塔設(shè)備第六章塔設(shè)備及其機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

教學(xué)重點(diǎn)：板式塔的基本結(jié)構(gòu)和塔設(shè)備的應(yīng)力校核教學(xué)難點(diǎn)：風(fēng)載荷的計(jì)算內(nèi)件支座附件塔體第一節(jié)概述塔設(shè)備是重要的單元操作設(shè)備，實(shí)現(xiàn)氣（汽）—液相或液—液相之間的充分接觸，從而達(dá)到相際間進(jìn)行傳質(zhì)及傳熱的目的。塔設(shè)備完成的單元過程有：精餾、吸收、解吸、萃取。這些過程是在一定的溫度、壓力、流量等工藝條件下完成的。因此，塔的結(jié)構(gòu)必須保證氣－液兩項(xiàng)，或者液－液兩項(xiàng)的充分接觸，和必要的傳質(zhì)、傳熱面積、以及兩項(xiàng)分離的空間。塔設(shè)備除要滿足工藝條件以外，還應(yīng)滿足下列條件：氣液兩相充分接觸，相際間傳熱面積大，接觸時(shí)間充分。阻力小，壓降小，塔內(nèi)熱量損失少

。生產(chǎn)能力大，即氣液處理量大。操作穩(wěn)定，操作彈性大。盡力減少霧沫夾帶和泄露量，及液泛的可能。

結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝、維修方便，設(shè)備的投資及操作費(fèi)用低。耐腐蝕，不易堵塞，檢修方便。部分吸收劑再循環(huán)流程尾氣混合氣新吸收氣取出的溶液１２空氣解吸氣混合氣凈化氣體空氣解吸收硫化氫的吸收流程塔設(shè)備的投資及重量在過程設(shè)備中所占的比重一、塔設(shè)備的應(yīng)用

裝置名稱塔設(shè)備投資的比例(%)裝置名稱塔設(shè)備重量的比例(%)化工及石油化工25.460萬噸，120萬噸/年催化裂化48.9煉油及煤化工34.8530萬噸/年乙烯25.3化纖44.94.5萬噸/年丁二烯54填料塔與板式塔的比較二、塔設(shè)備的選型

塔

型項(xiàng)

目填

料

塔板

式

塔壓降小尺寸填料，壓降較大，而大尺寸填料及規(guī)整填料，則壓降較小較大空塔氣速小尺寸填料氣速較小，而大尺寸填料及規(guī)整填料則氣速可較大較大塔效率傳統(tǒng)的填料，效率較低，而新型亂堆及規(guī)整填料則塔效率較高較穩(wěn)定、效率較高液-氣比對液體量有一定要求適用范圍較大持液量較小較大安裝、檢修較難較容易材質(zhì)金屬及非金屬材料均可一般用金屬材料造價(jià)新型填料，投資較大大直徑時(shí)造價(jià)較低

1）在分離程度要求高的情況下，因某些新型填料具有高的傳質(zhì)效率，故可采用新型填料以為降低高度；

2）對于熱敏性物料的蒸餾分離，因新型填料的持液量較小，壓降小，故可有限選擇真空操作下的填料塔；

3）具有腐蝕性的物料，可選擇填料塔；

4）容易發(fā)泡的物料，宜選用填料塔；下列情況優(yōu)先選用填料塔:

下列情況優(yōu)先選用板式塔：1）塔內(nèi)液體滯液量較大，要求塔的負(fù)荷變化范圍較寬，對進(jìn)料濃度變化要求不敏感，要求操作易于穩(wěn)定；

2）塔內(nèi)負(fù)荷較??；

3）含固體顆粒、容易結(jié)垢、有結(jié)晶的物料；一、總體結(jié)構(gòu)第二節(jié)板式塔結(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。圖6-1板式塔的總體結(jié)構(gòu)

板式塔的結(jié)構(gòu)和種類板式塔因空塔速度比填料塔高，生產(chǎn)強(qiáng)度比填料塔大。板式塔的種類：按氣液流向分：錯(cuò)流、逆流、并流。按溢流裝置分：有溢流裝置、無溢流裝置。按塔盤結(jié)構(gòu)分：泡罩塔、浮閥塔、篩板塔。二、塔盤結(jié)構(gòu)塔盤實(shí)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。整塊式塔盤DN≤700mm分塊式塔盤DN≥800mm1、整塊式塔盤

圖6-3定距管式塔盤結(jié)構(gòu)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。重疊式組裝方式定距管式1、整塊式塔盤

定距管式塔盤用定距管和拉桿將同一塔節(jié)內(nèi)的幾塊塔盤支承并固定在塔節(jié)內(nèi)的支座上，定距管起支承塔盤和保持塔盤間距的作用。塔盤與塔體之間的間隙，以軟填料密封并用壓圈壓緊。高度隨塔徑增加。塔徑DN=300～500mm時(shí)，塔節(jié)高度L=800～1000mm；塔徑DN=600～700mm時(shí)，塔節(jié)高度L=1200～1500mm。為方便安裝，每個(gè)塔節(jié)中的塔盤數(shù)為5-6塊。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

定距管式塔盤結(jié)構(gòu)2、分塊式塔盤

做成分塊式的原因

1）在工藝上，塔徑大，塔盤過大，分液不均勻；2）對碳鋼，塔板厚3~4mm，不銹鋼2~3mm，塔徑過大，易形成弧形，安裝時(shí)水平度不好，從剛度出發(fā)，仍要分塊；3）塔板過大，不能放進(jìn)塔內(nèi)，因一般從人孔進(jìn)出，人孔尺寸有限制，因而塔盤受此限制要分塊。與整塊式的區(qū)別

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)塔盤板結(jié)構(gòu)

主要有自身梁式和槽式。圖6-9塔盤板結(jié)構(gòu)分塊式塔盤板（自身梁式）通道板——接近中央處設(shè)置，塔內(nèi)清洗和維修。在同一垂直位置上，以利采光和拆卸。也可用一塊塔盤板代替，見下圖3、塔盤的支承對直徑不大的塔（＜2000mm)，塔盤的支承一般用焊在塔壁上的支持圈對直徑較大的塔（＞2000~3000mm），需支承梁結(jié)構(gòu)。第三節(jié)填料塔填料塔在傳質(zhì)形式上與板式塔不同，它是一種連續(xù)式氣液傳質(zhì)設(shè)備。這種塔由塔體、噴淋裝置、填料、再分布器、柵板以及氣、液的進(jìn)出口等部件組成。開發(fā)多種形式、規(guī)格和材質(zhì)的高效，低壓降，大流量的填料。(2)與不同填料相匹配的塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)。(3)填料層中液體的流動及分布規(guī)律。(4)蒸餾過程的模擬?？萍记把鼗咎攸c(diǎn)圖8-20填料塔一.填料填料大致可分為實(shí)體填料和網(wǎng)體填料兩種。拉西環(huán):（瓷環(huán)）填充方式有亂堆和整砌兩種。鮑爾環(huán)：在金屬拉西環(huán)的壁上開了一排或兩排長方形的小窗，小窗葉片向環(huán)中心彎入，在中心處相搭，上下兩排小窗的位置相錯(cuò)，增加了接觸面積，效率得到了提高。階梯環(huán)：一頭為鮑爾環(huán)，一頭翻卷，由于不對稱，裝入塔內(nèi)可減少填料環(huán)相互重疊，使填料表面得以充分利用，同時(shí)增大了空隙，使壓降降低，傳質(zhì)效率提高。鞍形填料：這種填料重迭部分少，空隙率大，利用率高。它有兩種形式，一種是矩鞍環(huán)，一種是弧鞍環(huán)，都是敞開式填料，這種填料比拉西環(huán)傳質(zhì)效率高，壓力降低，且強(qiáng)度高。波紋填料：由許多波紋形薄板垂直疊在一起，各層的波紋成４５°，盤與盤之間成９０°排列，結(jié)構(gòu)緊湊，比表面積大。傳質(zhì)好，且可根據(jù)物料溫度及腐蝕情況采用不同的材料。1、作用二、填料支承結(jié)構(gòu)

支承填料2、設(shè)計(jì)要求

足夠的強(qiáng)度、剛度以及足夠的自由截面3、柵板設(shè)計(jì)注意問題

1）柵板必須有足夠的強(qiáng)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6-19柵板結(jié)構(gòu)四、噴淋裝置要求：使整個(gè)塔截面的填料表面很好潤濕，結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便。作用：噴出液體，使整個(gè)塔截面的填料很好潤濕，直接影響塔的處理能力和分離效率。1、噴灑型

管式噴灑器環(huán)管多孔噴灑器

蓮蓬頭噴灑器

管式噴灑器

DN≤300mm，可選用管式噴灑器，通過填料上的進(jìn)液管（直、彎或缺口）進(jìn)行噴灑，結(jié)構(gòu)簡單，但噴淋面積較小且不均勻。圖6-20管式噴灑器環(huán)管多孔噴灑器

DN≤1200mm，可選用單環(huán)管多孔噴灑器，結(jié)構(gòu)簡單，制造和安裝方便，缺點(diǎn)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6-21環(huán)管多孔噴灑器

蓮蓬頭噴灑器

主要有半球形、碟形、杯形，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝方便，缺點(diǎn)是小孔易堵塞，不適于處理污濁液體，一般可用于塔徑小于600mm的塔中。圖6-22蓮蓬頭噴灑器2、溢流型盤式分布器圖6-23中央進(jìn)料的盤式分布器圖6-24有升氣管的盤式分布器液體從中央進(jìn)料管加到噴淋盤內(nèi)，然后從噴淋盤上的降液管溢流槽式分布器主要用于DN＞1000mm的塔，其優(yōu)點(diǎn)是自由截面大，適應(yīng)性好，處理量大，操作彈性大，其結(jié)構(gòu)見（圖8－52），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6-25分布槽槽式孔流分布器1－主槽2－分槽3、沖擊型

反射板式噴淋器五、液體再分布器

DiDl圖8-29分配錐1、設(shè)置原因

當(dāng)液體流過填料層時(shí)，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(gè)塔的效率。2、主要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”。3、典型結(jié)構(gòu)圖6-26分配錐9、青少年是一個(gè)美好而又是一去不可再得的時(shí)期，是將來一切光明和幸福的開端。。4月-254月-25Thursday,April24,202510、人的志向通常和他們的能力成正比例。15:59:3615:59:3615:594/24/20253:59:36PM11、夫?qū)W須志也，才須學(xué)也，非學(xué)無以廣才，非志無以成學(xué)。4月-2515:59:3615:59Apr-2524-Apr-2512、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯(cuò)兒。15:59:3615:59:3615:59Thursday,April24,202513、志不立，天下無可成之事。4月-254月-2515:59:3615:59:36April24,202514、古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有堅(jiān)忍不拔之志。24四月20253:59:36下午15:59:364月-