第七章 塔設(shè)備

《化工設(shè)備操作與維護(hù)》第七章塔設(shè)備

第七章塔設(shè)備目錄

1塔設(shè)備概述

2板式塔

3填料塔

第一節(jié)塔設(shè)備概述

一、塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用在煉油、化工及輕工等工業(yè)生產(chǎn)中，氣、液兩相直接接觸進(jìn)行傳質(zhì)傳熱的過(guò)程是很多的，如精餾、吸收、解吸、萃取等。這些過(guò)程都是在一定的壓力、溫度、流量等工藝條件下，在一定的設(shè)備內(nèi)完成的。由于其過(guò)程中兩種介質(zhì)主要發(fā)生的是質(zhì)的交換，所以也將實(shí)現(xiàn)這些過(guò)程的設(shè)備叫傳質(zhì)設(shè)備；從外形上看這些設(shè)備都是豎直安裝的圓筒形容器，且長(zhǎng)徑比較大，形如“塔”，故習(xí)慣上稱其為塔設(shè)備。

第一節(jié)塔設(shè)備概述

化工生產(chǎn)中常見(jiàn)的可在塔設(shè)備中完成的單元操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等。此外，工業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法精制和干燥中也多使用塔設(shè)備，另外，在兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等生產(chǎn)裝置塔設(shè)備也有廣泛的應(yīng)用。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，塔設(shè)備的投資費(fèi)用及鋼材耗量?jī)H次于換熱設(shè)備，參看表7-1。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在化工和石油化工生產(chǎn)裝置中，塔設(shè)備的投資費(fèi)用占全部工藝設(shè)備總投資的25.39％，在煉油和煤化生產(chǎn)裝置中占34.85％；其所消耗的鋼材重量在各類工藝設(shè)備中所占比例也是比較高的，如年產(chǎn)250萬(wàn)噸常減壓蒸餾裝置中，塔設(shè)備耗用鋼材重量占45.5％，年產(chǎn)120萬(wàn)噸催化裂化裝置中占48．9％，年產(chǎn)30萬(wàn)噸乙烯裝置中占25～28.3％?？梢?jiàn)塔設(shè)備是煉油、化工生產(chǎn)中最重要的工藝設(shè)備之一，它的設(shè)計(jì)、研究、使用對(duì)化工、煉油等工藝的發(fā)展起著重大的作用。塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

第一節(jié)塔設(shè)備概述

塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

第一節(jié)塔設(shè)備概述

二、塔設(shè)備的分類按用途分類：精餾塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、洗滌塔

按操作壓力分類

：常壓塔、加壓塔和減壓塔

按結(jié)構(gòu)形式分類

：

板式塔、填料塔

第一節(jié)塔設(shè)備概述

1-裙座；2-塔體；3-液體再分布器；4-卸料口；5-噴淋裝置：6-料液進(jìn)口；7-除沫器；8-氣體出口；9-人孔；10-填料；11-填料支撐；12-氣體進(jìn)口；13-液體出口圖7-2填料塔基本結(jié)構(gòu)塔設(shè)備的構(gòu)件

第一節(jié)塔設(shè)備概述

三、塔設(shè)備的工藝要求和技術(shù)要求1．塔設(shè)備的工藝要求(1)生產(chǎn)能力大。(2)分離效率高。(3)操作穩(wěn)定、彈性大。(4)壓降小。(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材料耗用量小、制造和安裝容易。(6)耐腐蝕和不易堵塞，操作、調(diào)節(jié)和檢修方便。

第一節(jié)塔設(shè)備概述

2．塔設(shè)備的技術(shù)要求塔設(shè)備制造、安裝質(zhì)量對(duì)設(shè)備能否達(dá)到預(yù)期的操作性能有很大影響，必須注意技術(shù)要求。(1)塔體彎曲度應(yīng)小于1/1000塔高。塔總高20m以下，塔體彎曲度不得超過(guò)20mm，當(dāng)塔高＞20m，塔體彎曲度不得超過(guò)30mm。(2)板式塔塔體安裝垂直度偏差應(yīng)小于1/1000塔高，且不大于15mm；填料塔塔體安裝垂直度偏差不得超過(guò)塔高的2／1000，且不大于30mm。(3)塔盤板長(zhǎng)度偏差不得超過(guò)±0.4mm，寬度偏差不得超過(guò)：±0.2mm。(4)塔盤板需要維持一定的水平度，否則將影響氣、液的均勻分布。

第一節(jié)塔設(shè)備概述

第一節(jié)塔設(shè)備概述

(5)為了保證塔盤的水平度，支持圈的表面水平度亦有一定的要求。在300mm弦長(zhǎng)的表面上，局部不平度不超過(guò)1mm，總的不平度的允許偏差與塔盤相同(即表7-2的f值)，相鄰兩支撐全間距的偏不超過(guò)±20mm.(6)溢流堰頂?shù)乃蕉葘?duì)塔盤板的操作及效率均有影響，故堰頂?shù)乃蕉炔怀^(guò)堰寬的1／1000，且不大于3mm。(7)降液管安裝后，其下端與受液盤距離的偏差為±3mm。(8)柵板應(yīng)平整，安裝后的不平度不超過(guò)2mm。對(duì)最底層的柵板沒(méi)有不平度要求。(9)液體分布裝置安裝時(shí)，水平偏差不超過(guò)3mm，標(biāo)高偏差不超過(guò)±3mm，其中心線與塔中心線偏差不超過(guò)3mm。 (10)塔體在同一斷面上的最大直徑與最小直徑之差e，應(yīng)符合下述規(guī)定：受內(nèi)壓塔，e≤1%DN(DN為塔內(nèi)徑)，且e不大于25mm；對(duì)受外壓塔，e≤0.5%DN，且e不大于25mm。(11)裙座(支座)螺栓孔中心圓直徑偏差小于±3mm，任意兩孔間距偏差小于±3mm。

第一節(jié)塔設(shè)備概述

目前，我國(guó)常用的板式塔型仍為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔和舌形塔等，填料種類除拉西環(huán)、鮑爾環(huán)外，階梯環(huán)以及波紋填料、金屬絲網(wǎng)填料等規(guī)整填料也常采用。近年來(lái)，參考國(guó)外塔設(shè)備技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，加強(qiáng)了對(duì)篩板塔的科研工作，提出了斜孔塔和浮動(dòng)噴射塔等新塔型。對(duì)多降液管塔盤、導(dǎo)向篩板、網(wǎng)孔塔盤等，也都作了較多的研究，并廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)。其它如大孔徑篩板、雙孔徑篩板、穿流式可調(diào)開(kāi)孔率篩板、浮閥-篩板復(fù)合塔板，以及角鋼塔盤、旋流塔盤、噴旋塔盤、旋葉塔盤等多種塔型和金屬鞍環(huán)填料的流體力學(xué)性能、傳質(zhì)性能和幾何結(jié)構(gòu)等方面的試驗(yàn)工作在各個(gè)科研機(jī)構(gòu)也在進(jìn)行，有些己取得了一定的成果或用于生產(chǎn)。四、塔設(shè)備的發(fā)展

第二節(jié)板式塔

一、塔盤的結(jié)構(gòu)化工生產(chǎn)中最常見(jiàn)的三種塔板為：篩板塔盤、泡罩塔盤和浮閥塔盤

圖7-4常見(jiàn)的塔盤類型(a)篩板塔塔板(b)泡罩塔塔板(c)浮閥

第二節(jié)板式塔

1.氣體通道為保證氣液兩相充分接觸，塔板上均勻地開(kāi)有一定數(shù)量的通道供氣體自下而上穿過(guò)板上的液層。氣體通道的形式很多，它對(duì)塔板性能有決定性影響，也是區(qū)別塔板類型的主要標(biāo)志。一、塔盤的結(jié)構(gòu)

第二節(jié)板式塔

(a)(b)圖7-5圓形泡罩泡罩塔是最早應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的典型板式塔。泡罩塔盤由塔板、泡罩、升氣管、降液管、溢流堰等組成。生產(chǎn)中使用的泡罩形式有多種，最常用的是圓形泡罩(圖7-5所示)，圓形泡罩的直徑有80、100、150三種，其中前兩種為矩形齒縫，如圖7-5(a)所示，150的圓形泡罩為敞開(kāi)式齒縫。如圖7-5(b)所示。(1)泡罩塔氣體通道

第二節(jié)板式塔

圖7-6篩板結(jié)構(gòu)及氣液接觸情況

篩板塔的塔盤為一鉆有許多孔的圓形平板。篩板分為篩孔區(qū)、無(wú)孔區(qū)、溢流區(qū)、降液管區(qū)等幾個(gè)部分。篩孔直徑一般為3～8mm，通常按正三角形布置，孔間距與孔徑的比值為3～4。隨著研究的深入，近年來(lái)，發(fā)展了大孔徑(20～25mm)和導(dǎo)向篩板等多種形式的篩板塔。

(2)篩板塔氣體通道

第二節(jié)板式塔

柵板支撐圈圖7-7穿流式柵板穿流板塔與篩板塔相比，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是不設(shè)降液管。氣體和液體同時(shí)經(jīng)由板上孔道逆流通過(guò)，在塔盤上形成泡沫進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱。常用的塔板結(jié)構(gòu)有篩孔板和柵板兩種。穿流式柵板及支承情況如圖7-7所示。穿流板塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、加工、維修簡(jiǎn)便，塔截面利用率高，生產(chǎn)能力大，塔盤開(kāi)孔率大，壓降小。但塔板效力較低，操作彈性小。(3)穿流板塔氣體通道

第二節(jié)板式塔

(b)F1型（v-1型）浮閥(c)v-4型浮閥(d)v-6型

(e)十字架形浮閥(g)A形浮閥

(h)十字型浮閥(i)條形浮閥圖7-8浮閥(f)v-o型圖7-9工作時(shí)的閥片(a)F型浮閥結(jié)構(gòu)(4)浮閥塔氣體通道

第二節(jié)板式塔

20°圖7-10舌形塔盤及舌孔形狀(a)(b)(c)(d)(5)舌形塔氣體通道舌形塔屬于噴射形塔。20世紀(jì)60年代開(kāi)始應(yīng)用。與開(kāi)有圓形孔的篩板不同，舌形塔板的氣體通道是按一定排列方式?jīng)_出的舌片孔(見(jiàn)圖7-10)。舌孔有三面切口和拱形切口兩種，如圖7-10(b)和圖7-10(c)所示。常用的三面切口舌片的開(kāi)啟度一般為20°，如圖7-10（d）所示。

第二節(jié)板式塔

(6)浮動(dòng)舌形塔浮動(dòng)舌形塔盤是在塔板孔內(nèi)裝設(shè)了可以浮動(dòng)的舌片(見(jiàn)圖7-11)。浮動(dòng)舌片既保留了舌形塔傾斜噴射的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，又具有浮閥操作彈性好的優(yōu)點(diǎn)。浮動(dòng)舌形塔具有處理量大、壓降小、霧沫夾帶少、操作彈性大穩(wěn)定性好、塔板效率高等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是在操作過(guò)程中浮舌易磨損。圖7-11浮動(dòng)舌片結(jié)構(gòu)(6)浮動(dòng)舌形塔氣體通道

第二節(jié)板式塔

導(dǎo)向篩板塔是在普通篩板塔的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：在塔盤上開(kāi)有一定數(shù)量的導(dǎo)向孔，通過(guò)導(dǎo)向孔的氣流與液流方向一致，對(duì)液流有一定的推動(dòng)作用，有利于減少液面梯度；在塔板的液體入孔處增設(shè)了鼓泡促進(jìn)結(jié)構(gòu)，有利于液體剛流入塔板就可以生產(chǎn)鼓泡，形成良好的氣液接觸條件，以提高塔板利用率，減薄液層，減小壓降。與普通篩板塔相比，塔板效率可提高13％左右，壓降可下降15％左右。

圖7-12導(dǎo)向篩板與鼓泡促進(jìn)器(7)導(dǎo)向篩板塔氣體通道

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板式塔的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，各種塔盤結(jié)構(gòu)都具有各自的特點(diǎn)，且都有各自適宜的生產(chǎn)條件和范圍，在具體選擇塔盤結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)根據(jù)工藝要求選擇。表7-3對(duì)幾種常用塔形的性能進(jìn)行了比較，供使用時(shí)參考。

第二節(jié)板式塔

2.溢流裝置板式塔內(nèi)部的溢流裝置包括降液管、受液盤、溢流堰等部件。(a)弓形降液管(b)帶溢流堰的圓形降液管(c)兼作溢流堰的圓形降液管圖圖7-15降液管的基本類型(a)(b)(c)（1）降液管降液管是液體自上層塔板流至下層塔板的通道，也是氣（汽）體與液體分離的部位。為此，降液管中必須有足夠的空間，讓液體有所需的停留時(shí)間。此外，為保證氣液兩相在塔板上形成足夠的相際傳質(zhì)表面，塔板上須保持一定深度的液層，為此，在塔板流體的出口端設(shè)置溢流堰。塔板上液層高度在很大程度上由堰高決定。溢流裝置有單溢流分塊式塔盤（圖7-13）和雙溢流分塊式塔盤（圖7-14）。對(duì)于大型塔板，為保證液流均布，一般采用雙溢流分塊式塔盤結(jié)構(gòu)，還在塔板的進(jìn)口端設(shè)置進(jìn)口堰。

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圖7-14雙溢流分塊式塔盤支撐結(jié)構(gòu)1-塔盤板；2-支持板；3-筋板；4-壓板；5-支座；6-主梁；7-兩側(cè)降液板；8-可調(diào)降液板；9-中心降液板；10-支撐圈圖7-13單溢流分塊式塔盤支撐結(jié)構(gòu)1-通道板；2-矩形板；3-弓形板；4-支撐圈；5-筋板；6-受液盤；7-支撐板；8-固定降液板；9-可調(diào)堰板；10-可拆降液板；11-聯(lián)接板

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(a)1-受液盤；2-降液管；3-塔盤板；4-塔壁(b)1-塔壁；2-降液板；3-塔盤板；4-受液盤；5-筋板3-塔盤板；4-圖7-16受液盤的基本類型(2)受液盤為了保證降液管出口處的液封，在塔盤上一般都設(shè)置有受液盤。受液盤的結(jié)構(gòu)形式對(duì)塔的側(cè)線取出、降液管的液封、液體流出塔盤的均勻性都有影響。受液盤有平形和凹形兩種。平形受液盤有可拆和焊接兩種結(jié)構(gòu)，圖7-16(a)為一種可拆式平形受液盤。平形受液盤因可避免形成死角而適應(yīng)易聚合的物料。當(dāng)液體通過(guò)降液管與受液盤時(shí)，如果壓降過(guò)大或采用傾斜式降液管，則應(yīng)采用凹形受液盤，見(jiàn)圖7-16(b)。凹形受液盤的深度一般大于50mm，而小于塔板間距的1/3。

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(a)(b)1-支撐圈；2-液封盤1-圓形降液管；2-筋板；3-淚孔；4-降液板3-液封盤圖7-17液封盤在塔或塔段的最底層塔盤降液管末端應(yīng)設(shè)液封盤，以保證降液管出口處的液封。用于弓形降液管的液封盤如圖7-17(a)所示。用于圓形降液管的液封盤如圖7-17(b)所示。液封盤上開(kāi)設(shè)有淚孔，以供停工時(shí)排液。

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圖7-21塔盤的密封形式整塊式塔盤塔的塔體由若干塔節(jié)組成，塔節(jié)與塔節(jié)之間由用法蘭連接。每個(gè)塔節(jié)中安裝若干塊層層疊置起來(lái)的塔盤。塔盤與塔盤之間用管子支承，并保持需要的間距。在這類結(jié)構(gòu)中，由于塔盤和塔壁有間隙，故對(duì)每一層塔盤須用填料來(lái)密封（圖7-21）。

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圖7-22分塊式塔盤示意圖(a)自身梁式(b)槽式圖7-23自身梁式與槽式塔盤示意圖在直徑較大的板式塔中，如果仍用整塊式塔盤，則由于剛度的要求，塔盤板的厚度勢(shì)必增加，而且在制造、安裝與檢修等方面很不方便。因此，當(dāng)塔徑在800~900mm以上時(shí)，由于人能進(jìn)入塔內(nèi)，故都采用分塊式塔盤（圖7-22），此時(shí)塔身為一焊制整體圓筒，不分塔節(jié)，而塔盤板被分成數(shù)塊，通過(guò)人孔送進(jìn)塔內(nèi)，裝到焊在塔內(nèi)壁的塔盤固定件（一般為支持圈）上。塔盤板的分塊，應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，有足夠剛性，并便于制造、安裝、檢修。一般大多采用自身梁式塔塔盤，有時(shí)也采用槽式塔盤（圖7-23）。

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二、除沫裝置除沫裝置的作用是分離出塔氣體中含有的霧沫和液滴，以保證傳質(zhì)效率，減少物料損失，確保氣體純度，改善后續(xù)設(shè)備的操作條件。常用的除沫裝置有絲網(wǎng)除沫器、折流板除沫器、旋流板除沫器等。

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圖7-24小型絲網(wǎng)除沫器安裝形式圖7-25大型絲網(wǎng)除沫器安裝形式絲網(wǎng)除沫器具有比表面積大、重量輕、空隙率大、效率高、壓降小和使用方便等特點(diǎn)，從而得到廣泛應(yīng)用。絲網(wǎng)除沫器適用于潔凈的氣體，不宜用于液滴中含有易粘結(jié)物的場(chǎng)合，以免堵塞網(wǎng)孔。絲網(wǎng)除沫器由絲網(wǎng)、格柵、支承結(jié)構(gòu)等構(gòu)成。絲網(wǎng)可由金屬和非金屬材料制造。常用的金屬絲網(wǎng)材料有奧氏體不銹鋼、鎳、銅、鋁、鈦、銀、鉬等有色金屬及其合金；常用的非金屬材料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、滌綸等。絲網(wǎng)材料的選擇要由介質(zhì)的物性和工藝操作條件確定。絲網(wǎng)除沫器

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折流板除沫器(圖7-26)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但消耗金屬量大，造價(jià)較高。若能增加折流次數(shù)，能有較高的分離效率。除沫器的折流板常由50×50×3mm的角鋼制成。

折流板除沫器圖7-26折流板除沫器安裝形式

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旋流板除沫器由固定的葉片組成風(fēng)車狀(圖7-27)。夾帶液滴的氣體通過(guò)葉片時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)和離心作用。在離心力作用下，將液滴甩至塔壁，從而實(shí)現(xiàn)氣、液的分離,除沫效率可達(dá)95％。旋流板除沫器圖7-27旋流除沫器

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三、進(jìn)出口管裝置液體進(jìn)料管可直接引入加料板。為使液體均勻通過(guò)塔板，減少進(jìn)料波動(dòng)帶來(lái)的影響，通常在加料板上設(shè)進(jìn)口堰，結(jié)構(gòu)如圖7-28所示。氣體進(jìn)料管一般做成45°的切口，以使氣體分布較均勻，見(jiàn)圖7-29(a)。當(dāng)塔徑較大或?qū)怏w分布均勻要求高時(shí)，可采用較復(fù)雜的圖7-29(b)所示結(jié)構(gòu)。氣液混合進(jìn)料時(shí)，可采用圖7-30所示結(jié)構(gòu)，以使加料盤間距增大，有利氣、液分離，同時(shí)保護(hù)塔壁不受沖擊。

圖7-28液體進(jìn)料管圖7-29氣體進(jìn)料口圖7-30氣液混合進(jìn)料口

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四、板式塔的流體力學(xué)特性塔的操作能否正常進(jìn)行，與塔內(nèi)氣液兩相的流體力學(xué)狀況有關(guān)。板式塔的流體力學(xué)性能包括：塔板壓降、液泛、霧沫夾帶、漏液及液面落差等。（一）塔板上的氣液流動(dòng)狀態(tài)

1．氣液接觸狀態(tài)隨汽流通過(guò)塔板的速度不同，接觸狀態(tài)大致分三種，見(jiàn)表7-4。

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2.不均勻流動(dòng)不均勻流動(dòng)包括氣體和液體兩相的不均勻流動(dòng)。對(duì)于很大的塔盤來(lái)說(shuō)：（1）液膜流過(guò)塔盤時(shí)很可能造成不均勻流動(dòng)；（2）因盤上液位落差導(dǎo)致氣相流動(dòng)不均勻（可采用出口安定區(qū)不開(kāi)孔方法）。以上兩種情況均可能導(dǎo)致氣液接觸不充分。

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（二）塔板壓降上升的氣流通過(guò)塔板時(shí)需要克服以下幾種阻力：塔板本身的干板阻力（即板上各部件所造成的局部阻力）、板上充氣液層的靜壓強(qiáng)和液體的表面張力。氣體通過(guò)塔板時(shí)克服這三部分阻力就形成了該板的總壓強(qiáng)降。

ΔP=ΔP干板+ΔP液層靜壓+ΔP液層表面張力

(7-1)

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（三）液泛若氣液兩相中之一的流量增大，使降液管內(nèi)液體不能順利下流，管內(nèi)液體必然積累，當(dāng)管內(nèi)液體增高到越過(guò)溢流堰頂部，于是兩板間液體相連，該層塔板產(chǎn)生積液，并依次上升，這種現(xiàn)象稱為液泛，亦稱淹塔，常見(jiàn)的包括降液管液泛和夾帶液泛。液泛產(chǎn)生時(shí)，塔板壓降急劇上升，全塔操作被完全破壞，所以操作時(shí)應(yīng)避免液泛現(xiàn)象的發(fā)。

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（四）漏液對(duì)板面上方有通氣孔的塔板，如篩孔、浮閥等，當(dāng)上升氣速較低時(shí)，液體易經(jīng)孔道流至下一層塔板而造成漏液現(xiàn)象，漏液必然影響氣液在塔板上的充分接觸，使塔板效率下降，嚴(yán)重的漏液會(huì)使塔板不能積液而無(wú)法操作。為保證塔的正常操作，漏液量應(yīng)不大于液體流量的10%。

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（五）液面落差當(dāng)液體橫向流過(guò)板面時(shí)，為克服板面的摩擦阻力和板上部件（如泡罩、浮閥）的局部阻力；或當(dāng)塔徑或液體流量很大時(shí)，則在板面上容易形成液面落差。液層厚度的不均勻性將引起氣流的不均勻分布，從而造成漏液，使塔板效率嚴(yán)重降低。對(duì)于大塔徑的情況可采用雙溢流、階梯流等溢流型式來(lái)減少液面落差。

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（六）適宜的氣液流量操作范圍——塔板負(fù)荷性能圖1.霧沫夾帶線2.液泛線3.液相負(fù)荷上限線4.漏液線該線即為氣相負(fù)荷下限線5.液相負(fù)荷下限線6.塔板操作彈性0塔板負(fù)荷性能圖液體流量氣體流量塔板操作彈性

第二節(jié)板式塔

五、塔板效率由于塔板上非理想流動(dòng)的存在，使實(shí)際板與理論板存在著差距，以塔板效率來(lái)衡量。1.點(diǎn)效率——指局部效率（圖7-32）

Lyxn-1yn+1xnYn圖7-32塔板點(diǎn)效率—?dú)庀帱c(diǎn)效率，%；—液相點(diǎn)效率，%；Y—指離開(kāi)某點(diǎn)之氣相組成，摩爾分率；y*—與某點(diǎn)液相組成x成平衡之氣相組成，摩爾分率；x—指離開(kāi)某點(diǎn)之液相組成，摩爾分率；x*—與某點(diǎn)汽相組成y成平衡之液相組成，摩爾分率；

式中，—?dú)庀鄦伟逍剩?；

—液相單板效率，%；第二節(jié)板式塔

2.單板效率（圖7-33）式中，—?dú)庀鄦伟逍剩?；

—液相單板效率，%；圖7-33塔板單板效率

第二節(jié)板式塔

3.全塔效率—常用的度量板式塔分離性能的綜合指標(biāo)

—全塔效率，%；

—理論板數(shù)；

—實(shí)際板數(shù)。對(duì)雙組分溶液:

第二節(jié)板式塔

六、板式塔的操作及維護(hù)1.板式塔設(shè)備開(kāi)車前準(zhǔn)備一般塔設(shè)備在檢修完畢或重新開(kāi)車前應(yīng)做好以下幾項(xiàng)工作：

(1)認(rèn)真檢查水、電、汽是否能夠保證正常生產(chǎn)需要。

(2)各種物料輸送裝置如泵、壓縮機(jī)等設(shè)備是否能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

(3)設(shè)備、儀表、防火安全設(shè)施是否齊全完備，有計(jì)算機(jī)自控裝置應(yīng)試調(diào)系統(tǒng)。

(4)所有閥門要處于正常運(yùn)行的開(kāi)、閉狀態(tài)，并保證不能有滲漏、逃汽跑液現(xiàn)象。

(5)各冷凝、冷卻器事先要試驗(yàn)是否滲漏，安排先后送水預(yù)冷，整個(gè)塔設(shè)備要先送蒸氣溫塔。(6)疏通前后工段聯(lián)系，掌握進(jìn)料濃度和貯罐槽液量，通知化驗(yàn)室作取樣分析準(zhǔn)備工作。

第二節(jié)板式塔

2.典型板式塔設(shè)備的操作要求由于板式塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，無(wú)法一一說(shuō)明其操作過(guò)程，這里僅以石油煉制中常見(jiàn)的常減壓蒸餾裝置的精餾塔為例介紹其操作規(guī)程。①檢查精餾塔系統(tǒng)閥門關(guān)/開(kāi)是否正確，蒸餾開(kāi)始前，開(kāi)啟冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，并打開(kāi)泄壓閥，然后打開(kāi)冷凝器冷卻水閥門，將水壓調(diào)整到0.15MPa，關(guān)閉進(jìn)料轉(zhuǎn)子流量計(jì)閥門。②開(kāi)啟精餾塔系統(tǒng)真空，真空度按具體工藝要求選擇，如蒸餾物料揮發(fā)性較強(qiáng)，開(kāi)啟鹽水機(jī)組，啟用冷凝系統(tǒng)，捕集物料。③啟動(dòng)磁力泵，將蒸餾物料送入計(jì)量罐內(nèi)，再輸送至高位槽。④打開(kāi)預(yù)熱蒸汽閥，打開(kāi)塔釜蒸汽閥，并將蒸汽壓力控制在需要的范圍之內(nèi)，保持設(shè)定溫度。⑤檢查塔體、塔釜、殘液槽之間連接管道的閥門開(kāi)啟是否正確。⑥選擇合適的進(jìn)塔料口，打開(kāi)轉(zhuǎn)子流量計(jì)，流量根據(jù)具體情況加以調(diào)整。⑦整個(gè)蒸餾過(guò)程必須監(jiān)控真空度、蒸汽壓力、流量、物料輸送以及出料情況。⑧蒸餾完畢，排渣，清洗系統(tǒng)。

第二節(jié)板式塔

3.板式塔設(shè)備的停車通常每年要定期停車檢修，將塔設(shè)備打開(kāi)，檢修其內(nèi)部部件。注意在拆卸塔板時(shí)，每層塔板要作出標(biāo)記，以便重新裝配時(shí)出現(xiàn)差錯(cuò)。此外，在停車檢查前預(yù)先準(zhǔn)備好備件，如密封件、連接件等，以更換或補(bǔ)充。停車檢查項(xiàng)目如下：①取出塔板或填料，檢查、清洗污垢或雜質(zhì)；②檢測(cè)塔壁厚度，做出減薄預(yù)測(cè)曲線，評(píng)價(jià)腐蝕情況，判斷塔設(shè)備使用壽命；檢查塔體有無(wú)滲漏現(xiàn)象，做出滲漏出的修理安排；③檢查塔板或填料的磨損破壞情況；④檢查液面計(jì)、壓力表、安全閥是否發(fā)生堵塞和在規(guī)定壓力下動(dòng)作，必要時(shí)重新調(diào)整和校正；⑤如果在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)有異常振動(dòng)，停車檢查時(shí)要查明原因。

第三節(jié)板式塔

七、塔設(shè)備常見(jiàn)機(jī)械故障及排除方法1.塔設(shè)備的振動(dòng)--原因:脈動(dòng)風(fēng)力是塔設(shè)備產(chǎn)生振動(dòng)的主要原因。采取措施:(1)提高塔體的固有頻率

(2)增加塔體的阻尼，抑制塔的振動(dòng)。

(3)采用擾流裝置。2.塔設(shè)備的腐蝕—原因：各種酸、堿、鹽、有機(jī)溶劑及腐蝕性氣體等介質(zhì)的腐蝕采取措施:(1)正確選材

(2)采用覆蓋層

(3)采用電化學(xué)保護(hù)

(4)設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)(5)添加緩蝕劑3.其他常見(jiàn)機(jī)械故障

采取措施：(1)介質(zhì)泄漏(2)殼體減薄與局部變形(3)工作表面積垢

第三節(jié)填料塔

填料塔最初出現(xiàn)在十九世紀(jì)中葉，在1881年用于精餾操作。填料塔在傳質(zhì)形式上與板式塔不同。填料塔是一種連續(xù)式氣液傳質(zhì)設(shè)備，主要應(yīng)用于吸收與解吸、氣體增濕減濕、蒸餾和填料反應(yīng)塔等化工生產(chǎn)過(guò)程。填料塔由外殼、填料、填料支承、液體分布器、中間支承和再分布器、氣體和液體進(jìn)出口接管等部件組成，如圖7-34，塔外殼多采用金屬材料，也可用塑料制造。塔體橫截面有圓形，矩形及多邊形等，但絕大部分是圓形。塔殼材料可以是碳鋼，不銹鋼，聚氯乙烯，玻璃鋼和磚等。塔內(nèi)放置著填料（packings）。填料種類很多。用于制造填料的材料有碳鋼、不銹鋼、陶瓷、聚丙烯、增強(qiáng)聚丙烯等。由于填料與塔體取材面廣，故易于解決物料腐蝕問(wèn)題。圖7-34填料塔

第三節(jié)填料塔

一、填料1.填料的類型和性能填料的種類很多，根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料。（1）散裝填料：①拉西環(huán)填料②鮑爾環(huán)填料③階梯環(huán)填料④弧鞍填料⑤矩鞍填料⑥金屬環(huán)矩鞍填料⑦球形填料(a)拉西環(huán)(b)鮑爾環(huán)(c)階梯環(huán)圖7-35環(huán)形填料結(jié)構(gòu)示意圖圖7-37金屬矩鞍填料結(jié)構(gòu)示意圖(a)矩鞍形(b)弧鞍形圖7-36鞍形填料結(jié)構(gòu)示意圖(a)多面球形填料形(b)TRI球形填料圖7-38球形填料結(jié)構(gòu)示意圖

第三節(jié)填料塔

（2）規(guī)整填料：①格柵填料②波紋填料③脈沖填料(a)板波紋填料(b)網(wǎng)波紋填料圖7-39規(guī)整填料結(jié)構(gòu)示意

第三節(jié)填料塔

2.填料的特性參數(shù)填料特性有下列幾方面：（1）比表面積a（2）空隙率ε（3）塔內(nèi)單位體積具有的填料個(gè)數(shù)

第三節(jié)填料塔

二、填料塔的附屬設(shè)備1.液體噴淋裝置（1）環(huán)管多孔噴淋器（2）排管式噴淋器（3）噴頭式噴淋器（4）槽式噴淋器（5）擋板式噴淋器（6）溢流型盤式噴淋器（7）沖擊形噴淋器

第三節(jié)填料塔

(a)多孔環(huán)管式(b)壓力型排管式(c)重力型排管式圖7-40液體噴淋裝置結(jié)構(gòu)形式(f)擋板式噴淋裝置(d)二級(jí)槽式液體分布器(e)單級(jí)槽式液體分布液體噴淋裝置

第三節(jié)填料塔

圖7-41溢流型盤式噴淋器圖7-42盤式噴淋器圓形升氣管圖7-43盤式噴淋器矩形升氣管液體噴淋裝置

第三節(jié)填料塔

(a)反射板式(b)寶塔式圖7-44沖擊形噴淋器液體噴淋裝置

第三節(jié)填料塔

2.液體收集及再分布裝置(1)百葉窗式液體收集器(2)多孔盤式液體再分布器(3)截錐式液體再分布器圖7-45百葉窗式液體收集器圖7-46多孔盤式液體再分布器(c)帶孔分配錐(a)分配錐(b)槽形分配錐圖7-47液體再分布裝置圖7-48改進(jìn)的分配錐

第三節(jié)填料塔

3.填料支承壓緊裝置(1)填料支承裝置：①柵格板②格柵板③波形板支承裝置

圖7-49柵格形支承裝置圖7-51波形板支承裝置圖7-50格柵板支承裝置(2)填料限定裝置(a)柵條形壓板(b)絲網(wǎng)壓板圖7-52填料限定裝置

第三節(jié)填料塔

4．除沫裝置氣體從塔頂流出時(shí)，總會(huì)帶少量液滴出塔。為使氣體夾帶的液滴能重新返回塔內(nèi)，一般在塔內(nèi)液體噴淋裝置上方裝置除沫器。常用的除沫器有折流板式與填料層式（參見(jiàn)板式塔除沫裝置）。對(duì)于折流板式除沫器，氣體流過(guò)曲折通道時(shí)，氣流中夾帶的液滴因慣性附于折流板壁，然后流回塔內(nèi)。對(duì)于填料層式除沫器，當(dāng)氣流通過(guò)填料層時(shí)，氣流中夾帶的液滴附于填料表面流回塔內(nèi)。過(guò)去曾用拉西環(huán)除沫，但其阻力大，效果不理想，現(xiàn)在一般采用金屬絲網(wǎng)或尼龍絲網(wǎng)填料層，填料層高（