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1、第第1313章章 塔器（塔设备）塔器（塔设备） 容器设计 13.1 概述概述 13.3 填料塔填料塔 13.2.1 板式塔的分类板式塔的分类 13.2.2 板式塔的结构板式塔的结构 本章主要内容本章主要内容 13.2 板式塔板式塔 13.3.1 填料填料 13.4 塔的强度设计塔的强度设计 13.3.2 填料塔内件的结构设计填料塔内件的结构设计 容器设计容器设计 13.1 13.1 概述概述 13.1.1 塔设备的应用塔设备的应用 装置名称装置名称 塔设备投资塔设备投资 的比例的比例(%) 装置名称装置名称 塔设备重量塔设备重量 的比例的比例(%) 化工及石化工及石 油化工油化工 25.4 6
2、0万吨，万吨，120万吨万吨/年年 催化裂化催化裂化 48.9 炼油及炼油及 煤化工煤化工 34.8530万吨万吨/年乙烯年乙烯25.3 化纤化纤44.94.5万吨万吨/年丁二烯年丁二烯54 表表13-1 塔设备的投资及重量在过程设备中所占的比例塔设备的投资及重量在过程设备中所占的比例 化工、炼油、石油化工、医药、食品及环境保护等工业部门化工、炼油、石油化工、医药、食品及环境保护等工业部门。 容器设计容器设计 13.1 13.1 概述概述 13.1.2 塔设备的选型塔设备的选型 (3) 按内件结构分：填料塔、板式塔。按内件结构分：填料塔、板式塔。 一、塔设备的分类一、塔设备的分类 (1) 按操
3、作压力分：加压塔、常压塔及减压塔。按操作压力分：加压塔、常压塔及减压塔。 (2) 按单元操作分：精馏塔、吸收塔、介吸塔、萃取塔、按单元操作分：精馏塔、吸收塔、介吸塔、萃取塔、 反应塔、干燥塔等。反应塔、干燥塔等。 容器设计容器设计 13.1 13.1 概述概述 容器设计容器设计13.1 13.1 概述概述 二、塔的组成二、塔的组成 塔内件塔内件 塔体塔体 支座支座 人孔或手孔人孔或手孔 除沫器除沫器 接管接管 吊柱及扶梯吊柱及扶梯 操作平台等操作平台等 塔体塔体外壳。除操作压力（内外壳。除操作压力（内 压或外压）、温度外，压或外压）、温度外， 要考虑风载、地震载要考虑风载、地震载 荷、偏心载荷
4、，及试荷、偏心载荷，及试 压、运输、吊装时的强压、运输、吊装时的强 度、刚度及稳定性要求。度、刚度及稳定性要求。 支座支座塔体与基础的塔体与基础的 连连 接结构。接结构。 裙式支座。裙式支座。 过程设备设计过程设备设计 13.1 13.1 概述概述 人孔及手孔人孔及手孔为安装、检修、检为安装、检修、检 查等需要所设置。查等需要所设置。 接管接管可分为进液管、出液管、可分为进液管、出液管、 回流管、进气出气管、侧回流管、进气出气管、侧 线抽出管、取样管、仪表线抽出管、取样管、仪表 接管、液位计接管等。接管、液位计接管等。 除沫器除沫器捕集夹带在气流中的液捕集夹带在气流中的液 滴。滴。 吊柱吊柱安
5、装于塔顶，安装、检修时安装于塔顶，安装、检修时 吊运塔内件。吊运塔内件。 二、塔的组成二、塔的组成 塔内件塔内件 塔体塔体 支座支座 人孔或手孔人孔或手孔 除沫器除沫器 接管接管 吊柱及扶梯吊柱及扶梯 操作平台等操作平台等 容器设计容器设计 13.2 13.2 板式塔板式塔 板式塔作用板式塔作用 逐级（板）接触的气液传质设备。逐级（板）接触的气液传质设备。 塔板塔板气液接触和传质的基本构件。气液接触和传质的基本构件。 气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层 使气使气液相密切接触而进行传质与传热液相密切接触而进行传质与传热 两相的组份浓度
6、呈阶梯式变化两相的组份浓度呈阶梯式变化 容器设计容器设计 3.2 板式塔板式塔 图图13-1板式塔的总体结构板式塔的总体结构 1吊柱吊柱 2 气体出口气体出口 3 回流液入口回流液入口 4 精馏段塔盘精馏段塔盘 5 壳体壳体 6 料液进口料液进口 7 人孔人孔 8 提馏段塔盘提馏段塔盘 9 气体入口气体入口 10 裙座裙座 11 釜液出口釜液出口 12 出入口出入口 塔盘结构塔盘结构 容器设计容器设计 13.2 板式塔板式塔 13.2.1 板式塔的分类板式塔的分类 2.按气液两相流动方式按气液两相流动方式 1.按塔板结构按塔板结构 错流板式塔和逆错流板式塔和逆 流板式塔，或称流板式塔，或称 有
7、降液管的塔板有降液管的塔板 和无降液管的塔和无降液管的塔 板。板。 目前应用最广的是筛板塔及浮阀塔目前应用最广的是筛板塔及浮阀塔 泡罩塔泡罩塔 筛板塔筛板塔 浮阀塔浮阀塔 舌形塔等舌形塔等 见图见图132， 有降液管的塔板有降液管的塔板 应用较广应用较广 容器设计容器设计 13.2 板式塔板式塔 图图 132 错流式和逆流式塔板错流式和逆流式塔板 （a）错流式）错流式 （b）逆流式）逆流式 容器设计容器设计 13.2 板式塔板式塔 13.2.2.1 塔盘塔盘 分类分类 按塔径及结构分为整块式塔盘及分块式塔盘。按塔径及结构分为整块式塔盘及分块式塔盘。 整块式塔盘整块式塔盘DN700mm 分块式塔
8、盘分块式塔盘DN800mm 13.2.2 板式塔的结构板式塔的结构 容器设计容器设计 13.2 板式塔板式塔 一、整块式塔盘一、整块式塔盘 重叠式重叠式 组装方式组装方式 定距管式定距管式 结构结构塔体由若干塔节组成，内装有一定数量的塔盘，塔体由若干塔节组成，内装有一定数量的塔盘， 塔节间用法兰连接。塔节间用法兰连接。 容器设计容器设计 13.2 板式塔板式塔 1. 定距管式塔盘定距管式塔盘 结构结构 用定距管和拉杆将同一塔节内的几块塔盘支承并固定用定距管和拉杆将同一塔节内的几块塔盘支承并固定 在塔节内的支座上，定距管起支承塔盘和保持塔盘间在塔节内的支座上，定距管起支承塔盘和保持塔盘间 距的作
9、用距的作用 塔盘与塔体之间的间隙，以软填料密封并用压圈压紧塔盘与塔体之间的间隙，以软填料密封并用压圈压紧, 见图见图13-3。高度随塔径增加。高度随塔径增加。 塔径塔径DN=300500mm时，塔节高度时，塔节高度L=800 1000mm；塔径；塔径DN=600700mm时，塔节高度时，塔节高度 L=12001500mm。 为方便安装，每个塔节中的塔盘数为为方便安装，每个塔节中的塔盘数为5-6块。块。 1塔盘板塔盘板 2降液管降液管 3拉杆拉杆4定距管定距管 5塔盘圈塔盘圈 6吊耳吊耳 7螺栓螺栓8螺母螺母 9压板压板10 压圈压圈 11石棉绳石棉绳 容器设计容器设计 13.2 板式塔板式塔
10、图图13-3定距管式塔盘结构定距管式塔盘结构 容器设计容器设计 13.2 板式塔板式塔 2. 重叠式塔盘重叠式塔盘 结构结构 塔节下部焊有一组支座，底层塔盘支承在塔节下部焊有一组支座，底层塔盘支承在 支座上，依次装入上一层塔盘，塔盘间距支座上，依次装入上一层塔盘，塔盘间距 由其下方的支柱保证，并可用三只调节螺由其下方的支柱保证，并可用三只调节螺 钉调节塔盘的水平。钉调节塔盘的水平。 塔盘与塔壁之间的间隙，同样采用软填料塔盘与塔壁之间的间隙，同样采用软填料 密封，用压圈压紧，见图密封，用压圈压紧，见图13-4。 容器设计容器设计 13.2 板式塔板式塔 图图13-4 重叠式塔盘结构重叠式塔盘结构
11、 1调节螺栓调节螺栓 2支承板支承板 3支柱支柱4压圈压圈 5塔盘圈塔盘圈6填料填料 7支承圈支承圈8压板压板 9螺母螺母10螺柱螺柱 11塔盘板塔盘板12支座支座 容器设计容器设计 13.2 板式塔板式塔 图图13-5 整块式塔盘的密封结构整块式塔盘的密封结构 1.螺栓螺栓 2螺母螺母 3压板压板 4压圈压圈 5填料填料 6圆钢圈圆钢圈 7塔盘塔盘 密封结构密封结构软填料密封，石棉线、聚四氟乙烯纤维编织填料。软填料密封，石棉线、聚四氟乙烯纤维编织填料。 容器设计容器设计 13.2 板式塔板式塔 二、分块式塔盘二、分块式塔盘 直径较大，便于制造，安装、检修，直径较大，便于制造，安装、检修， 通
12、过人孔送入塔内，焊于塔体内壁塔盘支承件上。通过人孔送入塔内，焊于塔体内壁塔盘支承件上。 焊制整体圆筒，不分塔节。见图焊制整体圆筒，不分塔节。见图13-6。 要求要求结构简单，装拆方便，足够刚结构简单，装拆方便，足够刚 性，便于制造、安装和维修。性，便于制造、安装和维修。 容器设计容器设计 13.2 板式塔板式塔 图图13-6 分块式塔盘的组装结构分块式塔盘的组装结构 1出口堰出口堰 2上段降液板上段降液板 3下段降液板下段降液板 4受液盘受液盘 5支撑梁支撑梁 6支撑圈支撑圈 7受液盘受液盘 8入口堰入口堰 9塔盘边板塔盘边板 10塔盘板塔盘板 11紧固件紧固件 12通道板通道板 13降液板降
13、液板 14出口堰出口堰 15紧固件紧固件 16连接板连接板 通道板通道板 塔盘结构塔盘结构 容器设计容器设计 13.2 板式塔板式塔 分类分类自身梁式或槽式自身梁式或槽式. 常用自身梁式（将塔盘板冲压出折边，常用自身梁式（将塔盘板冲压出折边， 足够刚性，结构简单，节省钢材），足够刚性，结构简单，节省钢材）， -见图见图13-7。 容器设计容器设计 13.2 13.2 板式塔板式塔 图图13-7 分块式塔盘板分块式塔盘板 通道板、自身梁式塔板及其连接通道板、自身梁式塔板及其连接 容器设计容器设计 13.2 13.2 板式塔板式塔 通道板通道板 接近中央处设置，塔内清洗和维修。接近中央处设置，塔内
14、清洗和维修。 在同一垂直位置上，以利采光和拆卸。在同一垂直位置上，以利采光和拆卸。 也可用一块塔盘板代替，见图也可用一块塔盘板代替，见图1313- -6 6。 容器设计容器设计13.2 板式塔板式塔 椭圆垫板椭圆垫板图图1313- -8 8双面可拆结构双面可拆结构 容器设计容器设计 13.2 板式塔板式塔 13.2.2.2 降液管降液管 一、降液管的型式一、降液管的型式 结构型式结构型式圆形和弓形两类。圆形和弓形两类。 圆形降液管圆形降液管 用于液体负荷低，塔径较小，用于液体负荷低，塔径较小， 不容易引起泡沫的场合不容易引起泡沫的场合 （图（图13-9（a），），(b)，（，（c） 弓型区截面
15、中仅有一小部分用弓型区截面中仅有一小部分用 于有效的降液截面。于有效的降液截面。 容器设计容器设计 13.2 板式塔板式塔 (a)(b)(c)(d)(e) 固定在塔盘上的固定在塔盘上的 弓型降液管弓型降液管 弓形区全部截面弓形区全部截面 用作降液面积用作降液面积 弓型区截面中仅有一小部弓型区截面中仅有一小部 分用于有效的降液截面。分用于有效的降液截面。 图图13-9 降液管的型式降液管的型式 过程设备设计过程设备设计 13.2 板式塔板式塔 二、降液管的结构二、降液管的结构 图图13-10 整块式塔盘的弓型降液管结构整块式塔盘的弓型降液管结构 （a） （b） （b）用于不锈钢塔盘）用于不锈钢塔
16、盘 或塔盘板较薄时或塔盘板较薄时 （a）用于碳钢）用于碳钢 塔盘，或塔盘塔盘，或塔盘 板较厚板较厚 整块式塔盘的降液管，整块式塔盘的降液管， 一般直接焊接于塔盘一般直接焊接于塔盘 板上。板上。 容器设计容器设计 13.2 板式塔板式塔 分块式塔盘的降液管，有垂直式和倾斜式分块式塔盘的降液管，有垂直式和倾斜式 垂直式降液管垂直式降液管 小直径或负小直径或负 荷小的塔，结构荷小的塔，结构 比较简单比较简单 倾斜式降液管倾斜式降液管用于降液面积占塔盘用于降液面积占塔盘 总面积总面积12%以上时，取倾角为以上时，取倾角为10左右，左右， 使降液管下部的截面积为上部截面积的使降液管下部的截面积为上部截面积的 5560%，增加塔盘的有效面积。，增加塔盘的有效面
