學(xué)習(xí)情境二 塔設(shè)備1(改)

1、&塔設(shè)備的維護(hù)與檢修塔設(shè)備的維護(hù)與檢修學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 情情 境境 二二學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：知識(shí)目標(biāo)：u了解塔設(shè)備的作用、工作過程了解塔設(shè)備的作用、工作過程u了解塔設(shè)備的分類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及選用了解塔設(shè)備的分類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及選用u了解塔設(shè)備內(nèi)件的結(jié)構(gòu)了解塔設(shè)備內(nèi)件的結(jié)構(gòu)u掌握常見塔盤及填料的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)掌握常見塔盤及填料的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) u熟悉塔設(shè)備使用過程中常見問題及維護(hù)檢修熟悉塔設(shè)備使用過程中常見問題及維護(hù)檢修基本知識(shí)基本知識(shí)能力目標(biāo)：能力目標(biāo)：u能夠根據(jù)工藝、工況條件正確進(jìn)行板式塔的選型應(yīng)用能夠根據(jù)工藝、工況條件正確進(jìn)行板式塔的選型應(yīng)用u能分析與處理常見的塔設(shè)備故障能分析與處理常見的塔設(shè)備故

2、障任務(wù)一任務(wù)一 板式塔的維護(hù)與檢修板式塔的維護(hù)與檢修u塔設(shè)備的應(yīng)用塔設(shè)備的應(yīng)用l塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的作用與地位作用與地位l化工生產(chǎn)對(duì)塔設(shè)備的基本要求化工生產(chǎn)對(duì)塔設(shè)備的基本要求u塔設(shè)備的分類塔設(shè)備的分類l按操作壓力分：加壓塔、常壓塔及減壓塔按操作壓力分：加壓塔、常壓塔及減壓塔l按單元操作分：精餾塔、吸收塔、翠取塔、反應(yīng)塔、干燥塔按單元操作分：精餾塔、吸收塔、翠取塔、反應(yīng)塔、干燥塔l按內(nèi)件結(jié)構(gòu)分：填料塔、板式塔按內(nèi)件結(jié)構(gòu)分：填料塔、板式塔u板式塔的板式塔的總體結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)u板式塔的板式塔的工作原理工作原理u板式塔的類型、特點(diǎn)及選用板式塔的類型、特點(diǎn)及選用換熱設(shè)備換熱設(shè)備三種典型

3、化工設(shè)備三種典型化工設(shè)備 塔塔 設(shè)設(shè) 備備反應(yīng)設(shè)備反應(yīng)設(shè)備l 塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的作用與地位作用與地位 塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。 其作用是：其作用是：進(jìn)行氣進(jìn)行氣液或液液或液液間的傳質(zhì)及傳熱。液間的傳質(zhì)及傳熱。 可在塔設(shè)備中完成的常見操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等?？稍谒O(shè)備中完成的常見操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等。 此外，工業(yè)氣體的冷卻、回收、氣體的濕法靜制和干燥等。此外，工業(yè)氣體的冷卻、回收、氣體的濕法靜制和干燥等。l 化工生產(chǎn)對(duì)塔設(shè)備的基本要求化工生產(chǎn)對(duì)塔設(shè)備的基本要求 塔設(shè)備除

4、應(yīng)滿足工藝條件，如壓力、溫度及耐蝕性等外，還應(yīng)滿足：塔設(shè)備除應(yīng)滿足工藝條件，如壓力、溫度及耐蝕性等外，還應(yīng)滿足： l塔盤板；塔盤板；2受液盤；受液盤；3降液板；降液板；4溢流堰；溢流堰；5裙座；裙座；6氣體進(jìn)口；氣體進(jìn)口；7塔體；塔體；8人孔；人孔； 9扶梯平臺(tái)；扶梯平臺(tái)；10除沫器除沫器;11吊柱；吊柱；12氣體出口氣體出口;13回流管；回流管；14進(jìn)料管；進(jìn)料管；15塔盤；塔盤；16保溫圈；保溫圈；17出料管；出料管； 板式塔總體結(jié)構(gòu)板式塔總體結(jié)構(gòu)u 總體結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)分析分析 板式塔的塔體多為鋼板卷制的圓形筒體，塔體通常較板式塔的塔體多為鋼板卷制的圓形筒體，塔體通常較高，有多節(jié)筒體焊接而成

5、，在塔內(nèi)裝有多層塔板。高，有多節(jié)筒體焊接而成，在塔內(nèi)裝有多層塔板。 塔板塔板是板式塔最主要的部件是板式塔最主要的部件l塔體塔體l支座一般為裙式支座支座一般為裙式支座l塔內(nèi)件塔板、降液管、溢流堰、緊固件、支承件、除沫裝置塔內(nèi)件塔板、降液管、溢流堰、緊固件、支承件、除沫裝置l接管接管 物料進(jìn)出、過程監(jiān)測(cè)、安裝維修物料進(jìn)出、過程監(jiān)測(cè)、安裝維修l塔附件塔附件人孔、手孔、吊柱、平臺(tái)、扶人孔、手孔、吊柱、平臺(tái)、扶u 板式塔板式塔工作原理工作原理 板式塔板式塔是一種逐級(jí)是一種逐級(jí)(板板)接觸型的氣液傳質(zhì)設(shè)備，塔板是其基本構(gòu)件。塔體內(nèi)裝有多層接觸型的氣液傳質(zhì)設(shè)備，塔板是其基本構(gòu)件。塔體內(nèi)裝有多層塔板，塔板設(shè)有

6、氣、液相通道塔板，塔板設(shè)有氣、液相通道(如篩孔、降液管、溢流堰等如篩孔、降液管、溢流堰等)。液體橫向流過塔板，經(jīng)溢流堰。液體橫向流過塔板，經(jīng)溢流堰溢流進(jìn)入降液管，從降液管流至下一層塔板。塔板下方的氣體穿過塔板上氣相通道（如篩溢流進(jìn)入降液管，從降液管流至下一層塔板。塔板下方的氣體穿過塔板上氣相通道（如篩孔、浮閥等孔、浮閥等)進(jìn)入塔板上的液層，氣、液接觸進(jìn)行傳質(zhì)。氣相在塔內(nèi)逐級(jí)上升，液體在逐級(jí)進(jìn)入塔板上的液層，氣、液接觸進(jìn)行傳質(zhì)。氣相在塔內(nèi)逐級(jí)上升，液體在逐級(jí)下降中與上升氣相進(jìn)行多級(jí)的接觸傳質(zhì)。下降中與上升氣相進(jìn)行多級(jí)的接觸傳質(zhì)。1-氣液傳質(zhì)區(qū)氣液傳質(zhì)區(qū) 2-氣液分離區(qū)氣液分離區(qū) 3-降液區(qū)降液區(qū)

7、 漏液漏液 ： 氣相通過篩孔的氣速較小時(shí)，板上部分液體就會(huì)從孔口直接氣相通過篩孔的氣速較小時(shí)，板上部分液體就會(huì)從孔口直接落下，這種現(xiàn)象稱為漏液。落下，這種現(xiàn)象稱為漏液。液沫夾帶：液沫夾帶：氣相穿過板上液層時(shí)，會(huì)產(chǎn)生數(shù)量甚多、大小不一的液氣相穿過板上液層時(shí)，會(huì)產(chǎn)生數(shù)量甚多、大小不一的液滴，這些液滴中的一部分被上升氣流挾帶至上層塔板，這種現(xiàn)象稱為滴，這些液滴中的一部分被上升氣流挾帶至上層塔板，這種現(xiàn)象稱為液沫夾帶（液沫夾帶（entrainment）。濃度較低的下層板上的液體被氣流帶到上）。濃度較低的下層板上的液體被氣流帶到上層塔板，使塔板的提濃作用變差，對(duì)傳質(zhì)是一不利因素。層塔板，使塔板的提濃作用

8、變差，對(duì)傳質(zhì)是一不利因素。壓降（氣相通過塔板的阻力損失）壓降（氣相通過塔板的阻力損失） 氣相通過篩孔及板上液層時(shí)必然產(chǎn)生阻力損失，稱為塔板壓降。氣相通過篩孔及板上液層時(shí)必然產(chǎn)生阻力損失，稱為塔板壓降。液泛：液泛：氣流流量增加使降液管內(nèi)液面升高，嚴(yán)重時(shí)可將泡沫層升舉到氣流流量增加使降液管內(nèi)液面升高，嚴(yán)重時(shí)可將泡沫層升舉到降液管的頂部，使板上液體無法順利流下，導(dǎo)致液流阻塞，造成液泛降液管的頂部，使板上液體無法順利流下，導(dǎo)致液流阻塞，造成液泛（flooding）。）。 液泛是氣液兩相作逆向流動(dòng)時(shí)的操作極限。因此，在液泛是氣液兩相作逆向流動(dòng)時(shí)的操作極限。因此，在板式塔操作中要避免發(fā)生液泛現(xiàn)象板式塔操作

9、中要避免發(fā)生液泛現(xiàn)象u板式塔的基本類型板式塔的基本類型按塔盤結(jié)構(gòu)可以分為按塔盤結(jié)構(gòu)可以分為l泡泡 罩罩 塔塔l浮浮 閥閥 塔塔l篩篩 板板 塔塔l舌舌 形形 塔塔1、泡罩塔、泡罩塔 泡罩塔是泡罩塔是Cellier于于1813年提出的最早工業(yè)規(guī)模應(yīng)用的板式塔型式。年提出的最早工業(yè)規(guī)模應(yīng)用的板式塔型式。 其塔盤組成：塔板、泡罩、升氣管、降液管、溢流堰。其塔盤組成：塔板、泡罩、升氣管、降液管、溢流堰。 泡罩塔的結(jié)構(gòu)泡罩塔的結(jié)構(gòu)及操作情況及操作情況如圖所示如圖所示。 在塔板上鉆有若干規(guī)則排列的圓孔，每在塔板上鉆有若干規(guī)則排列的圓孔，每個(gè)孔均裝有個(gè)孔均裝有升氣管升氣管，升氣管上又固定有泡罩。，升氣管上又

10、固定有泡罩。泡罩下緣開有齒縫。操作時(shí)，氣體向上流過泡罩下緣開有齒縫。操作時(shí)，氣體向上流過升氣管后遇到泡罩便轉(zhuǎn)而向下流動(dòng)，經(jīng)升氣升氣管后遇到泡罩便轉(zhuǎn)而向下流動(dòng)，經(jīng)升氣管外側(cè)與泡罩內(nèi)側(cè)構(gòu)成的通道后在泡罩齒縫管外側(cè)與泡罩內(nèi)側(cè)構(gòu)成的通道后在泡罩齒縫處分散成許多小氣泡進(jìn)入塔板上液層。氣體處分散成許多小氣泡進(jìn)入塔板上液層。氣體以氣泡形式在液相中上升并與液體進(jìn)行相際以氣泡形式在液相中上升并與液體進(jìn)行相際傳質(zhì)。傳質(zhì)。圖圖 泡罩塔盤上氣液接觸情況泡罩塔盤上氣液接觸情況泡罩塔的特點(diǎn)：泡罩塔的特點(diǎn)：u優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)于其他塔型相對(duì)于其他塔型操作穩(wěn)定性較好，易于控制，操作穩(wěn)定性較好，易于控制，負(fù)荷有變化時(shí)仍有較好的彈

11、負(fù)荷有變化時(shí)仍有較好的彈性，介質(zhì)適應(yīng)范圍廣。性，介質(zhì)適應(yīng)范圍廣。u缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：生產(chǎn)能力較低，生產(chǎn)能力較低，流體流經(jīng)塔盤時(shí)阻力與壓降流體流經(jīng)塔盤時(shí)阻力與壓降大，且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)較大，且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)較高，制造加工有較大難度。高，制造加工有較大難度。 2、篩板塔、篩板塔 篩板塔篩板塔約于約于1832年開始用于工業(yè)年開始用于工業(yè)生產(chǎn)。篩板塔盤上鉆有均勻分布的小生產(chǎn)。篩板塔盤上鉆有均勻分布的小孔，形似篩孔，所以稱為篩板。液體孔，形似篩孔，所以稱為篩板。液體的溢流及板上液層的調(diào)節(jié)情況與泡罩的溢流及板上液層的調(diào)節(jié)情況與泡罩相同。工作時(shí)液體從上層塔盤的降液相同。工作時(shí)液體從上層塔盤的降液管流入，橫向流過

12、篩板后，越過溢流管流入，橫向流過篩板后，越過溢流堰經(jīng)降液管導(dǎo)入下層塔盤，堰經(jīng)降液管導(dǎo)入下層塔盤， 氣體則自氣體則自板上小孔（篩孔）鼓泡進(jìn)入板上液層。板上小孔（篩孔）鼓泡進(jìn)入板上液層。當(dāng)氣速過低時(shí)篩孔會(huì)漏液；若氣速過當(dāng)氣速過低時(shí)篩孔會(huì)漏液；若氣速過高，氣體會(huì)通過篩孔后排開板上液體高，氣體會(huì)通過篩孔后排開板上液體徑自向上方?jīng)_出，造成過量液沫夾帶。徑自向上方?jīng)_出，造成過量液沫夾帶。篩板塔特點(diǎn)：篩板塔特點(diǎn)：u優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，便于檢修；成本低，塔盤壓降?。粌?yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，便于檢修；成本低，塔盤壓降??； 處理量大，可比泡罩塔提高處理量大，可比泡罩塔提高20%40%.塔盤效率比泡罩塔提高

13、塔盤效率比泡罩塔提高15%，但比浮閥塔盤稍低。但比浮閥塔盤稍低。 u缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 操作彈性較小，篩孔容易堵塞。操作彈性較小，篩孔容易堵塞。導(dǎo)向篩板塔導(dǎo)向篩板塔 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在塔盤上開有在塔盤上開有導(dǎo)向孔導(dǎo)向孔,通過導(dǎo)向孔的氣流與液流方向一通過導(dǎo)向孔的氣流與液流方向一致致,對(duì)液流有一定的推動(dòng)作用，導(dǎo)向孔的形狀如同百葉窗對(duì)液流有一定的推動(dòng)作用，導(dǎo)向孔的形狀如同百葉窗,開口為細(xì)長(zhǎng)開口為細(xì)長(zhǎng)的矩形縫的矩形縫.壓力降壓力降-小小15%;塔效率塔效率-提高提高13%、浮閥塔、浮閥塔 浮閥塔是浮閥塔是20世紀(jì)五十年代初開發(fā)的一種新塔型。其特點(diǎn)是在篩世紀(jì)五十年代初開發(fā)的一種新塔型。其特點(diǎn)是在篩板塔基礎(chǔ)

14、上，在每個(gè)篩孔處安置一個(gè)可上下移動(dòng)的板塔基礎(chǔ)上，在每個(gè)篩孔處安置一個(gè)可上下移動(dòng)的閥片閥片。當(dāng)篩孔氣速。當(dāng)篩孔氣速高時(shí)，閥片被頂起、上升，氣速低時(shí)，閥片因自重而下降。閥片升降高時(shí)，閥片被頂起、上升，氣速低時(shí)，閥片因自重而下降。閥片升降位置隨氣流量大小作自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而使進(jìn)入液層的氣速基本穩(wěn)定。又位置隨氣流量大小作自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而使進(jìn)入液層的氣速基本穩(wěn)定。又因氣體在閥片下測(cè)水平方向進(jìn)入液層，既減少液沫夾帶量，又延長(zhǎng)氣因氣體在閥片下測(cè)水平方向進(jìn)入液層，既減少液沫夾帶量，又延長(zhǎng)氣液接觸時(shí)間，故收到很好的傳質(zhì)效果。液接觸時(shí)間，故收到很好的傳質(zhì)效果。浮閥的形式有浮閥的形式有F1型、型、V-4型、十字架型、型、

15、十字架型、A型、型、V-O型等，如下圖型等，如下圖所示。目前應(yīng)用最廣泛的是所示。目前應(yīng)用最廣泛的是F1型型浮 閥優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： （1）處理量較大，比泡罩塔提高）處理量較大，比泡罩塔提高20%40%，這是因?yàn)闅饬魉絿姵觯@是因?yàn)闅饬魉絿姵?，減少了霧沫夾帶，以及浮閥塔盤可以具有較大的開孔率的緣故。減少了霧沫夾帶，以及浮閥塔盤可以具有較大的開孔率的緣故。 （2）操作彈性比泡罩塔要大。）操作彈性比泡罩塔要大。 （3）分離效率較高，比泡罩塔高）分離效率較高，比泡罩塔高15%左右。因?yàn)樗P上沒有復(fù)雜的障左右。因?yàn)樗P上沒有復(fù)雜的障礙物，所以液面落差小，塔盤上的氣流比較均勻。礙物，所以液面落差小，塔盤上的

16、氣流比較均勻。 （4）壓降較低，因?yàn)闅怏w通道比泡罩塔簡(jiǎn)單得多，因此可用于減壓蒸）壓降較低，因?yàn)闅怏w通道比泡罩塔簡(jiǎn)單得多，因此可用于減壓蒸餾。餾。 （5）塔盤的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，易于制造。）塔盤的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，易于制造。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：（6）浮閥塔不宜用于易結(jié)垢、結(jié)焦的介質(zhì)系統(tǒng)，因垢和焦會(huì)妨礙浮）浮閥塔不宜用于易結(jié)垢、結(jié)焦的介質(zhì)系統(tǒng)，因垢和焦會(huì)妨礙浮閥起落的靈活性。閥起落的靈活性。 4噴射型塔板噴射型塔板上述幾種塔板，氣體是以鼓泡上述幾種塔板，氣體是以鼓泡或泡沫狀態(tài)和液體接觸，當(dāng)氣或泡沫狀態(tài)和液體接觸，當(dāng)氣體垂直向上穿過液層時(shí)，使分體垂直向上穿過液層時(shí)，使分散形成的液滴或泡沫具有一定散形成的液滴或泡沫具有

17、一定向上的初速度。若氣速過高，向上的初速度。若氣速過高，會(huì)造成較為嚴(yán)重的液沫夾帶，會(huì)造成較為嚴(yán)重的液沫夾帶，使塔板效率下降，因而生產(chǎn)能使塔板效率下降，因而生產(chǎn)能力受到一定的限制。為克服這力受到一定的限制。為克服這一缺點(diǎn)，近年來開發(fā)出噴射型一缺點(diǎn)，近年來開發(fā)出噴射型塔板，大致有以下幾種類型。塔板，大致有以下幾種類型。（1）舌形塔板）舌形塔板（2）浮舌塔板）浮舌塔板舌形塔板示意圖舌形塔板示意圖 舌型塔板的結(jié)構(gòu)如前圖所示，在塔板上沖出許多舌孔，方向朝塔板液體流舌型塔板的結(jié)構(gòu)如前圖所示，在塔板上沖出許多舌孔，方向朝塔板液體流出口一側(cè)張開。舌片與板面成一定的角度，有出口一側(cè)張開。舌片與板面成一定的角度，

18、有18、20、25三種（一般三種（一般為為20），操作時(shí)，上升的氣流沿舌片噴出，其噴出速度可達(dá)），操作時(shí)，上升的氣流沿舌片噴出，其噴出速度可達(dá)2030m/s。當(dāng)。當(dāng)液體流過每排舌孔時(shí)，即被噴出的氣流強(qiáng)烈擾動(dòng)而形成液沫，被斜向噴射到液液體流過每排舌孔時(shí)，即被噴出的氣流強(qiáng)烈擾動(dòng)而形成液沫，被斜向噴射到液層上方，噴射的液流沖至降液管上方的塔壁后流入降液管中，流到下一層塔板。層上方，噴射的液流沖至降液管上方的塔壁后流入降液管中，流到下一層塔板。u優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力大，塔優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力大，塔板壓降低，傳質(zhì)效率較板壓降低，傳質(zhì)效率較高；高；u缺點(diǎn)：操作彈性較小，缺點(diǎn)：操作彈性較小，氣體噴射作用易使降液氣體噴射作用易使降液管中的液體夾帶氣泡流管中的液體夾帶氣泡流到下層塔板，從而降低到下層塔板，從而降