第五章_塔设备

目前，鲍尔环以其 优良的性能为工业 上广泛采用。
3．阶梯环
阶梯环是鲍尔环基础上发展起来的新型填料。 外形：与鲍尔环相比，高度减小了一半，而填 料的一端做成翻边喇叭形。 优点：这一改进，不仅使填料在堆积时由线接 触为主变为点接触为主，增加了填料颗粒的空 隙，减少了阻力，而且改善了液体分布，促进 了液膜更新，提高了传质效率。阶梯环填料可 由金属、陶瓷和塑料等材料制造。
第五章 塔设备
板式塔结构 填料塔结构 塔强度校核 塔设备常见机械故障及排除方 法
概述
1.塔设备的作用：
塔设备通过其内部构件使气(汽)—液 相和液-液相之间充分接触，进行质量传递和 热量传递。
通过塔设备完成的单元操作通常有： 精馏、吸收、解吸、萃取等，也可用来进行介 质的冷却、气体的净制与干燥以及增湿等。
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。
4、塔设备分类
从不同角度可以有不同分类 按操作压力分：加压塔；常压塔；减压塔 按单元操作分：精馏塔；吸收塔；萃取塔；
优点：由于结构紧凑，具有很大的比表 面积，且因气体和液体均不断重新分布， 气Leabharlann Baidu液分布均匀，放大效应不明显，故 传质效率高，又因填料的规整排列，使 流动阻力减小。
缺点：造价高、抗污能力差，清洗、 装卸困难。
不适于处理粘度大，易聚合或有沉淀 物的物料
(三）填料的装填方式
反应塔；干燥塔 按塔的内部结构分：板式塔和填料塔（最
常用的分类方式）
第一节 填料塔
填料塔是一种以连续方式进行气、液传 质的设备
结构：填料塔主要由塔体、填料、喷淋装 置、液体分布器、填料支承结构、支座等 组成。
如图所示，在圆筒形塔 体内部，分段装有若 干段填料。填料堆积 于支撑装置上，液体 由塔顶入口管进入分 布器，均匀喷淋在填 料表面上并在重力作 用下向下流动，气体 在压强差的推动下， 由支承板下方气体入 口管进入塔内，通过 填料间的空隙由塔的 顶部排出。填料塔内 气液两相呈逆流流动， 气体和液体在填料表 面上进行传质和传热， 两相的组成沿塔高连 续变化 。
一、填料
填料是填料塔气、液接触的元件。 填料性能的优劣直接决定着填料塔的操作
性能和传质效率。 到目前为止，各种形式、各种规格、各种
材料的填料达数百种之多，填料结构改进 的方向为：增加填料的通过能力，以适应 工业生产的需要；改善流体的分布与接触，
以提高分离效率；解决放大问题。
常用填料大致分为两大类： （一）个体填料：例如：拉西环、鲍尔环、阶梯
特点：结构简单、压降小、填料种类多、具有良好的耐腐蚀性能， 特别是在处理容易产生泡沫的物料和真空操作时，有其独特的优越 性。
发展：过去由于填料本体特别是内件的不够完善，使得填料塔局限 于处理腐蚀性介质或不宜安装塔板的小直径塔。
近年来，由于填料结构的改进，新型高效填料的开发，以及对填料 流体力学、传质机理的深入研究，使填料塔技术得到了迅速发展， 填料塔已被推广到所有大型气、液传质操作中。在某些场合，甚至 取代了传统的板式塔。 填料塔会发生液泛现象.在逆流接触的气-液反应器或传质分离设备 中，气体从下往上流动。当气体的流速增大至某一数值，液体被气 体阻拦不能向下流动，愈积愈多，最后从塔顶溢出，称为液泛。
2、塔设备对生产的影响
塔设备操作性能的优劣，对整个装置 的产品产量、质量、成本、能耗、“三废” 处理及环境保护等均有重大影响。因此， 随着石油、化工生产的迅速发展，塔设备 的合理构造与设计越来越受到关注和重视。 化工生产对塔设备提出的要求如下。
3、化工生产对塔设备提出的要求如下。
①工艺性能好。 ②生产能力大。 ③操作稳定性好。 ④能量消耗小。 ⑤结构合理。 ⑥选材要合理。 ⑦安全可靠。
鞍形填料
属敞开型填料，如图所 示。敞开形填料的特点 是表面全部散开，不分 内外，液体在表面两侧 均匀流动，表面利用率 高，气体流动阻力小， 制造也方便
环矩鞍填料
（二）规整填料：丝网波纹填料
外形：丝网波纹填料由若干平行直立 放置的波网片组成。网片的波纹方向与 塔轴线成30度或45度，相邻两片波纹 方向相反，使得波纹网片之间形成一个 相互交叉又相互贯通的三角形截面的通 道网。组装在一起的波纹片周围用带状 丝网圈箍住，构成一个圆柱形的填料盘。
目前使用的环形填料中性能最为良好的一种。
4．金属环矩鞍填料
外形：环矩鞍填料既保留了鞍形 填料的弧形结构，又吸收了鲍尔 环的环形形状和具有内弯叶片小 窗的结构特征。
优点：通过能力大、压力降低、 滞液量小、容积重量轻(因为它采 用极薄的金属板轧制,仍能保持住 良好的机械强度），填料层结构 均匀，是一种开敞结构的、综合 性能较好的新型填料。特别适用 于乙烯、苯乙烯等减压操作。
一般直径在75mm以下的拉西环采用乱堆方式；直径大于 100mm的拉西环多采用整砌方式，以降低流体阻力。
四氟拉西环
金属拉西环
四氟拉西环 拉西环可用陶瓷、金属、塑料及石墨等材质制造。 瓷质拉西环
2．鲍尔环
鲍尔环是在拉西环的基础上改面进的环形填料。 外形：填料的侧壁上开设两层长方形窗孔，小窗舌 片的一端连接在侧壁上，另一端弯入环心。 优点：鲍尔环由于环壁开孔，大大提高气液接触面 积，内表面利用率增加，且使气体流动阻力降低，液 体分布也较均匀,液体分散度大，通量提高，因此， 鲍尔环比拉西环的传质效率高，操作弹性大,而气体 压降明显降低，但价格较高。
环、环矩鞍等。
1、拉西环(使用最早的一种填料) 外形：外径和高度相等的空心圆柱体 优点：结构简单、价格便宜、使用经验丰富； 缺点：阻力大、通量小，传质效率低
拉西环存在着严重的沟流及壁流现象，塔径愈大，填料层愈高，则 壁流现象愈严重，致使传质效率显著下降。 在流固系统或气液系统中，由于不均匀的流动，流体打开了一条阻 力很小的通道，形成所谓沟，以极短的停留时间通过床层。这种现 象称为沟流。