典型化工設(shè)備設(shè)計塔設(shè)備結(jié)構(gòu)

塔設(shè)備第六章塔設(shè)備及其機械設(shè)計根底

教學重點：板式塔的根本構(gòu)造和塔設(shè)備的應(yīng)力校核教學難點：風載荷的計算內(nèi)件支座附件塔體第一節(jié)概述塔設(shè)備是重要的單元操作設(shè)備，實現(xiàn)氣〔汽〕—液相或液—液相之間的充分接觸，從而到達相際間進展傳質(zhì)及傳熱的目的。塔設(shè)備完成的單元過程有：精餾、吸收、解吸、萃取。這些過程是在一定的溫度、壓力、流量等工藝條件下完成的。因此，塔的構(gòu)造必需保證氣－液兩項，或者液－液兩項的充分接觸，和必要的傳質(zhì)、傳熱面積、以及兩項分別的空間。塔設(shè)備除要滿足工藝條件以外，還應(yīng)滿足以下條件：氣液兩相充分接觸，相際間傳熱面積大，接觸時間充分。阻力小，壓降小，塔內(nèi)熱量損失少。消費才干大，即氣液處置量大。操作穩(wěn)定，操作彈性大。盡力減少霧沫夾帶和泄露量，及液泛的能夠。構(gòu)造簡單，制造、安裝、維修方便，設(shè)備的投資及操作費用低。耐腐蝕，不易堵塞，檢修方便。部分吸收劑再循環(huán)流程尾氣混合氣新吸收氣取出的溶液１２空氣解吸氣混合氣凈化氣體空氣解吸收硫化氫的吸收流程塔設(shè)備的投資及分量在過程設(shè)備中所占的比重一、塔設(shè)備的運用裝置名稱塔設(shè)備投資的比例(%)裝置名稱塔設(shè)備重量的比例(%)化工及石油化工25.460萬噸，120萬噸/年催化裂化48.9煉油及煤化工34.8530萬噸/年乙烯25.3化纖44.94.5萬噸/年丁二烯54填料塔與板式塔的比較二、塔設(shè)備的選型塔

型項

目填

料

塔板

式

塔壓降小尺寸填料，壓降較大，而大尺寸填料及規(guī)整填料，則壓降較小較大空塔氣速小尺寸填料氣速較小，而大尺寸填料及規(guī)整填料則氣速可較大較大塔效率傳統(tǒng)的填料，效率較低，而新型亂堆及規(guī)整填料則塔效率較高較穩(wěn)定、效率較高液-氣比對液體量有一定要求適用范圍較大持液量較小較大安裝、檢修較難較容易材質(zhì)金屬及非金屬材料均可一般用金屬材料造價新型填料，投資較大大直徑時造價較低1〕在分別程度要求高的情況下，因某些新型填料具有高的傳質(zhì)效率，故可采用新型填料以為降低高度；

2〕對于熱敏性物料的蒸餾分別，因新型填料的持液量較小，壓降小，故可有限選擇真空操作下的填料塔；

3〕具有腐蝕性的物料，可選擇填料塔；

4〕容易發(fā)泡的物料，宜選用填料塔；以下情況優(yōu)先選用填料塔:以下情況優(yōu)先選用板式塔：1〕塔內(nèi)液體滯液量較大，要求塔的負荷變化范圍較寬，對進料濃度變化要求不敏感，要求操作易于穩(wěn)定；

2〕塔內(nèi)負荷較??；

3〕含固體顆粒、容易結(jié)垢、有結(jié)晶的物料；一、總體構(gòu)造第二節(jié)板式塔構(gòu)造1、塔體與裙座構(gòu)造2、塔盤構(gòu)造：塔盤板、降液管、溢流堰、緊固件和支承件。3、除沫安裝：用于分別氣體夾帶的液滴，多位于塔頂出口處。4、設(shè)備管道：人孔、接納等。5、塔附件：保溫圈、吊柱、扶梯、平臺等。圖6-1板式塔的總體構(gòu)造板式塔的構(gòu)造和種類板式塔因空塔速度比填料塔高，消費強度比填料塔大。板式塔的種類：按氣液流向分：錯流、逆流、并流。按溢流安裝分：有溢流安裝、無溢流安裝。按塔盤構(gòu)造分：泡罩塔、浮閥塔、篩板塔。二、塔盤構(gòu)造塔盤實踐上是塔中的氣、液通道。為了滿足正常操作要求，塔盤構(gòu)造本身必需具有一定的剛度以維持程度，塔盤與塔壁之間要堅持一定的密封性以防止氣、液短路。塔盤的構(gòu)造有整塊式和分塊式兩種。整塊式塔盤DN≤700mm分塊式塔盤DN≥800mm1、整塊式塔盤圖6-3定距管式塔盤構(gòu)造構(gòu)造——塔體由假設(shè)干塔節(jié)組成，內(nèi)裝有一定數(shù)量的塔盤，塔節(jié)間用法蘭銜接。重疊式組裝方式定距管式1、整塊式塔盤定距管式塔盤用定距管和拉桿將同一塔節(jié)內(nèi)的幾塊塔盤支承并固定在塔節(jié)內(nèi)的支座上，定距管起支承塔盤和堅持塔盤間距的作用。塔盤與塔體之間的間隙，以軟填料密封并用壓圈壓緊。高度隨塔徑添加。塔徑DN=300～500mm時，塔節(jié)高度L=800～1000mm；塔徑DN=600～700mm時，塔節(jié)高度L=1200～1500mm。為方便安裝，每個塔節(jié)中的塔盤數(shù)為5-6塊。1—塔盤板2—降液管3—拉桿4—定距管5—塔盤圈6—吊耳7—螺栓8—螺母9—壓板10—壓圈11—石棉繩定距管式塔盤構(gòu)造2、分塊式塔盤做成分塊式的緣由1〕在工藝上，塔徑大，塔盤過大，分液不均勻；2〕對碳鋼，塔板厚3~4mm，不銹鋼2~3mm，塔徑過大，易構(gòu)成弧形，安裝時程度度不好，從剛度出發(fā)，仍要分塊；3〕塔板過大，不能放進塔內(nèi)，因普通從人孔進出，人孔尺寸有限制，因此塔盤受此限制要分塊。與整塊式的區(qū)別分塊式：無塔盤圈，有支持圈(支持板)，無密封構(gòu)造整塊式：有塔盤圈，無支持圈(支持板)，有密封構(gòu)造塔盤板構(gòu)造主要有本身梁式和槽式。圖6-9塔盤板構(gòu)造分塊式塔盤板〔本身梁式〕通道板——接近中央處設(shè)置，塔內(nèi)清洗和維修。在同一垂直位置上，以利采光和裝配。也可用一塊塔盤板替代，見以下圖3、塔盤的支承對直徑不大的塔〔＜2000mm)，塔盤的支承普通用焊在塔壁上的支持圈對直徑較大的塔〔＞2000~3000mm〕，需支承梁構(gòu)造。第三節(jié)填料塔填料塔在傳質(zhì)方式上與板式塔不同，它是一種延續(xù)式氣液傳質(zhì)設(shè)備。這種塔由塔體、噴淋安裝、填料、再分布器、柵板以及氣、液的進出口等部件組成。開發(fā)多種方式、規(guī)格和材質(zhì)的高效，低壓降，大流量的填料。(2)與不同填料相匹配的塔內(nèi)件構(gòu)造。(3)填料層中液體的流動及分布規(guī)律。(4)蒸餾過程的模擬。科技前沿根本特點圖8-20填料塔一.填料填料大致可分為實體填料和網(wǎng)體填料兩種。拉西環(huán):〔瓷環(huán)〕填充方式有亂堆和整砌兩種。鮑爾環(huán)：在金屬拉西環(huán)的壁上開了一排或兩排長方形的小窗，小窗葉片向環(huán)中心彎入，在中心處相搭，上下兩排小窗的位置相錯，添加了接觸面積，效率得到了提高。階梯環(huán)：一頭為鮑爾環(huán)，一頭翻卷，由于不對稱，裝入塔內(nèi)可減少填料環(huán)相互重疊，使填料外表得以充分利用，同時增大了空隙，使壓降降低，傳質(zhì)效率提高。鞍形填料：這種填料重迭部分少，空隙率大，利用率高。它有兩種方式，一種是矩鞍環(huán)，一種是弧鞍環(huán)，都是敞開式填料，這種填料比拉西環(huán)傳質(zhì)效率高，壓力降低，且強度高。波紋填料：由許多波紋形薄板垂直疊在一同，各層的波紋成４５°，盤與盤之間成９０°陳列，構(gòu)造緊湊，比外表積大。傳質(zhì)好，且可根據(jù)物料溫度及腐蝕情況采用不同的資料。1、作用二、填料支承構(gòu)造支承填料2、設(shè)計要求足夠的強度、剛度以及足夠的自在截面3、柵板設(shè)計留意問題1〕柵板必需有足夠的強度和耐腐蝕性；2〕柵板必需有足夠的自在截面，普通應(yīng)各填料的自在截面大致相等；3〕槽板扁鋼條之間的間隔約為填料外徑的60%~80%；4〕柵板可以制成整塊的或分塊的。圖6-19柵板構(gòu)造四、噴淋安裝要求：使整個塔截面的填料外表很好潤濕，構(gòu)造簡單，制造維修方便。作用：噴出液體，使整個塔截面的填料很好潤濕，直接影響塔的處置才干和分別效率。1、噴灑型管式噴灑器環(huán)管多孔噴灑器蓮蓬頭噴灑器管式噴灑器DN≤300mm，可選用管式噴灑器，經(jīng)過填料上的進液管〔直、彎或缺口〕進展噴灑，構(gòu)造簡單，但噴淋面積較小且不均勻。圖6-20管式噴灑器環(huán)管多孔噴灑器DN≤1200mm，可選用單環(huán)管多孔噴灑器，構(gòu)造簡單，制造和安裝方便，缺陷是噴灑面積小，不夠均勻，而且液體要求清潔，否那么小孔易堵塞?！箔h(huán)管下面開小孔，普通為3~5排〕。圖6-21環(huán)管多孔噴灑器蓮蓬頭噴灑器主要有半球形、碟形、杯形，優(yōu)點是構(gòu)造簡單，制造安裝方便，缺陷是小孔易堵塞，不適于處置污濁液體，普通可用于塔徑小于600mm的塔中。圖6-22蓮蓬頭噴灑器2、溢流型盤式分布器圖6-23中央進料的盤式分布器圖6-24有升氣管的盤式分布器液體從中央進料管加到噴淋盤內(nèi)，然后從噴淋盤上的降液管溢流槽式分布器主要用于DN＞1000mm的塔，其優(yōu)點是自在截面大，順應(yīng)性好，處置量大，操作彈性大，其構(gòu)造見〔圖8－52〕，液體先參與分配槽，然后再由分配槽的開口處到噴淋槽，噴淋槽上有堰口，兩側(cè)有三角形或矩形的開口，各開口的下緣應(yīng)位于同一程度面上，再由此溢流到填料上。圖6-25分布槽槽式孔流分布器1－主槽2－