1、正版可修改PPT課件（中職）化工管路與設備第三單元 靜設備課題二 塔設備教學課件第三單元 靜設備課題三 塔設備 分課題一 塔設備的應用及類型 一、塔設備應用 二、塔設備的一般要求（1）生產能力要大，即單位塔截面上單位時間內的物料處理量要大。（2）分離效率要高，即達到規定分離要求的塔高要低。（3）操作穩定，彈性要大，即允許氣體和（或）液體負荷在一定的范圍內變化，塔仍能正常操作并保持較高的分離效率。（4）對氣體的阻力要小，這對于減壓蒸餾尤為重要。（5）結構簡單，易于加工制造，維修方便，耐腐蝕等。 三、塔設備的分類 塔式容器廣泛用于石油、化工、醫藥、食品以及環境保護等工業的一種重要的單元操作設備。主

2、要用來處理流體（氣體或液體）之間的傳質與傳熱，實現物料的凈化和分離。按照塔流體接觸的部件不同，分為板式塔和填料塔兩種。板式塔中，塔內裝有一定數量的塔盤，氣液兩相在板面上以氣體鼓泡和液體噴射狀態完成氣液傳質與傳熱，有明顯的“級”式過程。填料塔中，氣液兩相接觸主要發生在填料表面，在傳熱傳質過程以“微分”式連續進行。四、塔設備所受載荷由于塔身高大且多露天放置，其受力狀況為：（1）設計壓力；（2）液柱靜壓力；（3）塔器自重以及正常操作條件下的塔內物料載荷；（4）附屬設備和隔熱材料、襯里、管道、扶梯、平臺的重力載荷；（5）風載荷和地震載荷。五、氣液傳質對塔器的要求氣液傳質對塔器的要求主要有：（1）氣液兩

3、相充分接觸，傳質效率高；（2）氣體和液體的通量大；（3）流體流動阻力小，壓力損失小；（4）操作彈性大，在負荷較大變動范圍內，維持高效率；（5）結構簡單、可靠，制造成本低；（6）易于安裝、檢修和清洗。 六、塔設備的總體結構（一）塔體塔體內部有板式塔的主要結構元件之一-塔盤，氣-液或液-液兩相有塔盤上充分接觸，達到傳質和傳熱的目的。塔盤上沒有溢流裝置，包括溢流堰、降液管和受液盤。塔體外表面上安裝有進出物料管、人孔、視孔和各種儀表接管等。另外，為了便于人上塔操作，在塔外側還設有扶梯和平臺；塔內流體溫度不是接近常溫狀態時，往往還需要在塔的外表安裝保溫層，設有保溫層支持圈等。（二）裙式支座由座圈、基礎環

4、和地腳螺栓座組成。座圈焊在基礎環上，基礎環傳遞力給基礎，上面焊制地腳螺栓座。地腳螺栓將基礎環固定在基礎上，基礎上的地腳螺栓為預先填埋固定好的，所以為了安裝，基礎環上的地腳螺栓孔為開口的，裝完后再焊上，其與塔底焊接于封頭間的焊接接頭可分為對接與搭接。對接時裙座外徑和塔體下封頭外徑相等，焊縫必須為全熔透的連續焊，搭接焊縫應和塔體自身的環焊縫保持一定的距離。 （三）塔頂吊柱（1）吊桿 最好是整根的鋼管。（2）封板 懸臂端加封板，防止雨水灌入吊柱引起生銹。（3）吊鉤。（4）手柄 方便用力，用套筒。（5）制動插銷 起吊物體時，防止任意轉動。（6）支撐點結構。（四）除沫器 除沫器用于捕集夾帶在氣流中的液滴

5、。使用高效的除沫器，對于回收貴重物料、提高分離效率、改善塔后設備的操作狀況，以及減少對環境的污染都是非常必要。(五)進料管在分塊式塔盤上安置進料管應貼近塔盤板（加料板），有直的和彎的兩種，并可做成可拆的或固定不可拆的。在整塊式塔盤上，由于有塔盤圈，進液管位置應提高，并加緩沖管。對于氣態進料，進料口可安裝在塔盤間的蒸汽空間。分課題二 板式塔 一、板式塔的結構二、塔板類型（一）按照塔內氣液流動的方式，可將塔板分為錯流塔板與逆流塔板兩類。（二）按塔板的結構分類（1）泡罩塔（2）篩板塔（3）浮閥塔（4）噴射型塔板三、塔設備的主要構件（一）塔盤（1）整塊式塔盤的板式塔定距管支撐式塔盤重疊式塔盤（2）分塊

6、式塔盤的板式塔（3）塔板聯接（二）除沫裝置（1）絲網除沫器（2）折流除沫器（3）旋流板除沫器圖3-3-21所示，旋流板除沫器夾帶的液滴的氣體通過葉片時產生旋轉和離心運動，在離心力的作用下將液滴甩到塔壁，從而實現氣液分離。（三）裙座（1）裙座型式有圓筒形和圓錐形。（2）裙座的材料裙座殼體 其它部位 （3）裙座結構（3）裙座結構裙座的組成 裙座與塔體的焊接型式裙座體與塔體的焊縫應和塔體本身的環焊縫保持一定距離，以防焊接殘余應力疊加過大、焊接變形；如果端蓋是拼焊而成，則應在裙座上相應部位開缺口，以免和端蓋焊縫相互交叉重合。 人孔： 排氣孔：防止腐蝕性氣體長期積存在裙座內。排液孔：排除裙座體底部積液，

7、50孔。螺栓孔：開成圓缺口以便于安裝。出料管：焊有三片扁鋼支承在引出管通道上。（四）吊柱（五）塔設備的進出口接管四、板式塔的操作及維護（一）塔式板內氣液兩相的非理想流動（1）空間上的反向流動霧沫夾帶氣泡夾帶（2）空間上的不均勻流動氣體沿塔板的不均勻分布液體沿塔板的不均勻流動液體自塔板一端流向另一端時，在塔板中央，液體行程較短而直，阻力小，流速大。在塔板邊緣部分，行程長而彎曲，又受到塔壁的牽制，阻力大，因而流速小，因此，液流量在塔板上的分配是不均勻的。這種不均勻性的嚴重發展會在塔板上造成一些液體流動不暢的滯留區。（二）塔式板的不正常操作現象（1）漏液（2）液泛（三）塔板的負荷性能圖及操作分析(1

8、)漏液線 (2)液沫夾帶線 (3)液相負荷下限線 (4)液相負荷上限線 (5)液泛線 （四）板式塔的操作及維護（1）板式塔設備開車前準備認真檢查水、電、汽是否能夠保證正常生產需要。各種物料輸送裝置如泵、壓縮機等設備是否能正常運轉。設備、儀表、防火安全設施是否齊全完備，有計算機自控裝置應試調系統。所有閥門要處于正常運行的開、閉狀態，并保證不能有滲漏、逃汽跑液現象。各冷凝、冷卻器事先要試驗是否滲漏，安排先后送水預冷，整個塔設備要先送蒸汽溫塔。疏通前后工段聯系，掌握進料濃度和儲備槽液量，通知化驗室作取樣分析準備工作。（2）典型板式塔設備的操作要求檢查精餾塔系統閥門關/天是否正確。蒸餾開始前，開啟冷卻

9、水循系統，并打開泄壓閥，然后打開冷凝器冷卻水閥門，將水壓調整到0.15Mpa，關閉進料轉子流量計閥門。開啟精餾塔系統真空，真空度按具體工藝要標選擇，如蒸餾物料揮發性強，開啟鹽水機組，啟用冷凝系統，捕集物料。啟動磁力泵，將蒸餾物料送入計量罐內，再輸送至高位槽。打開預熱汽閥，打開塔釜蒸汽閥，并將蒸汽壓力控制在需要的范圍之內，保持設定溫度。檢查塔體、塔釜、殘液槽之間連接管道的閥門開啟是否正確。選擇合遷的進塔料口，找開轉子流量計，流量根據具體情況加以調整。整修蒸餾過程必須監控真空度、蒸汽壓力、流量、物料輸送以及出料情況。蒸餾完畢，排渣，清洗系統。 （3）板式塔設備的停車取出塔板或填料，檢查、清洗污垢或

10、雜質。檢測塔壁厚離，做出減薄預測曲線，評價腐蝕情況，判斷塔設備使用壽命；檢查塔體有無滲漏現象，做出滲漏處的修理安排。檢查塔板或塔料的磨損破壞情況。檢查液面計、壓力計、安全閥是否發生堵塞和在規定壓力下動作，必要時重新調整和校正。如果在運行中發現有異常振動，停車檢查時要查明原因。 分課題三 填料塔一、填料塔的結構特點二、填料的類型（一）散裝填料（1）拉西環填料 （2）鮑爾環填料 （3）階梯環填料 （4）弧鞍填料 （5）矩鞍填料 （6）金屬環矩鞍填料 （7）球形填料球形填料一般采用塑料注塑而成，其結構有多種 （二）規整填料 （1）格柵填料 （2）波紋填料 （3）脈沖填料脈沖填料是由帶縮頸的中空棱柱形

11、個體，按一定方式拼裝而成的一種規整填料 三、填料的性能評價（1）填料的幾何特性比表面積單位體積填料的填料表面積稱為比表面積，以a表示，其單位為m2/m3。填料的比表面積愈大，所提供的氣液傳質面積愈大。因此，比表面積是評價填料性能優劣的一個重要指標。 空隙率單位體積填料中的空隙體積稱為空隙率，以e 表示，其單位為m3/m3，或以%表示。填料的空隙率越大，氣體通過的能力越大且壓降低。因此，空隙率是評價填料性能優劣的又一重要指標。填料因子填料的比表面積與空隙率三次方的比值，即a/e 3，稱為填料因子，以f表示，其單位為1/m。填料因子分為干填料因子與濕填料因子，填料未被液體潤濕時的a/e3稱為干填料

12、因子，它反映填料的幾何特性；填料被液體潤濕后，填料表面覆蓋了一層液膜，a和e 均發生相應的變化，此時的a/e 3 稱為濕填料因子，它表示填料的流體力學性能，f值越小，表明流動阻力越小。 （2）填料的性能評價填料的性能的優劣通常根據效率、通量及壓降來衡量。在相同的操作條件下，填料塔內氣液分布越均勻，表面潤濕性能越優良，則傳質效率越高；填料的空隙率越大，結構越開放，則通量越大，壓降也越低。國內學者對九種常用填料的性能進行了評價，用模糊數學方法得出了各種填料的評估值，結論如表3-3-2所示。四、填料的選擇（一）填料種類的選擇（1）傳質效率要高一般而言，規整填料的傳質效率高于散裝填料。（2）通量要大在

13、保證具有較高傳質效率的前提下，應選擇具有較高泛點氣速或氣相動能因子的填料。（3）填料層的壓降要低。（4）填料抗污堵性能強，拆裝、檢修方便。（二）填料規格的選擇（1）散裝填料規格的選擇工業塔常用的散裝填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾種規格。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費用也增加很多。而大尺寸的填料應用于小直徑塔中，又會產生液體分布不良及嚴重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對塔徑與填料尺寸的比值要有一規定，一般塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應大于8。（2）規整填料規格的選擇工業上常用規整填料的型號和規格的表示方法很多，國內習慣用比表面

14、積表示，主要有125、150、250、350、500、700等幾種規格，同種類型的規整填料，其比表面積越大，傳質效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費用也明顯增加。選用時應從分離要求、通量要求、場地條件、物料性質及設備投資、操作費用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足技術要求，又具有經濟合理性。（三）填料材質的選擇（1）陶瓷填料 （2）金屬填料 （3）塑料填料塑料填料的材質主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）及聚氯乙烯（PVC）等 五、填料塔的流體力學性能（1）填料層的持液量（2）填料層的壓降（4）液泛在泛點氣速下，持液量的增多使液相由分散相變為連續相，而氣相則由連續相變為分散相，此時氣體呈氣

15、泡形式通過液層，氣流出現脈動，液體被大量帶出塔頂，塔的操作極不穩定，甚至會被破壞，此種情況稱為淹塔或液泛。影響液泛的因素很多，如填料的特性、流體的物性及操作的液氣比等。 液體噴淋密度和填料表面的潤濕 填料塔中氣液兩相間的傳質主要是在填料表面流動的液膜上進行的。要形成液膜，填料表面必須被液體充分潤濕，而填料表面的潤濕狀況取決于塔內的液體噴淋密度及填料材質的表面潤濕性能。（5）返混在填料塔內，氣液兩相的逆流并不呈理想的活塞流狀態，而是存在著不同程度的返混。造成返混現象的原因很多，如：填料層內的氣液分布不均；氣體和液體在填料層內的溝流；液體噴淋密度過大時所造成的氣體局部向下運動；塔內氣液的湍流脈動使

16、氣液微團停留時間不一致等。填料塔內流體的返混使得傳質平均推動力變小，傳質效率降低。因此，按理想的活塞流設計的填料層高度，因返混的影響需適當加高，以保證預期的分離效果。六、填料塔的內件(四)液體收集及再分布裝置七、填料塔塔設備的操作與維護(一)填料的安裝（1）填料安裝前的處理（2）散裝填料的安裝 （3）規整填料的安裝 （二）填料塔的操作填料塔操作與板式塔大體相同。填料塔操作與板式塔主要不同之處在于：首先，填料塔應主要控制液體分布均勻，防止填料局部過流影響傳質效果；其次要控制好壓力變化，避免氣相變化過大，造成填料壓板的損壞。（三）填料塔的日常檢查定期檢查、清理，更換蓮蓬頭或溢流管，保持不堵塞、不破

17、損、不偏斜，使噴淋裝置能把液體均勻分布到填料上。進塔氣體的壓力和流速不能過大，否則填料將會被吹亂或帶走，嚴重降低氣、液兩相接觸效率。控制進氣溫度，防止塑料填料軟化或變質，增加氣流阻力。進塔的液體不能含有雜物，太臟時應過濾，避免雜物堵塞填料縫隙。定期檢查、防腐，清理塔壁，防止腐蝕、沖刷、掛疤等缺陷。定期檢查算板腐蝕程度，如果腐蝕變薄則應更新，防止脫落。定期測量塔壁厚度并觀察塔體有無滲漏，發現后及時修補。經常檢查液面，不要淹沒氣體進口，防止引起振動和異常響聲。經常觀察基礎下沉情況，注意塔體有無傾斜。保持塔體油漆完整，外觀無掛疤，清潔衛生。 定期打開排污閥門，排放塔底積存臟物和碎填料。冬季停用時，應

18、將液體排盡，防止凍結。如果壓力突然下降，此時可能原因是發生了泄漏。如果壓力上升，可能的原因是填料阻力增加或設備管道堵塞。防腐層和保溫層損壞，此時要對室外保溫設備進行檢查，著重檢查溫度在100以下的雨水浸入處、保溫材料變質處、長期經外來微量的腐蝕性流體侵蝕處。填料塔設備運行期間的點檢、巡檢內容及方法見表3-3-3。 （四）填料塔常見故障診斷與處理故障診斷應從最簡單最明顯處著手，可遵循以下步驟：（1）若故障嚴重，涉及安全、環保或不能維持生產，應立即停車，分析、處理故障。（2）若故障不嚴重，應在盡量減少對安全、環境及利潤損害的前提下繼續運行。（3）在運行過程中取得數據及一些特征現象，在不影響生產的前提下，做一些操作變動，以取得更多的數據和特征現象。如有可能還可進行全回流操作，為故障分析提供分析數據。（4）分析塔過去的操作數據，或與同類裝置相比較，從中找出相同與不同點。若塔操作由好變壞，找出變化時