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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,设备培训课件,*,设备培训课件,2024/11/23,设备培训课件,一、塔类容器的有关知识,1.塔设备简介,塔设备是石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一,它可使气(汽)液或液液两相之间进行紧密接触,达到相际传质及传热的目的,可以在塔设备中完成的常见单元操作有:精馏、吸收、解吸及萃取等。,2.塔设备的分类及一般构造,1,),按操作压力分为:加压塔、常压塔和减压塔;,2,),按单元操作分为:精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔和干燥塔;,3,),按形成相际接触界面的方式分为:具有固定相界面的塔和流动过程中形成相界面的塔;,设备培训课件,4)最常用的分类是按塔顶内件结构分为板式塔和填料塔。,A:,板式塔,中,塔内装有一定数量的塔盘,气体以鼓泡或喷射的形式穿过塔盘上的液层使两相密切接触,进行传质。两相的组分、浓度沿塔高呈阶梯状变化。,B:在填料塔中,塔内装填一定形状和一定高度的填料层,液体沿填料表面呈膜状向下流动,作为连续相的气体自下而上流动,与液体逆流传质,两相的组分浓度沿塔高呈连续变化。,设备培训课件,A、塔体 塔体是设备的外壳。常见的塔体是由等直径、等壁厚的圆筒和作为头盖和底盖的椭圆形封头所组成。但随着化工装置的大型化,逐渐由采用不等直径,不等壁厚的塔体。,B、塔体支座 是塔体安装到基础上的连接部分。应当具有足够的强度和刚度。最常用的塔体支座是裙式支座(简称裙座)。,C、除沫器 用于捕捉夹带在气流中的液滴。,使用高效除沫器对于回收贵重物料,提高分离效率,改善塔后设备的操作状况,以及减小对环境的污染等都是非常必要的。,D、接管 接管是用于连接工艺管路,把塔设备与相关设备连成系统。按进管的用途可分为:进液管、出液管、进气管、出气管、回流管、侧线抽出管和仪表接管等。,设备培训课件,E、人孔和手孔 人孔和手孔一般都是为了安装、检修检查和装填料的需要而设置的,在板式塔和填料塔中各有不同的设置要求。,F、吊耳 塔设备的运输和安装,特别是在设备大型化后,往往是工厂基建工地上一项举足轻重的任务。为起吊方便,可在塔设备上焊上吊耳。,G、吊柱 在塔顶设置吊柱是为了在安装和检修时,方便它内件的运送。,H、精馏段 (一个完整的精馏塔是由精馏段、提馏段和进料段三部分组成)精馏段 的作用是将进料的汽相部分中轻组分提浓,在塔顶得到合格产品。,I、提馏段的作用是将进料的液相中重组分提浓以保证塔底产品质量,也提高了塔顶产品收率。,设备培训课件,2.填料塔的结构,一、填料塔的结构特点,【图片3-10,】,填料塔的结构示意图,1.(,填料塔总体结构动画,),2.,(,气体进口装置,),3,(,填料吸收塔动画),吸收就是使混合气体与适当的液体接触,使气体中的一个或几个组份溶解于该液体内而形成溶液,不能溶解的组份则保留在气相中,于是原混合气体的组份得以分离,这种利用各组份溶解度不同而分离气体混合物的操作。,设备培训课件,图片3-10,所示为填料塔的结构示意图,填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒,底部装有填料支承板,填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板,以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上,并沿填料表面流下。气体从塔底送入,经气体分布装置(小直径塔一般不设气体分布装置)分布后,与液体呈逆流连续通过填料层的空隙,在填料表面上,气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备,两相组成沿塔高连续变化,在正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。,设备培训课件,当液体沿填料层向下流动时,有逐渐向塔壁集中的趋势,使得塔壁附近的液流量逐渐增大,这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均,从而使传质效率下降。因此,当填料层较高时,需要进行分段,中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分,上层填料流下的液体经液体收集器收集后,送到液体再分布器,经重新分布后喷淋到下层填料上。,填料塔具有生产能力大,分离效率高,压降小,持液量小,操作弹性大等优点。,填料塔也有一些不足之处,如填料造价高;当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面,使传质效率降低;不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料;对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。,设备培训课件,二、,填料的类型,填料的种类很多,根据装填方式的不同,可分为散装填料和规整填料。,1,散装填料,散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体,一般以随机的方式堆积在塔内,又称为乱堆填料或颗粒填料。散装填料根据结构特点不同,又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。现介绍几种较为典型的散装填料。,设备培训课件,【图片3-11,】几种典型的散装填料,阶梯环,拉西环,设备培训课件,设备培训课件,弧鞍填料,矩鞍填料,金属环矩鞍填料,球形填料,设备培训课件,(1,)拉西环填料拉西环填料于,1914,年由拉西(,F.Rashching,)发明,为外径与高度相等的圆环,如图片拉西环所示。拉西环填料的气液分布较差,传质效率低,阻力大,通量小,目前工业上已较少应用。,(2,)鲍尔环填料如图片鲍耳环所示,鲍尔环是对拉西环的改进,在拉西环的侧壁上开出两排长方形的窗孔,被切开的环壁的一侧仍与壁面相连,另一侧向环内弯曲,形成内伸的舌叶,诸舌叶的侧边在环中心相搭。鲍尔环由于环壁开孔,大大提高了环内空间及环内表面的利用率,气流阻力小,液体分布均匀。与拉西环相比,鲍尔环的气体通量可增加,50%,以上,传质效率提高,30%,左右。鲍尔环是一种应用较广的填料。,(3,)阶梯环填料如图片阶梯环所示,阶梯环是对鲍尔环的改进,与鲍尔环相比,阶梯环高度减少了一半并在一端增加了一个锥形翻边。由于高径比减少,使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短,减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度,而且使填料之间由线接,设备培训课件,触为主变成以点接触为主,这样不但增加了填料间的空隙,同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点,可以促进液膜的表面更新,有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环,成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。,(4)弧鞍填料弧鞍填料属鞍形填料的一种,其形状如同马鞍,一般采用瓷质材料制成,如图片弧鞍填料所示。弧鞍填料的特点是表面全部敞开,不分内外,液体在表面两侧均匀流动,表面利用率高,流道呈弧形,流动阻力小。其缺点是易发生套叠,致使一部分填料表面被重合,使传质效率降低。弧鞍填料强度较差,容破碎,工业生产中应用不多。,(5,)矩鞍填料如图片矩鞍填料所示,将弧鞍填料两端的弧形面改为矩形面,且两面大小不等,即成为矩鞍填料。矩鞍填料堆积时不会套叠,液体分布较均匀。矩鞍填料一般采用瓷质材料制成,其性能优于拉西环。目前,国内绝大多数应用瓷拉西环的场合,均已被瓷矩鞍填料所取代。,设备培训课件,(6,)金属环矩鞍填料如图片金属换环聚鞍填料所示,环矩鞍填料(国外称为,Intalox,)是兼顾环形和鞍形结构特点而设计出的一种新型填料,该填料一般以金属材质制成,故又称为金属环矩鞍填料。环矩鞍填料将环形填料和鞍形填料两者的优点集于一体,其综合性能优于鲍尔环和阶梯环,在散装填料中应用较多。,(7,)球形填料球形填料一般采用塑料注塑而成,其结构有多种,如图片球形填料所示。球形填料的特点是球体为空心,可以允许气体、液体从其内部通过。由于球体结构的对称性,填料装填密度均匀,不易产生空穴和架桥,所以气液分散性能好。球形填料一般只适用于某些特定的场合,工程上应用较少。,除上述几种较典型的散装填料外,近年来不断有构型独特的新型填料开发出来,如共轭环填料、海尔环填料、纳特环填料等。工业上常用的散装填料的特性数据可查有关手册。,设备培训课件,2规整填料,规整填料是按一定的几何构形排列,整齐堆砌的填料。规整填料种类很多,根据其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等。,【图片3-12,】几种典型的规整填料,设备培训课件,2,填料的性能评价,填料性能的优劣通常根据效率、通量及压降三要素衡量。在相同的操作条件下,填料的比表面积越大,气液分布越均匀,表面的润湿性能越好,则传质效率越高;填料的空隙率越大,结构越开敞,则通量越大,压降亦越低。采用模糊数学方法对九种常用填料的性能进行了评价,得出如表3-1,所示的结论。可看出,丝网波纹填料综合性能最好,拉西环最差。,表3-19,种填料综合性能评价,设备培训课件,五、填料塔的内件,填料塔的内件主要有填料支承装置、填料压紧装置、液体分布装置、液体收集再分布装置等。合理地选择和设计塔内件,对保证填料塔的正常操作及优良的传质性能十分重要。,设备培训课件,五、填料塔的内件,1,填料支承装置,【图片3-14,】,填料支承装置,填料支承装置的作用是支承塔内的填料,常用的填料支承装置有如图片3-14,所示的栅板型、孔管型、驼峰型等。支承装置的选择,主要的依据是塔径、填料种类及型号、塔体及填料的材质、气液流率等。,设备培训课件,2,填料压紧装置,【图片3-15,】,填料压紧装置,设备培训课件,3,液体分布装置,【图片3-16,】,液体分布器:,液体分布装置的种类多样,有喷头式、盘式、管式、槽式及槽盘式等。,设备培训课件,3、影响精馏塔操作的因素?,影响精馏操作的因素有以下几种:,(1)回流比的影响;,(2)进料状态的影响;,(3)进料量大小的影响;,(4)进料组成变化的影响;,(5)进料温度变化的影响;,(,6)塔顶冷剂量大小的影响;,(7)塔顶采出量大小的影响;,(8)塔底采出量大小的影响。,设备培训课件,1.回流比的影响,操作中改变回流比的大小,以满足产品的质量要求是经常遇到的问题。当塔顶馏份重组份含量增加时,常采用加大回流的方法将重组份压下去,以使产品质量合格。当精馏段的轻组份下到提馏段造成塔下部温度降低时,可以用适当减少回流比的方法以使釜温度提起来。增加回流比,对从塔顶得到产品的精馏塔来说,可以提高产品质量,但是却要降低塔的生产能力,增加水、电、气的消耗。回流比过大,将会造成塔内物料的循环量过大,甚至能导致液泛,破坏塔的正常操作。,设备培训课件,2.进料状态有哪几种,对精馏操作有何影响?,进料状态有五种:(1)冷进料。(2)饱和液。(3)气液混和物。(4)饱和气。(5)过热气。,对于固定进料的某个塔来说,进料状态的改变,将会影响产品质量和损失。例如:某塔为饱和液进料,当改为冷进料时,料液入塔后在加料板上与提馏段上升的蒸气相遇,即被加热至饱和温度,与此同时,上升蒸汽有一部分被冷凝下来,精馏段塔板数过多,提馏段板数不足,结果会造成釜液中损失增加。这时在操作上,应适当调整再沸器蒸汽,使塔的回流量达到原来量。,设备培训课件,3.进料量的大小对精馏操作有何影响?,有两种情况:(l)进料量波动范围不超过塔顶冷凝器和加热釜的负荷范围时,只要调节得当,对顶温和釜温不会有显著变化,而只影响塔内上升蒸汽速度的变化。(2)进料量变动的范围超过了塔顶冷凝器和加热的负荷范围时,不仅影响塔内上升蒸汽速度的变化,而且会改变塔顶、塔釜温度,致使塔板上的气液平衡组成改变,直接影响塔顶产品的质量和塔釜损失。总之,进料过大的波动,将会破坏塔内正常的物料平衡和工艺条件,造成了系列的波动。因此,应平衡进料,细心调节。,设备培训课件,5.进料温度的变化对精馏操作有何影响?,进料温度的变化对精馏操作影响是很大的。进料温度低,会增加加热釜的热负荷,减少塔顶冷凝器的冷负荷。反之亦反。进料温度变化过大时,通常会影响整个塔的温度,从而改变汽液平衡。另外,进料温度的改变,会引起进料状态的变化,会影响精馏段、提馏段负荷的改变,使产品质量、物料平衡都会发生改变。因此,进料温度是影响精馏操作的重要因素之一。,6.塔顶冷剂量的大小对精馏操作有何影响?,塔顶冷剂量的大小会引起回流量和回流温度的变化。冷剂量加大,回流量也加大,塔顶温度下降;冷剂量减小,回流量也减小,会引起顶温上升,因此,塔顶冷剂
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