过程装备基础(板式塔)

1、过程装备基础过程装备基础塔设备塔设备板式塔板式塔塔设备是一种使气塔设备是一种使气( (汽汽)-)-液或液液或液- -液两相之间液两相之间进行充分接触并实现相际间传质与传热过程进行充分接触并实现相际间传质与传热过程的设备的设备如蒸馏、吸收、洗涤、增湿以及气、如蒸馏、吸收、洗涤、增湿以及气、液直接接触换热等过程都是在塔设备内进行液直接接触换热等过程都是在塔设备内进行的。的。它的外形是一个它的外形是一个立式压力容器立式压力容器，其高度比直，其高度比直径大得多，有点像塔，故称为径大得多，有点像塔，故称为塔设备塔设备。塔设备是一种重要的单元操作设备，在塔设备是一种重要的单元操作设备，在化工化工、炼油炼油

2、、医药医药、食品食品及及环境保护环境保护等工业部门都等工业部门都得到了广泛的应用。得到了广泛的应用。玻璃钢溴素塔设备玻璃钢溴素塔设备工业废气处理净化塔设备工业废气处理净化塔设备洗涤塔设备洗涤塔设备聚丙烯尾气吸收塔设备聚丙烯尾气吸收塔设备塔设备的种类很多，为了便于比较和选型，塔设备的种类很多，为了便于比较和选型，塔设备通常采用以下塔设备通常采用以下三种三种分类方法：分类方法： 1)1)按按操作压力操作压力分：加压塔、常压塔、减压塔；分：加压塔、常压塔、减压塔； 2)2)按按单元操作单元操作分：精馏塔、吸收塔、解吸塔、分：精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔；萃取塔； 3)3)按按内件结构内件结构分：填

3、料塔、板式塔。分：填料塔、板式塔。 这也是最常用的分类方法。这也是最常用的分类方法。各种塔设备除内部结构差异较大外，各种塔设备除内部结构差异较大外，其他结构基本相同。塔设备的基本其他结构基本相同。塔设备的基本结构可分为如下几个部分：结构可分为如下几个部分： (1)(1)塔体塔体-包括圆筒、封头及可能采用包括圆筒、封头及可能采用的设备法兰等。的设备法兰等。 (2)(2)内件内件-填料及其支承装置或塔板及填料及其支承装置或塔板及其附件。其附件。 (3)(3)支座支座-它是塔体与基础的连接结构。它是塔体与基础的连接结构。 (4)(4)附件附件-包括人孔、手孔，物料进出包括人孔、手孔，物料进出管，仪表

4、检测管，液体的分布装置管，仪表检测管，液体的分布装置和气体进料分布装置，以及塔外的和气体进料分布装置，以及塔外的操作平台、扶梯和吊柱等。操作平台、扶梯和吊柱等。 二、板式塔的具体结构二、板式塔的具体结构外观图外观图剖面图剖面图 安装于塔安装于塔顶，主要用于顶，主要用于安装、检修时安装、检修时吊运塔内件。吊运塔内件。 用于捕集夹带在气流中的液滴。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、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。分离效果都具有较大的影响。 为安装、检修、为安装、检修、检查等需要，往往检查等需要，往往在塔体上设置人孔在塔体上设置人孔或手孔。不同的塔

5、或手孔。不同的塔设备，人孔或手孔设备，人孔或手孔的结构及位置等要的结构及位置等要求不同。求不同。 塔体即为塔设备的外壳，它塔体即为塔设备的外壳，它一般是由等直一般是由等直径、等厚度的圆筒和上、下封头组成径、等厚度的圆筒和上、下封头组成，只有在，只有在大型塔设备中，也可采用不等直径、不等厚度大型塔设备中，也可采用不等直径、不等厚度的塔体。的塔体。 塔体的材料取决于塔体内介质是否具有塔体的材料取决于塔体内介质是否具有腐腐蚀性蚀性，若塔体内介质无腐蚀或轻微腐蚀，通常，若塔体内介质无腐蚀或轻微腐蚀，通常采用锅炉和压力容器专用钢板采用锅炉和压力容器专用钢板Q245RQ245R或或Q345RQ345R制制

6、作；若塔体内介质具有一定的腐蚀性，通常需作；若塔体内介质具有一定的腐蚀性，通常需要采用要采用不锈钢板不锈钢板制作。制作。 塔设备的支座是塔体与基础的连接结构，需要起到支塔设备的支座是塔体与基础的连接结构，需要起到支承塔设备重量和固定塔设备位置的双重作用。承塔设备重量和固定塔设备位置的双重作用。 由于塔设备较高、重量较大，为了保证具有足够的强度由于塔设备较高、重量较大，为了保证具有足够的强度和刚度，通常采用裙式支座，简称和刚度，通常采用裙式支座，简称裙座裙座。 由于裙座与介质不直接接触，也不承受塔体内的介质压由于裙座与介质不直接接触，也不承受塔体内的介质压力，因而不受压力容器用材的限制，可选用较

7、经济的碳素结力，因而不受压力容器用材的限制，可选用较经济的碳素结构钢制作，如常温操作时常用的材料为构钢制作，如常温操作时常用的材料为Q235AFQ235AF或或Q235AQ235A。 裙座与塔体的连接裙座与塔体的连接 裙座与塔体底部的连接型式有裙座与塔体底部的连接型式有对接对接和和搭接搭接两种，两种，其中图其中图(a)(a)为对接接头，裙座筒体的外径与塔体外为对接接头，裙座筒体的外径与塔体外径相等，焊缝必须采用径相等，焊缝必须采用全熔透的连续焊全熔透的连续焊；图；图(b)(b)、(c)(c)虽然均为搭接接头，但搭接焊缝分别位于下封虽然均为搭接接头，但搭接焊缝分别位于下封头的直边段和塔体上。显然

8、，头的直边段和塔体上。显然，对接焊缝受力情况对接焊缝受力情况较好，应用较多；搭接焊缝受力情况较差，一般较好，应用较多；搭接焊缝受力情况较差，一般仅用于直径较小、焊缝受力也较小的场合。仅用于直径较小、焊缝受力也较小的场合。 用以使两种流体密切接触，进行两用以使两种流体密切接触，进行两相之间的相之间的质质交换，以达到交换，以达到分离液体混合分离液体混合物物或或气体混合物气体混合物组分的目的。一般为圆组分的目的。一般为圆形的板，开有许多孔，并常设置促使两形的板，开有许多孔，并常设置促使两种流体密切接触的零件。有各种不同的种流体密切接触的零件。有各种不同的结构，主要有结构，主要有泡罩塔板泡罩塔板、浮阀

9、塔板浮阀塔板、筛筛板板等。等。泡罩塔盘泡罩塔盘浮阀塔盘浮阀塔盘三、塔设备设计简介三、塔设备设计简介塔设备的设计内容包括两部分：塔设备的设计内容包括两部分：(1)(1)一是塔设备的一是塔设备的工艺设计工艺设计，根据，根据过程原理过程原理和和生产工艺要求生产工艺要求进行设计；进行设计；(2)(2)二是塔设备的二是塔设备的机械设计机械设计，应根据，应根据JB/T JB/T 47104710钢制塔式容器钢制塔式容器的规定和要求进行的规定和要求进行设计。设计。下面以下面以板式塔板式塔为例，简述塔设备的具体设为例，简述塔设备的具体设计步骤。计步骤。(1)(1)塔设备的工艺设计：塔设备的工艺设计： 根据塔设

10、备的生产能力要求、物料的组成及性质、根据塔设备的生产能力要求、物料的组成及性质、工作压力及工作温度、进料状态、物系平衡关系等工作压力及工作温度、进料状态、物系平衡关系等工艺条件对全塔物料进行衡算；工艺条件对全塔物料进行衡算； 计算理论塔板数，根据经验公式选择塔板效率，计算理论塔板数，根据经验公式选择塔板效率，确定实际塔板数；确定实际塔板数； 选取塔板间距，计算最大空塔气速，初算塔内直选取塔板间距，计算最大空塔气速，初算塔内直径，并根据压力容器公称直径确定实际塔内直径，径，并根据压力容器公称直径确定实际塔内直径，确定操作范围；确定操作范围； 选择液流程数、塔板类型、塔盘板开孔及其排列选择液流程数

11、、塔板类型、塔盘板开孔及其排列方式以及溢流装置布置等塔盘布置，对塔盘板进行方式以及溢流装置布置等塔盘布置，对塔盘板进行流体力学计算；流体力学计算； 塔高的确定。塔高的确定。 (2)(2)塔设备的机械设计塔设备的机械设计： 根据根据压力压力、温度温度、物料性质物料性质( (主要是腐蚀主要是腐蚀性性) )、材料的、材料的焊接性能焊接性能以及以及制造工艺制造工艺等选择塔等选择塔设备各零部件合适的材料；设备各零部件合适的材料； 筒体、封头的选型和强度计算；筒体、封头的选型和强度计算； 筒体承受的筒体承受的各种载荷各种载荷( (包括塔设备包括塔设备质量载质量载荷荷、风载荷风载荷、地震载荷地震载荷和和偏心

12、载荷偏心载荷等等) )计算，计算，各种载荷引起的轴向应力计算；各种载荷引起的轴向应力计算； 塔体的强度和稳定性校核；塔体的强度和稳定性校核； 裙式支座的强度和稳定性校核。裙式支座的强度和稳定性校核。 塔的受载分析塔的受载分析 风载荷风载荷 取该地区离地面高度取该地区离地面高度10m10m处，处，3030年一遇，持续年一遇，持续1010分钟以上的平均最大风速分钟以上的平均最大风速产生的风压作为计算风压，产生的风压作为计算风压，得出该地区的基本风压得出该地区的基本风压q q0 0，作为静载荷，以作为静载荷，以横向均布横向均布载荷载荷的形式作用在塔上。的形式作用在塔上。 地震载荷地震载荷 分析分析单

13、单方向的方向的水水平横向振动平横向振动、以计算、以计算出出地震力地震力，并按第一，并按第一振型计算出相应的地振型计算出相应的地震弯矩。求此弯矩在震弯矩。求此弯矩在塔中产生的塔中产生的弯曲应力弯曲应力。 质量载荷质量载荷 在 塔 每 个 截在 塔 每 个 截面以上的重量作面以上的重量作为为压应力压应力施加在施加在塔截面上。塔截面上。四、塔设备的维护与管理四、塔设备的维护与管理运行中检查运行中检查停车检查停车检查1 1运行中检查运行中检查 为了保证塔安全稳定运行，必须做好为了保证塔安全稳定运行，必须做好日常检日常检测测或或检查检查，并认真记录检查的结果，以作为，并认真记录检查的结果，以作为定期停车

14、检修的历史资料。日常检测或检查定期停车检修的历史资料。日常检测或检查的项目如下。的项目如下。 (1) (1)原料、成品、回流液等的流量、温度、原料、成品、回流液等的流量、温度、纯度及公用工程流体纯度及公用工程流体( (如水蒸气、冷却水、如水蒸气、冷却水、压缩空气等压缩空气等) )的流量、温度和压力等。的流量、温度和压力等。 (2) (2)塔顶、塔底等处压力及塔的压力降。塔顶、塔底等处压力及塔的压力降。 (3)(3)塔底温度，如果塔底温度低，应及时排塔底温度，如果塔底温度低，应及时排水，并彻底排净。水，并彻底排净。 (4)(4)连接部件是否因振动而松弛。连接部件是否因振动而松弛。(5)(5)紧固

15、件有无泄漏，必要时重新紧固。紧固件有无泄漏，必要时重新紧固。 (6)(6)仪表是否正常，动作是否灵敏可靠。仪表是否正常，动作是否灵敏可靠。 (7)(7)保温保冷材料是否完整，并根据实际情保温保冷材料是否完整，并根据实际情况进行修复。况进行修复。 (8)(8)塔的机座和管线在开工初期受热膨胀后，塔的机座和管线在开工初期受热膨胀后，不得出现错位。不得出现错位。 (9)(9)在寒冷地区运行的塔器，其管线最低点在寒冷地区运行的塔器，其管线最低点排冷凝液的结构不得造成积液和冻结破坏。排冷凝液的结构不得造成积液和冻结破坏。2 2停车检查停车检查 通常每年要定期停车检修一二次通常每年要定期停车检修一二次，将塔设备打开，将塔设备打开，检修其内部部件。检修其内部部件。注意在拆卸塔板时，每层塔板要注意在拆卸塔板时，每层塔板要作出标记，以便重新装配时不致出现差错。作出标记，以便重新装配时不致出现差错。此外，此外，在停车检查前，预先准备好备品备件，如密封件、在停车检查前，预先准备好备品备件，如密封件、连接件等，以便更换或补充。停车检查的项目如下。连接件等，以便更换或补充。停车检查的项目如下。 (1)(1)取出塔板或填料，检查、清洗污垢或杂质。取出塔板或填料，检查、清洗污垢或杂质。 (2)(2)检测塔壁厚度，作出减薄预测曲线，评价腐蚀情检测塔