塔设备基础知识学习

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、液两相及时分开，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。

塔

第一节：概述

一、塔设备在炼油厂中的作用

在炼油、化工及轻工业生产中，气、液两相直接接触进行传质传热的过程是很多的，如精馏、吸收、解吸、萃取等。这些过程都是在一定的压力、温度、流量等工艺条件下，在一定的设备内完成的。由于其过程中两种介质主要发生的是质的交换，所以也将实现这些过程的设备叫传质设备；从外形上看这些设备都是竖直安装的圆桶形容器，形如“塔”，故习惯上称其为塔设备。

塔设备能够为气、液或液、液两相进行充分接触提供适宜的条件，即充分的接触时间、分离空间和传质传热的面积，从而起到相际间质量和热量交换的目的，实现工艺

所要求的生产过程，生产出合格产品。所以塔设备的性能对整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等方面都有重大的影响。

塔设备的投资费用及钢材消耗仅次于换热设备。据统计，在化工和石油化工生产装置中，塔设备的投资费用占全部工艺设备总投资的25.39％，在炼油和煤化生产装置中占34.85％；其所消耗的钢材重量在各类设备中所占比例也是比较高的，如年产250万吨常减压蒸馏装置中，塔设备耗用钢材重量占45.5％，年产120万吨催化裂化装置中占48.9％，年产30万吨乙烯装置中占25～28.3％。可见塔设备是炼油、化工生产中最重要的工艺设备之一，它的设计、研究、使用对化工、炼油等工艺的发展起着重大的作用。

二、塔设备的分类及一般构造

随着炼油、化工生产工艺的不断改进和发展，与之相适应的塔设备也形成了形式繁多的结构和类型，以满足各种特定的工艺要求。为了便于研究和比较，人们从不同的角度对塔设备进行分类。如按工艺用途分类，按操作压力分类，也可按其内部结构进行分类。

（一）按用途分类

1.精馏塔 利用液体混和物中各组分挥发度的不同来分离其各液体组分的操作称为蒸馏，反复多次蒸馏的过程称为精馏，实现精馏操作的塔设备称为精馏塔。如常减压装置中的常压塔、减压塔，可将原油分离为汽油、煤油、柴油以及润滑油等。

静设备知识问答

--生产部

塔设备

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、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。

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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

我们知道，电子电路是由晶体管组成，而晶体管是由半导体制成的。所以我们在学习电子电路之前，

一定要了解半导体的一些基本知识。

这一章我们主要学习二极管和三极管的一些基本知识，它是本课程的基础，我们要掌握好

在学习时我们把它的内容分为三节，它们分别是：

1、1 半导体的基础知识

1、2 PN结

1、3 半导体三极管

1、1 半导体的基础知识

我们这一章要了解的概念有：本征半导体、P型半导体、N型半导体及它们各自的特征。

一:本征半导体

纯净晶体结构的半导体我们称之为本征半导体。常用的半导体材料有：硅和锗。它们都是四价元素，原子结构的最外层轨道上有四个价电子，当把硅或锗制成晶体时，它们是靠共价键的作用而紧密联系在一起。

共价键中的一些价电子由于热运动获得一些能量，从而摆脱共价键的约束成为自由电子，同时在共价键上留下空位，我们称这些空位为空穴，它带正电。我们用晶体结构示意图来描述一下；如图（1）所示：图中的虚线代表共价键。

在外电场作用下，自由电子产生定向移动，形成电子电流；

同时价电子也按一定的方向一次填补空穴，从而使空穴产生定向移动，形成空穴电流。

因此，在晶体中存在两种载流子，即带负电自由电子和带正电空穴，它们是成对出现的。

二：杂质半导体

在本征半导体中两种载流子的浓度很低，因此导电性很差。我们向晶体中有控制的掺入特定的杂质来改变它的导电性，这种半导体被称为杂质半导体。

1.N型半导体

在本征半导体中，掺入5价元素，使晶体中某些原子被杂质原子所代替，因为杂质原子最外层有5各价电子，它与周围原子形成共价键后，还多余一个自由电子，因此使其中的空穴的浓度远小于自由电子的浓度。但是，电子的浓度与空穴的浓度的乘积是一个常数，与掺杂无关。

在N型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。

2.P型半导体

在本征半导体中，掺入3价元素，晶体中的某些原子被杂质原子代替，但是杂质原子的最外层只有3个价电子，它与周围的原子形成共价键后，还多余一个空穴，因此使其中的空穴浓度远大于自由电子的浓度。在P型半导体中，自由电子是少数载流子，空穴使多数载流子。