第五章_塔设备

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1、板式塔结构填料塔结构塔强度校核塔设备常见机械故障及排除方法第五章塔设备概述1.塔设备的作用：塔设备通过其内部构件使气(汽)—液相和液-液相之间充分接触，进行质量传递和热量传递。通过塔设备完成的单元操作通常有：精馏、吸收、解吸、萃取等，也可用来进行介质的冷却、气体的净制与干燥以及增湿等。2、塔设备对生产的影响塔设备操作性能的优劣，对整个装置的产品产量、质量、成本、能耗、“三废”处理及环境保护等均有重大影响。因此，随着石油、化工生产的迅速发展，塔设备的合理构造与设计越来越受到关注和重视。化工生产对塔设备提出

2、的要求如下。3、化工生产对塔设备提出的要求如下。①工艺性能好。②生产能力大。③操作稳定性好。④能量消耗小。⑤结构合理。⑥选材要合理。⑦安全可靠。上述各项指标的重要性因不同设备而异，要同时满足所有要求很困难。因此，要根据传质种类、介质的物化性质和操作条件的具体情况具体分析，抓住主要矛盾，合理确定塔设备的类型和内部构件的结构形式，以满足不同的生产要求。4、塔设备分类从不同角度可以有不同分类按操作压力分：加压塔；常压塔；减压塔按单元操作分：精馏塔；吸收塔；萃取塔；反应塔；干燥塔按塔的内部结构分：板式塔和填料塔（最常

3、用的分类方式）第一节填料塔填料塔是一种以连续方式进行气、液传质的设备结构：填料塔主要由塔体、填料、喷淋装置、液体分布器、填料支承结构、支座等组成。如图所示，在圆筒形塔体内部，分段装有若干段填料。填料堆积于支撑装置上，液体由塔顶入口管进入分布器，均匀喷淋在填料表面上并在重力作用下向下流动，气体在压强差的推动下，由支承板下方气体入口管进入塔内，通过填料间的空隙由塔的顶部排出。填料塔内气液两相呈逆流流动，气体和液体在填料表面上进行传质和传热，两相的组成沿塔高连续变化。特点：结构简单、压力降小、填料种类多、具有良好的

4、耐腐蚀性能，特别是在处理容易产生泡沫的物料和真空操作时，有其独特的优越性。发展：过去由于填料本体特别是内件的不够完善，使得填料塔局限于处理腐蚀性介质或不宜安装塔板的小直径塔。近年来，由于填料结构的改进，新型高效填料的开发，以及对填料流体力学、传质机理的深入研究，使填料塔技术得到了迅速发展，填料塔已被推广到所有大型气、液传质操作中。在某些场合，甚至取代了传统的板式塔。适用范围：1）直径较小的塔；2）处理有腐蚀性物料；3）处理热敏性物料的真空蒸馏。填料塔会发生液泛现象,应绝对避免.一、填料填料是填料塔气、液接触的

5、元件。填料性能的优劣直接决定着填料塔的操作性能和传质效率。到目前为止，各种形式、各种规格、各种材料的填料达数百种之多，填料结构改进的方向为：增加填料的通过能力，以适应工业生产的需要；改善流体的分布与接触，以提高分离效率；解决放大问题。什么是放大效应?从实验室到工业生产特别是大规模的生产，都要解决一个装置的放大问题。生产规模扩大和经济效益提高的重要途径是装置的放大，以节省投资，降低消耗，减少占地,节约人力。但是,在大装置上所能达到的某些指标，通常低于小型试验结果，原因是随着装置的放大，物料的流动、传热、传质等物

6、理过程的因素和条件发生了变化。这种起源于放大过程的效应，长期以来被笼统地称作“放大效应”，它包含了很多已查明或未查明的物理因素（或称工程因素）的影响。常用填料大致分为两大类：（一）个体填料：例如：拉西环、鲍尔环、阶梯环、鞍形环等。1、拉西环(使用最早的一种填料)外形：外径和高度相等的空心圆柱体优点：结构简单、价格便宜、使用经验丰富；缺点：阻力大、通量小，传质效率低拉西环存在着严重的沟流及壁流现象，塔径愈大，填料层愈高，则壁流现象愈严重，致使传质效率显著下降一般直径在75mm以下的拉西环采用乱堆方式；直径大于1

7、00mm的拉西环多采用整砌方式，以降低流体阻力。瓷质拉西环金属拉西环四氟拉西环四氟拉西环拉西环可用陶瓷、金属、塑料及石墨等材质制造。2．鲍尔环鲍尔环是在拉西环的基础上改进的环形填料。外形：填料的侧壁上开设两层长方形窗孔，小窗的舌片的一端连接在侧壁上，另一端弯入环心优点：鲍尔环由于环壁开孔，大大提高气液接触面积，内表面利用率增加，且使气体流动阻力降低，液体分布也较均匀,液体分散度大，通量提高，因此，鲍尔环比拉西环的传质效率高，操作弹性大,而气体压降明显降低，但价格较高。目前，鲍尔环以其优良的性能为工业上广泛采用

8、。3．阶梯环阶梯环是的鲍尔环基础上发展起来的新型填料。外形：与鲍尔环相比，高度减小了一半，而填料的一端做成翻边喇叭形。优点：这一改进，不仅使填料在堆积时由线接触为主变为点接触为主，增加了填料颗粒的空隙，减少了阻力，而且改善了液体分布，促进了液膜更新，提高了传质效率。阶梯环填料可由金属、陶瓷和塑料等材料制造。目前使用的环形填料中性能最为良好的一种。4．金属环矩鞍填料外形：环矩鞍填料既保留了鞍形填料的弧