1. 塔的分類
①. 蒸餾(精餾或分餾)塔(Distillation Column)(圖6-72)
蒸餾塔的功用是將多成分系的原料經(jīng)過加熱后,以塔中央的下面適當(dāng)位置為進(jìn)料層,進(jìn)行蒸餾或精餾,因此稱為蒸餾塔(Distillation Column)、精餾塔(Rectification Tower)、分餾塔(FractionatingTower)、蒸發(fā)塔(Evaporator Tower)、穩(wěn)定塔(Stabilizer Column)、汽提塔(Stripper)等。
②. 反應(yīng)塔(React Ion Tower)
蒸餾塔的功能是將含多成分的原料,依物理的方法利用各成分不同的沸點(diǎn)(Boiling Point)進(jìn)行分離各種物質(zhì)的作業(yè)。反應(yīng)塔的功能則相反,反應(yīng)塔內(nèi)所要進(jìn)行的是化學(xué)反應(yīng)(如分解結(jié)合、聚合等),其內(nèi)部構(gòu)造依反應(yīng)的種類、條件而異,外觀與蒸餾塔相同,均為豎立圓筒形,塔身的長度大致上均比直徑大,為細(xì)長形的塔。
③. 萃取塔(Extraction Tower)
萃取塔的功能是將原料中所含的一部分成分利用萃取劑(Extracting Reagent)(液體、固體)提?。ㄎ剑┓蛛x的方法,一般液體原料采用液體萃取劑來提取的比較多,也有液體與固體、氣體與固體、氣體與液體等各種情形的萃取方法。
④. 吸收塔(Absorption Tower)
吸收塔的功能是在塔內(nèi)進(jìn)行液體吸收氣體的操作,為了使氣體與液體有良好的接觸,其流向[并流(Cocurrent Current)、逆流(Counter Cur-rent)(或稱對流)]、裝填位置以及內(nèi)部構(gòu)造(如架層、填充物)等設(shè)計(jì)都要經(jīng)過周密安排(如溫度、壓力、流速等條件),才能在操作上發(fā)揮最高效能。
⑤. 洗滌塔(Washing Tower)
洗滌塔是屬于吸附和吸收的一種。這種操作往往是被吸收物的量較少,被吸收的物質(zhì)一般不是目的物,非吸收物質(zhì)是目的物的情況比較多,洗滌塔也稱為捕集器(Scrubber)。
2. 塔管道設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
塔管道設(shè)計(jì)的特點(diǎn)詳細(xì)講述見《工業(yè)管道配管設(shè)計(jì)與工程應(yīng)用》一書。
①. 常見的塔有板式塔和填料塔。板式塔處理量大、抗堵性強(qiáng)、價(jià)格低,填料塔效率高、阻力降小。在許多情況下,這兩種塔型均可以采用。
②. 塔的布置一般有高度要求。塔進(jìn)料管設(shè)置流量控制閥,切斷閥之前設(shè)置取樣閥。塔釜設(shè)置就地液位計(jì),按需設(shè)置液位控制計(jì)。塔頂和塔釜需設(shè)置溫度和壓力檢測點(diǎn)。按需在塔中部設(shè)置溫度、壓力檢測點(diǎn)和取樣點(diǎn)。溫度計(jì)管口設(shè)在塔板的液相區(qū),溫度計(jì)套管應(yīng)與液體接觸。壓力計(jì)管口設(shè)在塔板下的汽相區(qū)。塔頂和塔釜之間設(shè)置壓差檢測點(diǎn)的,壓差管口開在氣相區(qū)。有的壓力管道設(shè)計(jì)人員將管口位置設(shè)計(jì)錯(cuò)誤,造成設(shè)計(jì)返工或無法修改。
③. 由于操作及分離的需要,塔的進(jìn)料口可以有一個(gè),也可以有多個(gè),應(yīng)根據(jù)組分、溫度等的不同,分別進(jìn)入不同的塔盤。設(shè)有多個(gè)進(jìn)料口的塔,每個(gè)進(jìn)料口均應(yīng)設(shè)置切斷閥,對同一產(chǎn)品有多個(gè)抽出口的塔,各抽出口均應(yīng)設(shè)置切斷閥。
精餾塔進(jìn)料位置在下部或中部,而汽提塔在頂部。精餾塔常有塔頂、塔底及側(cè)線采出等兩個(gè)或兩個(gè)以上的產(chǎn)品,而汽提塔一般僅對塔底流出物有純度要求。采出的產(chǎn)品應(yīng)加閥。精餾塔設(shè)回流罐、回流泵。側(cè)線一般采液相,靠重力采出。塔釜液相可靠自身壓力壓出,也可用泵抽出。精餾塔要有再沸器、冷凝器,甚至有中間再沸器或中間冷凝器。塔頂餾出線上一般不設(shè)閥門,直接接往塔頂冷凝器。
④. 有結(jié)焦、堵塞等現(xiàn)象的再沸器,應(yīng)設(shè)置備用再沸器。再沸器入口可由塔的一根總管引出,然后分支?;閭溆玫脑俜衅鬟M(jìn)出管道都要設(shè)切斷閥及“8”字盲板,以便于切換。在再沸器出口到“8”字盲板間,還應(yīng)設(shè)置安全閥,以防再沸器備用時(shí)加熱介質(zhì)漏入引起汽化超壓。再沸器入口為液相,出口為混相或氣相,所以返回管道管徑一般比入口管道至少大一個(gè)等級。臥式再沸器常設(shè)兩個(gè)出口,管口對稱布置。熱虹吸再沸器進(jìn)出口一般不設(shè)控制閥。再沸器強(qiáng)制循環(huán)及側(cè)線再沸器控制采出的入口管道除外。熱虹吸再沸器與塔之間有相對安裝高度要求。塔釜正常操作時(shí)的液面與立式熱虹吸再沸器的上管板同高或高出25~40mm。
⑤. 在塔的頂、底及不同的區(qū)段,根據(jù)需要測量塔的溫度、壓力、壓差及關(guān)鍵組分的純度等,要保證壓力計(jì)口在塔盤下的氣相區(qū),而溫度計(jì)口放在塔板上的液相區(qū)。為了避免塔被超壓損壞,塔頂餾出管道上應(yīng)設(shè)安全閥。這個(gè)安全閥可設(shè)在塔頂或塔頂汽相餾出物管道上,也可設(shè)在回流罐上。回流罐要設(shè)壓控閥,由塔頂或塔釜壓力控制。
⑥. 再沸器有釜式再沸器、熱虹吸式再沸器和強(qiáng)制循環(huán)再沸器等,強(qiáng)制循環(huán)再沸器用于黏度大或熱敏物料。還可分為蒸汽加熱再沸器和液體加熱再沸器。按布置方向不同,分為立式再沸器和臥式再沸器。再沸器與塔釜的連接管道應(yīng)盡量短,升汽管不允許有袋形。當(dāng)塔底產(chǎn)品需用泵抽出時(shí),釜式再沸器的高度必須滿足泵吸入高度的要求。強(qiáng)制循環(huán)再沸器塔釜的安裝高度應(yīng)滿足循環(huán)泵的吸入高度要求。臥式再沸器常有兩個(gè)出口,管道最好對稱布置。再沸器殼層設(shè)置排氣閥和排凈閥。下部循環(huán)管道最低處設(shè)置排凈閥。加熱蒸汽進(jìn)氣管切斷上游設(shè)置安全閥。