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化工塔設(shè)備的分類和結(jié)構(gòu)填料塔和板式塔結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1,。從圖中可看出，兩種不同的塔結(jié)構(gòu),，均包括一些基本部件,，如塔體、支座及塔體附件,。而其不同的內(nèi)件結(jié)構(gòu)則在介紹兩種塔型時(shí)分別介紹,。1—支座；2—液體出口,；3—填料支承,；4—卸料孔；5—塔體,；6—填料,；7—液體再分布器；8—噴淋裝置塔體是塔設(shè)備的主要部件,，大多數(shù)塔體是等直徑、等壁厚的圓筒體,，頂蓋以橢圓形封頭為多,。但隨著裝置的大型化,，不等直徑,、不等壁厚的塔體已逐漸增多。塔體除滿足工藝條件對(duì)它提出的強(qiáng)度,、剛度要求外,，還應(yīng)考慮風(fēng)力、地震,、偏心載荷所帶來(lái)的影響,，以及吊裝,、運(yùn)輸、檢驗(yàn),、開(kāi)停工等情況,。塔體材質(zhì)常采用的有：鑄鐵、碳素鋼,、低合金鋼,、不銹耐酸鋼（復(fù)層、襯里）等,。塔設(shè)備常采用裙式支座,。它應(yīng)當(dāng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，來(lái)承受塔體操作重量,、風(fēng)力、地震等引起的載荷,。塔體支座的材質(zhì)常采用碳素鋼,，也有采用鑄鐵的。1—裙座,；2—裙座人孔,；3—塔底液體出口；4—裙座氣孔,；5—塔體,；6—人孔；7—蒸汽入口,；8—塔板,；9—回流入口；10—吊柱,；11—塔頂蒸汽出口,；12—進(jìn)料口填料塔是化學(xué)工業(yè)中最常用的氣液傳質(zhì)設(shè)備之一，在塔內(nèi)設(shè)置填料使氣液兩相能夠達(dá)到良好傳質(zhì)所需的接觸面積,。填料塔具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，便于用耐腐蝕材料制造，適應(yīng)性較好,。填料塔廣泛的應(yīng)用在蒸餾,、吸收和解吸操作，而在大型裝置中,，填料塔的使用范圍正在擴(kuò)大。六十年代后期,，直徑超過(guò)3米的填料塔已十分普遍,。目前,，填料塔不僅可以大型化,，而且在某些方面超過(guò)了板式塔的規(guī)模。所以,，近代化學(xué),、石油工業(yè)中，填料塔的地位變得日益重要,。近來(lái),，由于塔內(nèi)采用接觸面積較大的矩鞍型或聚丙烯鮑爾環(huán)填料，經(jīng)實(shí)踐證明,，已克服大型填料塔的不足,，顯示出效率高，處理量大,，壓力降小等優(yōu)點(diǎn),。填料塔操作的好壞與選用填料的正確與否有很大關(guān)系,。選擇填料的原則如下：?jiǎn)挝惑w積填料的表面積要大,；使氣液相接觸的自由體積要大；對(duì)氣相阻力要小,，即空隙截面積大,；重量要輕,；機(jī)械強(qiáng)度要高,；耐介質(zhì)腐蝕,，經(jīng)久耐用,；價(jià)格低廉,。填料的選擇，應(yīng)根據(jù)操作壓力和介質(zhì)來(lái)選擇填料的材質(zhì)，根據(jù)操作工藝要求,，選擇填料的型式,，根據(jù)填料塔徑選擇填料尺寸。工業(yè)用填料大致分為實(shí)體填料和網(wǎng)體填料兩大類,。選擇填料要根據(jù)被處理物料的腐蝕性及操作壓力,，確定使用填料的材質(zhì),。填料尺寸選定與塔徑尺寸有關(guān),，一般要求塔徑與填料直徑之比不能太小,，否則，填料與塔壁的間隙過(guò)大,，易使液體沿塔壁空隙流下,，使截面上液體分布不均。拉西環(huán)使用歷史悠久,，各種參數(shù)比較完整；設(shè)計(jì)與操作經(jīng)驗(yàn)豐富,，外形簡(jiǎn)單、制造方便,；取材容易,、造價(jià)低廉，適用于非金屬耐腐蝕材料制造等優(yōu)點(diǎn),。但拉西環(huán)由于表面積利用率低,，因而使塔的生產(chǎn)能力降低，阻力較大,，加上自身的形狀決定了它溝流和壁流嚴(yán)重,，使氣液分布不均勻，氣—液接觸不良,。鮑爾環(huán)除鋼制外,，還有用陶瓷和塑料制成的。具有如下優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于同樣的空隙率而言,，阻力比拉西環(huán)小,，因而可提高氣速，生產(chǎn)能力可以提高,。由于小窗葉片向環(huán)中心彎,，液體分布較為均勻，所以溝流和壁流情況比拉西環(huán)好。開(kāi)小窗后表面積比拉西環(huán)要大,，且環(huán)內(nèi)表面得以充分利用,，以進(jìn)行氣液傳質(zhì)，而拉西環(huán)內(nèi)表面利用率較低,。在一般情況下，當(dāng)同樣壓降時(shí),，處理量比拉西環(huán)大50％以上,；在同樣處理量時(shí)，壓降可降低,，傳質(zhì)效率能提高20％左右,。鞍形填料又分弧鞍形和矩鞍形兩種。此種填料常用于吸收操作,，處理腐蝕性介質(zhì)較為適宜,，且成本低。近來(lái),，又對(duì)矩鞍形填料予以改進(jìn),。它是目前瓷制填料中處理量大，效率較高的一種,。在塔頂部裝設(shè)噴淋裝置,，可使塔頂引入的液體能沿塔截面均勻分布進(jìn)入填料層，避免部分填料得不到濕潤(rùn),，降低填料層的有效利用率,，影響傳質(zhì)效果。噴淋裝置的類型很多,，常用的有管式（蓮蓬頭式）,、盤式、溢流式（槽式）,、反射板式,、沖擊式、寶塔式,、離心式等,。小直徑的填料塔（300mm以下）可以采用管式噴淋器，如圖3（a）,、（b）所示,。直徑小于600mm的塔可采用多孔直管式如圖1-4（c）。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，缺點(diǎn)是噴淋面積小而且不均勻,。對(duì)于直徑稍大的填料塔（1200mm以下）,，可以采用多孔環(huán)管噴淋器,，如圖4所示。環(huán)狀管的下面開(kāi)有小孔,，小孔直徑為4~8mm,，共有3~5排，小孔面積總和約與管截面積相等,，環(huán)管中心圓直徑D1一般為塔徑Dg的60～80％,。這種噴淋器優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造及安裝方便,，但缺點(diǎn)是噴淋面積小,，不夠均勻，而且液體要清潔,，否則小孔易堵塞,。這種結(jié)構(gòu)是應(yīng)用最普遍的一種噴淋裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，噴淋較均勻,，如圖5所示。蓮蓬頭可以作成半球形,、碟形或杯形,，它懸于填料上方中央處，液體經(jīng)小孔分股噴出,，蓮蓬頭直徑一般為塔徑的20～30％,，小孔直徑為3～15mm，它的安裝位置離填料表面的距離一般約為(0.5～1)Dg,，此種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是容易堵塞，液體分布情況與壓頭有關(guān),，所以適用于料液清潔且料液壓頭不變或變化不大的情況,，一般用于直徑600mm以下的塔設(shè)備。盤式分布器是常用的一種溢流型噴淋裝置,，液體經(jīng)過(guò)進(jìn)液管加到噴淋盤內(nèi),，然后從噴淋盤內(nèi)的降液管溢流，噴淋到填料上,。中央進(jìn)料的盤式分布器如圖6所示,。降液管一般按等邊三角形排列，焊接在噴淋盤的分布板上,。反射板式噴灑器為沖擊型的一種,，利用液流沖擊反射板（可以是平板、凸板或錐形板）以飛濺分布液體。最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)為平板,，液體循中心管流下,，沖擊后分成液滴并向各方飛濺。由于工藝條件的要求,，需要的填料層總高度較大,，當(dāng)噴淋液體噴到填料表面后，液體有流向塔壁造成“壁流”的傾向,，稱為“干錐體”現(xiàn)象,，使液體分布不均，降低了填料塔的效率,。為避免產(chǎn)生“干錐體”現(xiàn)象,，必須在塔結(jié)構(gòu)上采取措施，即沿填料層每隔一段距離,，裝設(shè)液體再分布器,，使其在整個(gè)高度的填料層內(nèi)部都得到噴淋液的均勻分布。分配錐是最簡(jiǎn)單的一種結(jié)構(gòu),，如圖7所示,。（b）圖為具有通孔的分配錐，適用塔徑在600~800mm的塔,，α為35o～45o,，D1＝（0.7～0.8）Dg。圖8所示為槽形液體再分配器,，器上的通孔是增加氣體通過(guò)的截面積,，使氣體通過(guò)再分配器時(shí)，速度變化不大,，該分布器適用塔徑600mm以上的塔,。填料的支承結(jié)構(gòu)不但要有足夠的強(qiáng)度和剛度，而且須有足夠的自由截面積,，否則會(huì)增大塔的壓力降,，使在支承處不致首先發(fā)生液泛。在工業(yè)填料塔中,，最常用的填料支承是柵板,，它是用豎扁鋼制成，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖9,。除沫器是用來(lái)捕集夾帶在氣相中液滴的裝置,，裝在塔內(nèi)頂部，它能起到保證傳質(zhì)效率,，降低物料損失,，改善塔后壓縮機(jī)或真空泵的操作狀況以及減少對(duì)環(huán)境污染的作用,。常見(jiàn)的除沫器有折板除沫器、填料除沫器及絲網(wǎng)除沫器,，其中絲網(wǎng)除沫器采用最多,，它適用于分離5微米的液滴，其除沫率可達(dá)99%,。絲網(wǎng)由一定規(guī)格編織成的絲網(wǎng)帶卷制成盤狀物,，再用支承板加以固定，絲網(wǎng)帶可用金屬或非金屬材料制成,，絲網(wǎng)支承柵板的自由截面積應(yīng)大于90%,。適用于潔凈氣體。若在氣液中含有粘結(jié)物時(shí),，則易堵塞網(wǎng)孔,，影響塔的正常操作。圖10是一種小型除沫器,，該結(jié)構(gòu)適用于除沫器直徑與塔徑相近的情況,。若塔體直徑大于1000mm以上時(shí)，將采取分塊結(jié)構(gòu)型式,，便于絲網(wǎng)的安裝與檢修,。板式塔因空塔速度比填料塔高,，所以生產(chǎn)強(qiáng)度比填料塔大,。板式塔的塔板結(jié)構(gòu)有多種，它是決定塔特性的主要因素,。其作用是使上一層板流入的液體能在板上均勻分布,，并減少進(jìn)入處液體水平?jīng)_出。降液管與下層塔板至入口堰處稱為受液盤,，這種結(jié)構(gòu)便于液體的側(cè)線抽出,。在低液流量時(shí)，仍能造成正液封,，具有改變液體流向的緩沖作用。 此種塔板一般用于塔徑小于800mm,，人不便進(jìn)入安裝和檢修的塔內(nèi)。塔體由若干塔節(jié)組成,，塔節(jié)與塔節(jié)之間用法蘭連接,。塔板與塔板之間用管子支承,。塔板與塔壁間隙用填料來(lái)密封。分塊式塔板用于塔徑在900mm以上,，人可以進(jìn)入的塔內(nèi),。塔體為一焊制整體圓筒，不分塔節(jié),，而塔板是分成數(shù)塊,，通過(guò)人孔送入塔內(nèi)，裝到焊在塔內(nèi)壁的塔板固定件上,。為了進(jìn)行塔內(nèi)清洗和檢修,，在塔板中央設(shè)置一塊內(nèi)部通道板，通道板應(yīng)為上,、下均可拆的,。塔板上的鼓泡構(gòu)件型式很多，常用鼓泡構(gòu)件為泡罩,、浮閥等,。下節(jié)分別敘述。泡罩塔板所用的泡罩有圓形和條形兩類,，其主要特點(diǎn)是鼓泡元件各具有升氣管,。上升氣體經(jīng)升氣管由泡罩齒縫吹入液層，兩相接觸密切,，加之板上液層較高,，兩相接觸時(shí)間較長(zhǎng)，分離效果較好,。但由于氣體通過(guò)泡罩的路線曲折及液層較高,，導(dǎo)致壓降及霧沫夾帶增高等缺點(diǎn)。同時(shí),，由于塔板上液面梯度較大,，氣相分布不均，影響傳質(zhì)效率,，這也是泡罩結(jié)構(gòu)所造成的,。① 生產(chǎn)能力大，比泡罩塔板約提高20～40％,，與篩板塔相近,。② 操作彈性大，在較寬的氣速變化范圍內(nèi),，板效率變化較小,，其彈性范圍（即最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之比）為7～9。③ 由于氣－液接觸狀態(tài)良好,，以及氣體為水平方向吹出,，霧沫夾帶量小,，因此塔板效率高，比泡罩塔效率可提高15％左右,。④ 液面梯度小,，蒸汽分配比較均勻，塔板壓降比泡罩塔小,。⑤ 塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，安裝容易。浮閥塔板結(jié)構(gòu)與泡罩塔板類同,。操作時(shí)氣流自下而上吹起浮閥,，從浮閥周邊水平方向吹入塔板上液層，進(jìn)行兩相接觸,。液體則由上一層塔板的降液管流入,，經(jīng)進(jìn)口堰均布，再橫向流過(guò)塔板與氣相接觸傳質(zhì)后,，再經(jīng)溢流堰進(jìn)入降液管,，流入下一層塔板。
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