塔设备的分类及一般构造
随着炼油、化工生产工艺的不断改进和发展,与之相适应的塔设备也形成 了形式繁多的结构和类型,以满足各种特定的工艺要求。为了便于研究和比 较,人们从不同的角度对塔设备进行分类。如按工艺用途分类,按操作压力 分类,也可按其内部结构进行分类。 1、按操作压力分为加压塔、常压塔和减压塔。 塔设备根据其完成的工艺操作不同,其压力和温度也不相同。在使用前应建立平衡,即通入较纯的产物组分用蒸汽和冷凝水调节其蒸发量和回流量,使其能在塔板上积累一定厚度液体,当混合气体组分通入时就能迅速起到洗涤作用。但当达 到相平衡时,压力、温度、气相组成和液相组成之间存在着一定的函数 关系。在实际生产中,原料和产品的成分和要求是工艺确定的,不能随 意改变,压力和温度有选择的余地,但二者之间是相互关联的,如一项 先确定了,另一项则只能由相平衡关系求出。从操作方便和设备简单的 角度来说,选常压操作好,从冷却剂的来源角度看,一般宜将塔顶冷 凝温度控制在30~40℃以便采用廉价的水或空气作为冷却剂。所以塔设 备根据具体工艺要求,设备及操作成本综合考虑,有时可以在常压下操 作、有时需要在加压下操作,有时还需要减压操作。
许多学者总结 了塔设备长期操作的经验,并对筛板塔作了系统研究,认为设计合理的筛板 塔,不仅保留了制造方便、用材省、处理能力大等优点,而且操作负荷在较 大范围内变动时,仍能保持理想的效率。近年来,随着对筛板塔研究工作的 不断深入和设计方法的日趋完善,筛板塔已成为生产上为广泛采用的塔型。 这一时期填料塔也进入了一个新的发展阶段,在瓷环填料,亦称拉西环填 料(Raschigring)被广泛采用后,弧鞍形填料(Berlsaddle)相继问世,更大 大的促进了规整填料的发展。置于厂房内的塔器,只要它与厂房不相关联亦可看成是自支撑的塔器,只是风载荷计算时,将基本风压取为零即可。 从20世纪60年代起,由于化工界械制造业成功解决了高压离心式压缩机的 转动密封和高温高压废热锅炉的结构强度设计等技术关键,使化肥和石油化 工的生产,在能量综合利用方面提高到一个新水平,继而带动了整个化学、 炼油工业向大型化方向迅速发展。在大型装置中,塔设备的单台规模也随之 增大,直径在10m以上的板式塔时有出现,塔板数多达上百块,塔的高度达 80余米,设备重量有几百吨;填料塔的大直径也有15m,塔高达100m。
网孔塔板由冲有倾斜开孔的薄板制成,具有舌形塔板的特点。这种 塔板上装有倾斜的挡沫板,其作用是避免液体被直接吹过塔板,并提供气液分离和气液接触的表面。 网孔塔板具有生产能力大,压降低,加工制造容易的特点。穿流塔盘 穿流塔盘是无溢流装置的筛板塔,由于没有溢流装置,塔盘面积的利用率高,提高塔的生产能力,且简化了塔盘结构,造价降低,制造业更方 便。穿流塔盘的效率也较高,压降小。气体则靠压强差推动,由塔底向上依次穿过各塔板塔设备的结构,除了种类繁多的各种内件外,其余构件大致相同,如塔体、塔体支架。其主要缺点是弹性小,不适宜易聚 合生垢的系统。 工作时气体由孔缝中上升,对液体产生阻滞作用,在塔盘上造成一定的液层、气体鼓入此液层,形成泡沫层和雾滴层,进行传质过程。在塔盘 上与蒸汽接触的液体又不断地通过一些筛孔下落,在筛孔中形成了气、液 的上下穿流,因此称为穿流塔盘(或淋降塔盘)。但气、液并非同时在所有的筛孔中穿流,而是气流通过部分筛孔,在塔盘上与液体形成泡沫层, 液体则经过另外部分筛孔落下,而且气、液交互通过的孔缝位置是不断变 化着的。