第四章 塔设备综述ppt课件

1、第四章 塔设备,目 录,一、塔设备在化工生产中的作用和地位 塔设备是化工、石油化工、炼油、医药、轻工等生产中的重要设备之一。在设备内可进行气-液、液-液传质及传热过程。还可以完成精馏、吸收、解吸、萃取等化工单元操作，及工业气体的干燥、冷却、回收等工艺过程。,第一节 塔设备的应用及类型,因生产工艺条件不同，塔设备的结构类型也各异，但化工生产对塔设备的一般要求： 工艺性能好-两相（气-液、液-液）充分接触，具 备较高的传质、传热效率； 生产能力大-两相充分的接触时间、接触面积及流 量； 操作弹性（稳定性）好-在负荷较大时，仍能稳定操作； 能量消耗少-内部流体阻力小，减少热量损失，节省能源 和操作费

2、用； 结构合理-结构简单，便于制造、安装、维护，使用周期 长，经济效益高。,板式塔结构,填料塔结构,二、塔设备的分类 按操作压力分：减压塔、常压塔、加压塔 按生产单元分：吸收塔、精馏塔、萃取塔、干燥塔、 洗涤塔 按塔的内件结构分：板式塔、填料塔 板式塔 内部有一定数量的塔盘，气体自塔底向上以鼓泡喷射的形式穿过塔盘上的液层，使气液两相充分接触，进行传质。上升的气体和下降的液体主要在塔板上接触而传质、传热。 气液两相的组份浓度呈阶梯式变化。, 填料塔 内部填有一定高度的填料，液体自塔的上部沿填料表面向下流动，气体作为连续相自塔底向上流动，与液体进行逆流传质。气液两相的组份浓度沿塔高连续变化。 .1

3、05个化工设备原理动画塔设备填料萃取塔.swf,第二节 板式塔,一、板式塔的整体构造,二、板式塔分类, 塔盘的形式 泡罩形、筛板塔、浮阀形、舌形塔等类型。.105个化工设备原理动画塔设备塔板结构.swf .105个化工设备原理动画塔设备塔板类型.swf 1、 泡罩塔 -是工业上最早实用的塔设备，目前被广泛应用于精馏、吸收等过程。,主要包括 泡罩、 升气管、 溢流管、 降液管等。,1、气液两相接触比较充分，传质效果好，塔板效率较高； 2、操作弹性大，在气、液负荷波动较大时仍能保持较恒定的塔板效率。 3、对物料适应性强，塔板不易堵塞； 4、生产能力大，多用于大型生产。,泡罩塔优点,1、结构复杂，金

4、属耗量大，造价高，安装和维修不方便。 2、气体压力降大。,缺点,2、筛板塔 主要由筛板塔盘、溢流管、降液管、等组成。筛板盘上分筛孔区、无孔区、溢流堰、降液管等几部分。,筛板塔,1、结构简单，制造、维修方便。 2、塔板效率较高，生产能力大。 3、压力降低； 4、大孔径筛板对物料的适应性强，不易堵塞。 缺点： 1、操作弹性小，需保持较稳定的气、液流速，否则会造成漏液或气液接触不良。 2、小孔径筛板易堵塞，不适宜处理脏的、粘性大的和带固体颗粒的料液。,筛板塔的优点,3、浮阀塔,浮阀塔是当今使用最广泛的塔型之一，其综合性能优越，在设计和选用时，常被首先考虑。 在塔盘上开一定形状的塔孔，空中安有浮阀。浮

5、阀是浮阀塔的气、液接触元件，可在适当范围内上下浮动，因而可适应较大的气相负荷的变化。,浮阀塔盘气液接触状况,1、处理能力大-结构紧凑，生产能力大，比泡罩塔提 高20-40%； 2、塔板效率高-蒸汽以水平方向吹入液层，阻力小， 气液接触时间长且接触状况良好，故 雾沫夹带少，塔板效率高； 3、操作弹性大-浮阀可根据气量大小上下浮动，且气 速不变，可在较宽范围内保持高效率； 4、压力降小。,浮阀塔的优点,4、舌形和浮舌塔 舌形塔属于喷射型 塔，在塔盘板上开有 与液流同方向的舌形 孔，舌片与板面成一 定角度。,舌形塔盘的舌孔,浮舌形塔盘的舌片,1、舌形塔是喷射型塔，气体喷出的方向和液体流动的方向一致，

6、可充分利用气体动能促进气液两相间的接触，提高传质效率。 2、气体不必通过较深的液层，压力降小，雾沫夹带小，可采用较大气速，故生产能力大，压力降小； 3、结构简单，安装、维修方便。,舌形塔的优点,操作过程中，浮动舌容易磨损。,缺点,塔盘 溢流装置 除沫装置 进出口接管,二、板式塔的主要内部构件,整块式塔盘 分块式塔盘,板式塔,1、塔盘,塔盘是板式塔完成传质、传热的主要部件。可分为穿流式和溢流式两类。主要以溢流式为例介绍塔盘结构。 塔盘一般由塔盘板（泡罩形、筛板形、浮阀形、舌形）、降液管、受液盘、溢流堰、支撑圈、支撑梁等部件组成。 当DN 800900mm, 整块式塔盘； DN 800900mm,

7、 分块式塔盘。,(1)整块式塔盘 A 结构：由若干塔节组成，每个塔节内安装若干层塔板，塔节之间通过法兰和螺栓连接。 分为：定距离管式和重叠式塔盘 定距离管式：通过拉杆和定距离管固定塔盘； 重叠式塔盘：通过支座和支柱来固定塔盘。,定距管式,B 安装结构：角焊和翻边两种结构 角焊：将塔盘圈角焊于塔盘板上，适用于塔盘圈 较低时； 翻边：塔盘翻边，若塔盘圈较短，可直接冲压成 形；若塔盘圈较长，再焊接。 塔盘与塔壁的密封：为防止气体从塔盘与塔壁之间的空隙通过，可采用石棉做填料密封，通过压紧压板、压圈、紧固螺栓、螺母，使填料变形而达到密封的目的。,2、分块式塔盘,（1)结构 在直径较大的板式塔中，为便于制

8、造、安装、检修，可采用分块式塔盘。通过人孔，将塔板送入塔内，装在支撑件上，塔体一般为焊制圆筒。 塔板根据装配位置的不同，通常由弓形板、矩形板和通道板组成。 弓形板：设置在靠近塔壁位置； 通道板置于塔盘中间，便于安装和维修； 其他区域设置矩形板。,单流型： 8002400mm； 双流型： 2400mm。,单溢流支持圈支承塔盘,双溢流具有支持主梁的塔盘,（3）安装 为了安装和检修的方便，分块式塔盘的连接，分为上可拆式和上下均可拆式。 对于DN2000mm 塔盘通过焊在塔壁上的支撑圈支撑; DN 2000mm,需设置支承梁支承。,上可拆螺栓连接,上下均可拆螺栓连接,1螺母；2塔盘板；3塔盘板；4T形

9、螺栓,2、溢流装置,主要包括溢流堰、降液管（溢流管）和受液管。,（1）溢流堰,保持塔板上的液层高度,促使液流均匀分布,流量较大时，高度低，长度大; 流量小时，高度高，长度小.,（2）降液管,作用：将进入其内的含有气泡的液体进行 气液分离，使清液进入下一层塔盘。 型式和大小视具体流量和液体在其内的停留 时间而定。 形状：圆形、弓形。,（3）受液盘,作用：保证降液管出口处的液封。 形状：平板形、凹形。 多采用凹形：因凹形受液盘不仅可以缓冲降 液管流下来的液体冲击，减少 因冲击而造成的液体飞溅，而 且当回流量很小时，也具有较 好的液封作用。,3、除沫装置,在塔内气速较大时，会出现塔顶物沫夹带，这不但

10、会造成物料的损失，也使塔的效率降低，同时还可能造成环境污染。为了避免这种情况，需在塔顶设置除沫装置。 作用：减少液体的夹带损失，确保气体的 纯度，保证后续设备的正常操作。 常用的除沫器：丝网和旋流板除沫器。,1、丝网除沫器,优点：比表面积大、重量轻、使用方便， 除沫效率高，压力降小。 适用于清洁的气体，不宜用于液滴中含有或易析出固体物质的场合。广泛应用与石油、化工、轻工等生产中。是目前应用最为广泛的除沫装置。,2、旋流板除沫器,是一种离心分离式的除沫器，夹带液沫的气体通过叶片是产生旋转运动，在离心力的作用下将液滴甩至器壁而分离，除沫效率高。 通常用于分离含有较大液滴或颗粒的气液分离。,液体进料

11、（包括回流）管 1进料口；2进口堰,4、塔设备的进出口接管,（1）进料口 液体进料口：为使液体均匀通过塔板，较少进料波动带来的影响，通常在加料板上设进口堰。 直管型、弯管型。,气体进料管,液体进料口：一般做成45的切口，以使气体均匀分布。,气液混合进料管 （也称切向进料管） 1上挡板； 2下挡板； 3导向挡板,气体出口管,（2）出口管 气体出口管：管径不宜过小，以减少压降，避免夹带液滴。通常设置挡板，如有严格要求，需安装除沫装置。,塔设备的应用,对塔设备的基本要求,塔设备的分类,塔设备的发展趋势,塔设备的设计内容,第三节 填料塔,一、填料及支承结构 填料的种类 散装填料 规整填料 格栅填料,填

12、料种类, 填料支承结构 填料支承结构的作用 填料的支承结构安装在填料层的底部，其作用是支撑填料及填料层中所载液体，同时还要保证气流能均匀地进入填料层，并使气流的流通面积无明显减少。 填料支承结构的分类 填料支承结构有栅板和波形板,整块式栅板,整块式格栅板结构,开孔波形板,二、液体分布装置 液体初始分布装置 液体初始分布装置是分布塔顶回流液的部件。工业上较常用的有喷洒型、溢流型、冲击型等。喷洒型中又有管式和喷头式两种。,环管多孔喷洒器,喷头式喷洒器,管式喷洒器,多支管喷洒器,有升气管的盘式喷洒器,冲击式喷洒器, 液体再分布装置 每隔一定高度的填料层设置一液体再分布装置，以便使液体再一次重新均匀分布。,液体再分布器,第四节 塔设备的载荷分析,一、塔设备的使用工况 正常操作工况 压力试验工况 非操作工况,二、塔设备的主要危险截面 危险截面是指组合应力最大的截面，所以在确定危险截面时，既要考虑承载的大小，又要考虑截面的承载能力。 裙座最低截面 裙座最低截面是指裙座与基础环连接处的截面，是裙座上承受各种载荷最大的截面，必须进行校核计算。 裙座上检查孔及较大管线引出口截面,该截面虽然没有裙座最低截面承受的载荷大，但应开口削弱了该截面，其承载能力下降，故也应进行校核计算。 塔体最低截面 该截面是塔体上承受载荷最大的截面，因此应进行校核计算。 裙座与塔体连接处的焊缝截面 此处虽不是塔体或