年产16万吨醋酸乙烯酯项目T0302脱重塔校核.docVIP

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塔设备设计

塔器是气—液、液—液间进行传热、传质分离的主要设备，在化工、制药、和轻工业中，应用十分广泛，塔器甚至成为化工装置的一种标志。在气体吸收、液体精馏（蒸馏)、萃取、吸附、增湿、离子交换等过程更离不开塔器，对于某些工艺来说，塔器甚至成为关键设备。

1.1塔设备设计依据

表1-1塔设备设计依据

内容出版日期及标准号

《化工设备设计全书——塔设备》

2003-5

《压力容器》

GB150-2011

《塔式容器》

NB/T47041-2014

《压力容器封头》

GB/T25198-2010

《化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列》

HG/T20553-2011

《钢制管法兰、垫片和紧固件》

HG/T20592～20635-2009

《补强圈》

JB/T4736-2002

1.2塔设备简介

塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。它可使气（或汽）液或液液两相进行紧密接触，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、气体的湿法静制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。

塔主要有板式塔和填料塔两种，它们都可以用作蒸馏和吸收等气液传质过程，但两者各有优缺点，要根据具体情况选择。

1.2.1板式塔

板式塔是分级接触传质设备，广泛应用于精馏和吸收，有些类型也用于萃取，塔内装有一定数量的塔盘，是气液接触和传质的基本构件；属逐级（板）接触的气液传质设备；气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气液相密切接触而进行传质与传热；两相的组分浓度呈阶梯式变化。板式塔一般由塔壳体、塔板、工艺管口、进气分布器、液体分布器、丝网除沫器等组成。根据目前国内外实际使用的情况，主要的塔型是筛板塔、舌形板塔、斜孔板塔、波纹形板塔、泡罩塔、浮阀塔、喷射板塔、波纹传流塔、浮动喷射塔。对塔型的评价具体可以从生产能力、塔板效率、操作弹性、气体通过塔盘的压力降、造价和操作是否方便等方面来考虑。下面现将简单介绍几类主要塔的性能：

表1-2几类主要塔的性能比较

性能

塔型

泡罩塔

浮阀塔

筛板塔

穿流式

生产能力

差

良

优

优

分离效果

良

优

优

良

操作弹性

优

优

良

优

造价

高

良

良

优

压力降

差

良

优

优

1.2.2填料塔

塔内装有一定高度的填料，是气液接触和传质的基本构件；属微分接触型气液传质设备；液体在填料表面呈膜状自上而下流动；气体呈连续相自下而上与液体作逆流流动，并进行气液两相的传质和传热；两相的组分浓度或温度沿塔高连续变化。填料塔中的传热和传质主要在填料表面上进行，因此，填料的选择是填料塔的关键。填料的种类很多，有拉西环填料、鲍尔环填料、矩鞍形填料、阶梯形填料、波纹填料、波网（丝网）填料、螺旋环填料、十字环填料等。

填料塔制造方便，结构简单，便于采用耐腐蚀材料，特别适用于塔径较小的情况，使用金属材料省，一次投资较少，塔高相对较低。

两种塔型的比较见下表：

表1-3填料塔与板式塔的比较

项目

填料塔

板式塔

散堆填料

规整填料

空塔气速

较小

大

比散堆填料大

压降

较小

小

一般比填料塔大

塔效率

小塔效率高

高（对大直径无放大效应）

较稳定，效率较高

液气比

对液体喷淋量有一定要求

范围大

适应范围大

持液量

较小

较小

较大

材质

可用非金属耐腐蚀材料

适应各类材料

金属材料

造价

小塔较低

较板式塔高

大直径塔较低

安装检修

较困难

适中

较容易

1.3塔设计规定

1.3.1塔设备选择要求

（1）生产能力大。在较大的气液流速下，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。操作弹性对一定的塔器操作时气液流量的变化会影响分离效率，当塔设备的气液负荷量有较大的波动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作。并且塔设备应能保证长期连续操作。

（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。

1.3.2塔型选择一般原则

选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。优先适用情况如下：

表1-4填料塔与板式塔的优先适用情况

填料塔

板式塔

在分离程度要求高的情况下，因某些新型填料具有很高的传质效率，故可采用新型填料以降低塔的高度。

塔内液体滞液量较大，操作负荷变化范围较宽，对进料浓度变化要求不敏感，操作易于稳定。

对于热敏性物料的蒸馏分离，因新型填料的持液量较小，压降小，故可优先选择真空操作