3.除沫器除沫器用于捕集夹带在气流中的被于炼油「业，当时的填料是碎砖瓦，小石块和管子缩滴。使用高效的除沫器，对于回收责重物料、提高分节等20世纪初，随着炼油工业的发展和石油化学工离效率、改善塔后设备的操作状况，以及减少对坏境业的兴起，塔设备开始敏广泛采用，并逐断积累了有的污染等，都是非常必要的。4. 接管 塔设备的管是用以连接工艺管路。关设计、制造、安装、操作等方面的数据和经验。当把塔设备与相关设备连成系统。按接管的用途，分为时，炼油工业中多用泡罩塔，无机酸碱工业则以填料进液管、出液管、进气管、出气管、回流、倒线抽培为主，而筛板塔因当时尚无精确的设计方法和操作出管和仪表接管等经验，故未能广泛使用，人孔和手孔一般都是为了安装、人孔和手孔20世纪中期，为了适应各种化工产品的生产和检能检查和装填填料的需要而设置的。在板式塔和填发展，不仅需要新建大量的塔，还得对原有的塔设备料塔中，各有不同的设置要求。进行技术改造，故而陆续出现了一批能适应各方面要6：吊耳塔设备的运输和安表，特别是在设备求的新塔型。这一时期发展的塔盘如下。大型化后，往往是工厂基建工地上一项举足轻重的任·泡罩型务。为起吊方便。可在塔设备上焊以耳(1）条形泡罩塔盘。7吊村在塔顶设置吊柱是为了在安装和检修(2）单流式泡罩塔盘（unilux tray)，亦称 S 形时，方便塔内件的运送，塔盘。2. 筛板型第三节对塔设备的要求（1）有溢流的栅板塔盘，作为主要用于传质过程的培设备，首先必须使气(2）波纹筛板塔盘(ripple tray)。（汽）液两相能充分接触，以获得较高的传质效率。3.浮阀戒此外，为了满足工业生产的需要，搭设备还得考虑下(1）条形浮阀塔盘(nutter tlat valve tray),列各项要求。(2）重盘式浮阀塔盘（ballast valve tray)。生产能力大。在较大的气（汽）藏流速下，(3）A 型和T型的圆盘形浮阀塔盘（flexitray)。仍不致发生大量的雾沫夹带、拦被或液泛等酸坏正常4.喷射型操作的现象(1）文丘里阶梯式塔盘（benturi kaskade tray）。（2）操作稳定、弹性大。当塔设备的气（汽）液(2）条孔网状塔盘（kitel tray)。负荷量有较大的波动时。仍能在较高的传质效率下进(3）舌形塔盘(jet tray)行稳定的操作。并,且塔设备应保证能长期连续操作。（4）导向浮塔盘（3）流体流动的阻力小，即流体通过塔设备的压这批薪型塔盘的出现，不仅为创建综合性能更好力降小。这将大大节省生产中的动力消耗，以降低经的塔型打开了思路，而且为接著发生的设备大型化后常操作费用。对于减压藻馏操作，较大的压力降还将选择塔型指出了方向。在此期间，许多学者总结了塔使系统无法维持必要的真空度，设备长期操作的经验，并对筛板塔作了系统研究，认(4）结构简单、材料耗用量小、制造和安装容为设计合理的筛板塔，不仅保留了制造方便、用材易。这可以减少基建过程中的投资费用省、处理能力大等优点，而且操作负荷在较大范围内(5）耐魔蚀和不易堵密，方便操作、调节和盛动行，仍能保持理想的效率。。近年来，随着对筛板检修,塔研究工作的不断深人和设计方法的日趋完善，筛板事实上，对于现有的任何一种塔型，都不可能完塔已成为生产上最为广泛采用的塔型之一全满足上述的所有要求，仅是在某些方面具有独到之这一时期填料塔也进人了一个新的发展阶段。在处。人们对于高效率、大生产能力、稳定操作和低压瓷环填料，亦称拉西环填料（Raschigring）被广泛采力降的迫求，推动着塔设备新结构型式的不断出现和用后，弧鞍形填料（Berl saddle）相继间世，特别是发展。出现了斯特曼（Siedman）填料后，更大大地促进了规整填料的发展其中有：帕纳帕克气（Panapak）填料、第四节塔设备的发展及现状古德洛（Goodloe婚料、斯普雷帕克（Spraypak）填泡翼塔是1813年Cellier提出的，它在代生产料等。同时，麦克马洪（Mcmahon）填料、鲍尔环中直占有重要的地位。从 1832 年开始用于酿造 L填料（Pall ng)）、狄克松环填料(Dixon ring)、坎农业，是出现较早并获得广泛应用的一种塔型。工业规(Cannon）填料和矩鞍形填料（Intalox saddle）等颗模的填料塔始于 1881年的燕催操作中，1904 年才用「粒型填料也纷纷出现。除了各种填料大激涵现外，还3
发展了多管塔、（7）方形浮阀塔盘（speichim）)。乳化塔等被称为高效填料塔的新塔型（8）错流式长方形浮阀塔盘。从20世纪60年代起，由于化工机械制造业成功4.属喷射型的地解决了高压离心式压缩机的转动密封和高湿高压凌（I）浮动舌形塔岛热锅炉的结构强度设计等技术关罐，使化肥和石油化（2）活动舌形塔盘。工的生产，在能量综合利用方面提高到一一个新水平。（3）带垂直挡板的舌形塔盘。继而带动了整个化学、炼油工业向大型化方向迅速发（4）片状喷射塔盘。展。据有关资料报道，炼油装置的年处理能力也达（5）浮动喷射塔盘，1000万吨，年严60~90万吨的乙烯工厂、60万吨的(5）带顿斜挡沫板的斜孔塔盘（IleMan)。甲醇45万吨的氯乙煌34万吨的低密度（7）网孔塔盘（perform tray)。7吨的苯乙烯工厂以及22.5万吨（8）旋流塔盘的异丙苯也将相继兴建。在大型装置中，塔设(9）thormann喷射塔盘。备的单台规模也随之增大。直径在10m以上的板式（:0）导向浮阀塔盘。塔时有出现（如某炼浦的减压热馏塔塔径为5.属复合类型的12.2m，并在酝酿设计 18m直径的塔)，塔板数多达（1）泡罩与筛板的复合。上百块，塔的高度达80没备革量有儿百吨（2）筛板与浮阀的复合。（操作时的最大塔重可达1500吨）：填料搭的最大真（3）筛板与舌形的复合径也有15m，塔高达100，由于出现了比此外，无溢流装置的穿流式塔盘，也有较多的发界性的熊源您机暴露出设备大型化带来的不容忽规展，其型式有的问题：大型设备必须保证在全负荷下长期连续运(1） 穿流式栅板墙盘。转，否则经济损失将是非常巨大的。(2）穿流式筛板培盘。在此期间，为了满足设备大型化以及化工工艺方（3）穿流式双孔径筛板塔盘面提出的高压、减压、高操作弹性等特殊要求，又出（4）穿流式可调开孔率筛板塔盘现了很多新型塔盘，但按其结构特点，仍属泡罩，筛(5）穿流式条形或圆形浮阀塔盘,板、浮阀、舌型等几种典型堵型的改进或相互结合，（6）穿流式旋叶塔盘，举例如下文二一时期，新型填料也有了较多的发展。属于颗1.属泡罩型的粒型填料的有，海佐涅尔（HydronyD）填料、阶梯环（1）旋转范罩塔盘。（Cascade mini ring）填料、多角螺旋填料、金属鞍环（2）带有导流叶片的泡罩塔斑、填料 (Intalox metal pakeing)比阿雷茨基环（Bia（3）扁平泡罩塔盘。lecki ring),E（Levapak）以及它们的政进型（4）蜂窝形泡罩谐盘。式。属于规整填料的有苏采尔填料（Sulzerpack-2. 属筛板型的in)、重叠式丝网波纹板填料、重叠式金属波形板填（1）导向筛板塔盘（indee.sieve tray)，即林德筛料、、格利希裙格填料（Glitsch grid)、格子填料、拉板塔盘伸金属板网填料、塑料蜂窝填料、乙形格子填料、(2）多降液管筛板塔盘（multiple downcomerPetform喷射式填料和脉冲填料 (imipulse packing)sieve tray)，即 MD筛板塔盘。等。间时，还创建了使小球浮动来强化传质的满（3）筛网塔盘（hyfluxtray）球塔(4）VST塔盘（vertical sieveIray）为了加强工业技术的竞争能力，长时期来，各国都比外，筛板本身也可斜置，还发展了斜孔、针孔相继建立了技术专利的管理机构。在这众多的专制中，和大孔径、双孔径等多种筛孔。新型培盘及高效填料的开发工作，也占有一定的数量。3.属浮阀型的从这里以看出各国塔设备发展的趋向，作为我们工作（1）旋转浮阀塔盘的参考。但是，进入20世纪70年代后，有关塔设备（2）锯心浮阀塔盘（Hy-contact valve tray）传质理论和塔盘结构方面的论文，已不如以前那么多（3）管式浮阀塔盘。了。这反映了基础理论研究工作的进度放慢了、同时（4）长条形浮阀塔盘也表明人们通过实践接受了H.A.AJIeKCaHAPOB等人（5）链网式浮阀塔盘（grid valve tray）的观点：当负荷达到最高负荷的85%时，所有不同(6）带螺旋叶片的浮闷塔盘（splral valive tray)。结构的塔盘，其效率大致是相同的。研究结果表明
塔盘的效率并不取决丁塔盘的结构，而主要取决于物可对设备强度和刚度进行计算。 目前正在考虑作塔设系的性质，如相对挥发度、黏度、混合物的组分等备的最优化设计20世纪60年代以来，我国者手编制了塔设备零国外塔设备的发展已转向“要求在提高处理能力和简化结构”的前提下，保持一定的操作弹性和适当的压部件标准，1965 年起正式颁发了一批有关的标准和力降，并尽量提高塔盘的效率。至干新型填料的研技术条件。70年代又修订、合井、补允、充实了究，鹦希望找到有利于气液分布均匀、高效和制造方批标准。便的填料。第五节塔设备的用材随着塔设备技术的发展，各工业国家还陆续制订了多种气液接触元件（如泡罩、浮阀、填料等）及有塔设备与其他化工设备一样，置于室外、无框架关塔盘制造查、安装验收的标准、规范和技术条保的自支承式塔体，绝大多数是采用钢材制造的，这是等，以保证塔设备运行的质量和缩短其制造、安装周因为钢材具有足够的强度和塑性，制造性能较好、设期，进而减少设备的投资费用。当热，盲目地套用标计制造的经验也较成熟。特别是在大型的塔设备中，准或是忽视标准等的修订工作，也会对技术的发展起钢材更具有无法比拟的优点，因而被广泛地采用。为到阻碍作用此，本书主要介绍这方面的有关内容。有些场合为了我国塔设备技术的发展，经历了一个漫长的过满足腐蚀性介质或低温等特殊要采用有色金属材程。新中国成立以后，随着国民经济的发履，陆续建料如钛、铝、钢、银等或非金属耐腐蚀材料，世一批现代化的石油化工装置。随著这些装置引进有为了少有色金属的耗用量而采用渗铝、镀银等措的新型塔设备，不仅在操作、使用这些设备方面提供施，或果用钢壳村劑、衬涂非金属材料的。用这类材了大量的第一手资料，还带动了塔设备的科研、设计，料制成的塔设备，诸径一般都不大，当尺寸稍大时，工作，加速了这方面的技术开发就得在塔外用锅架结构加强。此外，这些材料在制目前，我国肾用的板式塔型仍为泡尊塔、浮闷造、运翰、安装等方面都各有特点，在设计时述应参塔、筛板塔和舌形塔等、填料种类除拉西环、尔环阅其他有关资料，，认真加以考虑，外，阶梯环以及被纹填料、金属丝网填料等规整填料可供制作塔设备内件的材料，比之培体用材。，选也常采用参考国外塔设备技术的发展动择余地更大了，板式塔中的塔盘，以及浮阀、泡罩一加强了对筛板塔的科研工作，提出了斜孔塔和浮类气液接触元件，由于结构较为复杂，加之安装工艺动喷射塔等新塔型。对多降液管塔盘、导向筛板、网和使用方面的要求（如浮闷应能自由浮动），所以仍孔塔盘等，也都作了较多的研究，并推广应用于生是以钢材为主，其他材料（如陶瓷、铸铁等）为辅。产。其他如大孔径筛板、双孔径筛板、穿流式可调开填料的用材，往往只考患制造成型方而的性能所以孔率筛板、浮阀-筛板复合塔盘，以及喷杯塔盘、可用多种材料制成间--型式和外形尺寸的填料，以满钢塔盘、旋流塔盘、喷旋塔盘、旋叶塔盘等多种塔型足不同场合的需要。如拉西环最初是用瓷做的，以后和金属鞍环填料的流体力学性能、传质性能和几何结又出现用钢、石墨或硬聚氯乙烯塑料等制造：鲍尔环构等方面的试验工作，也在进行，有些已取得了一定出有用钢、铝或聚丙烯塑料等制造，至于高效的丝网的成果或用于生产填料，则除了用各种金属丝网外，还可将尼龙、塑料从塔设备的化工设计到结构强度设计。国内也做等织成网，而制得。出了不断的改进，并陆续引人了一些新的方法和标准之，选材所考虑的因素较多，《化工设备设计全规范。特别是由于电子计算机技术的发展，化工设计书，另有分册论述，此处只粗略介绍，供选用时参考。中计算工作量极大的遂板计算法，，已能快速而方便文献福考得到意结果。在结构强度设计中，电子计算机也可以把受载情况异常复杂的塔设备强度问题，逐项加以1、行油化T产品技术整济参考资料，兰州化学工业公司设考虑，并做出详细的计算。现有全国化工设备设计技计院，1976术中心站组织编制的压力容器强度计算软件 SW6中塔器上下册）兰州石油机械研究所，1973中
第二章塔设备的化工设计（3）塔内件的设计，主要是塔盘的工艺和结构设第一节言引计。此外还有塔的进出口、防冲挡板、防祸器、除沫鉴于塔设备型式繁多、用途各异，故本育仪介绍器等的设计计算。用于气液传质塔设备的化工设计。此类塔设备分成两板式塔的内件及附件设计计算，分别将在第三大类：板式塔和填料塔四章及第八章中专门论述，本章贝讨论塔高、塔径的、板式塔计算，以及板式塔的类型选择，强化与改进方向、负根据给定的操作条件（例如蒸僧），由图解法或荷性能、，塔板效率及压力降等。为了概要地说明板式其他方法求得理论塔板数，选定或估算塔板效率，就塔的化工设计内容与顺序。将设计的主要程序用框图可求得实际堵板数，尔后进行以下内容的设计或尔于图2-14+计算有下述情况时，须对图2-1中的（1）～（5）项，作（1）塔高的计算、包括塔的主体高度、部与底重复计算部空间的高度，以及裙座高度。（）溢流区设计算得的出口堰长度，使气体通道（2）塔径的计算，的面积不够或不在限定的范围内（2）孔的排列间距及开孔面积不在限定的范装置的有关条件围内mk（3）沫夹带量超过限度或发生液泛。（4）充允许压力降及漏液基超出限度。（5）降液臀内的液体高度超出限度。给定塔板设计条件二、填料塔根据已知的操作条件及过程的性质（例如吸收，物性常婴解吸或蒸馏）。进行填料塔的化工设计。它包括以下各点内容。确认物料的起池(1）选择填料。尚性走定路费型式（2）计算塔高主要是填料层高度的计算。（3）塔径的计算确定谐控（4）压力降的计算。程定塔板问距气夜接触区面益流区面积及塔径的确定第二节常用塔型及其选用一、常用板式塔类型溢流区的设计板式塔是分级接触型气液传质设备，种类紫多。潜流长度及宽度根据目前国内外实际使用的情况，主要塔型是浮阅最高降液管空间塔、筛板塔及泡罩塔。欧美与日本的统计数据如表2-1所示气没接触区的设浮阅数及排列浮阀增塔型使用比例(%)泡象的设计及排列（泡康强蹄板塔泡罩踏及其他礼径升版密盘非跃0-310~20各项校核订算指依工力障一）泡罩塔穿沫夹稳定操作范店泡罩塔是历史悠久的板式塔，长期以来，在蒸图 2-板式塔化.1设计程序催、吸收等单元操作所使用的塔设备中，曾占有主要
地位，近三十年来由于塔设备有很大的进展，出现了开气管中，通过环形回转通道，再经跑罩的齿缝分散许多性熊良好的新塔型，才使泡罩塔的应用范围和在到泡罩间的液层中去。图中hs为齿缝开度，系泡翼塔设备中所占的比重有所减少。但泡累塔并不因此失内液面至齿缝顶端的距离。从齿缝顶端至堰板顶边的去其应用价值，因为它具有如下优点。高度差hus，称为静液封高度。蒸气从齿缝中流出时、①操作弹性较大，在负荷变动范围较大时仍能搅动了塔盘上的液体，使液层上部变成泡沫层。气泡保持较高的效率。离开液面时，破裂成带有液滴的气体，小液滴相互碰?无泄漏，又落回液层。还有少量微小液滴被撞合并成大液滴，②液气比的范围大蒸气夹带到上层塔盘，这称为雾沫夹带。蒸气从下层①）不易堵赛，能适应多种介质塔盘经泡罩进入液层，并在继续上升的过程中，与所泡罩塔的不足之处在于结构复杂、造价商、安装！接触的液体发生传热与传质。蒸气通过每层塔盘，其维修麻烦以及气相压力降较大。然而，泡翼塔经过长流动过程所引起的压头损失，称为每层塔板的蒸气压期的实践，积累的经验比其他任何塔型都丰富，常用阳的泡罹已经标准化。在处理非魔蚀性物料时，糙个泡另外，当液体横向流过整个塔盘时，还须克服各罩塔盘都可用碳钢制造，泡罩塔盘的蒸气压力降虽然种阻力，因而产生液面落差A，此即图中A处的液面批些，但在常压或加玉下操作时，并不是主要高度与D处液面高度的差。液体流量愈大，在塔盘上A的流程愈长，则流动的阻力就愈大，值也愈大。由根据现今的情况，泡罩塔盘在工上有一的于这个落差的存在，使得塔盘上的液层厚度从液体进实用价值。口至出口逐渐减小，造成了蒸气分布不均，这在设计泡罩塔盘的主要结构包括泡罩、升气管，滋流管中应充分注表及降液管。泡罩塔盘上气液接触的状况，参见图 2-2此外，泡罩塔如果塔盘设妥或操作不当，带会出现以下不正常现象，从而使塔板效率下降，甚至破坏操作，/oa维液当液体流量很小或液封高度不够时，从齿缝出来的蒸气，能推开液体：掠过液面直接上升，以致气液接触不良(2）脉动当蒸气流量很小、不能以连续鼓泡的清液形式通过液层时，必然是逐渐积幕募气，使塔盘下方的气压逐渐升高，，当增加到足够的数值后，才能通过C.缝鼓泡逸出，面当灌过若千气泡后，气压下降，就停止鼓泡；再等到上升至一-定压力后，才能重新鼓泡。即蒸气的流动过程表现为蒸气脉动鼓泡3）偏流和慎当液体流量过大和薰气流量过二请液一时：塔盘上液面落差大，使气流分布不均，就称为偏流，情况严重时，腋体从升气管溢流而下，称为倾流。这现象多出现于大塔中4）过量的雾沫夹带蒸气速度过高时，被夹带到上一塔盘的液量超过了允许值，称为过量的雾沫图2-2泡率塔盘上气液接触状况夹带（5）液泛部分液体未能通过降液管流下，被拦液体由上层塔盘通过左侧的降液管，从A处流人塔盘，然后横向流过塔盘上布置泡罩的区段 BC.截在塔板上，泡沫层高度充满板间距，以致无法操此处是塔盘的气液接触区（或称皱泡区）；CD段用作，这称为液泛（或湾塔）。造成液泛的原因有：板于初步分离液体中夹带的气泡，接着液体流过出口堰间距太小，降液管面积太小，或是气液流量太大，超进入右侧的降液管。在竭板上方的液层高度 how，称过了设计限度。为堰上液流高度，在降液管中，被夹带的蒸气分离出泡罩是泡罩塔板最老要的部件，品种很多，目前来，上升返回塔盘上，清液侧流往下层塔盘。应用最多的型式是具有矩形或梯形齿缝，底部有缘与此间时，燕气则从下层塔盘上升，进入泡章的围、结构可拆的圆泡罩 (图 2-3)。7