1、 1 第一章第一章 概论概论 1.1 塔设备在化工生产中的作用和地位塔设备在化工生产中的作用和地位 塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的的设备之一。它 可使气（或汽）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。可在塔设备中完成的常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和 萃取等。此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥，以及 兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。 在化工厂、石油化工厂、炼油厂等中，塔设备的性能对于整个装置 的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等 各个方面，都有重大的影响。据有关资料报道，塔设备的投资费用占整 个工艺设备投资费用的
2、较大比例； 它所耗用的钢材重量在各类工艺设备 中也属较多。因此，塔设备的设计和研究，受到化工、炼油等行业的极 大重视。 1.2 塔设备的分类及一般构造塔设备的分类及一般构造 塔设备经过长期发展，形成了型式繁多的结构，以满足各方面的特 殊需要。为了便于研究和比较，人们从不同的角度对塔设备进行分类。 例如：按操作压力分为加压塔、常压塔和减压塔；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；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； 也有按 塔釜型式分类的。但是长期以来，最常用的分类是按塔的内件结构分为 板式塔和填料塔两大类，还有几种装有机械运动构
3、件的塔。 在板式塔中，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 呈阶梯式变化。 在填料塔中，塔内装填一定段数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。 人们又按板式塔的塔盘结构和填料塔所用的填料，细分为多种塔 型。 2 装有机械运动构件的塔，也就是有补充能量的塔，常被用来进行萃 取操作，液有用于吸收、除尘等操作的，其中以脉动塔和转盘塔用得较 多。 塔设备的构件，除了种类繁多的各种内件外，其余构件则是大致相 同的。 1.塔体 塔体是塔设备
4、的外壳。常见的塔体是由等直径、等壁厚的 圆筒和作为头盖和低盖的椭圆形封头所组成。随着化工装置的大型化， 渐有采用不等直径、不等壁厚的塔体。塔体除满足工艺条件（如温度、 压力、塔径和塔高等）下的强度、刚度外，还应考虑风力、地震、偏心 载荷所引起的强度、刚度问题，以及吊装、运输、检验、开停工等的影 响。对于板式塔来说，塔体的不垂直度和弯曲度，将直接影响塔盘的水 平度（这指标对板式塔效率的影响是非常明显的） ，为此，在塔体的设 计、制造、检验、运输和吊装等各个环节中，都应严格保证达到有关要 求，不使其超差。 2.塔体支座 塔体支座是塔体安放到基础上的连接部分。 它必须保 证塔体坐落在确定的位置上进行
5、正常的操作。为此，它应当具有足够的 强度和刚度，能承受各种操作情况下的全塔重量，以及风力、地震等引 起的载荷。最常用的塔体支座是裙式支座（简称为“裙座”） 。 3.除沫器 除沫器用于捕集夹带在气流中的液滴。 使用高效的除沫 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 及减少对环境的污染等，都是非常必要的。 4.接管 塔设备的接管是用以连接工艺管路， 把塔设备与相关设备 连成系统。按接管的用途，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。 5.人孔和手孔 人孔和手孔一般都是为了安装、 检修检查和装填填 料的需要而设置的。在板式塔和填料塔中，各有不同的
6、设置要求。 6.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，可在塔设备上焊以吊 耳。 7.吊柱 在塔顶设置吊柱是为了在安装和检修时， 方便塔内件的运 送。 1.3 对塔设备的要求对塔设备的要求 作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气（汽）液两相能充 分接触，以获得较高的传质效率。此外，为了满足工业生产的需要，塔 3 设备还得考虑下列各项要求。 （1） 生产能力大。在较大的气（汽）液流速下，仍不致发生大量 的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏正常操作的现象。 （2） 操作稳定、弹性大。当塔设备的气（汽）液复合量有较大的 波动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作。并且塔设备应保证 能长期连续操作。 （3） 流体流动的阻力小，即流体通过塔设备的压力降小。这将大 大节省生产中的动力消耗，以降低经常操作费用。对于减压蒸馏操作， 较大的压力降还将使系统无法维持必要的真空度。 （4） 结构简单、材料耗用量小、制造和安装容易。这可以减少基 建过程中的投资费用。 （5） 耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。 事实上，对于现有的任何一种塔型
