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化工修设简介——塔修设

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  化工设备简介——塔设备_能源/化工_工程科技_专业资料。? 化工行业设备大体分为动设备和静设备 静设备包括塔器、换热器、反应器、工业管式炉、气柜、储罐等,又 称“化工设备”。 ? 动设备是指有驱动机带动的转动设备(亦即有能源消耗的设 备) ,如压缩机、风机

  ? 化工行业设备大体分为动设备和静设备 静设备包括塔器、换热器、反应器、工业管式炉、气柜、储罐等,又 称“化工设备”。 ? 动设备是指有驱动机带动的转动设备(亦即有能源消耗的设 备) ,如压缩机、风机、离心机、泵等。即“三机一泵”。又称 “化工机器”。 塔设备通过其内部构件使气(汽)-液相或液-液相之间的充分接触, 从而使不同相之间进行质量传递和热量传递。 塔设备完成的单元操作通常有:精馏、吸收、解吸、萃取等,也可以 进行介质冷却, 气体的净制与干燥以及增湿等。 是化工、 石油、 生物、 制药等生产过程中广泛采用的设备。 化工生产对塔设备提出的要求: ? ①工艺性能好——塔设备要使气、 液两相尽可能充分接触, 具 有较大的接触面积和分离空间,以获得较高的传质效率。 ? ②生产能力大——在满足工艺要求的前提下,要使塔截面上单 位时间内物料的处理量大。 ? ③操作稳定性好——当气液负荷产生波动时,仍能维持稳定、 连续操作,且操作弹性好。 化工生产对塔设备提出的要求: ? ④能量消耗小——要使流体通过塔设备时产生的阻力小、 压降 小,热量损失少,以降低塔设备的操作费用。 ? ⑤结构合理——塔设备内部结构既要满足生产的工艺要求,又 要结构简单、便于制造、检修和日常维护。 ? ⑥选材要合理——塔设备材料要根据介质特性和操作条件进 行选择,既要满足使用要求,又要节省材料,减少设备投资费 用。 ? ⑦安全可靠——在操作条件下,塔设备各受力构件均应具有足 够的强度、刚度和稳定性,以确保生产的安全运行。 ? 上述各项指标的重要性因不同设备而异,要同时满足所有要求 很困难。因此,要根据传质种类、介质的物化性质和操作条件 的具体情况具体分析,抓住主要矛盾,合理确定塔设备的类型 和内部构件的结构形式,以满足不同的生产要求。 ? 塔设备的种类很多,常见的分类: ⑴按操作压力分为加压塔、常压塔及减压塔 ⑵按单元操作分为精馏塔、吸收塔、萃取塔、反应塔等。 ⑶按塔内气、液接触构件的结构分为板式塔和填料塔。 ? 目前工业生产中应用最广泛的是填料塔和板式塔。 填料塔是一种常用的气、液传质设备。它结构简单,塔内装有填料, 其作用是使向下流动的液体与向上逆流的气体在填料层中充分接触 达到传质的目的。填料塔造价低,阻力小,具有良好的耐腐蚀性能。 ? 在生产中,当生产量较大时,一般采用板式塔。在板式塔中, 塔内设有许多块塔盘,相邻两块塔盘有一定的距离,气、液两 相传质就在塔板上进行。板式塔具有单位处理量大,分离效果 好、重量轻、清理检修方便等特点。 ? 无论是填料塔还是板式塔,大体上都是由塔体、支座、人孔或 手孔、除沫器、接管、吊柱及塔的内件等组成。 1 塔体 塔体即塔设备的外壳,常见的塔体由等直径、等厚度的圆筒及上 下封头组成。塔设备通常安装在室外,因而塔体除了承受一定的操作 压力(内压或外压) 、温度外,还要考虑风载荷、地震载荷、偏心载 荷。 此外还要满足在试压、 运输及吊装时的强度、 刚度及稳定性要求 。 2 支座 塔体支座是塔体与基础的连接结构。 因为塔设备较高、 重量较大, 为保证其足够的强度及刚度,通常采用裙式支座(简称“裙座” ) 。 裙座分为圆筒形和圆锥形两种。 3 人孔和手孔 为安装、检修、检查等需要,往往在塔体上设置人孔或手孔。 不同的塔设备,人孔或手孔的结构及位置等要求不同。 4 接管 为用于连接工艺管线,使塔设备与其他相关设备相连接。按其 用途可分为进液管、出液管、回流管、进气出气管、侧线抽出管、取 样管、仪表接管、液位计接管等。 5 除沫器 为用于捕集夹带在气流中的滴。除沫器工作性能的好坏对除沫 效率、分离效果都具有较大的影响。 6 吊柱 安装于塔顶,主要用于安装、检修时吊运塔内件。 板式塔是一种逐级(板)接触的气液传质设备。塔内以塔板为基 本构件,气体自塔底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传热,两相的浓度呈阶梯式变化。 板式塔类型的不同,在于其中的塔板结构不同,常见的主要类型有: 泡罩塔、筛板塔、浮阀塔等。 工作原理:正常工作时,液体在重力作用下自上而下通过各层塔板后 由塔底排出;气体在压差推动下,经均布在塔板上的开孔由下而上穿 过各层塔板后由塔顶排出,在每块塔板上皆储有一定的液体,气体穿 过时两相接触进行传质。 1 泡罩塔是工业应用最早的板式塔, 而且在相当长的一段时期内是板 式塔中较为流行的一种塔型。泡罩塔盘的结构主要由泡罩(气液接触 元件)、升气管、溢流堰、降液管及塔板等部分组成。 泡罩塔的优点: 操作弹性大,因而在负荷波动范围较大时,仍能保持塔的稳定操作及 较高的分离效率;气液比的范围大,不易堵塞等。 泡罩塔的缺点 : 结构复杂、造价高、气相压降大、以及安装维修麻烦等。 目前,只是在某些情况如生产能力变化大,操作稳定性要求高,要求 有相当稳定的分离能力等要求时,可考虑使用泡罩塔。 2 筛板塔也是应用历史较久的塔型之一,与泡罩塔相比,筛板塔 结构简单,筛板塔结构及气液接触状况如下图所示。筛板塔塔盘分为 筛孔区、无孔区、溢流堰及降液管等部分。 优点缺点(你发的 ppt 里面有) 3 浮阀塔板的结构特点是在塔板上开有若干个阀孔, 每个阀孔装 有一个可上下浮动的阀片,阀片本身连有几个阀腿,插入阀孔后将阀 腿底脚拨转 90°,以限制阀片升起的最大高度,并防止阀片被气体 吹走。阀片周边冲出几个略向下弯的定距片,当气速很低时,由于定 距片的作用,阀片与塔板呈点接触而坐落在阀孔上,在一定程度上可 防止阀片与板面的粘结。 优点,缺点(你发的 ppt 里面有) 填料塔属于微分接触型的气液传质设备。 塔内以填料为气液接触和传 质的基本元件。液体在填料表面呈膜状自上而下流动,气体呈连续相 自下而上与液体做逆流流动,并进行气液两相间的传质与传热。两相 的浓度或温度沿塔高呈连续变化。 工作原理:操作时,液体自塔上部进入,并通过液体分布器 均匀喷洒于塔截面上, 并在填料表面呈膜状流下; 气体自塔下部进入, 通过填料层中的空隙由塔顶排出。气液两相在液膜表面进行传质。 结构: 典型填料塔的结构如上图所示, 主要部件有塔体、 填料及支承、 液体分布器及再分布器、除沫器等。 填料是填料塔的核心内件, 它为气-液两相充分接触进行传热传 质提供了表面积。可分为散装填料和规整填料两大类。 散装填料,规整填料(你发的 ppt 里面有) 塔设备常见故障:工艺性故障;机械性故障 ? 工艺性故障:如操作时出现的液泛。漏液量大、雾沫夹带过多、 传质效率下降等。 ? 机械性故障:塔设备振动、腐蚀破坏、密封失效、工作表面积 垢、局部过大变形、壳体减薄或产生裂纹等。 脉动风力(脉动风是由于风的不规则性引起的其强度随时间随机变 化)是塔设备产生振动的主要原因。 ? 当脉动风力的变化频率(或周期)与塔自振频率(或周期) 相 近时,塔体便产生共振。 塔体产生共振后,塔发生弯曲,倾斜,塔板效率下降,影响塔设备的 正常操作,甚至导致塔设备严重破坏,造成重大事故。 防止产生共振,采取的措施: ①提高塔体的固有频率, 从根本上消除产生共振的根源—降低高度增 加内径;增加壁厚或采用密度小、弹性量大的材料;在离塔顶 0.22H 处安装一个铰支座。 ? ②增加塔体的阻尼,抑制塔的振动——利用塔盘上的液体或塔 内填料的阻尼作用;在塔体外部装置阻尼器或减振器;在塔壁 上悬挂外包橡胶的铁链条;采用复合材料等。 ? ③采用扰流装置——合理布置塔体上的管道、平台扶梯和其他 连接件,以破坏或消除周期性形成的漩涡;在塔体周围焊接螺 旋条。 ? 塔体腐蚀:金属材料制造;处理物料大多为各种酸、碱、盐、 有机溶剂及腐蚀性气体等介质。 腐蚀类型:化学腐蚀,电化学腐蚀,局部腐蚀,均匀腐蚀。 腐蚀原因: 塔设备的选材, 介质的特性, 操作条件及操作过程等因素。 防止腐蚀采取的措施: ①正确选材—不锈钢在大气,水及硝酸溶液中有很好的耐蚀性能;铜 及铜合金在稀盐酸 、稀硫酸中耐蚀。 ②采用覆盖层——将主体与介质隔绝。 常用的有金属覆盖层和非金属 覆盖层。常用方法有电镀,喷镀,不锈钢衬里等。 ? ③采用电化学保护——通过改变金属材料与介质电极电位来达 到保护作用。分为阴极保护和阳极保护两种,其中阴极保护法 应用较多。 ④设计合理的结构—不合理的结构往往引起机械应力,热应力,应力 集中和液体的滞留。 ⑤添加缓蚀剂——可以使设备腐蚀速度降低或者停止, 但在选择缓蚀 剂时注意对某种介质的针对性,合理确定缓蚀剂的类型和用量。 介质泄漏: 一般发生在构件连接处。 泄漏原因:安装法兰时未达到技术要求;受力过大引起法兰刚度不足 而变形;法兰密封件失效,操作压力过大等。 采取措施:保证安装质量;改善法兰受力情况或更换法兰;选择合适 的密封件材料或更换密封件;稳定操作条件,不超温,不超压。 壳体减薄局部变形: 介质腐蚀和物料冲刷。 对其进行厚度测试,确定能否安全继续使用;设计时合理选择耐蚀, 耐磨的材料或采用衬里,以确保其服役期内正常运行。 采取措施:改善结构来改善应力分布状态;满足工艺条件的前提下减 少温差应力;在设备制造时进行焊后热处理以消除焊接残余应力。局 部变形过大时,可采用局部挖补的方法进行修补。 工作表面积垢: 通常发生在结构的死角区。 ? 在死角区流动速度降低,介质中杂质很容易形成积淀。也可能 出现在塔壁、 塔盘和填料的表面。 积垢严重时影响内件的传质、 传热效率。 ? 积垢的消除通常有机械除垢法和化学除垢法。

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