塔的相关知识

填料塔
填料塔属于微分接触型的气液传 质设备。塔内以填料作为气液接触和 传质的基本元件。液体在填料表面呈 膜状自上而下流动，气体呈连续自下 而上与液体做逆流流动，并进行气液 两相间的传热和传质。两相的组分浓 度或温度沿塔高呈连续变化。
填料塔
（一）填料 1、填料的选择
填料塔操作的好坏与选用填料的正确与否有很大关系。 选择填料的原则如下：
规整填料
波纹型
非波纹型
垂直波纹型
水平波纹型
填料塔
3、填料的材质
选择填料要根据被处理物料的腐蚀性及操作压力，确 定使用填料的材质。各种材质的填料使用范围见下表。
填料的使用范围
填料塔
4、填料尺寸的选择
填料尺寸选定与塔径尺寸有关，一般要求塔径与填料 直径之比不能太小，否则，填料与塔壁的间隙过大，易使 液体沿塔壁空隙流下，使截面上液体分布不均。一般乱堆 填料的最大装填尺寸与塔径的比例：对拉西环为1：8～1： 20，鲍尔环为1：10～1：15，弧鞍形填料为1：10 ，矩鞍 形填料为1：8～1：10 。根据经验也可按下表来选择。
填料塔
2、莲蓬头式喷淋器 • 这种结构是应用最普遍的一种喷淋装置，结构简单，喷淋较 均匀，如下图所示。莲蓬头可以作成半球形、碟形或杯形， 它悬于填料上方中央处，液体经小孔分股喷出，莲蓬头直径 一般为塔径的20%～30%，小孔直径为3～15mm，它的安装位置 离填料表面的距离一般约 为（0.5～1)DN，此种结构 的缺点是容易堵塞，液体 分布情况与压头有关，所以 适用于料液清洁且料液压头不 变或变化不大的情况，一般用于 直径600mm以下的塔设备。
4、内件的吊运方案应符合HG201《化工工程建设起重施工规范》 的有关规定。
5、检查、修理人孔盖及卸料口盖吊杆，使其处于安全完好状态。
常见塔设备的故障诊断
（三）承压壳体的检修技术 1、对塔体表面及浅表裂纹，其深度小于壁厚的6%，且不大于3mm 时，可用砂轮修磨消除，修磨区与原塔壁的金属表面应圆滑 过渡，并按检修质量标准中的（1）和（2）条的要求进行检 查。 2、对塔体上深度大于壁厚6%的裂纹及穿透型裂纹，应先在其两 端各钻一个直径稍大于裂缝宽度的止裂孔。然后，沿裂缝用 机械方法彻底清除裂缝，加工出焊接坡口，坡口表面经渗透 检查合格，用手工电弧焊补焊。磨平补焊表面，再经表面渗 透探伤检查合格，视焊接情况决定是否需进行消除应力处理， 并按检修质量标准（1）和（2）条的要求进行检查。
1-定距管
2-升气管
3-降液管
4、5-螺栓、螺母
带升气管的分布盘
填料塔
4、冲击型喷淋器 • 反射板式喷洒器为冲击型的一
种，利用液流冲击反射板（可 以是平板、凸板或锥形板）以 飞溅分布液体，如图所示。最 简单的结构为平板，液体循中 心管流下，冲击后分成液滴并 向各方飞溅。反射板中央钻有 小孔以喷淋填料的中央部分。
填料塔
为使飞溅更为均匀，可由几
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个反射板组成宝塔式喷淋器，如
图所示。其优点是喷淋半径大， 液体流量大，结构简单，不易堵 塞。缺点是改变液体流量或压头 时要影响喷淋半径，因此必须在
恒定情况下操作。
填料塔
（三）液体再分布装置
由于工艺条件的要求，需要的填料层总高度较大， 当喷淋液体喷到填料表面后，液体有流向塔壁造成“壁
流”的倾向，称为“干锥体”现象，使液体分布不均，
降低了填料塔的效率。为避免产生“干锥体”现象，必 须在塔结构上采取措施，即沿填料层每隔一段距离，装
设液体再分布器，使其在整个高度的填料层内部都得到
喷淋液的均匀分布。
填料塔
（四）填料的支承结构
填料的支承结构不但要有足够的强度和刚度，而且须有 足够的自由截面积，否则会增大塔的压力降，使在支承处不 致首先发生液泛。
填料塔
3、溢流型喷淋器 盘式分布器是常用的一种溢 流型喷淋装置，液体经过进液管 加到喷淋盘内，然后从喷淋盘内 的降液管溢流，喷淋到填料上。
中央进料的盘式分布器如右 图所示。降液管一般按等边三角 形排列，焊接在喷淋盘的分布板 上。
盘式布液器
填料塔
• 如果喷淋盘与塔壁之间的孔隙不够大，而气体又需要通过分 布盘时，可在分布盘上装升气管及降液管，如下图所示。此 种分布器适用于直径800mm以上的塔设备。
填料塔
• 对于直径稍大的填料塔（1200mm以 下），可以采用多孔环管喷淋器，如 下图所示。环状管的下面开有小孔， 小孔直径为4～8mm，共有3～5排，小 孔面积总和约与管截面积相等。这种
喷淋器优点是结构简单，制造及安装
方便，但缺点是喷淋面积小，不够均 匀，而且液体要清洁，否则小孔易堵
塞。
环管多孔喷淋器
填料尺寸选择表 mm
填料塔
5、常用填料的规格及特性
（1）常用填料型式
填料塔
（2）填料的生产能力 填料的生产能力通常以相对生产能力来表示，即在相 同的生产条件下，以拉西环为1来比较其它型式填料的生产 能力，见下表。
常用填料的相对生产能力表
填料塔
（3）填料的效率 填料的效率采用传质单元高度或理论当量高度表示之。 同样，也可用在相同塔径，相同气速下，以填料相对压力 降来表示，以判断填料的优劣，见下表。
常用填料相对压降表
塔内填料层具有一定的几何特性，如比表面积、空隙率 等，这些特性随着填料的类型、材料、装填方 法而不同。
填料塔
（4）常用规整填料介绍 ①金属板波纹填料 金属波纹板填料有瑞士苏尔寿公司首创。80年代美国 Norton公司对穿孔的板片、表面做了特殊纹理，以提高有效 传质表面积。我国生产的金属板波纹填料有诸多型号，按比 表面积分为250Y、350Y、500Y、650Y等。
填料塔
填料塔是化学工业中最常用的气液传质 设备之一，填料塔具有结构简单，便于用耐 腐蚀材料制造，适应性较好的特点。 填料塔广泛的应用在蒸馏、吸收和解吸 操作，而在大型装置中，填料塔的使用范围 正在扩大。六十年代后期，直径超过6米的 填料塔已十分普遍。目前，填料塔不仅可以 大型化，而且在某些方面超过了板式塔的规 模。所以，近代化学、石油工业中，填料塔 的地位变得日益重要。近来，由于塔内采用 接触面积较大的矩鞍型或聚丙烯鲍尔环填料， 经实践证明，已克服大型填料塔的不足，显 示出效率高，处理量大，压力降小等优点。
常见塔设备的故障诊断
一、吸收塔的检修与检修技术
（一）吸收塔的检修内容
1、修复塔体、塔圈及焊缝的裂纹、表面损伤和缺陷。 2、修复或更换金属丝网除沫器。 3、修复或更换直管排列式液体喷淋器及气体分布器。 4、修理或更换液体分布器 5、修理和更换填料支撑板、带液体再布器的填料支撑板及算子板。 6、修理或更换消漩器及防涡流板组件。 7、人孔、卸料口拆装并更换垫片。 8、修理或更换液面计及角阀。 9、修理各层塔板支撑件的焊缝及整形，更换损坏的连接紧固件。
常见塔设备的故障诊断
（二）检修前的准备工作 1、参加检修的人员必须了解设备图样及有关技术资料，熟悉其技 术要求和注意事项。 2、对受压元件进行施焊修理的焊工，必须持有劳动部门颁发的、 相应焊接项目的焊工考试合格证。 3、参加检修人员施工前应对使用机具、备品配件、材料的型号、 规格、数量、质量等进行检查、核对，应符合技术要求。
• 单位体积填料的表面积要大；使气液相接触的自由体积要大； 对气相阻力要小，即：空隙截面积大；重量要轻；机械强度 要高；耐介质腐蚀，经久耐用；价格低廉。 • 填料的选择，应根据操作压力和介质来选择填料的材质，根 据操作工艺要求，选择填料的型式，根据填料塔径选择填料 尺寸。
填料塔
2、填料的分类
填料
乱堆填料
填料塔
（二）喷淋装置
在塔顶部装设喷淋装置，可使塔顶引入的液体沿塔截面 均匀分布进入填料层，避免部分填料得不到湿润，降低填料 层的有效利用率，影响传质效果。喷淋装置的类型很多，常 用的如下所示： 管式 喷淋型 莲蓬头式 盘式 溢流型 喷淋装置类型 槽式 宝塔式 冲击型 反射板式 离心式 机械式
填料塔
1、管式喷淋器 • 小直径的填料塔（300mm以下）可以采用管式喷淋器，如图 （1）、（2）所示。直径小于600mm的塔可采用多孔直管式如 图（3）。该结构的优点是结构简单，缺点是喷淋面积小而且 不均匀。本次5万方项目塔径400mm，采用多孔直管式喷淋。
（1）直管
（2）弯管 管式喷淋器
（3）多孔直管式
（复层、衬里） 、锻件等。
塔设备的基本部件
（二）塔体支座
• 塔设备常采用裙式支座。它应当具有足够的强度和刚度， 来承受塔体操作重量、风力、地震等引起的载荷。 • 塔体支座的材质常采用碳素钢，也有采用铸铁的。
（三）塔体附件
（1）接管； （2）人孔和手孔； （3）吊耳； （4）吊柱； （5）平台和爬梯。
填料塔
• 网波纹填料
• • • • • • 金属丝网波纹填料由垂直排列的波纹丝网条片组成 盘装规整填料。金属丝网的特点： 1，比表面积达，空隙率达，重量轻。 2，气相通路倾角小，压力损失小，填料压降低。 3，径向扩散良好，气液接触充分。 4，忌堵塞，怕腐蚀，清洗困难，仅能用化学方法清洗。 5，单元体积填料造价高，是它的适用范围受到一定的限 制。
填料塔
缩径型
全径 型
塔设备的维护
一、塔设备的检查
1、日常维护 • 塔器操作中，不准超温、超压。 • 定时检查安全附件，应灵活、可靠。 • 定时检查人孔、阀门和法兰等密封点的泄漏。 • 定时检查受压元件等。 2、塔设备运行时期的巡回检查内容及方法见表。
塔设备的维护
续表
塔设备的维护
二、常见故障与处理方法
在工业填料塔
中，最常用的填料 支承是栅板，它是 用竖扁钢制成，其 结构见图。
填料塔
（五）除沫器
除沫器是用来捕集夹带在气相中液滴的装置，装在塔内顶 部，它能起到保证传质效率，降低物料损失，改善塔后的操作 状况以及减少对环境污染的作用。 • 常见的除沫器有折板除沫器、填料除沫器及丝网除沫器，其中 丝网除沫器采用最多，它适用于分离5微米的液滴，其除沫率 可达99%。丝网由一定规格编织成的丝网带卷制成盘状物，再 用支承板加以固定，丝网带可用金属或非金属材料制成，丝网 支承栅板的自由截面积应大于90%。适用于洁净气体。若在气 液中含有粘结物时，则易堵塞网孔，影响塔的正常操作。
发的板波纹填料。它质轻、价廉、通量大，适宜大容量塔 器。80年代以来在气体净化、化肥、环保、冶金等行业中 得到广发应用。
• 陶瓷波纹填料
• 陶瓷材质具有良好的亲水性能，可以使填料的有效比 表面积有很大的提高，陶瓷的抗腐蚀性能良好，因为扩大 了使用范围。同时，由于轻质陶瓷波纹填料的开发，降低 了塔的载重，使它能适用于大型塔器。
填料塔
350型板波纹填料 350型板波纹填料相比250型比表面积增大，分 离能力提高，适用于分离能力要求较高的塔器，鉴于 它有较宽的气相通道，仍具通用性能，因此在精馏和 某些吸收单元操作中经常使用。 本次5万方项目采用的为350Y型板波纹填料。
填料塔
• 塑料板波纹填料 • 塑料板波纹填料是继金属板波纹填料开发应用之后开
塔的相关内容
任鸿彬
塔设备的结构
塔 的 总 体 结 构 主体部分（塔体、裙座） 内件（塔盘、降液管、溢流堰、 紧固件、支承件、除沫器等） 设备的接管口（人孔、手孔、物料 进出口接管、仪表口接管） 附件（吊柱、支承圈、平台等）
塔设备的基本部件
板式塔 • 填料塔和板式塔结构 见右图。从图中可看 出，两种不同的塔结 构，均包括一些基本 部件，如塔体、支座 及塔体附件。而其不 同的内件结构则在介 绍两种塔型时分别介 绍。 填料塔
塔设备的基本部件
（一）塔体
• 塔体是塔设备的主要部件，大多数塔体是等直径、等壁厚 的圆筒体，顶盖以椭圆形封头为多。但随着装置的大型化，
不等直径、不等壁厚的塔体已逐渐增多。塔体除满足工艺
条件对它提出的强度、刚度要求外，还应考虑风力、地震、 偏心载荷所带来的影响，以及吊装、运输、检验、开停工 等情况。 • 塔体材质常采用的有：碳素钢、低合金钢、不锈耐酸钢
常见塔设备的故障诊断
3、承压壳体经内、外部检查，发现有必要进行挖补修理的缺陷
时，应制定检修方案。检修方案包括检修前的准备、检修方 案、质量标准和安全措施等内容，经批准后，按方案执行。 4、角焊缝表面裂缝经清除后，当焊脚高度不能满足要求时，应 补焊修复至规定的形状和尺寸，并作表面渗透检查。
5、对焊缝的裂纹、未溶合、超标条状夹渣和未焊透等缺陷的处