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塔设备的机械设计
　　按塔内件结构 , 塔设备可分为板式塔和填料塔两大类 。 在板式塔中 , 塔内安装有一定数量的塔盘 , 气体自塔底向上以鼓泡喷射的形式穿过塔盘上的液层 , 使气-液两相密切接触 , 进行传质 , 两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化 。 在填料塔中 , 塔内充填一定高度的填料 , 液体自塔顶沿填料表面向下流动 , 气体自塔底向上流动 , 气-液两相逆流传质 , 两相的组分浓度沿塔高呈连续式变化 。 不论板式塔还是填料塔 , 从设备设计的角度看 , 基本上由塔体 、 内构件 、 支座和附件构成 。 塔体包括筒体 、 封头和连接法兰等 ; 内构件指塔板或填料及其支承装置 ; 支座一般为裙式支座 ; 附件包括人孔 、 进出料接管 、 各仪表接管 、 液体和气体的分配装置 、 塔外的扶梯 、 平台和保温层等 。图 8 - 1 和图 8 - 2 分别为板式塔和填料塔的结构简图 。
塔设备的机械设计
塔设备的机械设计要求做到 :
　　(1) 选材立足国内 ;
　　(2) 结构安全可靠 , 满足工艺要求 ;
　　(3) 制造 、 安装 、 使用 、 检修方便 。
　　8.1 塔体与裙座的机械设计
　　8.2 塔体与裙座的机械设计举例
　　8.3 板式塔结构
　　8.4 填料塔结构
3
板式塔结构
8.3.1 总体结构
8.3.2 塔盘结构
　　塔盘在结构方面要有一定的刚度 , 以维持水平 ; 塔盘与塔壁之间应有一定的密封性 , 以避免气 、 液短路 ; 塔盘应便于制造 、 安装 、 维修 , 并且成本要低 。
　　塔盘结构有整块式和分块式两种 。 塔径在 800~900 mm 以下时 , 建议采用整块式塔盘 。 塔径在 800~900 mm 以上时 , 人可以在塔内进行装拆 , 一般采用分块式塔盘 。
8.3.2 塔盘结构
　　此种塔的塔体由若干塔节组成 , 塔节与塔节之间用法兰连接 。 每个塔节中安装若干块层层叠置起来的塔盘 。 塔盘与塔盘之间用管子支承 , 并保持所需要的间距 。 如图 8 - 30 所示为定距管式支承塔盘结构 。
1 . 整块式塔盘
8.3.2 塔盘结构
8.3.2 塔盘结构
　　在这类结构中 , 由于塔盘和塔壁有间隙 , 因此对每一层塔盘须填料密封 。 密封填料一般采用 10~12 mm 的石棉绳 , 放置 2~3 层 。 降液管的结构有弓形和圆形两类 。 如图 8 - 31 所示为圆形降液管 , 降液管只起降液功能 , 在塔盘上还得设独立的溢流堰 。 如图 8 - 32 所示为带有溢流堰的圆形降液管 , 圆形降液管伸出塔盘表面并兼作溢流堰的功能 。 由于圆形降液管的横截面积较小 , 因此除了液体负荷较小时采用外 , 一般常用弓形降液管 , 如图 8 - 33 所
示 。 在整块式塔盘中 , 弓形降液管是用焊接方式固定在塔盘上的 。 降液管出口处的液封由下层塔盘的受液盘来保证 。 但在最下层塔盘的降液管的末端应另设液封槽 , 如图 8 - 34 所示 , 此种结构适用于弓形降液管 。
8.3.2 塔盘结构
8.3.2 塔盘结构
　　在定距管支承结构中 , 定距管和拉杆把塔盘紧固在塔体上 , 定距管除了支承塔盘外 , 还起保持塔盘间距的作用 。 这种支承结构比较简单 , 在塔节长度不大时 , 被广泛地采用 。 如图8 - 35(a) 所示为定距管支承结构的上部 , 如图 8 - 35(b) 所示为该支承结构的下部 。 定距管数一般为 3~4 根 。 定距管的布置必须注意不与降液管相碰 。
8.3.2 塔盘结构
8.3.2 塔盘结构
　　在直径较大的板式塔中 , 如果仍然用整块式塔盘 , 则由于刚度的要求 , 势必要增加塔盘板的厚度 , 而且在制造 、 安装与检修等方面都很不方便 。 因此 , 当塔径在 800~900 mm 以上时 , 都采用分块式塔盘 。 此时塔身为一焊制整体圆筒 , 不分塔节 。 而塔盘系分成数块 , 通过人孔送进塔内 , 装到焊在塔内壁的塔盘固定件 ( 一般为支持圈 ) 上 , 如图 8-36 所示为分块式塔盘示意图 。 塔盘分块 , 应该使结构简单 , 装拆方便 , 有足够刚度 , 便于制造 、 安装和检修 。一般采用自身梁式塔盘板 [ 图 8-37(a)], 有时也采用槽式塔盘板 [ 图 8-37(b)]。
2 . 分块式塔盘
8.3.2 塔盘结构
8.3.2 塔盘结构
8.3.2 塔盘结构
这两种结构的特点是 :
　　(1) 结构简单 , 装拆方便 。 将塔盘板冲压折边 , 使其具有足够刚度 , 不但可简化塔盘结构 , 而且可少耗钢材 。
　　(2) 制造方便 , 模具简单 , 能以通用模具压成不同长度的塔盘板 。
8.3.2 塔盘结构
　　分块塔盘板的长度 L 随塔径大小而异 , 最长可达 2 200 mm。 宽度 B 由塔体人孔尺寸 、塔盘板的结构强度及升气孔的排列情况等因素决定 。 例如 , 自身梁式塔盘板一般有 340mm和 415mm 两种 。 对于筋板高度 h1 , 自身梁式塔盘板为 60~80mm, 槽式塔盘板约为 30mm。 对于塔盘板厚 , 碳钢为 3~4 mm, 不锈钢为 2~3 mm。
　　分块式塔盘之间的连接 , 根据人孔位置及检修要求 , 分为上可拆连接和上 、 下均可拆连接两种 。 常用的紧固构件是螺栓和椭圆垫板 。 上可拆连接结构如图 8 - 38 所示 , 上 、 下均可拆连接结构如图 8 - 39 所示 。
图 8 - 38 自身梁式塔盘板的上可拆连接结构
8.3.2 塔盘结构
8.3.2 塔盘结构
8.3.2 塔盘结构
　　塔盘板安放于焊在塔壁上的支持圈 ( 或支持板 ) 上 。 塔盘板与支持圈 ( 或支持板 ) 的连接一般用卡子 , 其典型结构如图 8 - 40 所示 。 这种塔盘紧固方式虽然被普遍采用 , 但所用紧固构件加工量大 , 装拆麻烦 , 而且螺栓需用抗锈蚀材料 。 另一种紧固方式是用楔形紧固件 , 其特点是结构简单 , 装拆方便 , 不用特殊材料 , 成本低等 , 典型结构如图 8 - 41 所示 , 图中是龙门板不用焊接的结构 , 这种结构是上可拆的 。 另一种结构是将龙门板直接焊在塔盘板上 。
8.3.2 塔盘结构
8.3.3 塔盘的支承
　　对于直径不大的塔 ( 例如塔径在 2000mm 以下 ), 塔盘的支承一般用焊在塔壁上的支持圈。支持圈一般用扁钢弯制成或将钢板切为圆弧焊成 , 有时也有用角钢的。 若塔盘板的跨度较小 , 本身刚度足够 , 则不需要用支承梁 , 如图 8-42 所示即为内径为 1600mm 单流塔盘采用支持圈支承塔盘的结构 。
　　对于直径较大的塔 ( 例如塔径在 2000~3000mm 以上 ), 如果只用支持圈来支承塔盘 ,则由于塔盘板的跨度过大以致刚度不够 , 会使塔盘的挠度超过规定的范围。 因此 , 就必须缩短分块塔盘的跨度 , 这就需要用支承梁结构 , 即将长度较小的分块塔盘的一端支承在支持圈( 或支持板 ) 上, 而另一端支承在支承梁上 , 如图 8-43 及图 8-44 所示。 如图 8-43 所示是具有主梁的塔盘支承结构 , 主梁支在焊于塔壁的主梁支座上。 如图 8-44 所示为具有主梁的塔盘支承结构的另一种型式 , 也是双溢流塔盘, 内径为 3200 mm。这里的主梁就是塔盘的中间受液槽 , 这可以是钢板冲压件, 在制造条件受限制时也可以做成焊接件。 支承梁 ( 即受液槽 )支承在支座上。 每一分块塔盘板在其边缘处用卡子紧固件或楔形板紧固件固定在受液槽翻边和支持圈 ( 或支持板 ) 上 。
8.3.3 塔盘的支承
　　以上两种结构在生产上都有应用 , 后者结构较轻巧 , 前者刚度较大 。 可根据生产要求选用 。 支承梁的结构型式很多 , 上面所述结构仅为典型举例 。
8.3.3 塔盘的支承
8.3.3 塔盘的支承

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