塔器

一、簡介

  塔器是指用以進(jìn)行分離或吸收等物理過程、改變氣體或液體復(fù)雜混合物組成的設(shè)備，又稱“塔器”。其高度與直徑之比較大，塔器內(nèi)外設(shè)置有一定的附件。內(nèi)件用以使物料中的氣體與液體、氣體與固體、液體與液體或液體與固體密切接觸，表面不斷更新以完成質(zhì)量傳遞（一般伴隨熱量傳遞）的過程。

  塔器，為圓筒形焊接結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)備，由筒體、封頭（或稱蓋頭）和支座組成。是專門為某種生產(chǎn)工藝要求而設(shè)計(jì)、制造的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。塔是用于蒸餾、提純、吸收、精餾等化工單元操作的直立設(shè)備，廣泛用于氣—液與液—液相之間傳質(zhì)、傳熱。按塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)分類，塔可分板式塔和填料塔。容器內(nèi)部如果只承裝物流而不進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)及其他物理、化學(xué)過程，沒有設(shè)施或只有簡單的輔助結(jié)構(gòu)，又稱罐。容器按型式劃分為立式（軸線呈垂直）和臥式（軸線呈水平）兩類。塔器大多數(shù)屬于壓力容器。

  進(jìn)行氣相和液相或液相和液相間物質(zhì)傳遞的設(shè)備。按結(jié)構(gòu)分板式和填料塔兩大類。板式塔內(nèi)設(shè)有一定數(shù)量的塔板，氣體以鼓泡或噴射形式與塔板上液層相接觸進(jìn)行物質(zhì)傳遞。填料塔內(nèi)裝有一定高度的填料，液體沿填料自上向下流動，氣體由下向上同液膜逆流接觸，進(jìn)行物質(zhì)傳遞。常應(yīng)用于蒸餾、吸水、萃取等操作中。

二、塔器的分類

  按結(jié)構(gòu)分板式塔和填料塔兩大類

板式塔

  內(nèi)設(shè)有一定數(shù)量的塔板，氣體以鼓泡或噴射形式與塔板上液層相接觸進(jìn)行物質(zhì)傳遞?？筛鶕?jù)氣液操作狀態(tài)分為鼓泡式塔板，如浮閥、泡帽、篩板等塔板和噴射式，如網(wǎng)孔、舌形等塔板。又可以根據(jù)有無降液管分為溢流式塔板（泡帽等）和穿流式（穿流式柵板和穿流式篩板等）。

填料塔

 內(nèi)裝有一定高度的填料，液體沿填料自上向下流動，氣體由下向上同液膜逆流接觸，進(jìn)行物質(zhì)傳遞。常應(yīng)用于蒸餾、吸水、萃取等操作中。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為亂堆填料（階梯環(huán)、鮑爾環(huán)等顆粒填料）和規(guī)則填料（網(wǎng)波紋填料和波板紋填料）。

填料塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

  填料塔是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)備。填料塔的塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經(jīng)氣體分布裝置（小直徑塔一般不設(shè)氣體分布裝置）分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相。

 當(dāng)液體沿填料層向下流動時(shí)，有逐漸向塔壁集中的趨勢，使得塔壁附近的液流量逐漸增大，這種現(xiàn)象稱為壁流。壁流效應(yīng)造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質(zhì)效率下降。因此，當(dāng)填料層較高時(shí)，需要進(jìn)行分段，中間設(shè)置再分布裝置。液體再分布裝置包括液體收集器和液體再分布器兩部分，上層填料流下的液體經(jīng)液體收集器收集后，送到液體再分布器，經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料上。填料塔具有生產(chǎn)能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等優(yōu)點(diǎn)。填料塔也有一些不足之處，如填料造價(jià)高；當(dāng)液體負(fù)荷較小時(shí)不能有效地潤濕填料表面，使傳質(zhì)效率降低；不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料；對側(cè)線進(jìn)料和出料等復(fù)雜精餾不太適合等。

 塔設(shè)備有許多種類型，塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油生產(chǎn)中*重要的設(shè)備之一。它可使氣液或液液兩相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的?？稍谒O(shè)備中完成常見的單元操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等。

三、主要的塔內(nèi)件

（1）塔內(nèi)件的種類：

主要包括液體分布器、填料緊固裝置（填料塔）、填料支撐裝置（填料塔）、集液箱（板式塔）、塔板支撐裝置（板式塔）、液體再分布器及進(jìn)出料裝置、氣體進(jìn)料及分布裝置及除沫器等。

（2）氣、液體分布器，收集器：

  1）槽式液體分布器：是一種綜合性能優(yōu)良的液體分布器。槽式液體分布器具有安裝簡便，液體分布均勻，噴淋點(diǎn)密度大，壓降極低等優(yōu)點(diǎn)，目前應(yīng)用十分廣泛。

  2）槽盤式氣液分布器：槽盤式氣液分布器兼具液體收集器、液體分布器、氣體分布器、三者功能，具有所占用空間高度低，抗堵塞能力強(qiáng)、無液沫夾帶、操作彈性大及壓力降低等優(yōu)點(diǎn)。 

  3）遮板式液體收集器：遮板式液體收集器是一種置于填料層下面，用來收集塔內(nèi)分布均勻度已經(jīng)達(dá)不到要求的液體，以便再分布或側(cè)線采出的裝置。不影響氣體分布的均勻性，壓降小，可忽略不計(jì)。 

（3）除沫器：除沫器是安裝于塔頂氣體出口前，用于分離出塔氣體中夾帶的液滴，既減少物料損失減少放空氣體中夾帶的有害成份，從而避免環(huán)境污染。

  1）結(jié)構(gòu)組成：

  主要是由絲網(wǎng)、絲網(wǎng)格柵組成絲網(wǎng)塊和固定絲網(wǎng)塊的支承裝置構(gòu)成，絲網(wǎng)為各種材質(zhì)的氣液過濾網(wǎng)，氣液過濾網(wǎng)是由金屬絲或非金屬絲組成。該絲網(wǎng)除沫器不但能濾除懸浮于氣流中的較大液沫，而且能濾除較小和微小液沫，廣泛應(yīng)用于化工、石油、塔器制造、壓力容器等行業(yè)中的氣液分離裝置中。

  2）主要原理：就是氣體通過除沫器中的細(xì)絲編織的絲網(wǎng)進(jìn)行過濾，可除去夾帶的霧沫。

  3）主要類型：抽屜式除沫器采用HG、T21586-98標(biāo)準(zhǔn)，是由若干塊絲網(wǎng)除沫元件構(gòu)成，通過導(dǎo)軌插入塔體內(nèi)。該除沫器的特點(diǎn)是操作、維修方面，可在塔體外更換除沫元件，適合于硫酸裝置的吸收塔及干燥塔等。

  4）材質(zhì)：絲網(wǎng)除沫器可采用國產(chǎn)進(jìn)口優(yōu)質(zhì)材料。

（4）塔填料：

  填料是裝在填料塔內(nèi)的傳質(zhì)元件，主要是用來擴(kuò)大液相與氣相之間接觸面積和提高塔分離效率的重要內(nèi)件設(shè)備。常用的填料主要有兩大類：亂堆填料，規(guī)整填料。

  1）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)型式和規(guī)格的基本思路：

  促進(jìn)分離效率的不斷提高，改善塔內(nèi)流體（液相和氣相）的接觸與均勻分布；漸漸的擴(kuò)大其通過能力從而提高其生產(chǎn)能力，以適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的需求。正確地選擇填料，對改善和提高塔的操作效率及其經(jīng)濟(jì)效果具有重大的意義。

  2）對填料的基本要求：傳質(zhì)效率高，要求填料能提供大的氣液接觸面。即要求具有大的比表面積，并要求填料表面易于被液體潤濕。只有潤濕的表面才是氣液接觸表面。生產(chǎn)能力大，氣體壓力降小。因此要求填料層的空隙率大。不易引起偏流和溝流。經(jīng)久耐用具有良好的耐腐蝕性，較高的機(jī)械強(qiáng)度和必要的耐熱性。取材容易，價(jià)格便宜。

規(guī)整填料

是在塔內(nèi)按均勻幾何圖形排布、整齊堆砌的填料。

特點(diǎn)：它能實(shí)現(xiàn)每個(gè)理論級的壓力降小，故可降低塔底物料溫度而節(jié)能，尤宜用于需多級分離和熱敏物系的分離。分離效率高、阻力小、通量大、操作彈性大、放大效應(yīng)不明顯。同時(shí)，它能克服散堆填料的液體隨機(jī)流動，使液體趨向均布。實(shí)踐證明規(guī)整填料在大型塔中已應(yīng)用成功。

種類：規(guī)整填料有金屬孔板、金屬刺孔板、金屬板網(wǎng)（網(wǎng)孔）、金屬絲網(wǎng)、塑料孔板、格柵（格利奇）等類型。