塔裝置種類
塔裝置的主要構件及作用
塔裝置的一般結構
塔裝置的載荷種類及對強度的影響
常見腐蝕部位、形態及腐蝕原因
塔裝置執行中常見故障及處理方法
第一部分
塔裝置種類
一、塔裝置主要功能
塔裝置是石油化工、化學工業、石油工業等生產中最重要的裝置之一。它可使氣（汽）液或液液相之間進行充分接觸，達到相際傳熱及傳質的目的。在塔裝置中能進行的單元操作有：
精餾、吸收、解吸，氣體的增濕及冷卻等。
二、塔裝置的分類
塔裝置的種類很多，為了便於比較和選型，必須對塔裝置進行分類，常見的分類方法有：
① 按操作壓力分有加壓塔、常壓塔及減壓塔；
② 按單元操作分有精餾塔、吸收塔、解吸塔、淬取塔、反應塔、乾燥塔等；
③ 按內件結構分有板式塔、填料塔。
板式塔是一種逐級（板）接觸的氣液傳質裝置。塔內以塔板為基本構件，氣體自塔底以鼓泡或噴射的形式穿過塔板上的液層，使氣-液相密切接觸而進行傳質傳熱，兩相的濃度呈階梯式變化。
根據氣液操作狀態分為鼓泡式塔板，如泡帽、浮閥、篩板等塔板及噴射式塔，如舌形、網孔等塔板。又可根據有沒有降液管分為溢流式塔板（泡帽等）和穿流式塔板（穿流式篩板和穿流式柵板等）。
● 填料塔屬於微分接觸型的企業傳質裝置。塔內以填料為氣液接觸和傳質的基本元件。液體在填料表面呈膜狀自上而下流動，氣體呈連續相自下而上與液體做逆流流動，並進行氣液兩相間的傳質與傳熱。
兩相的濃度或溫度延塔高呈連續變化。
● 根據結構特點分為亂堆填料（鮑爾環、階梯環、環矩鞍等顆粒填料）及規則填料（網波紋填料、板波紋填料、格柵填料）。
第二部分
塔裝置的主要構件及作用
一、塔的主要構件
由上圖可見，無論是板式塔還是填料塔，除了各種內件之外，均由塔體、支座、人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操作平台等組成 。
a.塔體塔體即塔裝置的外殼，常見的塔體由等直徑、等厚度的圓筒及上下封頭組成。塔裝置通常安裝在室外，因而塔體除了承受一定的操作壓力（內壓或外壓）、溫度外，還要考慮風載荷、**載荷、偏心載荷。
此外還要滿足在試壓、運輸及吊裝時的強度、剛度及穩定性要求
b.支座塔體支座是塔體與基礎的連線結構。因為塔裝置較高、重量較大，為保證其足夠的強度及剛度，通常採用裙式支座。
c.人孔及手孔為安裝、檢修、檢查等需要，往往在塔體上設定人孔或手孔。不同的塔裝置，人孔或手孔的結構及位置等要求不同。
d.接管用於連線工藝管線，使塔裝置與其他相關裝置相連線。按其用途可分為進液管、出液管、回流管、進氣出氣管、側線抽出管、取樣管、儀表接管、液位計接管等。
e.除沫器用於捕集夾帶在氣流中的液滴。除沫器工作效能的好壞對除沫效率、分離效果都具有較大的影響。
f.吊柱安裝於塔頂，主要用於安裝、檢修時吊運塔內件。
第三部分
塔裝置的一般結構
一、板式塔
（一）常用板式塔的型別
1、泡罩塔
泡罩塔是工業應用最早的板式塔，而且在相當長的一段時期內是板式塔中較為流行的一種塔型。泡罩塔盤的結構主要由泡罩、公升氣管、溢流堰、降液管及塔板等部分組成，如下圖所示。
泡罩塔的氣液接觸元件是泡罩，有圓形與條形兩種，應用最廣泛的圓形泡罩。圓形泡罩的直徑有 80mm 100mm 150mm三種。
優點： 操作彈性大，因而在負荷波動範圍較大時，仍能保持塔的穩定操作及較高的分離效率；氣液比的範圍大，不易堵塞等。
缺點：結構複雜、造價高、氣相壓降大、以及安裝維修麻煩等。
目前，只是在某些情況如生產能力變化大，操作穩定性要求高，要求有相當穩定的分離能力等要求時，可考慮使用泡罩塔。
2、浮閥塔
浮閥塔板的結構特點是在塔板上開有若干個閥孔，每個閥孔裝有乙個可上下浮動的閥片，閥片本身連有幾個閥腿，插入閥孔後將閥腿底腳撥轉90°，以限制閥片公升起的最大高度，並防止閥片被氣體吹走。閥片周邊衝出幾個略向下彎的定距片，當氣速很低時，由於定距片的作用，閥片與塔板呈點接觸而坐落在閥孔上，在一定程度上可防止閥片與板麵的粘結。浮閥的型別很多，國內常用的f1型、v-4型及t型等 。
浮閥塔優點：
① 生產能力大；
② 操作彈性大；
③ 塔板效率較高，；
④塔板結構及安裝較泡罩簡單，重量較輕 。
浮閥塔缺點：
① 在氣速較低時，仍有塔板漏液，故低氣速時塔板效率有所下降；
② 浮閥閥片有卡死和吹脫的可能，這會導致操作運轉及檢修的困難；
③ 塔板壓力降較大，妨礙了它在高氣相負荷及真空塔中的應用。
3、篩板塔
篩板塔也是應用歷史較久的塔型之一，與泡罩塔相比，篩板塔結構簡單，篩板塔結構及氣液接觸狀況如下圖所示。篩板塔塔盤分為篩孔區、無孔區、溢流堰及降液管等部分。
優點● 結構簡單，製造和維修方便，相同條件下生產能力高於浮閥塔；
● 塔板壓力降較低，適用於真空蒸餾；
● 塔板效率較高，但稍低於浮閥塔；
● 具有較高的操作彈性，但稍低於泡罩塔。
缺點 ● 小孔徑篩板易堵塞，不適於處理髒的、粘性大的和帶固體粒子的料液。
4、舌形塔及浮動舌形塔
（1）舌型塔盤產生的原因
一般情況下，塔盤上氣流垂直向上噴射（如篩板塔），這樣往往造成較大的霧沫夾帶，如果使氣流在塔盤上沿水平方向或傾斜方向噴射，則可以減輕夾帶，同時通過調節傾斜角度還可以改變液流方向，減小液面梯度和液體返混。
（2）舌形塔
舌型塔應用較早的一種斜噴型塔。氣體通道為在塔盤上衝出的以一定方式排列的舌片。舌片開啟一定的角度，舌孔方向與液流方向一致。
● 舌形塔結構簡單，安裝檢修方便，但這種塔的負荷彈性較小，塔板效率較低，因而使用受到一定限制。
● 舌孔有兩種，三面切口及拱形切口。通常採用三面切口的舌孔。舌片的大小有25mm和50mm兩種，一般採用50mm，舌片的張角常用20°
(3)浮動舌形塔
浮動舌形塔是20世紀60年代研製的一種定向噴射型塔板。它的處理能力大，壓降小，舌片可以浮動。因此，塔盤的霧沫夾帶及漏液均較小，操作彈性顯著增加，板效率也較高，但其舌片容易損壞。
浮動舌片的結構，其一端可以浮動，最大張角約20°。舌片厚度一般1.5mm，質量約為20g。
5、穿流式柵板塔
穿流式柵板塔屬於無溢流堰裝置的板式塔，在工業上也得到廣泛的應用。根據塔盤上所開的柵縫或篩孔，分別稱為穿流式柵板塔或穿流式篩板塔。這種塔沒有降液管，氣液兩相同時相向通過柵縫或篩孔。
操作時蒸氣通過孔縫上公升進入液層，形成泡沫；與蒸氣接觸後的液體不斷地通過孔縫流下。
優點 ：
● ① 由於沒有降液管，所以結構簡單，加工容易、安裝維修方便，投資少；
● ② 因節省了降液管所佔的塔截面（一般約為塔盤截面的15%～30%），允許通過更多的蒸氣量，因此生產能力比泡罩塔大20%～100%；
● ③ 因為塔盤上開孔率大，柵縫或篩孔處的壓力降較小，比泡罩塔低40%～80%，可用於真空蒸餾。
其缺點是：
● ① 塔板效率比較低，比一般板式塔低30%～60%，但因這種塔盤的開孔率大，氣速低，形成的泡沫層高度較低，霧沫夾帶量小，所以可以降低塔板的間距，在同樣分離條件下，塔總高與泡罩塔基本相同；
● ② 操作彈性較小，能保持較好的分離效率時，塔板負荷的上下限之比約為2.5～3.0。
（6）導向篩板塔
導向篩板塔盤的結構如上圖所示。它是在普通篩板塔盤上進行了兩項改進，其一是在篩板上開設了一定數量與液流方向一致的導向孔；其二是在液體進口區設定了鼓泡促進裝置。利用導向孔噴出的氣流推動液體，既可減少液面落差，又可通過適當安排的導向孔來改善液流分布的狀況，減少液體返混，從而提高塔板效率，並且導向孔氣流與篩孔氣流合成了拋物線型的氣流，可減少霧沫夾帶。
鼓泡促進裝置使塔盤進口區的液層變薄，可避免漏液，因而易於鼓泡，從而使整個鼓泡區內氣體分布均勻，故可增大處理能力和減少塔板壓力降。
（7）板式塔的比較
各種板式塔的比較是乙個十分複雜的問題。但就生產能力、塔板效率、操作彈性、壓力降及造價等方面來看，浮閥塔在蒸氣負荷、操作彈性、塔板效率方面與泡罩塔相比都具有明顯優勢，因而目前獲得了廣泛應用。篩板塔的壓降小、造價低、生產能力大，除操作彈性較小外，其餘均接近浮閥塔，故應用也較廣。
柵板塔操作範圍較窄，塔板效率隨負荷變化較大，應用受到一定限制。
（二）塔盤結構
板式塔的塔盤分為溢流式和穿流式兩類，二者之間的區別就在於溢流式塔盤有降液管，而流式塔盤上的氣液兩相同時通過塔盤上的孔道流動， 考慮到溢流式塔盤是煉油廠主要使用形式，今天主要介紹溢流式塔盤結構。
● 溢流式塔盤由氣液接觸元件、塔板、降液管及受液盤、溢流堰等構成。
1、塔盤的分類
塔盤按結構特點可分為整塊式塔盤和分塊式塔盤。當塔徑dn≤700mm時，採用整塊式塔盤；塔徑dn≥800mm時宜採用分塊式塔盤。
（1）整塊式塔盤
整塊式塔盤根據組裝方式不同可分為定距管式及重疊式兩類。採用整塊式塔盤時，塔體由若干個塔節組成，每個塔節中裝有一定數量的塔盤，塔節之間採用法蘭連線。
（2）分塊式塔盤
直徑較大的板式塔，為便於製造、安裝、檢修，可將塔盤板分成數塊，通過人孔送入塔內，裝在焊於塔體內壁的塔盤支承件上。分塊式塔盤的塔體，通常為焊製整體圓筒，不分塔節。
2、降液管
作用：使夾帶氣泡的液流進入降液管後具有足夠的分離空間，能將氣泡分離出來，從而僅有清液流往下層塔盤。
降液管的結構型式可分為圓形降液管和弓形降液管兩類 。圓形降液管通常用於液體負荷低或塔徑較小的場合，弓型降液管適用於大液量及大直徑的塔 。
3、受液盤
為了保證降液管出口處的液封，在塔盤上設定受液盤，受液盤有平型和凹型兩種（見下圖)。受液盤的型式和效能直接影響到塔的側線取出、降液管的液封和流體流入塔盤的均勻性等。平型受液盤適用於物料容易聚合的場合 ；當液體通過降液管與受液盤的壓力降大於25mm水柱，或使用傾斜式降液管時，應採用凹型受液盤
4、溢流堰及進口堰
溢流堰有保持塔盤板上一定液層高度和促使液流均勻分布的作用。 採用平型受液盤時，為使上層塔板流入的液體能在塔盤上均勻分布，並為了減小入口液流的衝力，常在液體進口處設定進口堰
二、填料塔
（一）填料
填料是填料塔的核心內件，它為氣－液兩相充分接觸進行傳熱傳質提供了表面積。可分為散裝填料和規整填料兩大類。
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