化工行業(yè)塔設(shè)備的基礎(chǔ)知識(shí)

DYH211 "填料吸收塔實(shí)驗(yàn)（NH3體系）/填料塔分離效率測(cè)定設(shè)備"

DYH216Ⅱ "數(shù)字型填料吸收塔實(shí)驗(yàn)裝置（CO2體系）/數(shù)字型二氧化碳吸收與解吸實(shí)驗(yàn)裝置"

DYH251 篩板塔精餾實(shí)驗(yàn)裝置

DYH251Ⅱ 數(shù)字型篩板塔精餾實(shí)驗(yàn)裝置

DYH256 填料塔精餾實(shí)驗(yàn)裝置

DYH266 "板式塔演示實(shí)驗(yàn)裝置/板式塔流體力學(xué)演示實(shí)驗(yàn)裝置"

DYH271 轉(zhuǎn)盤萃取塔實(shí)驗(yàn)裝置

DYH276 振動(dòng)篩板萃取塔實(shí)驗(yàn)裝置

概述

一、塔設(shè)備在煉油廠中的作用

在煉油、化工及輕工業(yè)生產(chǎn)中，氣、液兩相直接接觸進(jìn)行傳質(zhì)傳熱的過(guò)程是很多的，如精餾、吸收、解吸、萃取等。這些過(guò)程都是在一定的壓力、溫度、流量等工藝條件下，在一定的設(shè)備內(nèi)完成的。由于其過(guò)程中兩種介質(zhì)主要發(fā)生的是質(zhì)的交換，所以也將實(shí)現(xiàn)這些過(guò)程的設(shè)備叫傳質(zhì)設(shè)備；從外形上看這些設(shè)備都是豎直安裝的圓桶形容器，形如“塔”，故習(xí)慣上稱其為塔設(shè)備。

塔設(shè)備能夠?yàn)闅狻⒁夯蛞骸⒁簝上噙M(jìn)行充分接觸提供適宜的條件，即充分的接觸時(shí)間、分離空間和傳質(zhì)傳熱的面積，從而起到相際間質(zhì)量和熱量交換的目的，實(shí)現(xiàn)工藝

所要求的生產(chǎn)過(guò)程，生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。所以塔設(shè)備的性能對(duì)整個(gè)裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等方面都有重大的影響。

塔設(shè)備的投資費(fèi)用及鋼材消耗僅次于換熱設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在化工和石油化工生產(chǎn)裝置中，塔設(shè)備的投資費(fèi)用占全部工藝設(shè)備總投資的25.39％，在煉油和煤化生產(chǎn)裝置中占34.85％；其所消耗的鋼材重量在各類設(shè)備中所占比例也是比較高的，如年產(chǎn)250萬(wàn)噸常減壓蒸餾裝置中，塔設(shè)備耗用鋼材重量占45.5％，年產(chǎn)120萬(wàn)噸催化裂化裝置中占48.9％，年產(chǎn)30萬(wàn)噸乙烯裝置中占25～28.3％。可見塔設(shè)備是煉油、化工生產(chǎn)中重要的工藝設(shè)備之一，它的設(shè)計(jì)、研究、使用對(duì)化工、煉油等工藝的發(fā)展起著重大的作用。

二、塔設(shè)備的分類及一般構(gòu)造

隨著煉油、化工生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)和發(fā)展，與之相適應(yīng)的塔設(shè)備也形成了形式繁多的結(jié)構(gòu)和類型，以滿足各種特定的工藝要求。為了便于研究和比較，人們從不同的角度對(duì)塔設(shè)備進(jìn)行分類。如按工藝用途分類，按操作壓力分類，也可按其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。

（一）按用途分類

1.精餾塔 利用液體混和物中各組分揮發(fā)度的不同來(lái)分離其各液體組分的l 操作稱為蒸餾，反復(fù)多次蒸餾的過(guò)程稱為精餾，實(shí)現(xiàn)精餾操作的塔設(shè)備稱為精餾塔。如常減壓裝置中的常壓塔、減壓塔，可將原油分離為汽油、煤油、柴油以及潤(rùn)滑油等。

2.吸收塔、解吸塔 利用混合氣中各組分在溶液中溶解度的不同，通過(guò)吸收液體來(lái)分離氣體的工藝操作稱為吸收；將吸收液通過(guò)加熱等方法使溶解于其中的氣體釋放出

來(lái)的過(guò)程稱為解吸。實(shí)現(xiàn)吸收和解吸操作過(guò)程的塔設(shè)備稱為吸收塔、解吸塔。如催化裂化裝置中的吸收、解吸塔，從煉廠氣中回收汽油、從裂解氣中回收乙烯和丙烯，以及氣體凈化等都需要吸收、解吸塔。

3.萃取塔 對(duì)于各組分間沸點(diǎn)相差很小的液體混和物，利用一般的分離方法難以奏效，這時(shí)可在液體混和物

加入某種沸點(diǎn)較高的溶劑（稱為萃取劑）；利用混合液中各組分在萃取劑中溶解度的不同，將它們分離，這種方法稱為萃取（也稱為抽提）。實(shí)現(xiàn)萃取操作的塔設(shè)備稱為萃取塔。如丙烷脫瀝青裝置中的抽提塔等。

4.洗滌塔 用水除去氣體中無(wú)用的成分或固體塵粒的過(guò)程稱為水洗，所用的塔設(shè)備稱為洗滌塔。

（二）按操作壓力分類

塔設(shè)備根據(jù)其完成的工藝操作不同，其壓力和溫度也

不相同。但當(dāng)達(dá)到相平衡時(shí)，壓力、溫度、氣相組成和液相組成之間存在著一定的函數(shù)關(guān)系。在實(shí)際生產(chǎn)中，原料和產(chǎn)品的成分和要求是工藝確定的，不能隨意改變，壓力和溫度有選擇的余地，但二者之間是相互關(guān)聯(lián)的，如一項(xiàng)先確定了，另一項(xiàng)則只能由相平衡關(guān)系求出。從操作方便和設(shè)備簡(jiǎn)單的角度來(lái)說(shuō)，選常壓操作，從冷卻劑的來(lái)源角度看，一般宜將塔頂冷凝溫度控制在30～40℃以便采用廉價(jià)的水或空氣作為冷卻劑。所以塔設(shè)備根據(jù)具體工藝要求，設(shè)備及操作成本綜合考慮，有時(shí)可以在常壓下操作、有時(shí)需要在加壓下操作,有時(shí)還需要減壓操作。相應(yīng)的塔設(shè)備分別稱為常壓塔、加壓塔和減壓塔。

（三）按結(jié)構(gòu)形式分類

塔設(shè)備盡管其用途各異，操作條件也各不相同，但就其構(gòu)造而言都大同小異，主要由塔體、支座、內(nèi)部構(gòu)件及附件組成。根據(jù)塔內(nèi)部構(gòu)件的結(jié)構(gòu)可以將其分為板式塔和填料塔兩大類。具體結(jié)構(gòu)如圖5-1、5-2所示。塔體是塔設(shè)備的外殼，由圓筒和兩封頭組成，封頭可以是半球形、橢圓形、碟形等。支座是將塔體安裝在基礎(chǔ)上的連接部分，一般采用裙式支座，有圓筒形和圓錐形兩種，常采用圓筒形。裙座與塔體采用對(duì)接銲接或搭接焊接連接，裙座的高度由工藝要求的附屬設(shè)備（如再沸器、泵）及管線的布置情況而定。由圖中可知，板式塔中裝有一定數(shù)量的塔盤，液體借自身的重量自上而下流向塔底（在塔盤板上沿塔徑橫向流動(dòng)），氣體靠壓差自下而上以鼓泡的形式穿過(guò)塔盤上的液層升向塔頂。在每層塔盤上氣、液兩相密切接觸，進(jìn)行傳質(zhì)，使兩相的組分濃度沿塔高呈階梯式變化。填料塔中則裝填一定高度的填料，液體自塔頂沿填料表面向下流動(dòng)，作為連續(xù)相的氣體自塔底向上流動(dòng)，與液體進(jìn)行逆流傳質(zhì)，兩相組分濃度沿塔高呈連續(xù)變化.

三、對(duì)塔設(shè)備的基本要求

塔設(shè)備除了應(yīng)滿足工藝條件，如壓力、溫度及耐腐蝕性等外，還應(yīng)滿足如下基本要求。

（1）生產(chǎn)能力要大。即單位塔截面上單位時(shí)間內(nèi)物料的處理量要大。

（2）分離效率高。即氣、液相能充分接觸且分離效果好。

（3）操作彈性大。即有較強(qiáng)的適應(yīng)性和寬的操作范圍。能適應(yīng)不同性質(zhì)的物料且在負(fù)荷波動(dòng)時(shí)能維持操作穩(wěn)定，仍有較高的分離效率。

（4）壓降小。即流體通過(guò)時(shí)阻力小，這樣可大大節(jié)約生產(chǎn)的動(dòng)力消耗，降低成本。

（5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗材少，易于制造和安裝，這樣可以減少基建投資，降低成本。

（6）耐腐蝕不易堵塞，便于操作、調(diào)節(jié)和檢修。

注：一個(gè)塔設(shè)備要同時(shí)滿足以上各項(xiàng)要求是困難的，而且實(shí)際生產(chǎn)中各項(xiàng)指標(biāo)的重要性因具體情況而異，不可一概而論。所以應(yīng)從生產(chǎn)需要及經(jīng)濟(jì)合理性考慮，正確處理以上各項(xiàng)要求。