四、塔器

　　塔設(shè)備是化工、石油工業(yè)中廣泛使用的重要生產(chǎn)設(shè)備。

　　--用以實(shí)現(xiàn)蒸餾和吸收兩種分離操作的塔設(shè)備分別稱為蒸餾塔和吸收塔。

　　塔設(shè)備的基本功能是：提供氣、液兩相充分接觸的機(jī)會(huì)，使傳質(zhì)、傳熱兩種過(guò)程能夠迅速有效地進(jìn)行，還要求能使接觸之后的氣、液兩相及時(shí)分開(kāi)，互不夾帶。

　　(一)塔設(shè)備分類及性能

　　根據(jù)塔內(nèi)氣、液接觸部件的結(jié)構(gòu)形式，可將塔設(shè)備分為兩大類：板式塔與填料塔。

　　1、板式塔

　　按照塔內(nèi)氣、液流動(dòng)方式，可將塔板分為錯(cuò)流塔板與逆流塔板兩類。

　　錯(cuò)流塔板，板間有專供液體流通的降液管(又稱溢流管)。適當(dāng)安排降液管的位置及堰的高度，可以控制板上液體流徑與液層厚度，從而獲得較高的效率。但是降液管大約要占去塔板面積的20%，影響了塔的生產(chǎn)能力;而且，液體橫流過(guò)塔板時(shí)要克服各種阻力，降低塔的分離效率。

　　逆流塔板，板間不設(shè)降液管，氣、液同時(shí)由板上孔道逆向穿流而過(guò)，故又稱穿流塔板。這種塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，板上無(wú)液面落差，氣體分布均勻，板面利用充分，可增大處理量及減小壓降，但需要較高的氣速才能維持板上液層厚度，操作彈性差且效率較低，目前在蒸餾、吸收等氣-液傳質(zhì)操作中的應(yīng)用尚遠(yuǎn)不及錯(cuò)流塔板廣泛。

　　常用的板式塔有泡罩塔、篩板塔、浮閥塔、舌形噴射塔以及一些新型塔和復(fù)合型塔(如浮動(dòng)噴射塔、浮舌塔、壓延金屬網(wǎng)板塔、多降液管篩板塔等)。

　　(1)泡罩塔。泡罩塔是較早為工業(yè)蒸餾操作所采用的一種氣液傳質(zhì)設(shè)備。

　　--泡罩塔的優(yōu)點(diǎn)是不易發(fā)生漏液現(xiàn)象，有較好的操作彈性，即當(dāng)氣、液負(fù)荷有較大的波動(dòng)時(shí)，仍能維持幾乎恒定的板效率;塔板不易堵塞，對(duì)于各種物料的適應(yīng)性強(qiáng)。

　　--缺點(diǎn)是塔板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬耗量大，造價(jià)高;板上液層厚，氣體流徑曲折，塔板壓降大，兼因霧沫夾帶現(xiàn)象較嚴(yán)重，限制了氣速的提高，故生產(chǎn)能力不大。而且，板上液流遇到的阻力大，致使液面落差大，氣體分布不均，也影響了板效率的提高。

　　(2)篩板塔。

　　--篩板塔的突出優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，金屬耗量小，造價(jià)低廉;

　　氣體壓降小，板上液面落差也較小，其生產(chǎn)能力及板效率較泡罩塔高。

　　(3)浮閥塔。----

　　浮閥塔是國(guó)內(nèi)許多工廠進(jìn)行蒸餾操作時(shí)采用的一種塔型。

　　浮閥塔板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，是在帶有降液管的塔板上開(kāi)有若干大孔(標(biāo)準(zhǔn)孔徑為39mm)，每孔裝一個(gè)可以上下浮動(dòng)的閥片。由孔上升的氣流，經(jīng)過(guò)閥片與塔板的間隙而與板上橫流的液體接觸。

　　浮閥塔具有下列優(yōu)點(diǎn)：

　　1)生產(chǎn)能力大。由于浮閥安排比較緊湊，塔板的開(kāi)孔面積大于泡罩塔板，故其生產(chǎn)能力約比圓形泡罩塔板的大20%～40%，與篩板塔相近。

　　2)操作彈性大。由于閥片可以自由升降以適應(yīng)氣量的變化，故其維持正常操作所容許的負(fù)荷波動(dòng)范圍比泡罩塔及篩板塔都寬。

　　3)塔體板效率高。由于上升氣體以水平方向吹入液層，故氣液接觸時(shí)間較長(zhǎng)而霧沫夾帶量較小，板效率較高。

　　4)氣體壓降及液面落差較小。因?yàn)闅狻⒁毫鬟^(guò)浮閥塔板時(shí)所遇到的阻力較小，故氣體的壓降及板上的液面落差都比泡罩塔板的小。

　　5)塔的造價(jià)較低。浮閥塔的造價(jià)約為具有同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的60%～80%，篩板塔的120%～130%。

　　浮閥對(duì)材料的抗腐蝕性要求較高，一般都采用不銹鋼制造。

　　(4)噴射型塔

　　--舌形塔板、浮動(dòng)噴射塔板、浮舌塔板。

　　2、填料塔

　　填料塔也是一種重要的氣液傳質(zhì)設(shè)備。它的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，在塔體內(nèi)充填一定高度的填料，其下方有支承板，上方為填料壓板及液體分布裝置。

　　液體自填料層頂部分散后沿填料表面流下而潤(rùn)濕填料表面;氣體在壓強(qiáng)差推動(dòng)下，通過(guò)填料間的空隙由塔的一端流向另一端。

　　氣液兩相間的傳質(zhì)通常是在填料表面上液體與氣相間的界面上進(jìn)行的。

　　--塔殼可由陶瓷、金屬、玻璃、塑料等材料制成、必要時(shí)也可在金屬筒體內(nèi)襯以防腐材料。

　　填料塔不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且有阻力小和便于用耐腐材料制造等優(yōu)點(diǎn)，尤其對(duì)于直徑較小的塔、處理有腐蝕性的物料或減壓蒸餾系統(tǒng)，都表現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性。

　　--對(duì)于某些液氣比較大的蒸餾或吸收操作，若采用板式塔，則降液管將占用過(guò)多的塔截面積，此時(shí)也宜采用填料塔。

　　為使填料塔發(fā)揮良好的效能，填料應(yīng)符合以下要求：

　　(1)要有較大的比表面積。單位體積填料層所具有的表面積稱為填料的比表面積，以σ表示，其單位為m2/m3。

　　(2)要有較高的空隙率。單位體積填料層所具有的空隙體積稱為填料的空隙率，以 表示，其單位為m3/m3。

　　(3)從經(jīng)濟(jì)、實(shí)用及可靠的角度出發(fā)，還要求單位體積填料的重量輕、造價(jià)低，堅(jiān)固耐用，不易堵塞，有足夠的力學(xué)強(qiáng)度，對(duì)于氣、液兩相介質(zhì)都有良好的化學(xué)穩(wěn)定性等。

　　(二)塔器類設(shè)備的運(yùn)輸與吊裝

　　1、設(shè)備水平運(yùn)輸

　　2、設(shè)備吊裝就位

　　(1)機(jī)械化吊裝。吊裝機(jī)械有：汽車式起重機(jī)、履帶式起重機(jī)、輪胎式起重機(jī)等。

　　(2)半機(jī)械化吊裝。吊裝機(jī)具主要包括：人字架、鋼管式和型鋼構(gòu)架式金屬抱桿及相應(yīng)配套的卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑輪組、鋼絲繩等。

　　--重型設(shè)備的質(zhì)量在200t以上，設(shè)備高度50～80m，當(dāng)機(jī)械起重機(jī)難以完成吊裝時(shí)，均可采用抱桿吊裝。

　　1)單抱桿吊裝塔類設(shè)備。 塔的質(zhì)量在350t以內(nèi)，塔直徑較小，可以采用單抱桿起吊。

　　2)雙抱桿起吊塔器類設(shè)備。 塔的直徑較大，質(zhì)量在350～700t之間，可以采用雙抱桿起吊。

　　3)塔群吊裝。對(duì)于塔群的起吊方法，應(yīng)有周密的施工方案。

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