炼油塔设备基础知识讲座教程文件

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1、,塔设备基础知识,主 要 内 容,塔设备种类 塔设备的主要构件及作用 塔设备的一般结构 塔设备的载荷种类及对强度的影响 常见腐蚀部位、形态及腐蚀原因 塔设备运行中常见故障及处理方法,第一部分 塔设备种类,一、塔设备主要功能 塔设备是石油化工、化学工业、石油工业等生产中最重要的设备之一。它可使气（汽）液或液液相之间进行充分接触，达到相际传热及传质的目的。在塔设备中能进行的单元操作有：精馏、吸收、解吸，气体的增湿及冷却等。,板式塔是一种逐级（板）接触的气液传质设备。塔内以塔板为基本构件，气体自塔底以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气-液相密切接触而进行传质传热，两相的浓度呈阶梯式变化。 填料塔

2、属于微分接触型的企业传质设备。塔内以填料为气液接触和传质的基本元件。液体在填料表面呈膜状自上而下流动，气体呈连续相自下而上与液体做逆流流动，并进行气液两相间的传质与传热。两相的浓度或温度延塔高呈连续变化。,第二部分 塔设备的主要构件及作用,一、塔的主要构件,由上图可见，无论是板式塔还是填料塔，除了各种内件之外，均由塔体、支座、人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操作平台等组成。,a.塔体 塔体即塔设备的外壳，常见的塔体由等直径、等厚度的圆筒及上下封头组成。塔设备通常安装在室外，因而塔体除了承受一定的操作压力（内压或外压）、温度外，还要考虑风载荷、地震载荷、偏心载荷。此外还要满足在试压、运输及

3、吊装时的强度、刚度及稳定性要求,b.支座 塔体支座是塔体与基础的连接结构。因为塔设备较高、重量较大，为保证其足够的强度及刚度，通常采用裙式支座。 c.人孔及手孔 为安装、检修、检查等需要，往往在塔体上设置人孔或手孔。不同的塔设备，人孔或手孔的结构及位置等要求不同。 d.接管 用于连接工艺管线，使塔设备与其他相关设备相连接。按其用途可分为进液管、出液管、回流管、进气出气管、侧线抽出管、取样管、仪表接管、液位计接管等。 e.除沫器 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、分离效果都具有较大的影响。 f.吊柱 安装于塔顶，主要用于安装、检修时吊运塔内件。,第三部分 塔设备的一般结

4、构,一、板式塔,（一）常用板式塔的类型,1、泡罩塔 泡罩塔是工业应用最早的板式塔，而且在相当长的一段时期内是板式塔中较为流行的一种塔型。泡罩塔盘的结构主要由泡罩、升气管、溢流堰、降液管及塔板等部分组成，如下图所示。 泡罩塔的气液接触元件是泡罩，有圆形与条形两种，应用最广泛的圆形泡罩。圆形泡罩的直径有 80mm 100mm 150mm三种。,优点： 操作弹性大，因而在负荷波动范围较大时，仍能保持塔的稳定操作及较高的分离效率；气液比的范围大，不易堵塞等。 缺点 结构复杂、造价高、气相压降大、以及安装维修麻烦等。 目前，只是在某些情况如生产能力变化大，操作稳定性要求高，要求有相当稳定的分离能力等要求

5、时，可考虑使用泡罩塔。,2、浮阀塔 浮阀塔板的结构特点是在塔板上开有若干个阀孔，每个阀孔装有一个可上下浮动的阀片，阀片本身连有几个阀腿，插入阀孔后将阀腿底脚拨转90，以限制阀片升起的最大高度，并防止阀片被气体吹走。阀片周边冲出几个略向下弯的定距片，当气速很低时，由于定距片的作用，阀片与塔板呈点接触而坐落在阀孔上，在一定程度上可防止阀片与板面的粘结。浮阀的类型很多，国内常用的F1型、V-4型及T型等 。,浮阀塔 优点： 生产能力大； 操作弹性大； 塔板效率较高，； 塔板结构及安装较泡罩简单，重量较轻 。 浮阀塔的缺点为： 在气速较低时，仍有塔板漏液，故低气速时塔板效率有所下降； 浮阀阀片有卡死和

6、吹脱的可能，这会导致操作运转及检修的困难； 塔板压力降较大，妨碍了它在高气相负荷及真空塔中的应用。,3、筛板塔 筛板塔也是应用历史较久的塔型之一，与泡罩塔相比，筛板塔结构简单，筛板塔结构及气液接触状况如下图所示。筛板塔塔盘分为筛孔区、无孔区、溢流堰及降液管等部分。,优点 结构简单，制造和维修方便，相同条件下生产能力高于浮阀塔； 塔板压力降较低，适用于真空蒸馏； 塔板效率较高，但稍低于浮阀塔； 具有较高的操作弹性，但稍低于泡罩塔。 缺点 小孔径筛板易堵塞，不适于处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液。,4、舌形塔及浮动舌形塔 （1）舌型塔盘产生的原因 一般情况下，塔盘上气流垂直向上喷射（如筛板塔）

7、，这样往往造成较大的雾沫夹带，如果使气流在塔盘上沿水平方向或倾斜方向喷射，则可以减轻夹带，同时通过调节倾斜角度还可以改变液流方向，减小液面梯度和液体返混。,（2）舌形塔 舌型塔应用较早的一种斜喷型塔。气体通道为在塔盘上冲出的以一定方式排列的舌片。舌片开启一定的角度，舌孔方向与液流方向一致，如下图a所示。,舌形塔结构简单，安装检修方便，但这种塔的负荷弹性较小，塔板效率较低，因而使用受到一定限制。 舌孔有两种，三面切口上图（b）及拱形切口上图（c）。通常采用三面切口的舌孔。舌片的大小有25mm和50mm两种，一般采用50mm如上图（d），舌片的张角常用20,(3)浮动舌形塔 浮动舌形塔是20世纪6

8、0年代研制的一种定向喷射型塔板。它的处理能力大，压降小，舌片可以浮动。因此，塔盘的雾沫夹带及漏液均较小，操作弹性显著增加，板效率也较高，但其舌片容易损坏。 浮动舌片的结构见下图 ，其一端可以浮动，最大张角约20。舌片厚度一般1.5mm，质量约为20g。,5、穿流式栅板塔 穿流式栅板塔（如右图）属于无溢流堰装置的板式塔，在工业上也得到广泛的应用。根据塔盘上所开的栅缝或筛孔，分别称为穿流式栅板塔或穿流式筛板塔。这种塔没有降液管，气液两相同时相向通过栅缝或筛孔。操作时蒸气通过孔缝上升进入液层，形成泡沫；与蒸气接触后的液体不断地通过孔缝流下。,优点 ： 由于没有降液管，所以结构简单，加工容易、安装维修

9、方便，投资少； 因节省了降液管所占的塔截面（一般约为塔盘截面的15%30%），允许通过更多的蒸气量，因此生产能力比泡罩塔大20%100%； 因为塔盘上开孔率大，栅缝或筛孔处的压力降较小，比泡罩塔低40%80%，可用于真空蒸馏。 其缺点是： 塔板效率比较低，比一般板式塔低30%60%，但因这种塔盘的开孔率大，气速低，形成的泡沫层高度较低，雾沫夹带量小，所以可以降低塔板的间距，在同样分离条件下，塔总高与泡罩塔基本相同； 操作弹性较小，能保持较好的分离效率时，塔板负荷的上下限之比约为2.53.0。,（6）导向筛板塔 导向筛板塔盘的结构如上图 所示。它是在普通筛板塔盘上进行了两项改进，其一是在筛板上开

10、设了一定数量与液流方向一致的导向孔；其二是在液体进口区设置了鼓泡促进装置。利用导向孔喷出的气流推动液体，既可减少液面落差，又可通过适当安排的导向孔来改善液流分布的状况，减少液体返混，从而提高塔板效率，并且导向孔气流与筛孔气流合成了抛物线型的气流，可减少雾沫夹带。鼓泡促进装置使塔盘进口区的液层变薄，可避免漏液，因而易于鼓泡，从而使整个鼓泡区内气体分布均匀，故可增大处理能力和减少塔板压力降。,（7）板式塔的比较 各种板式塔的比较是一个十分复杂的问题。但就生产能力、塔板效率、操作弹性、压力降及造价等方面来看，浮阀塔在蒸气负荷、操作弹性、塔板效率方面与泡罩塔相比都具有明显优势，因而目前获得了广泛应用。

11、筛板塔的压降小、造价低、生产能力大，除操作弹性较小外，其余均接近浮阀塔，故应用也较广。栅板塔操作范围较窄，塔板效率随负荷变化较大，应用受到一定限制。,（二）塔盘结构,板式塔的塔盘分为溢流式和穿流式两类，二者之间的区别就在于溢流式塔盘有降液管，而流式塔盘上的气液两相同时通过塔盘上的孔道流动， 考虑到溢流式塔盘是炼油厂主要使用形式，今天主要介绍溢流式塔盘结构 溢流式塔盘由气液接触元件、塔板、降液管及受液盘、溢流堰等构成,1、塔盘的分类 塔盘按结构特点可分为整块式塔盘和分块式塔盘。当塔径DN700mm时，采用整块式塔盘；塔径DN800mm时宜采用分块式塔盘。,（1）整块式塔盘 整块式塔盘根据组装方式

12、不同可分为定距管式及重叠式两类。采用整块式塔盘时，塔体由若干个塔节组成，每个塔节中装有一定数量的塔盘，塔节之间采用法兰连接。,（2）分块式塔盘 直径较大的板式塔，为便于制造、安装、检修，可将塔盘板分成数块，通过人孔送入塔内，装在焊于塔体内壁的塔盘支承件上。分块式塔盘的塔体，通常为焊制整体圆筒，不分塔节。,2、降液管 作用：使夹带气泡的液流进入降液管后具有足够的分离空间，能将气泡分离出来，从而仅有清液流往下层塔盘。 降液管的结构型式可分为圆形降液管和弓形降液管两类 。圆形降液管通常用于液体负荷低或塔径较小的场合，弓型降液管适用于大液量及大直径的塔 。,3、受液盘 为了保证降液管出口处的液封，在塔

13、盘上设置受液盘，受液盘有平型和凹型两种（见下图)。受液盘的型式和性能直接影响到塔的侧线取出、降液管的液封和流体流入塔盘的均匀性等。平型受液盘适用于物料容易聚合的场合 ；当液体通过降液管与受液盘的压力降大于25mm水柱，或使用倾斜式降液管时，应采用凹型受液盘,4、溢流堰及进口堰 溢流堰有保持塔盘板上一定液层高度和促使液流均匀分布的作用。采用平型受液盘时，为使上层塔板流入的液体能在塔盘上均匀分布，并为了减小入口液流的冲力，常在液体进口处设置进口堰,二、填料塔,（一）填料 填料是填料塔的核心内件，它为气液两相充分接触进行传热传质提供了表面积。可分为散装填料和规整填料两大类。,1、散装填料 散装填料是

14、指以乱堆为主的填料，这种填料是具有一定外形的颗粒体，又称之为颗粒填料，根据外形分以下三种： a环形填料：拉西环填料、鲍尔环填料 、阶梯环填料 b鞍形填料：弧鞍填料 、矩鞍填料 、改进矩鞍填料 C金属鞍环填料,2,2、规整填料 在乱堆的散装填料塔内，气液两相的流动路线是随机的，加之填料填装时难以做到各处均匀如一，因而容易产生沟流等不良情况，从而降低塔的效率。 规整填料是一种在塔内按均匀的几何图形规则、整齐堆砌的填料，这种填料人为规定了填料层中气液的流路，减少了沟流和壁流的现象，大大降低了压降，提高了传热传质的效果。 规整填料的种类按照结构可分为丝网波纹填料和板波纹填料。,（二）填料的支撑装置 填

15、料的支承装置安装在填料层的底部。其作用是防止填料穿过支承装置而落下；支承操作时填料层的重量；保证足够的开孔率，使气液两相能自由通过。,1、栅板型支承 、 支承栅板是结构最简单、最常用的填料支承装置（如下图）。它由相互垂直的栅条组成，放置于焊接在塔壁的支撑圈上。这种支承装置广泛用于规整填料塔。用于散装填料时，栅板上先放置一盘板波纹填料，然后再装填散装填料。避免散装填料直接乱堆在栅板上， 将空隙堵塞从而减少其开孔率,2、气液分流型支承 气液分流型支承属于高通量低压降的支承装置。其特点是为气体及液体提供了不同的通道，避免了栅板式支承中气液从同一孔槽中逆流通过。这样既避免了液体在板上的积聚，又有利于液

16、体的均匀再分配。有驼峰式支承装置 （下左图）孔管式填料支承装置 （下右图）,（三）填料塔的液体分布器 液体分布器安装于填料上部，它将液相加料及回流液均匀地分布到填料的表面上，形成液体的初始分布。在填料塔的操作中，因为液体的初始分布对填料塔的影响最大，所以液体分布器是填料塔最重要的塔内件之一。 液体分布器根据其结构形式，可分为管式、槽式、喷洒式及盘式。,（四）液体收集再分布器 1、填料层分段 当液体沿填料层向下流动时，有流向器壁形成“壁流”的倾向，结果使液体分布不均，降低传质效率，严重时使塔中心的填料不能被润湿而形成“干锥”。为了提高塔的传质效率，填料必须分段，在各段填料之间，安装液体收集再分布装置。其作用有二：一是收集上一填料层的液体，并使其在下一填料层均匀分布；二是当塔内气、液相出现径向浓度差时，液体收集再分布器将上层填料流下的液体完全收集、混合，然后分布到下层填料，并将上升的气体均匀分布到上层填料以消除各自的径向浓度差。,2、典型结构 （1）分配锥 用