板式塔结构

板式塔的结构

5.1塔的总体结构

塔的外壳多用钢板焊接，如外壳采用铸铁铸造，则往往以每层塔板为一节，然后用法兰连接。

板式塔除内部装有塔板、降液管及各种物料的进出口之外，还有很多附属装置，如除沫器、人（手）孔、基座，有时外部还有扶梯或平台。此外，在塔体上有时还焊有保温材料的支承圈。为了检修方便，有时在塔顶装有可转动的吊柱。如图5-1为一板式塔的总体结构简图。一般说来，各层塔板的结构是相同的，只有最高一层，最低一层和进料层的结构有所不同。最高一层塔板与塔顶的距离常大于一般塔板间距，以便能良好的除沫。最低一层塔板到塔底的距离较大，以便有较大的塔底空间贮液，保证液体能有10～15min的停留时间，使塔底液体不致流空。塔底大多是直接通入由塔外再沸器来的蒸气，塔底与再沸器间有管路连接，有时则再塔底釜中设置列管或蛇管换热器，将釜中液体加热汽化。若是直接蒸汽加热，则在釜的下部装一鼓泡管，直接接入加热蒸汽。另外，进料板的板间距也比一般间距大。

5.2 塔体总高度

板式塔的塔高如图5-2所示，塔体总高度（不包括裙座）由下式决定：

'(2)D p T T F B H H N S H S H H H =+--⨯+⨯++

(5-1)式中 H D ——塔顶空间，m ；

H B ——塔底空间，m ；

H T ——塔板间距，m ；

H T ’——开有人孔的塔板间距，m ；

H F ——进料段高度，m ；

N p ——实际塔板数；

S ——人孔数目（不包括塔顶空间和塔底空间的人孔）。

5.2.1塔顶空间H D

塔顶空间（见图5-2）指塔内最上层塔板与塔顶空间的距离。为利于出塔气体夹带的液滴沉降，其高度应大于板间距，通常取H D 为（ 1.5～2.0）H T 。若图5-2 塔高示意图需要安装除沫器时，要根据除沫器的安装要求确定塔顶空间。

5.2.2人孔数目

人孔数目根据塔板安装方便和物料的清洗程度而定。对于处理不需要经常清洗的物料，可隔8～10块塔板设置一个人孔；对于易结垢、结焦的物系需经常清洗，则每隔4～6块塔板开一个人孔。人孔直径通常为450mm 。

图5-1 板式塔总体结构简图

5.2.3塔底空间H B

塔底空间指塔内最下层塔板到塔底间

距。其值视具体情况而定：当进料有15分

钟缓冲时间的容量时，塔底产品的停留时间

可取3～5分钟，否则需有10～15分钟的储

量，以保证塔底料液不致流空。塔底产品量

大时，塔底容量可取小些，停留时间可取3～

5分钟；对易结焦的物料，停留时间应短些，

一般取1～1.5分钟。

5.3塔板结构

塔板类型按结构特点可分为整块式或

分块式两种。一般，塔径从300～900mm时采用整块式塔板；当塔径在800mm以上时，人已能在塔内进行拆装操作，无须将塔板整块装入。并且，整块式塔板在大塔中刚性也不好，结构显得复杂，故采用分块式塔板；塔径在800～900mm之间，设计时可按便于制造、安装的具体情况选定。

5.3.1整块式塔板结构

小塔的塔板均做成整块式的，相应地，塔体则分成若干段塔节，塔节与塔节之间用法兰连接。每个塔节中安装若干块叠置起来的塔板。塔板与塔板之间用一段管子支承，并保持所需要的板间距。图

5-3为整块式塔板中的定距管式塔板结构。塔节内的板数与塔径和板间距有关。如以塔径D g=600～700mm的塔节为例，对应于不同的板间距，图5-2 板式塔的塔高

塔节内安装的塔板数NˊF塔板与下法兰端面的距离h1以及塔节高度L如表5-1所示。

表5-1 塔板的有关尺寸

精馏装置的附属设备

精馏装置的主要附属设备包括蒸气冷凝器、产品冷凝器、塔底再沸器、原料预热器、直接蒸汽鼓管、物料输送管及泵等。前四种设备本质上属换热器，并多采用列管式换热器，管线和泵属输送装置。下面简要介绍。

6.1 回流冷凝器

按冷凝器与塔的位置，可分为：整体式、自流式和强制循环式。（1）整体式

如图6-1(a)和(b)所示。将冷凝器与精馏塔作成一体。这种布局的优点是上升蒸汽压降较小，蒸汽分布均匀，缺点是塔顶结构复杂，不便维修，当需用阀门、流量计来调节时，需较大位差，须增大塔顶板与冷凝器间距离，导致塔体过高。

该型式常用于减压精馏或传热面较小场合。

图6-1 冷凝器的型式

（2）自流式

如图6-1（c）所示。将冷凝器装在塔顶附近的台架上，靠改变台架的高度来获得回流和采出所需的位差。

（3）强制循环式

如图6-1（D）、（e）所示。当冷凝器换热面过大时，装在塔顶附近对造价和维修都是不利的，故将冷凝器装在离塔顶较远的低处，用泵向塔提供回流液。

需指出的是，在一般情况下，冷凝器采用卧式，因为卧式的冷凝液膜较薄，故对流传热系数较大，且卧式便于安装和维修。

6.3 再沸器

精馏塔底的再沸器可分为：釜式再沸器、热虹吸式再沸器及强制循环再沸器。

（1）釜式式再沸器

如图6-2（a）和（b）所示。（a）是卧式再沸器，壳方为釜液沸腾，管内可以加热蒸汽。塔底液体进入底液池中，再进入再沸器的管际空间被加热而部分汽化。蒸汽引到塔底最下一块塔板的下面，部分液体则通过再沸器内的垂直挡板，作为塔底产物被引出。液体的采出口与垂直塔板之间的空间至少停留8～10分钟，以分离液体中的气泡。为减少雾沫夹带，再沸器上方应有一分离空间，对于小设备，管束上方至少有300mm高的分离空间，对于大设备，取再沸器壳径为管束直径的1.3～1.6倍。

（b）是夹套式再沸器，液面上方必须留有蒸发空间，一般液面维持在容积的70%左右。夹套式再沸器，常用于传热面较小或间歇精馏中。

（2）热虹吸式再沸器

如图6-2（c）、（D）、（e）所示。它是依靠釜内部分汽化所产生的汽、液混合物其密度小于塔底液体密度，由密度差产生静压差使液体自动从塔底流入再沸器，因此该种再沸器又称自然循环再沸器。这种型式再沸器汽化率不大于40%，否则传热不良。