塔釜容器类设备的有关知识培训-.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,塔釜类容器的有关知识,塔釜容器类设备的有关知识,一、塔类容器的有关知识,1.,塔设备简介,塔设备是石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一，它可使气（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，可以在塔设备中完成的常见单元操作有：精馏、吸收、解吸及萃取等。,2.,塔设备的分类及一般构造,1,）,按操作压力分为：加压塔、常压塔和减压塔；,2,）,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；,3,）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；,4,）最常用的分类是按塔顶内件结构分为板式塔和填料塔。,A,：,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、浓度沿塔高呈阶梯状变化。,B,：在填料塔中，塔内装填一定形状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。,A,、塔体 塔体是设备的外壳。常见的塔体是由等直径、等壁厚的圆筒和作为头盖和底盖的椭圆形封头所组成。但随着化工装置的大型化，逐渐由采用不等直径，不等壁厚的塔体。,B,、塔体支座 是塔体安装到基础上的连接部分。应当具有足够的强度和刚度。最常用的塔体支座是裙式支座（简称裙座）。,C,、除沫器 用于捕捉夹带在气流中的液滴。,使用高效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，以及减小对环境的污染等都是非常必要的。,D,、接管 接管是用于连接工艺管路，把塔设备与相关设备连成系统。按进管的用途可分为：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。,E,、人孔和手孔 人孔和手孔一般都是为了安装、检修检查和装填料的需要而设置的，在板式塔和填料塔中各有不同的设置要求。,F,、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，可在塔设备上焊上吊耳。,G,、吊柱 在塔顶设置吊柱是为了在安装和检修时，方便它内件的运送。,H,、精馏段 （一个完整的精馏塔是由精馏段、提馏段和进料段三部分组成）精馏段 的作用是将进料的汽相部分中轻组分提浓，在塔顶得到合格产品。,I,、提馏段的作用是将进料的液相中重组分提浓以保证塔底产品质量，也提高了塔顶产品收率。,2.,填料塔的结构,一、填料塔的结构特点,【,图片,3-10,】,填料塔的结构示意图,1.(,填料塔总体结构动画,）,2.,（,气体进口装置,）,3,（,填料吸收塔动画）,吸收就是使混合气体与适当的液体接触，使气体中的一个或几个组份溶解于该液体内而形成溶液，不能溶解的组份则保留在气相中，于是原混合气体的组份得以分离，这种利用各组份溶解度不同而分离气体混合物的操作。,大家有疑问的，可以询问和交流,可以互相讨论下，但要小声点,图片,3-10,所示为填料塔的结构示意图，填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。,当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。,填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。,填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。,二、,填料的类型,填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料。,1,散装填料,散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体，一般以随机的方式堆积在塔内，又称为乱堆填料或颗粒填料。散装填料根据结构特点不同，又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。现介绍几种较为典型的散装填料。,【,图片,3-11,】,几种典型的散装填料,阶梯环,拉西环,弧鞍填料,矩鞍填料,金属环矩鞍填料,球形填料,（,1,）拉西环填料拉西环填料于,1914,年由拉西（,F.Rashching,）发明，为外径与高度相等的圆环，如图片拉西环所示。拉西环填料的气液分布较差，传质效率低，阻力大，通量小，目前工业上已较少应用。,（,2,）鲍尔环填料如图片鲍耳环所示，鲍尔环是对拉西环的改进，在拉西环的侧壁上开出两排长方形的窗孔，被切开的环壁的一侧仍与壁面相连，另一侧向环内弯曲，形成内伸的舌叶，诸舌叶的侧边在环中心相搭。鲍尔环由于环壁开孔，大大提高了环内空间及环内表面的利用率，气流阻力小，液体分布均匀。与拉西环相比，鲍尔环的气体通量可增加,50%,以上，传质效率提高,30%,左右。鲍尔环是一种应用较广的填料。,（,3,）阶梯环填料如图片阶梯环所示，阶梯环是对鲍尔环的改进，与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半并在一端增加了一个锥形翻边。由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接,触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。,（,4,）弧鞍填料弧鞍填料属鞍形填料的一种，其形状如同马鞍，一般采用瓷质材料制成，如图片弧鞍填料所示。弧鞍填料的特点是表面全部敞开，不分内外，液体在表面两侧均匀流动，表面利用率高，流道呈弧形，流动阻力小。其缺点是易发生套叠，致使一部分填料表面被重合，使传质效率降低。弧鞍填料强度较差，容破碎，工业生产中应用不多。,（,5,）矩鞍填料如图片矩鞍填料所示，将弧鞍填料两端的弧形面改为矩形面，且两面大小不等，即成为矩鞍填料。矩鞍填料堆积时不会套叠，液体分布较均匀。矩鞍填料一般采用瓷质材料制成，其性能优于拉西环。目前，国内绝大多数应用瓷拉西环的场合，均已被瓷矩鞍填料所取代。,（,6,）金属环矩鞍填料如图片金属换环聚鞍填料所示，环矩鞍填料（国外称为,Intalox,）是兼顾环形和鞍形结构特点而设计出的一种新型填料，该填料一般以金属材质制成，故又称为金属环矩鞍填料。环矩鞍填料将环形填料和鞍形填料两者的优点集于一体，其综合性能优于鲍尔环和阶梯环，在散装填料中应用较多。,（,7,）球形填料球形填料一般采用塑料注塑而成，其结构有多种，如图片球形填料所示。球形填料的特点是球体为空心，可以允许气体、液体从其内部通过。由于球体结构的对称性，填料装填密度均匀，不易产生空穴和架桥，所以气液分散性能好。球形填料一般只适用于某些特定的场合，工程上应用较少。,除上述几种较典型的散装填料外，近年来不断有构型独特的新型填料开发出来，如共轭环填料、海尔环填料、纳特环填料等。工业上常用的散装填料的特性数据可查有关手册。,2,规整填料,规整填料是按一定的几何构形排列，整齐堆砌的填料。规整填料种类很多，根据其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等。,【,图片,3-12,】,几种典型的规整填料,2,填料的性能评价,填料性能的优劣通常根据效率、通量及压降三要素衡量。在相同的操作条件下，填料的比表面积越大，气液分布越均匀，表面的润湿性能越好，则传质效率越高；填料的空隙率越大，结构越开敞，则通量越大，压降亦越低。采用模糊数学方法对九种常用填料的性能进行了评价，得出如表,3-1,所示的结论。可看出，丝网波纹填料综合性能最好，拉西环最差。,表,3-19,种填料综合性能评价,填料名称,评估值,语言值,排序,丝网波纹填料,0.86,很好,1,孔板波纹填料,0.61,相当好,2,金属,0.59,相当好,3,金属鞍形环,0.57相当好,4,金属阶梯环,0.53,一般好,5,金属鲍尔环,0.51,一般好,6,瓷,0.41,较好,7,瓷鞍形环,0.38,略好,8,瓷拉西环,0.36,略好,9,五、填料塔的内件,填料塔的内件主要有填料支承装置、填料压紧装置、液体分布装置、液体收集再分布装置等。合理地选择和设计塔内件，对保证填料塔的正常操作及优良的传质性能十分重要。,五、填料塔的内件,1,填料支承装置,【,图片,3-14,】,填料支承装置,填料支承装置的作用是支承塔内的填料，常用的填料支承装置有如图片,3-14,所示的栅板型、孔管型、驼峰型等。支承装置的选择，主要的依据是塔径、填料种类及型号、塔体及填料的材质、气液流率等。2,填料压紧装置,【,图片,3-15,】,填料压紧装置,3,液体分布装置,【,图片,3-16,】,液体分布器：,液体分布装置的种类多样，有喷头式、盘式、管式、槽式及槽盘式等。,3,、影响精馏塔操作的因素？,影响精馏操作的因素有以下几种：,（,1,）回流比的影响；,（,2,）进料状态的影响；,（,3,）进料量大小的影响；,（,4,）进料组成变化的影响；,（,5,）进料温度变化的影响；,(,6,）塔顶冷剂量大小的影响；,（,7,）塔顶采出量大小的影响；,（,8,）塔底采出量大小的影响。,1.,回流比的影响,操作中改变回流比的大小，以满足产品的质量要求是经常遇到的问题。当塔顶馏份重组份含量增加时，常采用加大回流的方法将重组份压下去，以使产品质量合格。当精馏段的轻组份下到提馏段造成塔下部温度降低时，可以用适当减少回流比的方法以使釜温度提起来。增加回流比，对从塔顶得到产品的精馏塔来说，可以提高产品质量，但是却要降低塔的生产能力，增加水、电、气的消耗。回流比过大，将会造成塔内物料的循环量过大，甚至能导致液泛，破坏塔的正常操作。,2.,进料状态有哪几种，对精馏操作有何影响？,进料状态有五种：,(1),冷进料。,(2),饱和液。,(3),气液混和物。,(4),饱和气。,(5),过热气。,对于固定进料的某个塔来说，进料状态的改变，将会影响产品质量和损失。例如：某塔为饱和液进料，当改为冷进料时，料液入塔后在加料板上与提馏段上升的蒸气相遇，即被加热至饱和温度，与此同时，上升蒸汽有一部分被冷凝下来，精馏段塔板数过多，提馏段板数不足，结果会造成釜液中损失增加。这时在操作上，应适当调整再沸器蒸汽，使塔的回流量达到原来量。,3.,进料量的大小对精馏操作有何影响？,有两种情况：,(l),进料量波动范围不超过塔顶冷凝器和加热釜的负荷范围时，只要调节得当，对顶温和釜温不会有显著变化，而只影响塔内上升蒸汽速度的变化。,(2),进料量变动的范围超过了塔顶冷凝器和加热的负荷范围时，不仅影响塔内上升蒸汽速度的变化，而且会改变塔顶、塔釜温度，致使塔板上的气液平衡组成改变，直接影响塔顶产品的质量和塔釜损失。总之，进料过大的波动，将会破坏塔内正常的物料平衡和工艺条件，造成了系列的波动。因此，应平衡进料，细心调节。,5.,进料温度的变化对精馏操作有何影响？,进料温度的变化对精馏操作影响是很大的。进料温度低，会增加加热釜的热负荷，减少塔顶冷凝器的冷负荷。反之亦反。进料温度变化过大时，通常会影响整个塔的温度，从而改变汽液平衡。另外，进料温度的改变，会引起进料状态的变化，会影响精馏段、提馏段负荷的改变，使产品质量、物料平衡都会发生改变。因此，进料温度是影响精馏操作的重要因素之一。,6.,塔顶冷剂量的大小对精馏操作有何影响？,塔顶冷剂量的大小会引起回流量和回流温度的变化。冷剂量加大，回流量也加大，塔顶温度下降；冷剂量减小，回流量也减小，会引起顶温上升，因此，塔顶冷剂量要适当。,7.,塔顶取出量的大小对精馏操作有何影响？,塔顶取出量的大小与进料量有着密切关系：进料量增大或减小，取出量也相应增大或减小，这样才能保持搭内固定的回流比，维持塔的正常操作。如果进料不变，增加塔顶取出量，会引起回流比减小，操作压力下降，使重组分带到塔顶，引起产品不合格。减小取出量，会引起回流比增大，塔内的物料增多，上升蒸汽速度增大，塔顶与塔釜压差增大，时间长了会引起液泛，从而导致塔釜产品不合格。,8.,塔底采出量的大小对精馏操作有何影响？,精馏操作中塔釜液面必须保持稳定，而塔底采出量的大小将会引起液面变化。当塔釜液排出过大时，会造成釜液面下降或排空，使通过再沸器的釜液循环量减少，从而导致传热不好，轻组分蒸不出去，使塔顶、塔,釜产品均不合格。如果塔底采出量过小，会造成塔釜液面过高，严重时会超过挥发管，增加了釜液循环的阻力，造成传热不好，使釜温下降，影响操作。釜液面太低，一旦排空，会导致泵不上量，磨坏设备，造成事故。,8.,精馏操作中怎样调节塔的压力？影响塔压的因素有哪些？,塔压是精馏操作的主要控制指标之一，塔压波动太大，会破坏全塔的物料平衡和气液平衡使产品质量不合格，因此，精馏的操作要稳定。调节塔压的方法有：,(l),塔顶冷凝器为分凝器时，塔压一般靠塔顶汽相产品取出量调节。取出加大，塔压下降；取出减小，塔压上升。,(2),再沸器蒸汽用量过大，回流量较大，塔压升高，这时，应适当降低蒸汽量，以调压塔釜压力。,9,.,影响塔压变化的因素,塔顶温度,塔釜温度,进料组成,进料量,回流量,冷剂量及冷剂压力。另外，仪表故障、设备和管道的冻堵，也可引起塔压的变化。,10.,精馏操作中怎样调节釜温,通常是改变加热釜的蒸汽量来调节釜温。加大蒸汽量，釜温上升；减少蒸汽量，釜温下降。也有用改变加热釜内冷凝液的液位来调节釜温的，加大排出量，降低液位，釜温上升；减少排出量，升高液位，釜温下降。,11.,引起釜温波动的因素是什么,引起釜温波动因素有：塔压突然升高与降低，塔釜液的波动，加热蒸汽压力波动，调节阀失灵，疏水器失灵，使加热釜内冷凝液过多，加热釜聚合，塔釜和加热釜连通管堵等，都可引起釜温波动。,12.,在精馏塔的操作中怎样调节塔的压差？,塔压差是衡量塔内气体负荷大小的主要因素，也是判断精馏操作的进料、出料是否平衡的重要标志之一。在进出料保持平衡，回流比不变的情况下，塔压差基本上是不变的。当塔压差变化时，要针对塔压差变化的原因进行相应的调节。常用的方法有三种：,(1),在进料不变时，改变塔顶取出量可改变压差。取出多压差小；取出少，塔压差会愈来愈大。,(2),在取出不变时，用进料来调节压差；进料量大，塔压差上升，反之下降。,(3),工艺指标允许范围内，通过釜温的变化来调节压差；提高釜温，压差上升；降低釜温，压差下降。,