塔设备选型讲述.doc

塔设备选型 1.1 设计标准 设计依据 标准号 《钢制压力容器》 GB151-2011 《压力容器用钢板》 GB6654-96 《钢制化工容器设计基础规定》 HG20580-98 《钢制化工容器材料选用规定》 HG20581-98 《钢制化工容器强度计算规定》 HG20582-98 《钢制化工容器结构设计规定》 HG20583-98 《钢制化工容器制造技术规定》 HG20584-98 《化工设备设计基础规定》 HG/T20643-98 《压力容器无损检测》 JB4730-2005 1.2 塔设备设计原则 塔设备设计应满足以下原则： (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，并且塔设备应保证能长期连续操作。 (3) 流体流动阻力小，即流体透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 塔型的选择 1.3.1 板式塔与填料塔的比较 精馏塔按传质元件区别可分为两大类，即板式精馏塔和填料精馏塔。根据上述要求，可对板式塔和填料塔的性能作一简要的比较，详见表1-1所示。 表1-1 板式塔与填料塔的对比 项目 板式塔 填料塔 空塔气速 空塔气速小 空塔气速大 塔效率 效率稳定，大塔效率比小塔效率有所提高 塔径在1400mm一下效率较高，塔径增大，效率常会下降 液气比 适应范围较大 对液体喷淋量有一定要求 持液量 较大 较小 材质要求 一般用金属材料制作 可用非金属耐腐蚀材料 安装维修 较容易 较困难 造价 直径大时一般比填料塔造价低 直径小于800mm，一般比板式塔便宜，直径增大，造价明显增加 重量 较轻 重 1.3.2 塔型选择时应考虑的因素 选择塔型时应考虑的因素有很多，主要有：物料性质、操作条件、塔设备的性能，以及塔设备的制造、安装、运输和维修等，具体如下： 与物性有关的因素 a）易起泡的物系，如处理量不大时，以选择填料塔为宜。因为填料能使泡沫破裂，在板式塔中则易引起液泛。 b）具有腐蚀性的介质，可选用填料塔，如必须用板式塔，宜选用结构简单、造价便宜的筛板塔、穿流式塔盘或舌形塔盘，以便及时更换。 c）具有热敏性的物料需减压操作，以防过热引起分解或聚合时，应选用压力降较小的塔型，如可采用装填规整填料的塔、湿壁塔等，当要求真空度较低时，宜用筛板塔和浮阀塔。 d）粘性较大的物系，可以选用大尺寸填料。板式塔的传质效率太差。 含有悬浮物的物料，应选择液流通道较大的塔型，以板式塔为宜。可选用泡罩塔、浮阀塔、栅板塔、舌形塔和孔径较大的筛板塔等。不宜使用小填料。 e）操作过程中有热效应的系统，用板式塔为宜。因塔盘上有液层，可在其中安放换热管，进行有效的加热或冷却。 与操作条件有关的因素 a）若气相传质阻力大(即气相控制系统，如低粘度液体的蒸馏，空气增湿等)，宜采用填料塔，因填料层中气相呈湍流，液相为膜状流。反之，受液相控制的系统，宜采用板式塔，因为板式塔中液相呈湍流，用气体在液层中鼓泡。 b）大的液体负荷，可选用填料塔，若用板式塔时，宜选用气液并流的塔型(如喷射型塔盘)或选用板上液流阻力较小的塔型(如筛板和浮阀)。此外，导向筛板塔盘和多降液管筛板塔盘都能承受较大的液体负荷。 c）低的液体负荷，一般不宜采用填料塔。因为填料塔要求一定数量的喷淋密度，但网体填料能用于低液体负荷的场合。 d）液气比波动的适宜性，板式塔优于填料塔，故当液气比波动较大的宜用板式塔。 e）操作弹性，板式塔较填料塔大，其中以浮阀塔为最大，泡罩塔次之，一般地说，穿流式塔的操作弹性较小。 其他原因 a）对于多数情况，塔径大于800mm时，宜用板式塔，小于800mm时，宜用填料塔。但也有例外，鲍尔环及某些新型填料在大塔中的使用效果可优于板式塔。同样，塔径小于800mm时，也有使用板式塔的。 b）一般填料塔比板式塔重。 c）大塔以板式塔造价较廉。因填料价格约与塔体的容积成正比，板式塔按单位面积计算价格，随塔径增大而减小。 1.4 板式塔中板型的选择 1.4.1 塔盘的选择 板式塔的塔盘有泡罩、筛板、浮阀及穿流式，其性能比较如1-2表所示： 表1-2 板式塔塔盘比较 塔板形式 蒸汽量 液量 效率 操作弹性 压力降 造价 可靠性 泡罩 良 优 良 优 差 高 优 筛板 优 优 优 优 优 低 优 浮阀 优 优 优 优 良 高