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1、2017/11/10,共94页,1,塔设备,2017/11/10,共94页,2,主要内容,8.1 塔设备的分类和总体结构8.2 填料塔8.3 板式塔8.4 塔设备的附件8.5 塔设备的选型,2017/11/10,共94页,3,学习要求,了解塔设备的作用和基本要求掌握塔设备的组成和各部分的作用掌握填料的类型和各自特点熟悉液体分布器的作用和分类掌握板式塔按结构分类的各种结构形式 熟悉不同类型塔设备的基本结构、主要特性和适用场合了解塔设备选用的基本思路和选型,2017/11/10,共94页,4,重要的单元操作设备，作用是实现气（汽）液相或液液相之间的充分接触，从而达到相际间进行传质及传热的目的。,1
2、. 气液两相充分接触，相际间传热面积大。,2. 生产能力大，即气液处理量大。,3. 操作稳定，操作弹性大。,4. 阻力小。,5. 结构简单，制造、安装、维修方便，设备的投资及操作费用低。,6. 耐腐蚀，不易堵塞。,基本要求,塔设备的应用,2017/11/10,共94页,5,各种塔设备,净化塔,填料塔,空气分离塔,解吸塔,塔设备的应用,2017/11/10,共94页,6,甲醇酒精回收塔,塔设备的应用,2017/11/10,共94页,7,酒精回收塔,塔设备的应用,化肥厂塔设备,2017/11/10,共94页,8,塔设备的投资及重量在过程设备中所占的比重,2017/11/10,共94页,9,塔设备分
3、类,按操作压力（加压塔、常压塔、减压塔）,按单元操作分（精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔、干燥塔、冷却塔等）,按内件结构分（填料塔、板式塔）,组成：,塔体、支座、人孔及手孔、接管、除沫器、吊柱等。,塔设备的分类,2017/11/10,共94页,10,塔设备的总体结构,塔体：塔设备的外壳。塔体由等直径、等壁厚的筒体及上下封头组成；对于大型塔设备，为了节省材料也有采用不等直径、不等壁厚的塔体。支座：塔体与基础的连接结构，必须保证塔体坐落在确定的位置上进行正常的工作。由于塔设备较高、重量较大，又要承受各种动载荷，为保证其足够的强度及刚度，通常采用裙式支座。接管：用于连接工艺管线，使塔设备与其他
4、相关设备相连接。,2017/11/10,共94页,11,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。人孔及手孔：为满足安装、检修等需要，在塔体上设置一定数量的人孔或手孔。不同的塔设备，其人孔或手孔的结构与位置的要求也不相同。吊柱：安装于塔顶，主要用于安装、检修时吊运塔内件。,塔设备的总体结构,2017/11/10,共94页,12,填料塔的基本特点是结构简单，压力降小，传质效率高，便于采用耐腐蚀材料制造。研究方向： 1）开发多种形式、规格和材质的高效、低压降、大流量的填料； 2）与不同填料相匹配的塔内件结构； 3）填料层中液体的流动和分布规律；
5、4）蒸馏过程的模拟。 ,填料塔,塔设备分类,2017/11/10,共94页,13,填料塔总体结构,液体再分布器：将液体重新均匀分布于塔截面上，防止产生壁流和锥区。栅板和支撑圈：支撑填料重力填料卸出孔：便于取出填料过程：液体自塔上进入，通过液体气体喷淋装置均匀淋洒在塔截面上，气体由塔底进入塔内，通过填料缝隙中的自由空间上升，从塔上部排出，气液两相在填料塔内呈逆流，得到充分接触，从而达到传热和传质的目的。,2017/11/10,共94页,14,8.2.1 填料,填料：填料塔核心元件，为气液两相接触进行传质和传热提供了表面，并与塔的其他内件共同决定了填料塔的性能。分类：颗粒型填料（散装填料）和规整填
6、料颗粒型调料：环形调料、鞍形填料、鞍环填料和其他填料。规整填料：波纹填料和板波纹填料。,2017/11/10,共94页,15,短拉西环,拉西环,环十字环内螺旋环,鲍尔环和改进鲍尔环,阶梯环,环鞍形,半环填料（环-鞍）,金属Intalox（鞍-环）,弧鞍形,矩鞍形,改进矩鞍形,散装填料的发展,1914年拉西发明,最原始的填料：碎石、砖块、瓦砾,1978年美国Norton公司开发,2017/11/10,共94页,16,环形填料,拉西环特点：外径和高度相等的圆柱体。可用陶瓷、金属、塑料等材料制成，以陶瓷拉西环最普遍。100mm以上大尺寸拉西环一般采用整砌方式装填， 75mm小尺寸拉西环多采用乱堆方式
7、填充。,返回,2017/11/10,共94页,17,环形填料,环、十字环及内螺旋填料：分别在拉西环内分别增加一竖直隔板、十字隔板和螺旋形隔板而成。增加表面积，分离效率有所提高，传质效率并没有显著提高。,(a) (b) (c),环填料,返回,2017/11/10,共94页,18,开孔形填料,鲍尔环填料是针对拉西环的一些缺点改进而得到。同样尺寸与材质的鲍尔环与拉西环相比，相对效率高30左右；在相同的压降下，鲍尔环的处理能力比拉西环增加50以上；在相同的处理能力下，鲍尔环填料的压降仅为拉西环的一半。,填料图片,下一页,2017/11/10,共94页,19,改进鲍尔环填料,特点：与鲍尔环相似，只是环壁
8、上开孔的大小及内弯叶片的数量不同。每个窗孔改为上下两片叶片从两端分别弯向环内，叶片数比鲍尔环多处一倍，并交错地分布在四个平面上。填料内的气、液分布情况得到改善，处理能力较鲍尔环提高10以上。,返回,2017/11/10,共94页,20,阶梯环填料,特点：结构类似鲍尔环，高度减小一半，且填料的一端扩为喇叭形翻边，增加了填料环的强度，使填料在堆积时相互的接触由线接触为主变成为以点接触为主；增加了填料颗粒的空隙，减少了气体通过填料层的阻力，同时改善了液体的分布，促进了液膜的更新，提高了传质效率。,返回,2017/11/10,共94页,21,鞍形填料：弧鞍形，矩鞍形，改进矩鞍,弧鞍形填料特点：和拉西环
9、比较性能有一定的改善。由于相邻填料容易产生套叠和架空的现象，使一部分填料表面不能被湿润，即不能成为有效的传质表面，目前基本被矩鞍形填料所取代。,返回,2017/11/10,共94页,22,矩鞍形填料,特点：将弧鞍填料的两端由圆弧改为矩形，克服弧鞍填料容易互相叠合的缺点。空隙率较大，填料表面利用率高，与拉西环相比压降低，传质效率提高，与尺寸相同的拉西环相比效率约提高40以上。这种填料不易被固体悬浮颗粒所堵塞，装填时破碎量较少，被广泛推广使用。,返回,2017/11/10,共94页,23,改进矩鞍填料,特点：将矩鞍填料的平滑弧形边缘改为锯齿状，在填料的表面增加皱折，开有圆孔。改善了流体分布，增大了
10、填料表面的湿润率，增强了液膜的湍动，降低了气体阻力，提高了处理能力和传质效率。,返回,2017/11/10,共94页,24,金属矩鞍环填料,结构：将开孔环形填料和矩鞍填料的特点相结合，既有类似于开孔环形填料的圆环，环壁开孔和内伸的舌片，又有类似于矩鞍填料的圆弧形通道。特点：流体通量大、压降低、滞留量小，有利于液体在填料表面的分布及液体表面的更新，从而可提高传质性能。与金属鲍尔环相比，填料的通量提高1530，压降降低4070，效率提高10左右。,返回填料分类,2017/11/10,共94页,25,丝网波纹填料,金属,塑料,板波纹填料,金属填料,塑料填料,陶瓷板波纹填料, 规整填料在塔内按均匀的几
11、何图形规则、整齐地堆砌的填料。,碳纤,规整填料,2017/11/10,共94页,26,波纹填料,结构：由若干厚度0.10.25mm，相互垂直排列的波网片叠合组成的盘状规整填料网片的波纹方向与塔轴线成30o或45o的倾斜角，相邻两片网片的波纹方向相反，于是在波纹网片之间构成一个相互交叉又相互贯通的三角形截面的通道网。叠合在一起的波纹网片周围用带状丝网箍住，构成一个圆柱形填料盘。特点：间隙率及比面积均大，丝网的细密网孔，对液体有毛细管作用，有少量液体即可在丝网表面形成均匀的液膜，因而填料的表面润湿率很高。,2017/11/10,共94页,27,板波纹填料,结构：保留金属丝网波纹填料几何规则的结构特
12、点，不同的是改用表面具有沟纹及小孔的金属板波纹片代替金属网波纹片，即每个填料盘由若干金属板波纹片相互叠合而成。特点：保留了金属丝网波纹填料压降低、通量高持液量小、气液分布均匀、几乎无放大效应等优点，传质效率也比较高，但其造价比丝网波纹填料要低得多。,陶瓷孔板波纹填料,2017/11/10,共94页,28,新型填料介绍瓷球填料聚丙烯填料金属填料其它新型填料,2017/11/10,共94页,29,瓷球填料,惰性氧化铝球 高铝球,刚玉球 活性瓷球,返回,2017/11/10,共94页,30,惰性氧化铝,惰性氧化铝球为石油化工厂化纤厂、烷基苯厂、芳烃厂、乙烯厂、天然气厂等加氢裂化精制装置、催化重整装置
13、、异构化装置、脱甲基装置等垫底填充材料。,返回,2017/11/10,共94页,31,高铝球、刚玉球,它广泛使用于炼油厂反应器和干燥塔，脱氟器和液相脱硫器以及油田的轻油回收，各种化工企业的新鲜水和污水处理设施，中型以上化肥厂的二段转化炉以及活性碳分离装置。也可使用上述瓷球充填于空分设备中以取代海滩9-13规格卵石。,返回,2017/11/10,共94页,32,活性瓷球,YHI-P型活性氧化铝，Y-型氧化铝是具有很多毛细孔道，具有高强的活性，具有吸附干燥，选择吸附，及除氟的本领，吸饱和后又在175度-400度加热除去水而复活进行多再生。仍可作催化剂载体使用。,返回,2017/11/10,共94页
14、,33,聚丙烯花环,它具有空隙率大，压降和传质单元高度低，泛点高、汽液接触充分、比重小、传质效率高等特点。,2017/11/10,共94页,34,聚丙烯多面球,它具有空隙率大，压降和传质单元高度低，泛点高、汽液接触充分、比重小、传质效率高等特点。,2017/11/10,共94页,35,聚丙烯海尔环,它具有空隙率大，压降和传质单元高度低，泛点高、汽液接触充分、比重小、传质效率高等特点。,2017/11/10,共94页,36,聚丙烯带边覆盖球,它具有空隙率大，压降和传质单元高度低，泛点高、汽液接触充分、比重小、传质效率高等特点。,2017/11/10,共94页,37,聚丙烯矩鞍环,它具有空隙率大，
15、压降和传质单元高度低，泛点高、汽液接触充分、比重小、传质效率高等特点,2017/11/10,共94页,38,聚丙烯半软性填料,具有空隙率大，压降和传质单元高度低，泛点高、汽液接触充分、比重小、传质效率高等特点,2017/11/10,共94页,39,聚丙烯阶梯环,聚丙烯鲍尔环,返回,2017/11/10,共94页,40,金属共轭环,具有低压降、大通量，传质效率高。,返回,2017/11/10,共94页,41,英特洛克斯,压降低、通量大效率高（甚至在较低的液体流率），高的弹性比，填料层内液体再分布性能好。,2017/11/10,共94页,42,八四内弧环（VSP环）,该填料是由美国Piping &. Materiais Jaeger Products Inc. 于80年代后期开发，该填料有合理的几何对称性，构造均匀性及高的空隙率；八弧圈与四弧圈顺轴向交替安排，名弧段沿径向向环内折进，从而使填料表面连续而不断开，且在空间均匀分布，与鲍尔环相比，通量可提高15-30%；国外称其为(Very Speciqi Packing)其意是非常优异的填料。,2017/11/10,共94页,43,特点： 压降低、通量大、效率高、负荷弹性大、强度好等。 材质： 不锈钢，碳钢，塑料等。 应用： 合成氨脱硫、脱碳、变换及石化常减压等大型装置。,2017/11/10,共94页,
