第四章 塔设备,目 录,一、塔设备在化工生产中的作用和地位塔设备是化工、石油化工、炼油、医药、轻工等生产中的重要设备之一在设备内可进行气-液、液-液传质及传热过程还可以完成精馏、吸收、解吸、萃取等化工单元操作，及工业气体的干燥、冷却、回收等工艺过程第一节 塔设备的应用及类型,因生产工艺条件不同，塔设备的结构类型也各异，但化工生产对塔设备的一般要求： ● 工艺性能好---两相（气-液、液-液）充分接触，具 备较高的传质、传热效率； ● 生产能力大---两相充分的接触时间、接触面积及流量； ● 操作弹性（稳定性）好---在负荷较大时，仍能稳定操作； ● 能量消耗少---内部流体阻力小，减少热量损失，节省能源 和操作费用； ● 结构合理---结构简单，便于制造、安装、维护，使用周期长，经济效益高板式塔结构,填料塔结构,二、塔设备的分类按操作压力分：减压塔、常压塔、加压塔按生产单元分：吸收塔、精馏塔、萃取塔、干燥塔、洗涤塔 按塔的内件结构分：板式塔、填料塔◆ 板式塔 内部有一定数量的塔盘，气体自塔底向上以鼓泡喷射的形式穿过塔盘上的液层，使气液两相充分接触，进行传质。
上升的气体和下降的液体主要在塔板上接触而传质、传热气液两相的组份浓度呈阶梯式变化◆ 填料塔内部填有一定高度的填料，液体自塔的上部沿填料表面向下流动，气体作为连续相自塔底向上流动，与液体进行逆流传质气液两相的组份浓度沿塔高连续变化 \\105个化工设备原理动画\塔设备\填料萃取塔.swf,第二节 板式塔,,一、板式塔的整体构造,,二、板式塔分类,◆ 塔盘的形式泡罩形、筛板塔、浮阀形、舌形塔等类型\\105个化工设备原理动画\塔设备\塔板结构.swf \\105个化工设备原理动画\塔设备\塔板类型.swf1、 泡罩塔 ---是工业上最早实用的塔设备，目前被广泛应用于精馏、吸收等过程主要包括 泡罩、 升气管、 溢流管、 降液管等1、气液两相接触比较充分，传质效果好，塔板效率较高； 2、操作弹性大，在气、液负荷波动较大时仍能保持较恒定的塔板效率 3、对物料适应性强，塔板不易堵塞； 4、生产能力大，多用于大型生产泡罩塔优点,1、结构复杂，金属耗量大，造价高，安装和维修不方便 2、气体压力降大缺点,2、筛板塔主要由筛板塔盘、溢流管、降液管、等组成筛板盘上分筛孔区、无孔区、溢流堰、降液管等几部分筛板塔,1、结构简单，制造、维修方便。
2、塔板效率较高，生产能力大 3、压力降低； 4、大孔径筛板对物料的适应性强，不易堵塞 缺点： 1、操作弹性小，需保持较稳定的气、液流速，否则会造成漏液或气液接触不良 2、小孔径筛板易堵塞，不适宜处理脏的、粘性大的和带固体颗粒的料液筛板塔的优点,3、浮阀塔,浮阀塔是当今使用最广泛的塔型之一，其综合性能优越，在设计和选用时，常被首先考虑在塔盘上开一定形状的塔孔，空中安有浮阀浮阀是浮阀塔的气、液接触元件，可在适当范围内上下浮动，因而可适应较大的气相负荷的变化浮阀塔盘气液接触状况,1、处理能力大---结构紧凑，生产能力大，比泡罩塔提高20-40%； 2、塔板效率高---蒸汽以水平方向吹入液层，阻力小，气液接触时间长且接触状况良好，故雾沫夹带少，塔板效率高； 3、操作弹性大---浮阀可根据气量大小上下浮动，且气速不变，可在较宽范围内保持高效率； 4、压力降小浮阀塔的优点,4、舌形和浮舌塔舌形塔属于喷射型 塔，在塔盘板上开有 与液流同方向的舌形 孔，舌片与板面成一 定角度舌形塔盘的舌孔,浮舌形塔盘的舌片,1、舌形塔是喷射型塔，气体喷出的方向和液体流动的方向一致，可充分利用气体动能促进气液两相间的接触，提高传质效率。
2、气体不必通过较深的液层，压力降小，雾沫夹带小，可采用较大气速，故生产能力大，压力降小； 3、结构简单，安装、维修方便舌形塔的优点,操作过程中，浮动舌容易磨损缺点,塔盘溢流装置除沫装置进出口接管,二、板式塔的主要内部构件,整块式塔盘分块式塔盘,,板式塔,1、塔盘,塔盘是板式塔完成传质、传热的主要部件可分为穿流式和溢流式两类主要以溢流式为例介绍塔盘结构塔盘一般由塔盘板（泡罩形、筛板形、浮阀形、舌形）、降液管、受液盘、溢流堰、支撑圈、支撑梁等部件组成当DN ≤800~900mm, 整块式塔盘；DN ≥ 800~900mm, 分块式塔盘1)整块式塔盘 A 结构：由若干塔节组成，每个塔节内安装若干层塔板，塔节之间通过法兰和螺栓连接分为：定距离管式和重叠式塔盘 定距离管式：通过拉杆和定距离管固定塔盘； 重叠式塔盘：通过支座和支柱来固定塔盘定距管式,B 安装结构：角焊和翻边两种结构 角焊：将塔盘圈角焊于塔盘板上，适用于塔盘圈 较低时； 翻边：塔盘翻边，若塔盘圈较短，可直接冲压成形；若塔盘圈较长，再焊接塔盘与塔壁的密封：为防止气体从塔盘与塔壁之间的空隙通过，可采用石棉做填料密封，通过压紧压板、压圈、紧固螺栓、螺母，使填料变形而达到密封的目的。
2、分块式塔盘,（1)结构在直径较大的板式塔中，为便于制造、安装、检修，可采用分块式塔盘通过人孔，将塔板送入塔内，装在支撑件上，塔体一般为焊制圆筒塔板根据装配位置的不同，通常由弓形板、矩形板和通道板组成弓形板：设置在靠近塔壁位置； 通道板置于塔盘中间，便于安装和维修； 其他区域设置矩形板单流型：φ 800~2400mm；双流型： φ＞2400mm单溢流支持圈支承塔盘,双溢流具有支持主梁的塔盘,（3）安装为了安装和检修的方便，分块式塔盘的连接，分为上可拆式和上下均可拆式 对于DN≤2000mm 塔盘通过焊在塔壁上的支撑圈支撑; DN ≥ 2000mm,需设置支承梁支承上可拆螺栓连接,上下均可拆螺栓连接,1—螺母；2—塔盘板Ⅰ；3—塔盘板Ⅱ；4—T形螺栓,2、溢流装置,主要包括溢流堰、降液管（溢流管）和受液管1）溢流堰,保持塔板上的液层高度,促使液流均匀分布,流量较大时，高度低，长度大; 流量小时，高度高，长度小.,（2）降液管,作用：将进入其内的含有气泡的液体进行气液分离，使清液进入下一层塔盘 型式和大小视具体流量和液体在其内的停留时间而定 形状：圆形、弓形3）受液盘,作用：保证降液管出口处的液封。
形状：平板形、凹形 多采用凹形：因凹形受液盘不仅可以缓冲降液管流下来的液体冲击，减少 因冲击而造成的液体飞溅，而且当回流量很小时，也具有较好的液封作用3、除沫装置,在塔内气速较大时，会出现塔顶物沫夹带，这不但会造成物料的损失，也使塔的效率降低，同时还可能造成环境污染为了避免这种情况，需在塔顶设置除沫装置作用：减少液体的夹带损失，确保气体的纯度，保证后续设备的正常操作 常用的除沫器：丝网和旋流板除沫器1、丝网除沫器,优点：比表面积大、重量轻、使用方便， 除沫效率高，压力降小适用于清洁的气体，不宜用于液滴中含有或易析出固体物质的场合广泛应用与石油、化工、轻工等生产中是目前应用最为广泛的除沫装置2、旋流板除沫器,是一种离心分离式的除沫器，夹带液沫的气体通过叶片是产生旋转运动，在离心力的作用下将液滴甩至器壁而分离，除沫效率高通常用于分离含有较大液滴或颗粒的气液分离液体进料（包括回流）管 1－进料口；2－进口堰,4、塔设备的进出口接管,（1）进料口 液体进料口：为使液体均匀通过塔板，较少进料波动带来的影响，通常在加料板上设进口堰 直管型、弯管型气体进料管,液体进料口：一般做成45°的切口，以使气体均匀分布。
气液混合进料管 （也称切向进料管） 1－上挡板； 2－下挡板； 3－导向挡板,气体出口管,,（2）出口管气体出口管：管径不宜过小，以减少压降，避免夹带液滴通常设置挡板，如有严格要求，需安装除沫装置塔设备的应用,对塔设备的基本要求,塔设备的分类,塔设备的发展趋势,,,,,塔设备的设计内容,第三节 填料塔,一、填料及支承结构◆ 填料的种类散装填料规整填料格栅填料,填料种类,◆ 填料支承结构 ● 填料支承结构的作用填料的支承结构安装在填料层的底部，其作用是支撑填料及填料层中所载液体，同时还要保证气流能均匀地进入填料层，并使气流的流通面积无明显减少● 填料支承结构的分类填料支承结构有栅板和波形板,整块式栅板,,整块式格栅板结构,开孔波形板,二、液体分布装置◆ 液体初始分布装置液体初始分布装置是分布塔顶回流液的部件工业上较常用的有喷洒型、溢流型、冲击型等喷洒型中又有管式和喷头式两种环管多孔喷洒器,喷头式喷洒器,管式喷洒器,,多支管喷洒器,有升气管的盘式喷洒器,冲击式喷洒器,◆ 液体再分布装置 每隔一定高度的填料层设置一液体再分布装置，以便使液体再一次重新均匀分布液体再分布器,第四节 塔设备的载荷分析,一、塔设备的使用工况◆ 正常操作工况 ◆压力试验工况 ◆非操作工况,二、塔设备的主要危险截面危险截面是指组合应力最大的截面，所以在确定危险截面时，既要考虑承载的大小，又要考虑截面的承载能力。
◆ 裙座最低截面 裙座最低截面是指裙座与基础环连接处的截面，是裙座上承受各种载荷最大的截面，必须进行校核计算◆ 裙座上检查孔及较大管线引出口截面,该截面虽然没有裙座最低截面承受的载荷大，但应开口削弱了该截面，其承载能力下降，故也应进行校核计算◆ 塔体最低截面 该截面是塔体上承受载荷最大的截面，因此应进行校核计算◆ 裙座与塔体连接处的焊缝截面 此处虽不是塔体或裙座上的危险截面，但其焊接接头处可能存在焊接缺陷，同时承受着较大的重量、风力、地震等载荷的作用，应对此进行校核计算三、不同截面上的载荷分析◆ 各种载荷对塔设备的影响 ● 操作压力及试验压力内压塔，周向及轴向拉应力；外压塔，周向及轴向压应力 ● 质量载荷塔设备的重量包括塔体和裙座本身的重量，内件重量、保温层重量、焊在塔体上的平台扶梯重量、操作时塔内物料及液压试验时液体重量● 风载荷,●地震载荷,●偏心载荷,。