化工设备之填料塔知识讲解全.docx
化工设备之填料塔知识讲解填料塔(PaCkingCOIUmn)是塔设备的一种。塔内填充适当高度的填料，以增加两种流体间的接触表面。例如应用于气体吸收时，液体由塔的上部通过分布器进入，沿填料表面下降。气体则由塔的下部通过填料孔隙逆流而上，与液体密切接触而相互作用。结构较简单，检修较方便。广泛应用于气体吸收、蒸储、萃取等操作。1.填料塔的结构 填料层：提供气液接触的场所。 液体分布器：均匀分布液体，以避免发生沟流现象。 液体再分布器：避免壁流现象发生。 支撑板：支撑填料层，使气体均匀分布。 除沫器：防止塔顶气体出口处夹带液体。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。2.填料塔的附件填料塔的附件有填料支撑装置、液体分布装置、液体再分布器、除沫装置、填料压紧装置这五种。(1)填料支撑装置主要用途是支撑塔内的填料，同时又能保证气液两相顺利通过。若设计不当，填料塔的液泛可能首先在填料支撑装置上发生。对填料支撑装置的要求： 对于普通填料，支撑装置的自由截面积应不低于全塔面积的50%,并且要大于填料层的自由截面积； 具有足够的机械强度、刚度； 结构要合理，利于气液两相均匀分布，阻力小，便于拆装。(2)液体分布装置液体在填料塔内均匀分布，可以增大填料的润湿表面积。以提高分离效率，因此液体的初始分布十分重要。常用的液体分布装置有:莲蓬式、盘式、齿槽式及多孔环管式分布器等。液体分布器的性能主要由分布器的布液点密度（即单位面积上的布液点数），各布液点均匀性，各布液点上液相组成的均匀性决定，设计液体分布器主要是决定这些参数的结构尺寸。对液体分布器的选型和设计，一般要求：液体分布要均匀；自由截面率要大；操作弹性大；不易堵塞，不易引起雾沫夹带及起泡等；可用多种材料制作，且操作安装方便，容易调整水平。（3）液体再分装置液体再分装置的作用是减小壁流现象。壁流现象：在乱堆填料层内存在的液体逐渐流向塔壁的现象。在填料层内每隔一定高度设置液体分布装置。常用的液体再分装置有：椎体形、槽形、升气管形等。在通常情况下，一般将液体收集器与液体分布器同时使用，构成液体收集及再分布装置。液体收集器的作用是将上层填料流下的液体收集，然后送至液体分布器进行液体再分布。除沫装置当塔内操作气速较大或液沫夹带现象严重时，可在液体分布器的上方设置除沫装置，主要用途是除去出口气流中的液滴。由于气体在塔顶离开填料塔时，带有大量的液沫和雾滴，为回收这部分液相，经常需要在顶设置除沫器。常用的除沫器有以下几种：折流板式除沫器，它是一种利用惯性使液滴得以分离的装置，一般在小塔中使用。旋流板式除沫器，由几块固定的旋流板片组成，气体通过时，产生旋转运动，造成一个离心力场，液滴在离心力作用下，向塔壁运动实现了气液分离。适用于大塔径净化要求高的场合。丝网除沫器,它由金属丝卷成高度为100-150的盘状使用。安装方式多种多样，气体通过除雾沫器的压强降约为120-25OKP,丝网除沫器的直径由气体通过丝网的最大气速决定。填料压紧装置安装在填料层上端。作用是保持填料层为一高度固定的床层，从而保持均匀一致的空隙结构，使操作正常、稳定，防止在高压降、瞬时负荷波动等情况下，填料层发生松动或跳动。分为：填料压板：自由放置于填料上端,靠自身重量将填料压紧。适用于陶瓷、石墨材质的散装填料。它的作用是在高气速（高压降）和负荷突然波动时，阻止填料产生相对运动，从而避免填料松动、破损。由于填料易碎，当碎屑淤积在床层填料的空隙间，使填料层的空隙率下降时，填料压板可随填料层一起下落，紧紧压住填料而不会形成填料的松动、降低填料塔的生产能力及分离效率。床层限制板：固定在填料上端。3 .填料塔的操作方式填料塔的操作是从物料平衡、热量平衡、温度平衡及填料塔性能等几个方面考虑，通过控制系统建立并调节塔的操作条件，使填料塔满足分离要求。填料塔的操作方式：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，气液两相接触进行传质。（2）填料塔的操作特点：填料塔属于微分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。4 .气液两相的流体力学特性填料塔的流体力学性能主要包括填料层的持液量、填料层的压降、液泛等。（1）填料层的持液量在一定操作条件下，由于液膜与填料表面的摩擦以及液膜与上升气体的摩擦，有部分液体停留在填料表面及其缝隙中。定义：单位体积填料层内所积存的液体体积，以（m3液体）/（m3填料）表示。持液量的影响：一般来说，适当的持液量对填料塔操作的稳定性和传质是有益的，可以提供更大的气液相接触面积；但持液量过大，将减少填料层的空隙和气相流通截面，使压降增大，处理能力下降。结论：持液量不宜太小，也不宜太大。（2）填料层的压降产生原因：在操作过程中，从塔顶喷淋下来的液体，依靠重力在填料表面成膜状向下流动，上升气体与下降液膜的摩擦阻力形成了填料层的压降。影响因素：压降与液体喷淋量及气速有关：一定的气速下，液体喷淋量越大，压降越大；在一定的液体喷淋量下，气速越大，压降也越大。
