塔设备知识

塔设备

第一节概述

一、塔设备的基本功能与基本性能指标要求：

1. 基本功能：

塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使传质、传热两种传递过程能够迅速有效地进行；并能使接触之后的气、液相及时分开，互不夹带。用以实现蒸馏操作的塔设备称为蒸馏塔。

2.基本性能指标要求：

除特定的工艺要求外，还需考虑下列设备要求：

（1）生产能力大，即单位塔截面上单位时间的物料处理量大。

（2）分离效率高，即气、液两相能充分接触。

（3）适应能力强及操作弹性大，即对各种物料性质的适应性强并且在负荷波动时能维持操作稳定，保持较高的分离效率。

（4）流体阻力小，即气相通过每层塔板或单位高度填料层的压降小。

二、塔设备的分类及工作原理与适用场合：

1. 分类：

按照塔设备内部构件的结构型式，可分为板式塔和填料塔两大类。

2. 工作原理与适用场合：

（1）板式塔：

板式塔内沿塔高装有若干层塔板（塔盘），液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。当处理量大

时多采用板式塔。蒸馏操作的规模较大，故采用板式塔。

（2）填料塔：

填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续性的变化。当处理量较小时多采用填料塔。

三、板式塔的结构组成：

1.主体部分：由塔体和裙座组成。塔体多采用钢板焊制。裙座上端与塔体底封头焊接在一起，下端按要求通过地脚螺栓固定在基础上。

2. 内件：由塔盘、降液管、溢流堰、紧固件、支承件及除沫装置等组成。这是塔设备进行化工过程和操作的主要部分。

3. 设备接管口：包括用于安装、检修塔盘的人孔，用于气体和物料进出的接管以及安装化工仪表用的短管等。

4. 附件：包括吊装塔板用的吊柱，支承保温材料的支承圈以及扶梯平台等。

四、板式塔塔盘型式介绍：

板式塔塔盘型式有泡罩塔盘、筛板塔盘、浮阀塔盘及喷射型塔盘等，多采用浮阀塔盘。浮阀塔盘具有处理能力大，压降小，操作弹性大，板效率高及结构简单等优点，但在使用中浮阀容易磨损。浮阀是圆盘片，塔盘上开圆孔，用浮阀的三条支腿固定在塔盘上。工作状态时，浮阀随上升蒸汽被顶起，气体从阀片向水平喷出，与液体激烈搅拌，形成泡沫状进行热量与质量的接触交换，起到很好的分离效果。

五、塔的优化操作方法：

塔的优化操作就是在塔的负荷满足要求、产品合格的前提下，用最小的公用工程消耗得到所需的合格产品。一般当塔顶产品不合格时，用加大回流量来补救，但加大回流量，气、液相负荷均增加，重沸量也要加大，能量消耗就要增加。回流量增加到一定程度，产品纯度上升很少，甚至不再上升，而能量的消耗却增加很多。这种操作状态，虽然得到较纯的产品，成本却很高，不是最佳状态。应该正确选择最佳回流比，保证产品纯度合格，同时使能量消耗最少，这才是最佳化操作。

第二节技术问答

1、什么是塔，其主要包括哪几部分？

答：塔是炼厂主要工艺设备之一，它是用来完成混合物分离的设备。主要包括以下几个部分：

①塔体：包括筒体、端盖（主要是椭圆形封头）及联接法兰等。

②内件：指塔盘或填料及其支承装置。

③支座：支撑塔体的底座，一般为裙式支座，即裙座。

④附件：包括人孔、进出料接管，各类仪表接管，液体和气体的分配装置，以及塔外的扶梯、平台、外保温等。

2、塔盘主要由哪些部分组成？

答：①塔板：其上面开有许多孔，安装浮阀，泡帽或者直接作为汽相通道，介质的传热和传质就在这上面进行。

②降液管：上层液体通过降液管流到下层塔盘，是主要的液体通道。

③溢流堰：包括进口堰和出口堰。进口堰主要是为了保持降液管

的正常液体高度，保证传质的正常进行。

3、按结构塔设备可分哪几大类？

答：①板式塔：塔内有一层层相隔一定距离塔盘、液气两相就在塔盘上相互接触，进行热和质的传递，然后分开，气相继续上升到一层塔盘，液体流到下层塔盘上。根据塔盘形式的不同，板式塔又有：泡帽塔、槽形塔盘塔、S型塔盘塔、浮阀塔、喷射塔、筛板塔等。

②填料塔：塔内充填着各种形式的填料，液体自上往下流，气体自下往上流，气液在填料表面上接触完成传质传热过程。填料的型式繁多，如：拉西环、鲍尔环、波纹填料、鞍型及丝网填料等。

4、按用途塔设备的分类有哪些？

答：（1）分馏塔：将液体混合物分离成各种组分，如常压塔、减压塔、各种精馏塔等。

（2）吸收塔：在塔内通过吸收液来分离气体。

（3）解吸塔：将吸收液通过加热减压等方法使溶解其中的气体再放出来。

（4）抽提塔：通过某种液体溶剂将混合物中有关产品分离出来。

（5）洗涤塔：用水来除去气体中无用的成分或固体颗粒，称为水洗塔，它同时还有一定的冷却作用。

5、一种性能良好塔盘应具有哪些特点？

答：①分馏效率高。

②生产能力大，即允许的气、液相负荷都较高。

③操作稳定，弹性好，即气、液相负荷产生较大变化时仍能保证较高的分馏效率。

④压降小。

⑤结构简单，安装检修方便。

6、塔的主要内部构件有哪些？

答：常用的板式塔的主要内部构件有：塔盘、各种液体和气体出入管、除雾器、挡板及过滤器等。

7、塔的塔盘有何作用？

答：塔盘是塔的最主要内部件，气液间的传质、传热过程就是通过塔盘来完成的。塔盘增加了气液间的接触面积和接触时间，使传质、传热更充分。

8、塔盘有哪些不正常操作？

答：（1）雾沫夹带。（2）淹塔（液泛）。（3）泄漏。（4）脉动。（5）汽泡夹带。

9、什么叫雾沫夹带？

答：雾沫夹带是气体在液体内鼓泡后，穿出液层时总不免带有许多细微的液滴，有的来不及分离出来就被带到了上一层塔盘的液体中去。

10、什么是液泛？

答：液泛是若液体流量过大，降液管面积不够，液体发生堵塞现象，几层塔盘的液体将连成一片，根本没法进行分馏操作。

11、什么是传质过程？精馏塔内是怎样完成传质和传热的？

答：由于分子处于不停的运动状态，分子在运动中相互碰撞，改变自己的运动方向，从而从一个地方扩散到另一个地方，这就是传质过程。

在精馏塔内，塔盘上存在着气、液两相，并密切接触，由于两相组分组成不平衡，使液相中的易挥发组分得到热量成为气相，而气相中难挥发组分，冷凝下来成为液相，从而完成了一个传质和传热过程。