塔类设备知识课件

塔板上开有正三角形排列的孔，孔的上方安置可上下浮动的阀 片。阀片可随上升气量的变化而自动调节开启度。在低气量时，开 度小；气量大时，阀片自动上升，开度增大。因此，气量变化时， 通过阀片周边流道进入液体层的气速较稳定，气体水平进入液层也 强化了气液接触传质。
阀有轻、重之分，重阀的质量为33g，轻阀25g。重阀需要较高 的气体压力才能打开，关闭迅速，阀的泄漏少、效率高。为增加塔 的操作弹性，同一层塔板上可布置质量不同的浮阀。
升气管 齿缝
泡罩
优点：操作稳定，操作弹性大； 不易堵塞，能处理含少量污物的 物料。
缺点：塔板结构复杂，造价 高；塔板上液层较厚，气体流动 阻力较大；液体流过塔板时因阻 力而有液面落差，液层深浅不同， 使气量分布不均匀，影响板效率。
在新建的塔设备中，泡罩塔 已很少见。
泡罩塔
2）浮阀塔板
自二十世纪五十年代问世后，很快在石油、化工行业得到推广， 至今仍为应用最广的一种塔板。浮阀塔常用于分馏稳定。
除上述几项主要性能外，塔的造价、安装及维修的难易 以及长期运转的可靠性等因素也是必须考虑的实际问题。
第二节 板式塔
一、塔板类型 二、塔板结构 三、板式塔常见的不正常操作
一、塔板类型
塔板主要有两大类：无溢流塔板和有溢流塔板。
1、无溢流塔板（穿流型塔板） 塔板结构简单，板上无液面落差，气体分
布均匀，塔板面积利用充分，但需要较高的气 流速度才能维持板上液层，操作弹性差且效率 较低。目前在现场已很少使用。
塔板上的筛孔以一定排列方式布 置，直径约3～8 mm，板厚为孔径的 0.4～0.8倍。
筛板塔的优点：结构简单，造价 低，生产能力大，塔板效率高，压降 小。主要缺点是操作弹性小，小孔筛 板容易堵塞。
4）舌形塔板

【图片3-10】填料塔的结构示意 图1.(填料塔总体结构动画）2. （气体进口装置）3（填料吸收塔 动画）
吸收就是使混合气体与适当的 液体接触，使气体中的一个或几 个组份溶解于该液体内而形成溶 液，不能溶解的组份则保留在气 相中，于是原混合气体的组份得 以分离，这种利用各组份溶解度 不同而分离气体混合物的操作。
触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿 填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的 提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前所使用的环形填料中最为优 良的一种。 （4） 弧鞍填料弧鞍填料属鞍形填料的一种，其形状如同马鞍，一般采用瓷 质材料制成，如图片弧鞍填料所示。弧鞍填料的特点是表面全部敞开，不分 内外，液体在表面两侧均匀流动，表面利用率高，流道呈弧形，流动阻力小。 其缺点是易发生套叠，致使一部分填料表面被重合，使传质效率降低。弧鞍 填料强度较差，容破碎，工业生产中应用不多。 （5） 矩鞍填料如图片矩鞍填料所示，将弧鞍填料两端的弧形面改为矩形面， 且两面大小不等，即成为矩鞍填料。矩鞍填料堆积时不会套叠，液体分布较 均匀。矩鞍填料一般采用瓷质材料制成，其性能优于拉西环。目前，国内绝 大多数应用瓷拉西环的场合，均已被瓷矩鞍填料所取代。
图片3-10所示为填料塔的结构示意图，填料塔是以塔内 的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身 是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌 的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被 上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并 沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直 径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通 过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传 质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高 连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散 相。

m01------塔体重量（包括外壳及伸出的接管） m02------塔内件重量 m03------保温层重量 m04------平台和扶梯的重量 m05------物料重量 me-------偏心重量 ma-------附件重量（人孔、法兰） mw------充水重量
7
塔设备在正常操作时的质量 塔设备在水压试验时的最大质量 塔设备在吊装时的最小质量
其中B为许用轴向压缩应力。 和B的确定参见本书第5章。
20
第三
21
内压操作的塔设备， 最大组合轴向压应力 出现在停车情况
22
外压操作的塔设备， 最大组合轴向压应力 出现在正常操作情况
23
4、塔体拉应力校核
第一 筒体轴向应力
计算压力在塔体中引起 的轴向应力
重量载荷及垂直 地震力在塔体中 引起的轴向应力
─风压高度变化系数,按表8-5查取；
─各地区的基本风压，N/m2，见表8-4； ─塔设备各计算段的计算高度(见图8-8)，mm；
─塔设备中第i 段的有效直径， mm .
15Biblioteka 风弯矩 将塔设备沿高度分为若干段，则水平风力在任意截面处的 风弯矩为（图8-8所示）
(8-22)
16
偏心载荷计算
定义：塔体上悬挂的再沸器、冷凝器等附属设备或其它附件 所引起的载荷。
结构——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。
组装方式
定距管式 重叠式
34
定距管式塔盘
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 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, 见图7-43。高度随塔径增加。 塔径DN=300～500mm时，塔节高度L=800～ 1000mm；塔径DN=600～700mm时，塔节高度 L=1200～1500mm。 为方便安装，每个塔节中的塔盘数为5-6块。

将塔设备按照说明书要 求就位到基础上，确保 设备的水平和垂直度符 合要求。
按照说明书要求，将塔 设备与基础固定，确保 设备的稳定性和安全性 。
根据设计图纸要求，连 接管道和附件，确保连 接的密封性和可靠性。
塔设备的调试方法
检查设备
检查塔设备是否正常工作，包括电 机、减速机、轴承等部件。
润滑保养
按照说明书要求，对设备进行润滑 保养，确保设备的润滑状态良好。
2023
塔设备ppt
目 录
• 塔设备简介 • 塔设备的构造与原理 • 塔设备的性能与特点 • 塔设备的选型与设计 • 塔设备的安装与调试 • 塔设备的维护与保养 • 塔设备的发展趋势与展望
01
塔设备简介
塔设备的定义
塔设备是一种用于分离液体混合物或气体混合物的设备，其 原理是利用物质之间的密度、沸点等物理性质进行分离。
塔设备的发展历程
古代塔设备
起源于古代的佛教建筑，主要 用于祭祀和观景。
中世纪塔设备
在中世纪，塔设备逐渐转变为 用于军事观察和信号传递的工
具。
现代塔设备
随着工业的发展，塔设备在石 油、化工、食品等领域得到广
泛应用。
塔设备的发展趋势
高度的自动化
现代塔设备趋向于高度自动化，以降低人工操作成本和提高工 作效率。
塔设备的特点分析
分离效果优异
塔设备能够有效地分离液体混合物或气体混合物 ，得到高质量的产品。
适用范围广
塔设备可以应用于不同的工业领域，如化工、石 油、食品等。
操作灵活
塔设备可以根据不同的工艺要求，进行不同的操 作，如吸收、解吸、蒸馏等。
塔设备的主要优点
节约能源
塔设备在分离过程中，可以通 过优化操作条件，降低能源消

– 任一计算段风载荷的大小，与设备所在地区 的基本风压值q0、设备的高度、直径、形状以 及自振周期有关。
一、塔体壁厚的计算
2.塔体承受的各种载荷的计算
–⑶ 风载荷计算
–两相邻计算截面间的风载荷为：
▪ p0=K1K20q0f0l0De0×10-6 N ▪ p1=K1K21q0f1l1De1×10-6 N
li 1 2
pi2
li
li 1
li 2 2
一、塔体壁厚的计算
2.塔体承受的各种载荷的计算
– ⑷ 偏心载荷计算 – 塔设备在顶部悬挂的分离器、热交换器、冷凝器等附属设
备对塔体产生偏心载荷。偏心载荷所引起的弯矩为：
Me meg e
–式中：e－偏心重物的重心至塔设备中心线的距离，mm。
一、塔体壁厚的计算
n
M I - I E
Fk hk - h
h－计算截面距地面高度
i 1
等直径、等壁厚的设备任意截面I－I的地震弯矩
MI-I E
8Cz1m0g
175H 2.5
10H 3.5
- 14H 2.5 h
4h 3.5
底部截面的地震弯矩
M0E-0
16 35
Cz1m0gH
【注】当H/Di>5时，设备为柔性结构，须考虑高振型影响，在进 行稳定或其他验算时，取地震弯矩值应为上列计算值的1.25倍。
1.按设计压力计算塔体及封头壁厚
– 按内（外）压容器及封头的有关规定，计算塔体及封头的 有效厚度δe和δeH。
一、塔体壁厚的计算
2.塔体承受的各种载荷的计算
① 工作介质 压力
② 重量载荷
③ 风载荷
④ 地震载荷
⑤ 偏心载荷 力学模型：底 部固定支撑的 悬臂梁。

2、分别效率高。即气、液相能充分接触且分别效果好。 3、操作弹性大。即有较强的顺应性和宽的操作范围。能顺应不同性质 的物料且在负荷动摇时能维持操作稳定，仍有较高的分别效率。 4、压降小。即流体经过时阻力小，这样可大大节约消费的动力耗费， 降低本钱c在减压塔中假设压降过大系统将难以维持必要的真空度。 5、构造简单、耗材少，易于制造及安装，这样可减少基建投资，降低 本钱。 6、耐腐蚀不易堵塞，便于操作、调理及检修。 一个塔设备要同时满足以上各项要求是困难的，而且实践消费中各项 目的的重要性因详细情况而异，不可一概而论。所以应从消费需求及经济 合理性思索，正确处置以上各项要求。
第四节 塔设备的开展和现状
这批新型塔盘的出现，不仅为创建综合性能更好的塔型翻开了思绪， 而且位接着发生的设备大型化后选择塔型指出了方向。在此期间，许多学 者总结了塔设备长期操作的阅历，并对筛板塔作了系统研讨，以为设计合 理的筛板塔，不仅保管了制造方便、用材省、处置才干大等优点，而且操 作负荷在较大范围内变动时，仍能坚持理想的效率。近年来，随着对筛板 塔研讨任务的不断深化和设计方法的日趋完善，筛板塔已成为消费上最为 广泛采用的塔型。
第二节 塔设备的分类及普通构造
3、萃取塔 ：对于各组分间沸点相差很小的液体混合物，利用 普通的分馏方法难以奏效，这时可在液体混合物中参与某种沸点 较高的溶剂(称为萃取剂)；利用混合液中各组分在萃取刑中溶解 度的不同，将它们分别，这种方法称为萃取(也称为抽提)。实现 萃取操作的塔设备称为萃取塔。如丙烷脱沥青安装中的萃取塔等 。
4、洗涤塔：用水除去气体中无用的成分或固体尘粒的过程称 为水洗，这样的塔设备称为洗涤塔。
5、反响塔： 反响即混合物在一定的温度、压力等条件下生成 新物质的过程。
第二节 塔设备的分类及普通构造

填料塔结构
填 料 塔 内 件
工作过程（原理）
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。
第二节 板式塔
‫ ‫‬一、板式塔塔盘的型式及特点
板式塔类型的不同，在于其中的 塔盘结构不同，常见的主要类型有：
2——横向流过塔盘上布置泡罩的区段B-C（为气液接触区）， C-D段用于初步分离液体中夹带的气泡；
3——液体越过出口堰板并流入右侧降液管。在堰板上方的液 层高度称为堰上液层高度，液体流入降液管内后经静止 分离，蒸汽上升返回塔盘，清液流入下层塔板。
4—— 蒸汽由下层塔盘上升进入泡罩升气管内，经过升气管与 泡罩间的环形通道，穿过泡罩的齿缝分散到泡罩间的液 层中去。
压力降小。
(5)满足工业对生产设备的一般要求。 上述各项指标的重要性因不同设备而异，
同时满足很困难。
三、塔设备的类型及总体结构
1.塔设备的类型
(1) 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、反应塔、干燥塔等。 (3) 按内件结构分：填料塔、板式塔。
2.塔设备的总体结构
（1）板式塔
（2）填料塔
塔体（外壳）：由圆筒、上下封头构成。工作 时承受内压或外压及温度、风载荷等。
支座：是塔体与基础的连接结构。塔设备高大 沉重，一般采用裙式支座。
人孔：为安装、检修、检查等需要而设置。不 同的塔设备，人孔或手孔的结构及位置等也不 相同。
接管：为用于连接工艺管线，使塔设备与其他 相关设备相连接。有进、出液管，进、出气管、 回流管、取样管、仪表管等。
3.无降液管塔

塔、反应塔和干燥塔； 3）按形成相际接触界面的方式分为：具有固定相界面
的塔和流动过程中形成相界面的塔；
4）最常用的分类是按塔顶内件结构分为板式塔和填料塔。 • A：板式塔中，塔内装有一定数量的塔盘，气体以鼓泡或喷射的形
式穿过塔盘上的液层使两相密切接触，进行传质。两相的组分、浓 度沿塔高呈阶梯状变化。 • B：在填料塔中，塔内装填一定形状和一定高度的填料层，液体沿 填料表面呈膜状向下流动，作为连续相的气体自下而上流动，与液 体逆流传质，两相的组分浓度沿塔高呈连续变化。
1.回流比的影响
操作中改变回流比的大小，以满足产品的质量要求是经常遇 到的问题。当塔顶馏份重组份含量增加时，常采用加大回流的 方法将重组份压下去，以使产品质量合格。当精馏段的轻组份 下到提馏段造成塔下部温度降低时，可以用适当减少回流比的 方法以使釜温度提起来。增加回流比，对从塔顶得到产品的精 馏塔来说，可以提高产品质量，但是却要降低塔的生产能力， 增加水、电、气的消耗。回流比过大，将会造成塔内物料的循 环量过大，甚至能导致液泛，破坏塔的正常操作。
当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔 壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两 相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高 时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体 收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收 集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。
触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿 填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的 提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前所使用的环形填料中最为优 良的一种。 （4） 弧鞍填料弧鞍填料属鞍形填料的一种，其形状如同马鞍，一般采用瓷 质材料制成，如图片弧鞍填料所示。弧鞍填料的特点是表面全部敞开，不分 内外，液体在表面两侧均匀流动，表面利用率高，流道呈弧形，流动阻力小。 其缺点是易发生套叠，致使一部分填料表面被重合，使传质效率降低。弧鞍 填料强度较差，容破碎，工业生产中应用不多。 （5） 矩鞍填料如图片矩鞍填料所示，将弧鞍填料两端的弧形面改为矩形面， 且两面大小不等，即成为矩鞍填料。矩鞍填料堆积时不会套叠，液体分布较 均匀。矩鞍填料一般采用瓷质材料制成，其性能优于拉西环。目前，国内绝 大多数应用瓷拉西环的场合，均已被瓷矩鞍填料所取代。

塔设备
目录
1 塔设备的应用及类型 2 板式塔 3 填料塔 4 塔设备的载荷分析
第一节 塔设备的应用及类型
在石油、化工、轻工等部门，塔设备是一种 应用极为广泛的设备，它的作用是使气液或液液 两相之间进行充分接触，达到相际传热及传质的 目的。
在化工和石油化工生产装置中，塔设备的投 资费用占整个工艺设备费用的四分之一多。
定的耐热性。 （5）不被固体杂物堵塞，其表面不会结垢。一般
来说，填料塔不适用于含固体杂物和易结垢的场 合，但是有宽畅流道、孔隙率大的格栅填料可用 于这类操作。 （6）重量轻、价格低。
4.填料的种类 工业上所用的填料总体上可分为散装填料、规
整填料和格栅填料三类。 散装填料由于其结构上的特点，不能按一定规
化工生产对塔设备的要求
生产能力大 高的传质传热效率 操作稳定、操作弹性大 流体流动阻力小、压降低 结构简单可靠，材料耗用量小，制造安装容易
塔设备的分类
按操作压力分：减压塔、常压塔、加压塔 按单元操作分：精馏塔、吸收塔、萃取塔、
解析塔、干燥塔等 按塔的内件结构分：板式塔、填料塔
塔设备的总体结构
3.板式塔的主要内部构件
（1）塔盘由塔盘板、传质元件（浮阀、泡罩、舌片等）、溢 流装置、连接件等构成。
塔盘实际上是塔中的气、液通道。为了满足正常操作要求，塔 盘结构本身必须具有一定的刚度以维持水平，塔盘与塔壁之间要
保持一定的密封性以避免气、液短路。
塔盘的结构有整块式和分块式两种。
整体式塔盘
DN≤700mm
丝网除沫器具有比表面积大、重量轻、空隙大以及 使用方便、除沫效率高、压降小等优点。
适用于清洁的气体，不宜用在液滴中含有固体物质 或易析出固体物质的场合，如碱液、碳酸氢氨溶液等， 以免液体蒸发后留下固体堵塞丝网。

阶梯环填料的性能在鲍尔环的基础上又有 提高，生产能力提高10%，压降降低25%， 较好地避免了沟流现象。
阶梯环一般由塑料和金属制成，其性能优 于其它侧壁开孔填料，获得广泛应用。
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3填料塔
3.3.1.4 弧鞍形填料
弧鞍是较早开发的一种表面全部展开的具 有马鞍形状的瓷质型填料，又称马鞍填料
适用范围：造价较高，易堵 塞难清洗，一般用于较难分 离或分离要求很高的情况。
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3填料塔
规整填料种类：丝网波纹填料和板波纹填料。叠成圆筒形整 块放入塔内或分块拼成圆筒形在塔内砌装。
金属板波纹规整填料
各种陶瓷规整填料
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3填料塔
3.3.3 填料用材的选择 （1）塑料：要求设备操作温度较低，除强酸外，体系对 塑料无溶胀。 （2）陶瓷：用于腐蚀性介质，尤其是高温时，但对HF和 高温下的H3PO4与碱不能使用。 （3）金属：耐高温，但不耐腐蚀。不锈钢可耐一般的酸 碱腐蚀（含Cl-的酸除外），但价格较昂贵。
只是在生产能力变化大，操 作稳定性要求高，要求有相 当稳定的分离能力等要求时， 才考虑使用泡罩塔。
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2 板式塔：泡罩塔
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2板式塔
Байду номын сангаас2.2.2 筛板塔
应用历史较久的塔型，结构简单。筛板塔塔盘分为筛孔区、无 孔区、溢流堰及降液管等部分。
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筛板塔
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2板式塔
2.2 板式塔的类型
泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌片塔等。
2.2.1 泡罩塔
应用最早的板式塔。结构主要由泡罩(气液接触元件)、升气管、 溢流堰、降液管及塔板等部分组成。