第八章塔设备

第八章塔设备

2.2 塔设备 在石油、化工、轻工等部门，塔设备是一种应用极为广泛的气液传质设备，由于化工生产中的工艺条件千差万别，因而与相适应的塔设备的种类也是多种多样的，按其内部结构来分可分为板式塔和填料塔。 2.2.1 板式塔 1）、板式塔的总体结构 ①、塔体与裙座结构 ②、塔盘结构：塔盘板、降液管、溢流堰、紧固件和支承件。 ③、除沫装置：用于分离气体夹带的液滴，多位于塔顶出口处。 ④、设备管道：人孔、接管等。 ⑤、塔附件：保温圈、吊柱、扶梯、平台等。

2）、板式塔的工作原理 它由一个通常呈圆柱形的壳体及其中按一定间距水平设置的若干塔板所组成。板式塔正常工作时，液体在重力作用下自上而下通过各层塔板后由塔底排出；气体在压差推动下, 经均布在塔板上的开孔由下上穿过各层塔板后由塔顶排出,在每块塔板上皆贮有一定的体，气体穿过板上液层时,两相接触进行传质。图2-25 板式塔

2.2.1.2 板式塔的种类 板式塔按塔盘的结构又可分为:泡罩塔、浮阀塔和筛板塔。 1）、泡罩塔：泡罩塔最主要的传质单元是泡罩，它由升气管和带有梯形齿缝的圆筒形泡罩组成，气体由下层塔板上升进入升气管，通过泡罩齿缝与上层塔板上的液体充分接触，进行传质或传热。上层液体由于其气液接触比较充分,塔板效率较高，操作弹性大，故广泛的用于精馏、吸收、解吸等传质过程中。但结构复杂、造价高、维修安装麻烦。特点下层气体图2-26 圆筒形泡罩

2）、浮阀塔 浮阀塔板是在塔板上开有若干个阀孔，每个阀孔装有一个可上下浮动的阀片，阀片本身连有几个阀腿，插入阀孔后将阀腿底脚拨转90°，以限制阀片升起的最大高度，并防止阀片被气体吹走。阀片周边冲出几个略向下弯的定距片，当气速很低时，由于定距片的作用，阀片与塔板呈点接触而坐落在阀孔上，在一定程度上可防止阀片与板面的粘结。操作时，由阀孔上升的气流经阀片与塔板间隙沿水平方向进入液层，增加了气液接触时间，浮阀开度随气体负荷而变，在低气量时，开度较小，气体仍能以足够的气速通过缝隙，避免过多的漏液；在高气量时，阀片自动浮起，开度增大，使气速不致过大。

特点浮阀塔板的优点是结构简单、造价低，生产能力大，操作弹性大，塔板效率较高。其缺点是处理易结焦、高粘度的物料时，阀片易与塔板粘结；在操作过程中有时会发生阀片脱落或卡死等现象，使塔板效率和操作弹性下降。浮阀图2-27 浮阀塔结构

3)、筛板塔 塔板上开有许多孔径一般为3～8mm的小孔。塔板上设置溢流堰，使板上能保持一定厚度的液层。操作时，气体经筛孔分散成小股气流，鼓泡通过液层，气液间密切接触而进行传热和传质。在正常的操作条件下, 通过筛孔上升的气流，应能阻止液体经筛孔向下泄漏。图2-28 筛板塔筛板塔的结构简单、造价低，板上液面落差小，气体压降低，生产能力大，传质效率高。其缺点是筛孔易堵塞，不宜处理易结焦、粘度大的物料。特点

2.2.1.3 塔盘的结构 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 分块式塔盘 DN≥1000mm 区别分块式：无塔盘圈，有支持圈(支持板)，无密封结构整块式：有塔盘圈，无支持圈(支持板)，有密封结构

1）、整块式塔盘 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。 1—塔盘板 2—降液管 3—拉杆 4—定距管 5—塔盘圈 6—吊耳 7—螺栓 8—螺母 9—压板 10 —压圈 11—石棉绳图2-29 整块式塔盘结构

2）、分块式塔盘 在直径较大的板式塔中，为了安装检修和增大塔板的刚度，将整块塔盘分为若干块，这种塔盘称分块式塔盘，根据装配的位置不同可分为：矩形板、弓形板和通道板三种。安装时由人孔将各块板送入塔内，拼装在焊于塔壁上的支撑圈上。图2-30 分块式塔盘结构1

图2-30 分块式塔盘结构2

2.2.2 填料塔 1）、填料塔的总体结构 ①、塔体 ②、喷淋装置 ③、填料 ④、液体再分布器 ⑤、填料支撑装置 ⑥ 、支座以及进出口等部件 2）、填料塔工作原理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，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。 2—31 填料塔结构图

2.2.2.1 填料的种类 填料塔的所有填料可分为实体填料和网体填料两大类。网体填料就是用丝网制成的各种填料，主要介绍实体填料。 ①、拉西环它通常是外径与高相等的圆筒体，可用陶瓷、金属或塑料制造, 其壁厚在满足强度的条件下，尽可能薄。 ②、鲍尔环它在金属拉西环的壁上开一排或两排长方形的小窗，窗的叶片向环中心弯曲并在中心处接搭，上下两排窗位置相错。 ③、鞍形填料鞍形填料有两种形式矩鞍形和弧鞍形，矩鞍形填料是对称的，易重合，填料利用率低；弧鞍形填料则避免了这种缺点。

④、阶梯环是对鲍尔环的进一步改进，它一端为圆筒形鲍尔环，另一端为喇叭圆筒形。这种填料形状不对称表面利用率高。④、阶梯环是对鲍尔环的进一步改进，它一端为圆筒形鲍尔环，另一端为喇叭圆筒形。这种填料形状不对称表面利用率高。图2—32 实体填料

2.2.2.2 液体喷淋装置 液体喷淋装置也称液体再分布装置，作用是将液体均匀地喷洒在塔顶填料上，使填料表面能够全部被淋湿。常见的类型有:喷洒型、溢流型和冲击型。管式喷洒器盘式分布器喷洒型溢流型环管多孔喷洒器槽式分布器莲蓬头喷洒器冲击型

适用于DN≤300mm的塔器，通过填料上的进液管（直、弯或缺口）进行喷洒，其结构简单,但喷淋面积较小且不均匀。适用于DN≤300mm的塔器，通过填料上的进液管（直、弯或缺口）进行喷洒，其结构简单,但喷淋面积较小且不均匀。管式喷洒器图2-33 管式喷洒器

环管多孔喷洒器 适用于DN≤1200mm的塔器，其结构简单，制造和安装方便，缺点是喷洒面积小，不够均匀，而且液体要求清洁，否则小孔易堵塞。（环管下面开小孔，一般为3—5排）。图2-34 环管多孔喷洒

莲蓬头喷洒器 一般可用于塔径小于600mm的塔中，莲蓬头的主要有半球形、碟形、杯形，其优点是结构简单，制造安装方便，缺点是小孔易堵塞，不适于处理污浊液体。图2-35 莲蓬头喷洒器

盘式分布器 液体从中央进料管加到喷淋盘内，然后均匀地从喷淋盘上的降液管处均匀往下喷淋。分布板上钻有泪孔，以便在停工检修时排净板上的液体。图2-36 中央进料的盘式分布器

槽式分布器 主要用于DN＞1000mm的塔，其优点是自由截面大，适应性好，处理量大，操作弹性大，结构见下图，液体先加入分配槽，然后再由分配槽的开口处到喷淋槽，喷淋槽上有堰口，两侧有三角形或矩形的开口，各开口的下缘应位于同一水平面上，再由此溢流到填料上。图2-37 分布槽

1－主槽 2－分槽图2-38 槽式孔流分布器

冲击型分布器 下图所示为常用的反射式喷淋器，具有一定速度的液体从管内流出，冲击在反射板上使液体向四周飞溅，达到均匀喷淋的目的。图2-39 反射板式喷淋器

Dl Di 2.2.2.3 液体再分布器当液体流过填料层时，流体慢慢地会从器壁流走（壁流）现象产生，使液体分布不均匀，塔中央部分填料可能没有润湿，起不到作用，降低了整个塔的效率。因此就需要液体再分布器使液体流经一定的高度填料后再重新分布。液体再分布器的作用：将上层填料流下的液体收集，再分布，避免塔中心的填料不能被液体湿润而形成“干锥 ”。图2-40 分配锥结构 1

液体再分布器的典型结构 分配锥具有通孔的分配锥图2-41 分配锥结构 2

2.2.2.4 填料的支承结构 填料的支承结构不仅要支承全部是填料的重量，换必须使上升的气体能顺利通过，因此要求栅板： 1）栅板有足够的强度和耐腐蚀性; 2）栅板必须有足够的自由截面,一般应各填料的自由截面大致相等； 3）槽板扁钢条之间的距离约为填料外径的60%—80%； 4）栅板可以制成整块的或分块的。图2-43 栅板结构 1

图2-44 栅板结构 2

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