1、塔設備第一節 概述一、塔設備的根本功能與根本性能指標要求：1. 根本功能：塔設備的根本功能在于提供氣、 液兩相以充分接觸的時機， 使傳質、 傳熱兩種傳遞過程 能夠迅速有效地進行；并能使接觸之后的氣、 液兩相及時分開，互不夾帶。 用以實現蒸餾操 作的塔設備稱為蒸餾塔。2. 根本性能指標要求： 除特定的工藝要求外，還需考慮以下設備要求：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別離效率高，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并且在負荷波動時能維持操 作穩定，保持較高的別離效率。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、塔設備

2、的分類及工作原理與適用場合：1. 分類： 按照塔設備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假設干層塔板塔盤，液體靠重力作用由頂部逐板流向塔底， 并 在各塊板面上形成流動的液層； 氣體那么靠壓強差推動， 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 大時多采用板式塔。蒸餾操作的規模較大，故采用板式塔。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于填料層上， 靠重力作用沿填料外表流下； 氣相那么在壓強差推動下穿過填料的間隙，

3、由塔的一端流向另一 端。氣、液在填料的潤濕外表上進行接觸，其組成沿塔高連續性的變化。當處理量較小時多 采用填料塔。三、板式塔的結構組成：1. 主體局部： 由塔體和裙座組成。 塔體多采用鋼板焊制。 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根底上。2. 內件：由塔盤、降液管、溢流堰、緊固件、支承件及除沫裝置等組成。這是塔設備進行 化工過程和操作的主要局部。3. 設備接管口： 包括用于安裝、 檢修塔盤的人孔， 用于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臺等。四、板式塔塔盤型式介紹：板式塔塔盤型式有泡罩塔盤

4、、篩板塔盤、浮閥塔盤及噴射型塔盤等，多采用浮閥塔盤。 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，浮閥隨上升蒸汽被頂起，氣體從閥片向水平噴出，與液體劇烈攪拌，形成泡沫狀進行熱 量與質量的接觸交換，起到很好的別離效果。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

5、一定程度， 產品純度 上升很少， 甚至不再上升， 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， 本錢卻很高，不是最正確狀態。 應該正確選擇最正確回流比， 保證產品純度合格， 同時使能 量消耗最少，這才是最正確化操作。第二節 技術問答1、什么是塔，其主要包括哪幾局部？ 答：塔是煉廠主要工藝設備之一， 它是用來完成混合物別離的設備。 主要包括以下幾個局部： 塔體：包括筒體、端蓋主要是橢圓形封頭及聯接法蘭等。 內件：指塔盤或填料及其支承裝置。 支座：支撐塔體的底座，一般為裙式支座，即裙座。 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、

6、平臺、外保溫等。2、塔盤主要由哪些局部組成？答：塔板：其上面開有許多孔，安裝浮閥，泡帽或者直接作為汽相通道，介質的傳熱和傳 質就在這上面進行。 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。 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、按結構塔設備可分哪幾大類？答：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， 然后分開，氣相繼續上升到一層塔盤， 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。填料塔： 塔內充填著各種形

7、式的填料， 液體自上往下流，氣體自下往上流，氣液在填料外 表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、按用途塔設備的分類有哪些？答： 1分餾塔：將液體混合物別離成各種組分，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別離氣體。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別離出來。 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、一種性能良好塔盤應具有哪些特點？答：分餾效率高。 生產能力大，即允許的氣、液相負荷都較高。 操

8、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。 壓降小。 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泄漏。 4脈動。 5汽泡夾帶。9、什么叫霧沫夾帶？答：霧沫夾帶是氣體在液體內鼓泡后， 穿出液層時總不免帶有許多細微的液滴， 有的來不及 別離出來就被帶到了上一層

9、塔盤的液體中去。10、什么是液泛？答：液泛是假設液體流量過大， 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、什么是傳質過程？精餾塔內是怎樣完成傳質和傳熱的？ 答：由于分子處于不停的運動狀態， 分子在運動中相互碰撞， 改變自己的運動方向，從而從 一個地方擴散到另一個地方，這就是傳質過程。在精餾塔內，塔盤上存在著氣、液兩相，并 密切接觸，由于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，從而完成了一個傳質和傳熱過程。12、精餾過程的實質是什么？ 答：精餾過程的實質是不平衡的氣液兩相在塔內屢次逆向

10、接觸， 屢次進行局部汽化和局部冷 凝，到達傳熱、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 混合物別離。13、塔內上升蒸汽速度的波動對精餾操作有什么影響？ 答：塔內上升蒸汽的速度大小， 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，速度過低會產生泄漏現象，使塔板效率顯著下降。14、重沸器熱量的波動對精餾有什么影響？答： 重沸器的加熱量是影響塔內上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，塔內上升蒸汽速度增大，加熱量減小， 塔內上升蒸汽速度減小。加熱量的

11、調節范圍 過大、過猛，有可能造成液泛基泄漏，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么都在兩個以上？ 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，從而提高精餾段的別離能力。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， 從而提高提餾段別離 能力。

12、17、什么是操作彈性？ 答：指精餾塔在工作范圍中，上升氣體速度的最小允許值到最大允許值的范圍。18、什么是干板壓降？ 答：板式塔塔板壓降的組成局部，指氣體通過不存在液體的塔板時的壓力損失。19、什么是傳質過程？ 答：系統在未到達平衡狀態時，或在趨向平衡的運動中有質量的轉移。20、什么是傳熱過程？ 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么影響？答：對于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， 那么精餾段塔板數過多， 提餾段塔板數缺乏， 結果是塔 頂產品質量可能提高， 而釜

13、液中輕組份的蒸出那么不完全。 假設改為氣液混合進料或者飽和蒸 汽、過飽和蒸汽進料，那么精餾段的塔板數缺乏，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，精餾段和提餾段上升蒸汽的流量相等， 故塔徑一樣，設計計算也比擬方便。22、為什么說塔壓突然升高，釜溫隨之升高，而塔內上升蒸汽的速度反而減小？ 答：因為這種釜溫的升高是因為壓力釜液泡點所致，因而塔內的上升蒸汽量不但不會增加， 反而還會因壓力的升高而減小， 這種釜溫的升高是暫時的， 因為此時塔釜輕組份的蒸出不完 全

14、，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，產品采出多，塔壓下降，產品采出少，塔壓上升；二是在采出量不變的情況上，用進料量來調節塔壓差，進料量 加大，塔壓差上升，進料量減小，塔壓差下降。三是在工藝指標許可的范圍內，通過釜溫的 變化來調節塔壓差，提高釜溫，塔壓差上升，降低釜溫，塔壓差下降。24、什么是液相負荷？答：又稱液體

15、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根本 參數之一。25、什么是氣相負荷？ 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。26、塔頂采出量的大小對精餾操作有什么影響？ 答：精餾塔塔頂采出量的大小和該塔的進料量的大小有著相互對應的關系，進料量增大， 采出量應增大， 否那么將會破壞塔內的氣液平衡。 如果進料量未變而塔頂采出量增大， 那么回流比 勢必減小， 引起各塔板上的回流液量減少，氣液接觸不好，傳質效率下降，同時操作壓力也將

16、下降，各塔板上的液組成發生變化，結果是重組份被帶到塔頂， 塔頂產品質量不合格，在 強制回流的操作中還易造成回流罐抽空。 如果進料量加大， 而塔頂采出量不變， 其后果是回 流比增大，塔內的物料增多，上升蒸汽速度增大，塔頂、底壓差增大，嚴重時引起液泛，對 于強制回流的操作中，那么將造成回流罐滿罐弊壓，嚴重時可引起事故。27、塔底采量的大小對精餾操作有什么影響？ 答：塔釜保持穩定的液面，是維持釜溫恒定的首要條件， 塔釜液面的變化， 又主要決定于塔 底采出量的大小。 當塔底采出量過大時， 液面會降低抽空， 這將使通過再沸器的釜液循環量 減小，從而導致傳熱不好，輕組份蒸發不出去，塔頂、塔底產品不合格，如

17、果是使用列管式 再沸器， 由于循環量過小， 使釜液經過上半部列管時形成過熱蒸汽， 表現為返塔的氣體溫度 較高，而釜溫卻較低。如果塔底采出量過小，將會造成塔釜液面過高嚴重時造成淹塔， 增加了釜液循環的阻力， 同樣造成傳熱不好， 釜溫下降。 對于易聚合的物料，釜液面過高或 過低， 都會造成停留時間加長， 增加聚合的可能性，另外，維持一定的釜液面還起著液封的 作用，以確保平安。28、設備檢修時的主要檢查內容有哪些？ 答：塔體檢查：一、檢查各附件壓力表、放空閥、溫度計等是否靈活、準確；二、檢查 塔體腐蝕、變形、壁厚減薄、裂紋及各部焊接情況，進行超聲波測厚和理化鑒定，并作詳細 記錄，以備研究改進和下次檢

18、修的依據；三、檢查塔內污垢和內部絕緣材料。塔內部的檢查：一、塔板各部件的結焦、污垢、堵塞情況，檢查塔板、鼓泡構件的支撐 結構的腐蝕及變形情況； 二、檢查塔板上各部件的尺寸是否符合圖紙及標準；三、 對于浮閥 塔板應檢查其浮閥的靈活性，是否卡死，變形，沖蝕等現象，浮閥孔是否有堵塞；四、檢查 各種塔板，鼓泡構件等的鞏固情況，是否有松動現象；五、檢查各部連接管線的變形，連接 處的密封是否可靠。29、塔高和塔徑對產量、質量有什么影響？ 答：對一定塔來說， 空塔速度是有一定的限制的， 在一定的空塔速度下，塔內氣流的體積流 量越大，那么需要的塔徑越大，同理，塔徑越大，那么容許的塔內蒸汽負荷越大，即生產能力越

19、 大，因此，塔徑是影響生產能力的主要因素。塔的高度， 在板效率和板間距確定的前提下， 決定于實際塔板數， 而實際塔板數又是由 最小理論塔板數決定的， 最小理論塔板數越多， 那么實際塔板數越多， 因此說塔高主要影響產 品純度。 塔徑、 塔高對生產的影響是辯證的， 不可截然分開， 例如增加塔高， 可減小回流比， 從而提高生產能力；而增加塔徑，那么可大回流比，到達降低塔高的目的。30、容器檢修平安措施有哪些？ 答：一、塔和容器等設備用蒸汽吹后，還需裝水冷卻、沖洗，才允許從上至下拆卸人孔蓋， 嚴禁高溫或從上拆牌子人孔以防自燃或燙傷；二、吹掃完畢蒸汽線要打盲板；三、塔、容器 吹掃干凈后，還必須采樣分析合

20、格，或經明火試驗及含氧量合格，方可允許進入內部作業； 四、塔、容器如需要安照明燈，應采用膠皮軟線不得破損，低壓行燈，以防觸電；五、 有人進入設備內部檢修時，設備外必須有一人以上進行監護，不允許一人鉆入設備內；六、 封人孔前， 必須查明里邊有無遺物， 底部抽出口有無問題，有無雜物及工作人員， 特別是帶 有塔盤的設備人孔，證明無人，方可封人孔。31、浮閥塔在操作上有什么特點？ 答：浮閥塔的最大特點是操作彈性大， 這是因為浮閥的開啟程度隨著氣體負荷的變化而變化， 塔內各板上保持了良好的泡沫狀態， 使塔板能在較大的氣體負荷范圍內保持較高的效率， 操 作靈敏，生產不正常，恢復起來也較快。32、什么是降液

21、管？答：又稱溢流管，是帶溢流塔板的構件之一， 用來使塔板上液體流向下層塔板，降液管要有 足夠的容量，使液體能順利通過，并將其中所含泡沫別離。33、影響塔壓差變化的原因有哪些？ 答：塔壓差的變化，主要是反映塔內的氣體流速的變化，也就是塔內的上升蒸氣量的變化。 塔壓差增大，說明塔內的上升蒸汽量增多，反之， 那么塔內的上升蒸汽量減少。生產中塔壓差 比正常值增大時， 有如下原因： 一、進料量增大， 使上升氣相量增大； 二、回流量增大； 三、 再沸器熱源增加；四、釜液面過高，超過了塔壓差計的正壓管，使壓差計的指示錯誤；五、 物料不平衡，采出量過小。操作中塔壓差比正常減小時，有如下原因：一、進料量小，使上 升氣相量減少；二、采出量過大，塔內物料減少；三、塔釜上升氣相量少。操作中要準確地 判斷是哪種原因引起塔壓差的變化， 從而進行調節， 利用壓差來調節蒸汽速度時， 必須在允 許范圍內，否那么將破壞塔的平衡操作。34、提高真空度的關鍵是在保持 (工作蒸汽 )壓力穩定的前提下， 努力降低塔頂冷凝器 (出口 ) 溫度，即噴射器的 (吸入 ) 溫度，以減少吸氣量。35、分餾塔頂注入緩蝕劑，是為了防止塔頂硫化氫腐蝕。36、分餾塔底吹入汽提蒸汽是為了降低塔內油氣分壓