PPT《第七章 塔设备》

第七章 塔设备

第一节 概述

第二节 填料塔

第三节 板式塔

第四节 塔设备的附件

第五节 塔的强度设计

第六节 塔设备的振动

一、应用

54 4.

5万吨/年丁二烯 44.9 化纤 25.3 30万吨/年乙烯 34.85 炼油及煤化工 48.9 60万吨,120万吨/年催化裂化 25.4 化工及石油化工 塔设备重量的比例(%) 装置名称 塔设备投资的比例(%) 装置名称 表7-1 塔设备的投资及重量在过程设备中所占的比例 化学、炼油、石油化工、医药、食品及环境保护等工业部门. 7.1 概述

二、作用:

三、对塔设备的基本要求: 实现气(汽)相-液相或液相-液相之间的充分接触,使相际间进行传质及传热.广泛用于蒸馏、吸收、介吸(气提)、萃取、气体的洗涤、增湿及冷却等单元操作. (评价塔设备的基本性能指标) ⒈ 满足工艺要求( p、t、耐腐)⒉ 生产能力大,即气液处理量大→体积↓,紧凑⒊ 压力降小,即流体阻力小→能耗↓,操作费用↓⒋ 操作稳定,操作弹性大⒌ 效率高,即气、液两相充分接触,相际间传热面积大⒍ 结构简单、可靠、省材, 制造、安装方便,设备成本低(设备投资费用低)⒎ 操作、维修方便(设备操作费用低)⒏ 耐腐蚀,不易堵塞

四、塔设备的分类和总体结构: ⒈ 分类: 加压塔按操作压力 常压塔 减压塔 精馏塔 吸收塔 介吸塔按单元操作 反应塔 干燥塔 萃取塔 按形成相际接触界面 固定相界面流动过程中形成相界面 按内件结构 板式塔: 图7-2 塔内装有一定数量的塔盘,是气液接触和传质的基本构件;

属逐级(板)接触的气液传质设备;

气体自塔底向上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 而进行传质与传热;

两相的组份浓度呈阶梯式变化填料塔: 图7-1 塔内装有一定高度的填料,是气液接触和传质的基本构件;

属微分接触型气液传质设备;

液体在填料表面呈膜状自上而下流动;

气体呈连续相自下而上与液体作逆流流动, 并进行气液两相的传质和传热;

两相的组份浓度或温度沿塔高连续变化. 图7-1 填料塔的总体结构 1―吊柱;

2―人孔;

3―排管式液体分布器;

4―床层定位器;

5―规整填料;

6―填料支承栅板;

7―液体收集器;

8―集液管;

9―散管填料;

10―填料支承装置;

11―支座;

12―除沫器;

13―槽式液体再分布器;

14―规整填料;

15―盘式液体分布器;

16―防涡流器 过程设备设计 图7-2 板式塔的总体结构 1―吊柱

2 ―气体出口

3 ―回流液入口

4 ―精馏段塔盘

5 ―壳体

6 ―料液进口

7 ―人孔

8 ―提馏段塔盘

9 ―气体入口

10 ―裙座

11 ―釜液出口

12 ―出入口 出口堰 进口堰 降夜管 泡罩 塔盘 ⒉ 总体结构: ⑴ 塔体: 即塔外壳, 包括筒节、封头、连接法兰等.除操作压力(内 压或外压)、温度外,要考虑风载、地震载荷、偏心载荷,及试压、运输吊装时的强度、刚度、稳定性等要求. ⑵ 内件: 塔板或填料及支承装置等. ⑶ 支座: 塔体与基础的连接结构, 一般采用裙式支座. ⑷ 附件: 人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操作 平台、保温层等.

五、塔设备的用材: 钢材塔体 有色金属或非金属耐蚀材料 钢壳衬砌、衬涂非金属材料 内件 塔板: 钢为主, 陶瓷、铸铁为辅填料: 瓷、钢、铝、石墨、尼龙、聚丙烯塑料、塑料编织成网 裙座:一般为碳钢

六、塔设备设计计算主要内容: ⒈ 决定塔内气速→各项流体力学校核 合理选用板间距、塔板布置合理选用填料及支承、喷淋装置 ⒉ 对塔体、附件、支座进行强度、稳定性校核⒊ 全面考虑结构、选材、制造、装拆、密封等

七、塔设备的选型: ⒈ 填料塔与板式塔的比较: 表7-2⒉ 塔型选择一般原则:塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节,选择时应考虑的因素有: 物料性质、操作条件、 塔设 备性能及塔的制造、安装、运转、维修等.下列情况优先选用填料塔:a.在分离程度要求高的情况下,因某些新型填料具有 很高的传质效率,故可采用新型填料以降低塔的高度;

b.对于热敏性物料的蒸馏分离,因新型填料的持液量较 小,压降小,故可优先选择真空操作下的填料塔;

c.具有腐蚀性的物料,可选用填料塔.因为填料塔可采 用非金属材料,如陶瓷、塑料等;

d.容易发泡的物料,宜选用填料塔. ⑵下列情况优先选用板式塔: a.塔内液体滞液量较大,操作负荷变化范围较宽,对 进料浓度变化要求不敏感,操作易于稳定;

b.液相负荷较小. c.含固体颗粒,容易结垢,有结晶的物料,因为板式塔 可选用液流通道较大的塔板,堵塞的危险较小;

d.在操作过程中伴随有放热或需要加热的物料,需要 在塔内设置内部换热组件,如加热盘管, 需要多个 进料口或多个侧线出料口.这是因为一方面板式塔 的结构上容易实现,此外,塔板上有较多的滞液以 便与加热或冷却管进行有效地传热;

e.在较高压力下操作的蒸馏塔仍多采用板式塔. 大直径时造价较低 新型填料,投资较大 造价 一般用金属材料 金属及非金属材料均可 材质 较容易 较难 安装、检修 较大 较小 持液量 适用范围较大 对液体量有一定要求 液-气比 较稳定、效率较高 传统填料,效率较低,新型乱堆及规整填料效率较高 塔效率 较大 小尺寸填料气速较小,大尺寸及规整填料气速较大 空塔气速 较大 小尺寸填料,压降较大,大尺寸及规整填料,压降较小 压降 板式塔填料塔塔型项目 表7-2 填料塔与板式塔的比较