第一節概述
一、塔裝置的基本功能與基本效能指標要求：
1.基本功能：
塔裝置的基本功能在於提供氣、液兩相以充分接觸的機會，使傳質、傳熱兩種傳遞過程能夠迅速有效地進行；並能使接觸之後的氣、液相及時分開，互不夾帶。用以實現蒸餾操作的塔裝置稱為蒸餾塔。
2.基本效能指標要求：
除特定的工藝要求外，還需考慮下列裝置要求：
（1）生產能力大，即單位塔截面上單位時間的物料處理量大。
（2）分離效率高，即氣、液兩相能充分接觸。
（3）適應能力強及操作彈性大，即對各種物料性質的適應性強並且在負荷波動時能維持操作穩定，保持較高的分離效率。
（4）流體阻力小，即氣相通過每層塔板或單位高度填料層的壓降小。
二、塔裝置的分類及工作原理與適用場合：
1.分類：
按照塔裝置內部構件的結構型式，可分為板式塔和填料塔兩大類。
2.工作原理與適用場合：
（1）板式塔：
板式塔內沿塔高裝有若干層塔板（塔盤），液體靠重力作用由頂部逐板流向塔底，並在各塊板面上形成流動的液層；氣體則靠壓強差推動，由塔底向上依次穿過各塔板上的液層而流向塔頂。氣、液兩相在塔內進行逐級接觸，兩相的組成沿塔高呈階梯式變化。當處理量大時多採用板式塔。
蒸餾操作的規模較大，故採用板式塔。
（2）填料塔：
填料塔內裝有各種形式的固體填充物，即填料。液相由塔頂噴淋裝置分布於填料層上，靠重力作用沿填料表面流下；氣相則在壓強差推動下穿過填料的間隙，由塔的一端流向另一端。氣、液在填料的潤濕表面上進行接觸，其組成沿塔高連續性的變化。
當處理量較小時多採用填料塔。
三、板式塔的結構組成：
1.主體部分：由塔體和裙座組成。塔體多採用鋼板焊製。裙座上端與塔體底封頭焊接在一起，下端按要求通過地腳螺栓固定在基礎上。
2.內件：由塔盤、降液管、溢流堰、緊韌體、支承件及除沫裝置等組成。這是塔裝置進行化工過程和操作的主要部分。
3.裝置接管口：包括用於安裝、檢修塔盤的人孔，用於氣體和物料進出的接管以及安裝化工儀表用的短管等。
4.附件：包括吊裝塔板用的吊柱，支承保溫材料的支承圈以及扶梯平台等。
四、板式塔塔盤型式介紹：
板式塔塔盤型式有泡罩塔盤、篩板塔盤、浮閥塔盤及噴射型塔盤等，多採用浮閥塔盤。浮閥塔盤具有處理能力大，壓降小，操作彈性大，板效率高及結構簡單等優點，但在使用中浮閥容易磨損。浮閥是圓盤片，塔盤上開圓孔，用浮閥的三條支腿固定在塔盤上。
工作狀態時，浮閥隨上公升蒸汽被頂起，氣體從閥片向水平噴出，與液體激烈攪拌，形成泡沫狀進行熱量與質量的接觸交換，起到很好的分離效果。
五、塔的優化操作方法：
塔的優化操作就是在塔的負荷滿足要求、產品合格的前提下，用最小的公用工程消耗得到所需的合格產品。一般當塔頂產品不合格時，用加大回流量來補救，但加大回流量，氣、液相負荷均增加，重沸量也要加大，能量消耗就要增加。回流量增加到一定程度，產品純度上公升很少，甚至不再上公升，而能量的消耗卻增加很多。
這種操作狀態，雖然得到較純的產品，成本卻很高，不是最佳狀態。應該正確選擇最佳回流比，保證產品純度合格，同時使能量消耗最少，這才是最佳化操作。
第二節技術問答
1、什麼是塔，其主要包括哪幾部分？
答：塔是煉廠主要工藝裝置之一，它是用來完成混合物分離的裝置。主要包括以下幾個部分：
①塔體：包括筒體、端蓋（主要是橢圓形封頭）及聯接法蘭等。
②內件：指塔盤或填料及其支承裝置。
③支座：支撐塔體的底座，一般為裙式支座，即裙座。
④附件：包括人孔、進出料接管，各類儀表接管，液體和氣體的分配裝置，以及塔外的扶梯、平台、外保溫等。
2、塔盤主要由哪些部分組成？
答：①塔板：其上面開有許多孔，安裝浮閥，泡帽或者直接作為汽相信道，介質的傳熱和傳質就在這上面進行。
②降液管：上層液體通過降液管流到下層塔盤，是主要的液體通道。
③溢流堰：包括進口堰和出口堰。進口堰主要是為了保持降液管的正常液體高度，保證傳質的正常進行。
3、按結構塔裝置可分哪幾大類？
答：①板式塔：塔內有一層層相隔一定距離塔盤、液氣兩相就在塔盤上相互接觸，進行熱和質的傳遞，然後分開，氣相繼續上公升到一層塔盤，液體流到下層塔盤上。
根據塔盤形式的不同，板式塔又有：泡帽塔、槽形塔盤塔、s型塔盤塔、浮閥塔、噴射塔、篩板塔等。
②填料塔：塔內充填著各種形式的填料，液體自上往下流，氣體自下往上流，氣液在填料表面上接觸完成傳質傳熱過程。填料的型式繁多，如：拉西環、鮑爾環、波紋填料、鞍型及絲網填料等。
4、按用途塔裝置的分類有哪些？
答：（1）分餾塔：將液體混合物分離成各種組分，如常壓塔、減壓塔、各種精餾塔等。
（2）吸收塔：在塔內通過吸收液來分離氣體。
（3）解吸塔：將吸收液通過加熱減壓等方法使溶解其中的氣體再放出來。
（4）抽提塔：通過某種液體溶劑將混合物中有關產品分離出來。
（5）洗滌塔：用水來除去氣體中無用的成分或固體顆粒，稱為水洗塔，它同時還有一定的冷卻作用。
5、一種效能良好塔盤應具有哪些特點？
答：①分餾效率高。
②生產能力大，即允許的氣、液相負荷都較高。
③操作穩定，彈性好，即氣、液相負荷產生較大變化時仍能保證較高的分餾效率。
④壓降小。
⑤結構簡單，安裝檢修方便。
6、塔的主要內部構件有哪些？
答：常用的板式塔的主要內部構件有：塔盤、各種液體和氣體出入管、除霧器、擋板及過濾器等。
7、塔的塔盤有何作用？
答：塔盤是塔的最主要內部件，氣液間的傳質、傳熱過程就是通過塔盤來完成的。塔盤增加了氣液間的接觸面積和接觸時間，使傳質、傳熱更充分。
8、塔盤有哪些不正常操作？
答：（1）霧沫夾帶。（2）淹塔（液泛）。（3）洩漏。（4）脈動。（5）汽泡夾帶。
9、什麼叫霧沫夾帶？
答：霧沫夾帶是氣體在液體內鼓泡後，穿出液層時總不免帶有許多細微的液滴，有的來不及分離出來就被帶到了上一層塔盤的液體中去。
10、什麼是液泛？
答：液泛是若液體流量過大，降液管面積不夠，液體發生堵塞現象，幾層塔盤的液體將連成一片，根本沒法進行分餾操作。
11、什麼是傳質過程？精餾塔內是怎樣完成傳質和傳熱的？
答：由於分子處於不停的運動狀態，分子在運動中相互碰撞，改變自己的運動方向，從而從乙個地方擴散到另乙個地方，這就是傳質過程。
在精餾塔內，塔盤上存在著氣、液兩相，並密切接觸，由於兩相組分組成不平衡，使液相中的易揮發組分得到熱量成為氣相，而氣相中難揮發組分，冷凝下來成為液相，從而完成了乙個傳質和傳熱過程。
12、精餾過程的實質是什麼？
答：精餾過程的實質是不平衡的氣液兩相在塔內多次逆向接觸，多次進行部分汽化和部分冷凝，達到傳熱、傳質的目的，使氣相中輕組份斷提高，液相中重組份濃度不斷提高，從而使混合物分離。
13、塔內上公升蒸汽速度的波動對精餾操作有什麼影響？
答：塔內上公升蒸汽的速度大小，直接影響著傳質效果，一般地說，塔內最大的蒸汽上公升速度應比液泛速度小一些，工藝上常選擇最大允許速度為液泛80％，速度過高，會產生液泛或霧沫夾帶，速度過低會產生洩漏現象，使塔板效率顯著下降。
14、重沸器熱量的波動對精餾有什麼影響？
答：重沸器的加熱量是影響塔內上公升蒸汽速度的主要因素，在釜溫保持穩定的情況下，加熱量增加，塔內上公升蒸汽速度增大，加熱量減小，塔內上公升蒸汽速度減小。加熱量的調節範圍過大、過猛，有可能造成液泛基洩漏，甚至導致超溫超壓。
15、浮閥塔板有哪些優、缺點？
答：優點：效率高，操作彈性大，處理能力好，霧沫夾帶小，接觸時間長，傳質效果好。
缺點：蒸汽沿上公升蒸汽孔的周邊噴出，仍然有液體的逆向混合，因而會降低傳質效率，另外閥片容易卡住，影響其自由開啟。
16、煉化生產中，有些精餾塔的進料口為什麼都在兩個以上？
答：調節進料口的位置是以進料組份發生變化為準，當進料中輕關鍵組份比正常操作低時，應將進料口位置下移，以增加精餾段的塔板數，從而提高精餾段的分離能力。反之，當進料中輕關鍵組份增多時，進料口的位置應該上移，以增加提餾段的板數，從而提高提餾段分離能力。
17、什麼是操作彈性？
答：指精餾塔在工作範圍中，上公升氣體速度的最小允許值到最大允許值的範圍。
18、什麼是乾板壓降？
答：板式塔塔板壓降的組成部分，指氣體通過不存在液體的塔板時的壓力損失。
19、什麼是傳質過程？
答：系統在未達到平衡狀態時，或在趨向平衡的運動中有質量的轉移。
20、什麼是傳熱過程？
答：指熱能的傳播過程，其方法有三種：熱傳導、熱對流、熱輻射。
21、進料狀態對精餾操作有什麼影響？
答：對於固定進料狀況的某個塔來說，進料狀況的改變，將會影響到產品質量的改變，例如：當塔應為泡點進料而改為冷液進料時，則精餾段塔板數過多，提餾段塔板數不足，結果是塔頂產品質量可能提高，而釜液中輕組份的蒸出則不完全。
若改為氣液混合進料或者飽和蒸汽、過飽和蒸汽進料，則精餾段的塔板數不足，提餾段的塔板數過多，其結果是塔頂產品中重組份濃度超過規定，釜液中輕組份含量比規定值低，同時增加了塔頂生產中冷劑的消耗量，減少了塔釜的熱劑消耗。生產中多為泡點進料，此時，精餾段和提餾段上公升蒸汽的流量相等，故塔徑一樣，設計計算也比較方便。
22、為什麼說塔壓突然公升高，釜溫隨之公升高，而塔內上公升蒸汽的速度反而減小？
答：因為這種釜溫的公升高是因為壓力釜液泡點所致，因而塔內的上公升蒸汽量不但不會增加，反而還會因壓力的公升高而減小，這種釜溫的公升高是暫時的，因為此時塔釜輕組份的蒸出不完全，將導致釜液泡點下降，因而使釜溫又隨之下降
23、在精餾操作中，怎樣調節塔的壓差？
答：塔壓差是衡量塔內氣體負荷大小的主要因素，也是判斷精餾操作的進料、出料是否均衡的重要指標之一，在操作中，要針對引起塔壓差變化的原因相應地進行調節，常用的方法有三種：
一是在進料不變的情況下，用塔頂的產品餾出量來調節塔壓差，產品採出多，塔壓下降，產品採出少，塔壓上公升；
二是在採出量不變的情況上，用進料量來調節塔壓差，進料量加大，塔壓差上公升，進料量減小，塔壓差下降。
三是在工藝指標許可的範圍內，通過釜溫的變化來調節塔壓差，提高釜溫，塔壓差上公升，降低釜溫，塔壓差下降。
24、什麼是液相負荷？
答：又稱液體負荷，對有降液管的板式塔來說，是橫流經過塔板、過溢流堰落入降液管中的液體體積流量，也是上下塔板間的內回流量，是考察塔板液體力學狀態和操作穩定性的基本引數之一。
25、什麼是氣相負荷？
答：又稱蒸汽負荷，對板式塔來說，就是通過塔板的氣體體積流量，往往以空塔氣速或有效空塔氣速來表示。
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