，一般采用 单流塔盘；当塔径大于 2400，采用双流塔盘。 在数块塔板中，靠近塔壁的两块塔板做成弓形，称弓形板。两弓形板之间的塔板做成矩形，称矩形板。为了安装、检修需要，在矩形板中，必须有一 块用作通道板。各层塔盘板上的通道板，最好开在同一垂直位置上，以利于采光和拆卸。 为了提高刚度，分块的塔盘板多采用自身梁式或槽式。这种结构是将塔板边缘冲压折边而成。使用最多的是自身梁式。 板的连接 通道板与其他塔板的连接，一般采用上、下均可拆的结构形式。塔板之间的连接也可采用楔形紧固件的结构。其特点是结构简 单，装拆方便。 塔板与支持圈 （ 或支持板 ） 一般用上可拆的卡子连接。连接结构由卡子、卡板、螺柱、螺母、椭圆垫板及支持圈组成。支持圈焊在塔壁或降液板上。 图 式塔的连接 16 盘的支承 为了使得塔板上液层厚度一致、气体分布均匀，传质效果良好，不仅塔板在安装时要保证规定的水平度，而且在工作时也不能因承受液体重量而产生过大的变形。因此，塔盘应有良好的支承条件。对于直径较小的塔的塔板跨度也较小，而且自身梁式塔板本身有较大的刚度，所以通常采用焊在塔壁上的支持圈来支承即可。对于直径较大的塔，为了避免塔板跨 度过大而引起刚度不足，通常在采用支持圈支承的同时，还采用支承梁结构。分块塔板一端支承在支持圈上，另一端支承在支承梁上。 流装置 液管 降液管有圆形与弓形两大类。常用的是弓形降液管 ， 弓形降液管由平板和弓形板焊制而成，并焊接固定在塔盘上。 板式塔在正常工作时，液体从上层塔板的降液管流下，横向流过开有筛孔或浮阀的塔板，翻越溢流堰，进入该层塔板的降液管，流向下层塔板。 降液管一般为弓形，偶尔也有圆形。降液管下端必须保证液封，使液体能从降液管底部流出而气体不能窜入降液管。为此，降液管下 缘的缝隙高度 小于 溢流堰高。 图 体在塔板上的流动 17 液盘和液封盘 为了保证降液管出口处的液封，在塔盘上一般都设置有受液盘。 受液盘有平形和凹形两种。平形受液盘如下左 图 所示， 对于易聚合的物料，采用平形受液盘可以 避免在塔盘上形成死角，在通常条件下，为了便于制造与安装，可优先选用平形受液盘。 凹形受液盘有减小流体流动阻力的作用，可降低塔盘入口区更好地鼓泡，并增加了液体在降液管内的停留时间，因此，当降液管与受液盘的压力降大于 25，应采用凹形受液盘。凹形受液盘深度一般不大于 50不能超过塔板间距的 1/3，否则要加大塔板间距。 在塔最底一层塔盘的降液管末端应设液封盘，以保证降液管出口处的夜封，液封盘上开有泪孔，供停车时排尽液体。 流堰 溢流堰有入口 堰和出口堰两种。为了保证降液管的夜封，减小入口处液体的水平冲击，使液体能均匀分布，建议浮阀塔盘当采用平形受液盘时，应设置入口堰。筛板塔是否设置入口堰，要根据工艺需要来确定。 无论是平形受液盘还是凹形受液盘，当在塔顶第一层塔盘或变径塔中间变径的第一层塔盘或塔盘的出口堰高度小于降液板底隙尺寸时，均须设置高度为 100入口堰。 s，此间距由工艺计算确定。 出口堰的作用是维持塔盘上的液层高度，使液流均匀。 设备的附件 沫装置 除沫装置 作用 ：分离出塔气体中含有的雾沫和液滴，以保证传质效率，减少物料 18 损失，确保气体纯度，改善后续设备的操作条件。 除沫装置 分类 ：常用的除沫装置有丝网除沫器、折流板除沫器、旋流板除沫器等。 网除沫器 丝网除沫器由丝网、格栅、支承结构等构成。丝网可由金属和非金属材料制造。常用的金属丝网材 料有奥氏体不锈钢、镍、铜、铝、钛、银、钼等有色金属及其合金；常用的非金属材料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、涤纶等。丝网材料的选择要由介质的物性和工艺操作条件确定。 丝网除沫器适用于洁净的气体，不宜用于液滴中含有易粘结物的场合，以免堵塞网孔。 其优点是： 丝网除沫器具有比表面积大、重量轻、空隙率大、效率高、压降小和使用方便等特点，从而得到广泛应用。 网除沫器 流板除沫器 折流板除沫器 。 波板除沫器 又称除雾器。 除雾器在工业生产过程及工业废气的排 19 放过程中，将气 要的工艺过程。在很多产品工艺生产操作中要将夹带在气相中的雾沫或粉尘加以分离，才能使生产正常顺利地进行。 为了清除气体中的雾沫和夹带的液相，工业生产中一般采用除雾器。除雾器是一种在工业生产和环保产业中广泛使用的气 在上世纪三十年代，人们为了工业生产的需要就发明了除雾器。根据除雾器的用途或结构可以分为许多种类，如百叶窗式分离器、重力沉降型分离器和旋流板分离器，但这些分离器分离效率不高，而且不易分离较小粒径的雾沫；丝网除雾器虽然能分离一般的雾沫，但要求雾沫清洁，气流流速较小，且阻力降大， 使用周期短，设备投资大。因此，研究和生产分离效率高、阻力降小、允许气流速度大、防堵功能强的新型高效除雾器成为工业生产中迫切需要解决的问题。 当含有雾沫的气体以一定速度流经除雾器时，由于气体的惯性撞击作用，雾沫与波形板相碰撞而被附着在波形板表面上。波形板表面上雾沫的扩散、雾沫的重力沉降使雾沫形成较大的液滴并随气流向前运动至波形板转弯处，由于转向离心力及其与波形板的摩擦作用、吸附作用和液体的表面张力使得液滴越来越大，直到集聚的液滴大到其自身产生的重力超过气体的上升力与液体表面张力的合力时，液滴就从波形板表面上被分离下来。除雾器波形板的多折向结构增加了雾沫被捕集的机会，未被除去的雾沫在下一个转弯处经过相同的作用而被捕集，这样反复作用，从而大大提高了除 雾效率。气体通过波形板除雾器后，基本上不含雾沫。 20 图 流板除沫器 流板除沫器 设备主体由三部分构成：椭圆形上封头、椭圆形下封头和筒体。出气口和进气口分别开在上封头和下封头的顶端；旋流板组合件（盲板、叶片和罩筒）、受液槽和溢流（降液）管设置在筒体内，通过结构上的措施使液体沿进气口管壁流下或另设排液口。 旋流板组合件是设备的关键部位，其中旋流叶片是核心部件。 因叶片的形状与安装方法的不同，在设备结构上又有内向旋流板与外向旋流板之分。 当叶片为锐角时，称之 为内向旋流板。 当叶片为钝角时，称之为外向旋流板 21 图 流板除沫器 座 塔体常采用裙座支承。裙座形式根据承受载荷情况不同，可分为圆筒形和圆锥形两类。圆筒形裙座制造方便，经济上合理，故应用广泛。但对于受力情况比较差，塔径小且很高的塔 ， 为防止风载或地震载荷引起的弯矩造成塔翻倒，则需要配置较多的地脚螺栓及具有足够大承载面积的基础环。此时，圆筒形裙座的结构尺寸往往满足不了这么多地脚螺栓的合理布置，因而只能采用圆锥形裙座。 （ 1） 裙座的结构 裙座的结构不管是圆筒形还是圆锥 形裙座，均有裙座筒体、基础环、地脚螺栓座、人孔、排气孔、引出管通道、保温支承圈等组成。 （ 2） 裙座与塔体的焊缝 裙座与塔底焊接于封头间的焊接接头可分为对接及搭接。采用对接接头 时，裙座筒体外与塔体下封头外径相等，焊缝必须采用全熔透的连续焊。 采用搭接接头时，搭接部位可在下封头上，也可在塔体上。裙座与下封头搭接时， 22 搭接部位必须位于下封头的直边段，详搭接焊缝与下封头的环焊缝距离