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中国石化静设备知识竞赛课件中国石化中原石油化工有限责任公司塔器设备2013.07塔器课件小组张殿立赵林衡加玉琼中国石化中原石油化工有限责任公司钢制塔式容器是指高径比H/D大于5，且高度大于10M的裙座支撑立式圆筒形压力容器，简称塔器。俗称塔。化工生产过程中可提供气液或液液两相之间进行直接接触机会，达到相际传质及传热目的，又能使接触之后的两相及时分开，互不夹带的设备。相是指没有外力作用下，物理、化学性质完全相同，成分相同的均匀物质的聚集态。塔的概念中国石化中原石油化工有限责任公司塔的种类按操作压力分为加压塔、常压塔及减压塔按单元操作分为精馏塔、吸收塔、萃取塔、反应塔、干燥塔按内件结构分为填料塔、板式塔中国石化中原石油化工有限责任公司板式塔中国石化中原石油化工有限责任公司塔的外观中国石化中原石油化工有限责任公司板式塔是一种逐级（板）接触的气液传质设备。塔内以塔板为基本构件，气体自塔底以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气-液相密切接触而进行传质传热，两相的浓度呈阶梯式变化。板式塔类型的不同，在于其中的塔板结构不同，常见的主要类型有：泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌片塔等。中国石化中原石油化工有限责任公司板式塔的类型中国石化中原石油化工有限责任公司中国石化中原石油化工有限责任公司(1)塔体塔体是塔设备的外壳，通常由等直径、等壁厚的钢制圆筒和上、下椭圆封头组成。(2)支座支座是塔体与基础的连接部件。塔体支座的形式一般为裙式支座。(3)塔盘结构塔盘结构由塔板、降液管、溢流堰、紧固件、支承件等组成。(4)接管为满足物料进出、过程监测和安装维修等要求，塔设备上有各种开孔及接管。(5)塔附件塔附件包括人孔、手孔、排气孔、吊柱、平台、扶梯等中国石化中原石油化工有限责任公司塔盘结构塔盘是板式塔完成传质、传热过程的主要部件。塔盘由塔板、受液盘、溢流堰、降液管、塔盘支承件和紧固件组成中国石化中原石油化工有限责任公司（一）塔板根据塔径大小及塔板结构特点，塔板可分为整块式和分块式两种。整块式塔板DN≤700mm分块式塔板DN≥800mm中国石化中原石油化工有限责任公司整块式塔盘中国石化中原石油化工有限责任公司塔板通过拉杆和定距管固定在塔节内的支座上，定距管起着支承塔板的作用并保持塔板间距。塔板与塔壁间的缝隙，以软填料密封并用压圈压紧。塔节的长度取决于塔径，当塔径为300～500mm时，只能伸入手臂安装，塔节长度为800—1000mm为宜；当塔径为500～800mm时，人可进入塔内，塔节长度一般不宜超过2000~2500mm。为避免安装困难，每个塔节的塔板数一般不超过6块。1－法兰；2－塔体；3－塔盘圈；4－塔板；5－降液管；6－拉杆；7－定距管；8－压圈；9－填料；10－吊环；11－螺母；12－压扳；13－螺柱；14－支座（焊在塔体内壁上）；15－螺母整块式塔板中国石化中原石油化工有限责任公司1）在工艺上，塔径大，塔盘过大，分液不均匀；2）对碳钢，塔板厚3~4mm，不锈钢2~3mm，塔径过大，易形成弧形，安装时水平度不好，从刚度出发，仍要分块；3）塔板过大，不能放进塔内，因一般从人孔进出，人孔尺寸有限制，因而塔盘受此限制要分块。做成分块式的原因分块式塔盘中国石化中原石油化工有限责任公司(二)溢流装置板式塔内溢流装置包括降液管、受液盘、溢流堰等部件。降液管每块塔板上通常设有一个液体流动通道——降液管。板式塔在正常工作时，液体从上层塔板的降液管流下，横向流过开有筛孔或浮阀的塔板，翻越溢流堰，进入该层塔板的降液管，流向下层塔板。降液管有圆形与弓形两大类。常用的是弓形降液管。弓形降液管由平板和弓形板焊制而成，并焊接固定在塔盘上。中国石化中原石油化工有限责任公司图d——弓形降液管的弦板（立板）焊在塔节上，兼作分块式塔盘的支承其余——整个降液管均焊在整块式塔盘上，塔盘用焊在塔节上的支座（圈）支承降液管的型式中国石化中原石油化工有限责任公司a——圆管插入塔板的开口，适于厚塔板b——圆管不插入塔板的开口，适于薄塔板圆形降液管中国石化中原石油化工有限责任公司长圆形降液管弓形降液管中国石化中原石油化工有限责任公司压力试验合格标准★无可见的异常变化★无泄漏★不降压中国石化中原石油化工有限责任公司为了保证降液管出口处的液封，在塔盘上一般都设置有受液盘。受液盘的结构形式对塔的侧线取出、降液管的液封、液体流出塔盘的均匀性都有影响。受液盘有平形和凹形两种。在塔或塔段的最底层塔盘降液管末端应设液封盘，以保证降液管出口处的液封。液封盘上开设有泪孔，以供停工时排液。受液盘中国石化中原石油化工有限责任公司a——平形受液盘，水封性能较差，但是液流顺畅，适于易结晶或聚合的场合；b——凹形受液盘，水封性能较好，但是液体在凹槽中停留，适于无结晶、聚合的场合。受液盘的结构应使液体均匀流向塔盘，另外对降液管构成水封。中国石化中原石油化工有限责任公司根据溢流堰在塔盘上的位置可分为进口堰和出口堰。当塔盘采用平形受液盘时，为保证降液管的液封，使液体均匀流入下层塔盘，并减少液流沿水平方向的冲击，应在液体进口处设置进口堰。溢流堰中国石化中原石油化工有限责任公司降液管溢流堰受液盘中国石化中原石油化工有限责任公司(三)除沫装置沫：泡沫或气泡，是液膜包裹的气体，若体系中有固体颗粒，泡沫中也携带固粒。除沫器作用：分离塔顶气体中所夹带的液滴，促使气泡破裂，以保证传质效率，减少物料损失，确保气体纯度，改善后续设备的操作条件。安装位置：塔顶部最上一块塔盘之上，至塔盘的距离略大于塔盘间距。分类：常用的除沫装置有丝网除沫器、旋流板除沫器等。中国石化中原石油化工有限责任公司优点：丝网除沫器具有比表面积大、重量轻、空隙率大、效率高、压降小和使用方便等特点，从而得到广泛应用。适用：丝网除沫器适用于洁净的气体，不宜用于液滴中含有易粘结物的场合，以免堵塞网孔。组成：丝网除沫器由丝网、格栅、支承结构等构成。丝网可由金属和非金属材料制造。常用的金属丝网材料有奥氏体不锈钢、镍、铜、铝、，钛、银、钼等有色金属及其合金；常用的非金属材料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、涤纶等。丝网材料的选择要由介质的物性和工艺操作条件确定。丝网除沫器中国石化中原石油化工有限责任公司材料：镀锌铁丝网、不锈钢丝网、铜丝网、尼龙丝网等结构：多层标准丝网叠加成100~150mm厚全径型丝网除沫器※此为还有升气管式中国石化中原石油化工有限责任公司旋流板除沫器旋流板除沫器由固定的叶片组成风车状。夹带液滴的气体通过叶片时产生旋转和离心作用。在离心力作用下，将液滴甩至塔壁，从而实现气、液的分离。除沫效率可达95％。中国石化中原石油化工有限责任公司分块式塔盘的塔体一般都开设有人孔。人孔是人员进出塔器和传送内件的通道。除此之外，在气、液进出口等需经常维修清理的部位，以及塔顶和塔釜处，应各设置一个人孔。在塔体上宜采用垂直吊盖人孔。若垂直吊盖妨碍人员操作或塔体有保温层时，可采用回转盖人孔。人孔和手孔都有标准件。(四)人孔与手孔中国石化中原石油化工有限责任公司手孔与人孔作用：停工时对塔的维护及塔板的吊装D800mm的塔装手孔。D800mm的塔装人孔，人孔直径一般≥450mm人孔中国石化中原石油化工有限责任公司用人孔运输内件的塔设备，当塔的上方无起吊设备时，均应安装吊柱。吊柱已制定出系列标准，可参照选用或设计。（五）吊柱中国石化中原石油化工有限责任公司（六）裙座中国石化中原石油化工有限责任公司裙座作用：支撑塔体中国石化中原石油化工有限责任公司a——裙座与塔体的下封头对接焊接；b——裙座与塔体的下封头的直边段搭接焊接；c——裙座与塔体的圆筒搭接焊接。裙座与塔体的焊缝中国石化中原石油化工有限责任公司板式塔塔盘的几种类型中国石化中原石油化工有限责任公司泡罩泡罩塔是工业应用最早的板式塔，而且在相当长的一段时期内是板式塔中较为流行的一种塔型。泡罩塔盘的结构主要由泡罩(气液接触元件)、升气管、溢流堰、降液管及塔板等部分组成。中国石化中原石油化工有限责任公司①若液量较大而气量较小，气体就不能以连续鼓泡的形式、而是以脉冲鼓泡的形式穿过塔盘上的液层。严重时液体会从升气管漏下，称为倾流或漏液。②若液量较小而气量较大，气体就会快速穿过塔盘上的液层而带起大量液滴，称为雾沫夹带。严重时液体会被气体全部雾化而在塔盘上失去液层，称为液泛。脉冲鼓泡和雾沫夹带会使操作效率降低漏液和液泛会使操作失效泡罩塔的操作中国石化中原石油化工有限责任公司中国石化中原石油化工有限责任公司筛板筛板塔也是应用历史较久的塔型之一，与泡罩塔相比，筛板塔结构简单，筛板塔结构及气液接触状况如下图所示。筛板塔塔盘分为筛孔区、无孔区、溢流堰及降液管等部分。中国石化中原石油化工有限责任公司在溢流管（降液管）的正下方处无筛孔，其余处有筛孔。一般孔径为φ4~φ6，大者达φ25mm。塔板上开有许多均布的筛孔，孔径一般为3～8mm。操作时，上升气流通过筛孔分散成细小的流股，在板上液层中鼓泡而出，气液间密切接触而进行传质。在通常的操作气速下，通过筛孔上升的气流，应能阻止液体经筛孔向下泄漏。筛板分为筛孔区、无孔区、溢流堰、降液管区等几个部分。优点：筛板塔与泡罩塔相比，生产能力提高20％～40％，塔板效率高10％～15％，压力降小于30％一50％，且结构简单，造价较低，制造、加工、维修方便，故在许多场合都取代了泡罩塔。缺点：操作弹性不如泡罩塔，当负荷有变动时，操作稳定性差。当介质粘性较大或含杂质较多时，筛孔易堵塞。但已有大孔应用。中国石化中原石油化工有限责任公司浮阀塔浮阀中国石化中原石油化工有限责任公司可认为是将泡罩塔的泡罩及升气管拿掉，换上浮阀而成。浮阀塔的操作工程也与泡罩塔相似。浮阀的类型很多，常用的是F－1型（国外称为V－1型）盘形浮阀（JB1118－81）。分为重型（33g）和轻型（25g），用薄钢板冲压而成。中国石化中原石油化工有限责任公司将浮阀装入塔板上的阀孔后，用专用工具将三条阀腿折弯90°成阀脚。这样，浮阀只能做不脱离塔板的上、下运动。当上升气速较小时，浮阀在自重下三个定距片与塔板接触，开度最小；当气速较大时，浮阀被吹起，三个阀脚与塔板接触，开度最大。正常操作时，浮阀开度随气相负荷的波动而自动调节。浮阀工作原理中国石化中原石油化工有限责任公司①生产能力大；②操作弹性大；③塔板效率较高；④制造费用仅为泡罩塔的60%~80%。①气速较低（气量较小）时，也会发生漏液现象；②浮阀故障会导致操作及检修的困难；③塔板压力降较大。应用最广泛，是首选类型，但因压力降较大，不宜用在高气量及真空操作的场合。优点：缺点中国石化中原石油化工有限责任公司舌形塔板是喷射型塔板的一种，其结构如下图所示。塔板上冲出许多舌形孔，舌片与板成一定角度，向塔板的溢流出口侧张开，舌孔按正三角形排列。塔板的液流出口处不设溢流堰，只保留降液管，上升气流穿过舌孔后，以较高的速度（20～30m／s）沿舌片的张角向斜上方喷出。液体流过每排舌孔时，即为喷出的气流强烈扰动而形成泡沫体，喷射的液流冲至降液管上方的塔壁后流入降液管中。优点：舌形塔盘物料处理量大，压降小，结构简单，安装方便。缺点：操作弹性小，塔板效率低。被气体喷射的液流在通过降液管时，会夹带气泡到下塔板，气相夹带现象严重。中国石化中原石油化工有限责任公司浮动舌形塔盘是在塔板孔内装设了可以浮动的舌片。浮动舌片既保留了舌形塔倾斜喷射的结构特点，又具有浮阀操作弹性好的优点。优点：处理量大、压降小、雾沫夹带少、操作弹性大、稳定性好、塔板效率高等优点（介于浮动塔板与固定舌形塔板之间）。结构简单，制造方便。缺点：在操作过程中浮舌易磨损。中国石化中原石油化工有限责任公司各种板式塔比较板式塔的结构形式多种多样，各种塔盘结构都具有各自的特点，且都有各自适宜的生产条件和范围，在具体选择塔盘结构时应根据工艺要求选择。上表对几种常用塔形的性能进行了比较，供使用时参考中国石化中原石油化工有限责任公司填料塔中国石化中原石油化工有限责任公司中国石化中原石油化工有限责任公司如图所示，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