塔設(shè)備（化工設(shè)備操作維護課件）

10/24/2023第七章塔設(shè)備

第一節(jié)概述

在石油、化工、輕工等部門，塔設(shè)備是一種應(yīng)用極為廣泛的氣液傳質(zhì)設(shè)備，由于化工生產(chǎn)中的工藝條件千差萬別，因而與相適應(yīng)的塔設(shè)備的種類也是多種多樣的，按其內(nèi)部結(jié)構(gòu)來分可分為板式塔和填料塔。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。在兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等生產(chǎn)中塔設(shè)備也有廣泛的應(yīng)用。10/24/2023一、塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用二、塔設(shè)備的分類及構(gòu)造

精餾塔吸收塔、解吸塔1、按用途分類：萃取塔洗滌塔減壓塔2、按操作壓力分類：加壓塔常壓塔3、按結(jié)構(gòu)形式分類：板式塔、填料塔。10/24/20234、塔設(shè)備的構(gòu)件：塔設(shè)備主要由塔體、塔體支座、除沫器、接管、人孔和手孔、吊耳、吊柱（1）塔體：設(shè)備的外殼，由等直徑、等壁厚的圓筒和作為頂蓋與底蓋的橢圓形封頭組成。（2）塔體支座:保證塔體座落在確定的位置上進行正常的工作。常用裙座。（3）除沫器：用于捕集夾帶在氣流中的液滴。（4）接管：用以連接工藝管，把塔設(shè)備和相關(guān)設(shè)備連成系統(tǒng)。（5）人孔和手孔：為了安裝、檢修和檢查的需要設(shè)置的。（6）吊耳：為起吊方便在塔設(shè)備上焊上的。（7）吊柱：為了安裝和檢修時方便塔內(nèi)件的運送。10/24/2023三、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?。?、結(jié)構(gòu)簡單、材料耗用量小、制造和安裝容易；6、耐腐蝕、不易堵塞，操作、調(diào)節(jié)和檢修方便。10/24/2023四、塔設(shè)備的發(fā)展篩板塔1830年結(jié)構(gòu)簡單被認為難以操作而未得到重視泡罩塔1854年容易操作結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高浮閥塔20世紀50年代操作容易結(jié)構(gòu)簡單填料塔20世紀90年代拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、波紋填料、金屬絲網(wǎng)10/24/202310/24/2023第七章塔設(shè)備

第二節(jié)板式塔

一、板式塔的總體結(jié)構(gòu)①、塔體與裙座結(jié)構(gòu)②、塔盤結(jié)構(gòu)：塔盤板、降液管、溢流堰、緊固件和支承件。③、除沫裝置：用于分離氣體夾帶的液滴，多位于塔頂出口處。④、設(shè)備管道：人孔、接管等。⑤、塔附件：保溫圈、吊柱、扶梯、平臺等。10/24/2023二、板式塔的工作原理它由一個通常呈圓柱形的殼體及其中按一定間距水平設(shè)置的若干塔板所組成。板式塔正常工作時，液體在重力作用下自上而下通過各層塔板后由塔底排出；氣體在壓差推動下,經(jīng)均布在塔板上的開孔由下上穿過各層塔板后由塔頂排出,在每塊塔板上皆貯有一定的體，氣體穿過板上液層時,兩相接觸進行傳質(zhì)。圖7-1板式塔10/24/2023三、板式塔的種類板式塔按塔盤的結(jié)構(gòu)又可分為:泡罩塔、浮閥塔和篩板塔。1）泡罩塔：泡罩塔最主要的傳質(zhì)單元是泡罩，它由升氣管和帶有梯形齒縫的圓筒形泡罩組成，氣體由下層塔板上升進入升氣管，通過泡罩齒縫與上層塔板上的液體充分接觸，進行傳質(zhì)或傳熱。下層氣體上層液體特點

由于其氣液接觸比較充分,塔板效率較高，操作彈性大，故廣泛的用于精餾、吸收、解吸等傳質(zhì)過程中。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高、維修安裝麻煩。圖7-2圓筒形泡罩10/24/2023

2）浮閥塔浮閥塔板是在塔板上開有若干個閥孔，每個閥孔裝有一個可上下浮動的閥片，閥片本身連有幾個閥腿，插入閥孔后將閥腿底腳撥轉(zhuǎn)90°，以限制閥片升起的最大高度，并防止閥片被氣體吹走。閥片周邊沖出幾個略向下彎的定距片，當(dāng)氣速很低時，由于定距片的作用，閥片與塔板呈點接觸而坐落在閥孔上，在一定程度上可防止閥片與板面的粘結(jié)。操作時，由閥孔上升的氣流經(jīng)閥片與塔板間隙沿水平方向進入液層，增加了氣液接觸時間，浮閥開度隨氣體負荷而變，在低氣量時，開度較小，氣體仍能以足夠的氣速通過縫隙，避免過多的漏液；在高氣量時，閥片自動浮起，開度增大，使氣速不致過大。10/24/2023浮閥塔板的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、造價低，生產(chǎn)能力大，操作彈性大，塔板效率較高。其缺點是處理易結(jié)焦、高粘度的物料時，閥片易與塔板粘結(jié)；在操作過程中有時會發(fā)生閥片脫落或卡死等現(xiàn)象，使塔板效率和操作彈性下降。特點圖7-3浮閥塔結(jié)構(gòu)浮閥10/24/20233)篩板塔塔板上開有許多孔徑一般為3～8mm的小孔。塔板上設(shè)置溢流堰，使板上能保持一定厚度的液層。操作時，氣體經(jīng)篩孔分散成小股氣流，鼓泡通過液層，氣液間密切接觸而進行傳熱和傳質(zhì)。在正常的操作條件下,通過篩孔上升的氣流，應(yīng)能阻止液體經(jīng)篩孔向下泄漏。特點篩板塔的結(jié)構(gòu)簡單、造價低，板上液面落差小，氣體壓降低，生產(chǎn)能力大，傳質(zhì)效率高。其缺點是篩孔易堵塞，不宜處理易結(jié)焦、粘度大的物料。圖7-4篩板塔10/24/2023四、塔盤的結(jié)構(gòu)塔盤實際上是塔中的氣、液通道。為了滿足正常操作要求，塔盤結(jié)構(gòu)本身必須具有一定的剛度以維持水平，塔盤與塔壁之間要保持一定的密封性以避免氣、液短路。

塔盤的結(jié)構(gòu)有整塊式和分塊式兩種。整體式塔盤分塊式塔盤DN≤700mmDN≥1000mm分塊式：無塔盤圈，有支持圈(支持板)，無密封結(jié)構(gòu)整塊式：有塔盤圈，無支持圈(支持板)，有密封結(jié)構(gòu)區(qū)別10/24/20231）整塊式塔盤結(jié)構(gòu)——塔體由若干塔節(jié)組成，內(nèi)裝有一定數(shù)量的塔盤，塔節(jié)間用法蘭連接。圖7-5整塊式塔盤結(jié)構(gòu)1—塔盤板2—降液管3—拉桿4—定距管5—塔盤圈6—吊耳7—螺栓8—螺母9—壓板10—壓圈11—石棉繩10/24/20232）分塊式塔盤在直徑較大的板式塔中，為了安裝檢修和增大塔板的剛度，將整塊塔盤分為若干塊，這種塔盤稱分塊式塔盤，根據(jù)裝配的位置不同可分為：矩形板、弓形板和通道板三種。安裝時由人孔將各塊板送入塔內(nèi)，拼裝在焊于塔壁上的支撐圈上。圖7-6分塊式塔盤結(jié)構(gòu)110/24/2023圖7-7分塊式塔盤結(jié)構(gòu)210/24/2023五、板式塔的流體力學(xué)特性1、塔板上的氣液流動狀態(tài)（1）氣液接觸狀態(tài)鼓泡接觸狀態(tài)泡沫接觸狀態(tài)噴射接觸狀態(tài)（2）不均勻流動液膜流過塔盤時很可能造成不均勻流動因盤上液位落差導(dǎo)致氣相流動不均勻。2、塔板壓降△P=△P干板+△P液層靜壓+△P液層表面張力10/24/20233、液泛氣液兩相之一的流量增大，降液管內(nèi)液體不能順利下流，管內(nèi)積液，當(dāng)管內(nèi)液體增高到越過溢流堰頂部，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。常見降液管液泛和夾帶液泛。危害塔板壓降急劇上升，全塔操作被完全破壞！原因4、漏液10/24/2023六、板式塔的操作與維護1、板式塔設(shè)備開車前準(zhǔn)備a、認真檢查水、電、汽是否能夠保證正常生產(chǎn)需要。b、各種物料輸送裝置如泵、壓縮機等設(shè)備是否能正常運轉(zhuǎn)。c、設(shè)備、儀表、防火安全設(shè)施是否齊全完備，有計算機自控裝置應(yīng)試調(diào)系統(tǒng)。d、所有閥門要處于正常運行的開、閉狀態(tài)，并保證不能有滲漏、逃汽跑液現(xiàn)象。10/24/2023e、各冷凝器事先要試驗是否滲漏，安排先后送水預(yù)冷，整個塔設(shè)備要先送蒸汽溫塔。f、疏通前后工段聯(lián)系，掌握進料濃度和儲罐槽液量，通知化驗室作取樣分析準(zhǔn)備工作。2、典型板式塔設(shè)備的操作要求a、檢查精餾塔系統(tǒng)閥門關(guān)/開是否正確。b、開啟精餾塔系統(tǒng)真空c、啟動磁力泵d、打開預(yù)熱蒸汽閥，打開塔釜蒸汽閥。10/24/2023e、檢查塔體、塔釜、殘液槽之間連接管道的閥門開啟是否正確。f、選擇合適的進塔料口，打開轉(zhuǎn)子流量計g、整個蒸餾過程必須監(jiān)控真空度、蒸汽壓力、流量、物料輸送以及出料情況。h、蒸餾完畢，排查，清洗系統(tǒng)。3、板式塔設(shè)備的停車a、取出塔板或填料，檢查、清洗污垢或雜質(zhì)10/24/2023b、檢查塔壁厚度，做出減薄預(yù)測曲線，評價腐蝕情況，判斷使用壽命；檢查塔體有無滲漏現(xiàn)象，做出滲漏處的修理安排c、檢查塔板或填料的磨損破壞情況d、檢查液面計、壓力表、安全閥是否發(fā)生堵塞和在規(guī)定壓力下動作，必要時重新調(diào)整和校正。e、如果在運行中發(fā)現(xiàn)有異常振動，停車檢查時要查明原因。10/24/2023六、塔設(shè)備常見機械故障及排除方法1、塔設(shè)備的振動a、提高塔體的固有頻率，從根本上消除產(chǎn)生共振的根源b、增加塔體的阻尼，抑制塔的振動c、采用擾流裝置10/24/20232、塔設(shè)備的腐蝕a、正確選材b、采用覆蓋層c、采用電化學(xué)保護d、設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)e、添加緩釋劑3、其他常見機械事故（1）介質(zhì)泄漏（2）殼體減薄與局部變形（3）工作表面積垢10/24/202310/24/2023第七章塔設(shè)備

第三節(jié)填料塔

一、填料塔的總體結(jié)構(gòu)①塔體②噴淋裝置③填料④液體再分布器⑤填料支撐裝置⑥支座以及進出口等部件二、填料塔工作原理液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質(zhì)。圖7-8填料塔結(jié)構(gòu)圖10/24/2023三、填料的種類

填料塔的所有填料可分為實體填料和網(wǎng)體填料兩大類。網(wǎng)體填料就是用絲網(wǎng)制成的各種填料，主要介紹實體填料。①拉西環(huán)它通常是外徑與高相等的圓筒體，可用陶瓷、金屬或塑料制造,其壁厚在滿足強度的條件下，盡可能薄。②鮑爾環(huán)它在金屬拉西環(huán)的壁上開一排或兩排長方形的小窗，窗的葉片向環(huán)中心彎曲并在中心處接搭，上下兩排窗位置相錯。③鞍形填料鞍形填料有兩種形式矩鞍形和弧鞍形，矩鞍形填料是對稱的，易重合，填料利用率低；弧鞍形填料則避免了這種缺點。10/24/2023④階梯環(huán)

是對鮑爾環(huán)的進一步改進，它一端為圓筒形鮑爾環(huán)，另一端為喇叭圓筒形。這種填料形狀不對稱表面利用率高。圖7-9實體填料10/24/2023四、填料塔的附屬設(shè)備1、液體噴淋裝置

液體噴淋裝置也稱液體再分布裝置，作用是將液體均勻地噴灑在塔頂填料上，使填料表面能夠全部被淋濕。常見的類型有:噴灑型、溢流型和沖擊型。噴灑型管式噴灑器環(huán)管多孔噴灑器蓮蓬頭噴灑器溢流型盤式分布器槽式分布器沖擊型10/24/2023管式噴灑器

適用于DN≤300mm的塔器，通過填料上的進液管（直、彎或缺口）進行噴灑，其結(jié)構(gòu)簡單,但噴淋面積較小且不均勻。

圖7-10管式噴灑器10/24/2023環(huán)管多孔噴灑器

適用于DN≤1200mm的塔器，其結(jié)構(gòu)簡單，制造和安裝方便，缺點是噴灑面積小，不夠均勻，而且液體要求清潔，否則小孔易堵塞。（環(huán)管下面開小孔，一般為3—5排）。

圖7-11環(huán)管多孔噴灑10/24/2023蓮蓬頭噴灑器

一般可用于塔徑小于600mm的塔中，蓮蓬頭的主要有半球形、碟形、杯形，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝方便，缺點是小孔易堵塞，不適于處理污濁液體。圖7-12蓮蓬頭噴灑器10/24/2023盤式分布器液體從中央進料管加到噴淋盤內(nèi)，然后均勻地從噴淋盤上的降液管處均勻往下噴淋。分布板上鉆有淚孔，以便在停工檢修時排凈板上的液體。圖7-13中央進料的盤式分布器10/24/2023槽式分布器主要用于DN＞1000mm的塔，其優(yōu)點是自由截面大，適應(yīng)性好，處理量大，操作彈性大，結(jié)構(gòu)見下圖，液體先加入分配槽，然后再由分配槽的開口處到噴淋槽，噴淋槽上有堰口，兩側(cè)有三角形或矩形的開口，各開口的下緣應(yīng)位于同一水平面上，再由此溢流到填料上。圖7-14分布槽10/24/20231－主槽2－分槽圖7-15槽式孔流分布器沖擊型分布器下圖所示為常用的反射式噴淋器，具有一定速度的液體從管內(nèi)流出，沖擊在反射板上使液體向四周飛濺，達到均勻噴淋的目的。圖7-16反射板式噴淋器10/24/2023

2、液體再分布器當(dāng)液體流過填料層時，流體慢慢地會從器壁流走（壁流）現(xiàn)象產(chǎn)生，使液體分布不均勻，塔中央部分填料可能沒有潤濕，起不到作用，降低了整個塔的效率。因此就需要液體再分布器使液體流經(jīng)一定的高度填料后再重新分布。

DiDl圖7-17分配錐結(jié)構(gòu)1液體再分布器的作用：將上層填料流下的液體收集，再分布，避免塔中心的填料不能被液體濕潤而形成“干錐”。10/24/2023液體再分布器的典型結(jié)構(gòu)分配錐具有通孔的分配錐圖27-18分配錐結(jié)構(gòu)

3、填料的支承結(jié)構(gòu)填料的支承結(jié)構(gòu)不僅要支承全部是填料的重量，換必須使上升的氣體能順利通過，因此要求柵板：1）柵板有足夠的強度和耐腐蝕性;2）柵板必須有足夠的自由截面,一般應(yīng)各填料的自由截面大致相等；3）槽板扁鋼條之間的距離約為填料外徑的60%—80%；4）柵板可以制成整塊的或分塊的。圖7-19柵板結(jié)構(gòu)110/24/2023圖7-20柵板結(jié)構(gòu)2五、填料塔設(shè)備的操作與維護1、填料的安裝（1）填料安裝前的處理（2）散