AutoCAD绘制化工工艺图纸第6章塔设备绘制 PPT资料共75页

有时是少几毫米。填料塔的高度则包括填料层高度，
喷林装置、再分器、气液进出口所需的高度，底部
及顶部高度以及裙座高度等部分。
图6-2 塔高示意图
①主体高度 由于填料塔和板式塔的结构不同，故主体高度的含义也
不同。板式塔的主体高度是从塔顶第一层塔盘至塔底最后一层塔盘之间的 垂直距离；填料塔的主体高度就是填料的高度。蒸馏操作常用理论塔板数 的多少来表述塔的高度，求取塔板数的方法很多，可分为解析法、图解法 和逐板计算法等几类。
寸，而且受系统物性、操作条件及设备尺寸的影响。等板高度的计算，至今尚无满意
的方法，一般通过实验测定，或取生产设备的经验数据。当无实际数据可取时，只能
参考有关资料中的经验公式，此时要注意所用公式的适用范围。下面介绍默奇
（Murch）的经验公式，即：
HE Tc1P Gc2Dc3Z1/3
L
L
式中 HETP——等板高度，m；
出管）、底部空间高度Hb（最后一层塔盘后或填料 下部的筒节，但不包括下封头及引出管高度，因为
该高度和裙座高度重合），以及裙座高度Hs等部分 所组成，所以塔高H为：
H＝Hz＋Ha＋Hb＋Hs
（6-1）
在具体绘制过程中，需要注意底部筒节和裙座
之间两者之间并不是刚好对接，如塔的实际总高和
按式（6-1）的计算会有一些差别，有时是多几毫米，
④舌型塔板、浮舌塔板和斜孔塔板 三者均为喷射型塔板。在舌型塔板中， 气流经舌孔流出时，促进了液体流动，因而大液量时不会产生大的液面落差，同 时由于汽、液并流，大大减少了雾沫夹带。针对以上缺点，发明了浮舌塔板，它 既有舌形塔板处理量大、压降低、夹带小的优点，又有浮阀弹性大、效率高的优 点。缺点是舌片易损坏。斜孔塔板采用孔口反向交错排列，避免了气、液并流造 成的气流不断加速现象，因而液层低而均匀，雾沫夹带小，塔板效率有所提高， 但由于开孔固定，操作弹性较小。
从板间距对塔板效率的影响分析，在一定的气液负荷和塔径的条件下， 增加板间距可使物沫夹带量减小，特别对易起泡的物系，板间距应取大些， 以保证塔板的分离效果。此外，当生产负荷波动大时，也需要增大板间距， 以提高操作弹性。
在决定板间距时还应考虑安装、检修的需要。例如在塔体人孔处，应留 有足够高的工作空间，其值不应小于600mm。
⑶ 空心塔
在空心塔内没有装塔盘和填料，有的作为储罐储存催化剂等；有的 在塔内将加工后的重油进行冷却结成焦炭、沥青等；有的在塔内安装许 多管束，在管外或管内装入催化剂，使参加反应的气体通过静止的催化 剂进行反应，作反应塔用。
塔设备关键尺寸的确定
⑴塔高的确定塔的高度（Fra bibliotek图6-2）系由主体高度Hz（塔板或 填料所在空间的高度）、顶部空间高度Ha（第一层 塔板或填料以上部分，包括筒节、封头及上面的引
对于填料塔，其高度主要取决于填料层的高度。计算填料层高度常采用以下两种 方法：
A.传质单元法 填料层高度Z＝传质单元高度×传质单元数
B.等板高度法 等板高度（HETP）是与一层理论塔板的传质作用相当的填料层
高度。也称理论板当量高度。显然，等板高度愈小，说明填料层的传质效率高，则完
成一定分离任务所需的填料层的总高度可降低。等板高度不仅取决于填料的类型与尺
除此之外，人们又按板式塔的塔盘结构的不同，将板式塔细分为多种塔。 常见板式塔的类型有：浮阀塔、泡罩塔、筛板塔、斜孔塔及穿流式塔板等。
图6-1 三类塔示意图
① 浮阀塔 浮阀塔是现今应用最广的一种板型。浮阀塔板的结构特点时 在塔板上开有若干大孔（标准孔径为39mm），每个孔上装有一个可以上下浮 动的阀片。操作时由阀孔上升的气流，经过阀片于塔板间的间隙而与板上横流 的液体接触。浮阀开度随气体负荷而变。当气量很小时，气体仍能通过静止开 度的缝隙而鼓泡。
B.塔的底部空间高度 塔的底部空间高度是指塔顶最末一层塔盘到塔底下封头切 线处的距离。当进料系统有15min的缓冲容量时，釜液的停留时间可取3～5min，否则 须取15min。但对釜液流量大的塔，停留时间一般也取3~5min；对于易结焦的物料， 在塔底的停留时间应缩短，一般取1～1.5min。据此，就可从釜液流量求处底部空间， 再由已知的塔径求出底部空间的高度。
筛板塔的主要优点是结构简单。近年来，筛板塔得到更广泛的应用。其 缺点是易漏液，操作弹性较小。
③ 泡罩塔 泡罩塔的每层塔板上开有若干个孔，孔上焊有短管作为上升 其他的通道，称为升气管。升气管上覆以泡罩，泡罩下部周边开有许多齿缝。 齿缝一般有矩形、三角形及梯形三种，常用的是矩形。泡罩在塔板上作等边三 角形排列。
置的实际情况。估算工业装置所需的填料层高度时，可参考工业设备的等板高度 经验数据。譬如，直径为25mm的填料，等板高度接近0.5m；直径为50mm的填料， 等板高度接近1m；直径在0.6m以下的填料塔，等板高度约与塔径相等；而当塔处 于负压操作时，等板高度约等于塔径加上0.1m。填料层用于吸收操作时的等板高 度要大得多，一般可按1.5～1.8m估计。此外，不同填料类型的等板高度值不同。 普通实体填料的等板高度大都在400mm以上。如25mm的拉西环HETP为0.5m， 25mm的鲍尔环HETP为0.4～0.45m。网体填料具有很大的比表面积和空隙率，为高 效填料，其等板高度在100mm以下，如CY型波纹丝网，Θ网环填料等。
对于板式塔，应先利用塔效率将理论板层数折算成实际板层数，然后 再由实际板层数和板间距来计算主体塔高，即：
式中
Hz＝NT×HT / ET Hz——塔高，m； NT——塔内所需的理论板层数； ET——总板效率； HT——塔板间距，m。
（6-2）
塔板间距HT除直接影响塔高外，板间距还与塔的生产能力、操作弹性即 塔板效率有关。在一定的生产任务下，采用较大的板间距，能允许较高的空 塔气速，因而塔径可小些，但塔高要增加。反之，采用较小的板间距，只能 允许较小的空塔气速，塔径就要增大，但塔高可以降低。对于板数较多的精 馏塔，往往采用较小的板间距，适当地加大塔径以降低塔高。板间距与塔径 之间的关系，应根据实际情况，结合经济权衡，反复调整，以作出最佳选择。 表6-1所列的经验数据可供初选板间距时参考。板间距的数值应按照规定选 取整数，如300mm、350mm、450mm、500mm等。
塔设备一般由塔设备本体、塔设备上附属构筑物（如操作平台、栏杆、梯子、 管线等）、支承塔设备的基础这三部分组成。塔设备应在满足化工工艺要求的前 提下，尽量做到以下几点：
①生产能力大，即气(汽)、液处理量大；
②流体流动阻力小传；
③质效率高；
④结构简单、材料耗用量小、制造和安装容易；
⑤操作弹性大，即在负荷波动较大时，仍能维持较高的效率；
⑥便于操作、控制及检修等。
事实上，我们再在计任何一台塔设备时，很难全部满足上述各项 要求；但我们应该从符合生产的基本要求、满足经济上的合理性、以 及在单位时间内，利用最少的能源和空间，生产加工最多的产品等方 面出发，予以全面考虑，使所设计的塔在满足基本要求的前提下，整 体性能达到最优。
本章将通过对塔设备一些基本知识介绍，具体讲解如何绘制塔设 备，大到绘制整体方案的确定，小到主要零配件的尺寸及绘制方法。 对于前面几章已经详细介绍过的绘制方法，我们将不在讲解，如封头 的绘制、接管的绘制，但我们会提供本章中有关这些零配件的具体尺 寸。
⑤穿流式栅板塔 穿流式栅板塔属无溢流装置的板式塔。属此类塔板的还有 穿流式波纹塔、穿流式浮阀塔等。此类塔板操作时，气、液两相同时相向通过栅 缝或筛孔。栅缝或筛孔的大小，视物料的污垢程度及要求的效率等情况而定。
由于省去了溢流装置，该塔板有生产能力大、结构简单、压降小、不易堵塞 的优点，但操作弹性小塔板效率低。
(6-3)
G——气相的空塔质量速度，kg/(m2. h)
D——塔径，m；
Z——填料层高度，m；
——相对挥发度；
L——液相粘度，mPa .s； L——液相密度，kg/m3;
c1、c2、c3——常数，取决于填料类型及尺寸。其部分数据见表6-2。
等板高度的数据或关联结果，一般来自小型实验，故往往不符合工业生产装
下面将三类塔设备再进行进一步的细分。
⑴板式塔
板式塔以塔板作为汽(气)，液接触的基本构件。气体自塔底向上以鼓泡喷射 的形式穿过塔盘上的液层，塔内气液两相呈逐级逆流操作，在塔板上传质元件 作用下，两相进行接触和分离，同时完成传质(和传热)任务。板式塔构造，除塔 板外，塔的内构件还包括降液管、受液盘、溢流堰、塔板支承件及紧固件等。 塔板选型后，应依次进行塔径、塔板及内构件的设计，然后用负荷性能图进行 结构设计的调整(或优化)，直至满足塔内正常操作(或较佳操作)。
本章目录
塔设备设计基本知识
• 塔设备的分类 • 塔设备关键尺寸的确定 • 计算举例
塔设备的分类
为满足各种生产过程的需要，塔设备经过长期发展，形成了型式繁多的结 构．考虑到便于研究和比较，可以从不同的角度。对塔设备进行分类．例如： 按单元操作分为精馏塔，吸收塔、解吸塔和萃取塔等；按操作压力分为加压塔、 常压塔和减压塔；按塔内件结构分为板式塔和填料塔两大类，但如果将塔内无 任何构件也作为一类，则可以分为三类，见图6-1。
操作时，液体横向流过塔板，靠溢流堰保持塔板上有一定厚度的流动液层， 齿缝浸没于液层之中而形成液封。上升气体通过齿缝进入液层时，被分散成许多 细小的气泡或股流，在板上形成了鼓泡层和泡沫层，为气液两相提供了大量的传 质界面。
尽管泡罩塔有操作弹性大，板效率高，处理量大的优点，但由于其结构复杂， 造价高以及压降大，使用上受到一定的限制．
② 塔的顶部、底部空间及裙座高度的确定
A.塔的顶部空间高度（不包括接管高度） 塔的顶部空间高度是指塔顶第一层塔 盘到塔顶封头切线的距离。为了减少塔顶出口气体中夹带的液体量，顶部空间一般取 1.2～1.5m。有时为了提高产品质量，必须更多地除去气体中夹带的雾沫夹带，则可在 塔顶设置除沫器。如用金属除沫网，则网底到塔盘的距离一般不小于塔板间距。