化工原理下册第三章-填料塔-本科讲课稿

木格栅填料
格里奇格栅填料
一、填料的类型
(1)格栅填料 格栅填料是以条状单元体经一定规则组合而成的，
具有多种结构形式。工业上应用最早的格栅填料为 木格栅填料。目前应用较为普遍的有格里奇格栅填 料、网孔格栅填料、蜂窝格栅填料等。格栅填料的 比表面积较低，主要用于要求压降小、负荷大及防 堵等场合。
格栅填料
阶梯环
扁环
改变通量，改善气液流动状况
一、填料的类型
拉西环
鲍尔环
一、填料的类型
阶梯环
扁环
一、填料的类型
(2)鞍形填料与环鞍形填料
弧鞍填料
矩鞍填料
改进矩鞍填料
与环形填 料相结合
环矩鞍填料
一、填料的类型
弧鞍填料
矩鞍填料
一、填料的类型
金属环矩鞍填料
一、填料的类型
(3)球形填料与花环填料
1)球形填料 ①多面球填料； ②TRI球形填料。
泛点
恒持 液量
区
载点
填料层的△p/z - u关系
三、液 泛
在泛点气速下，持液量的增多使液相由分散相 变为连续相，而气相则由连续相变为分散相，此时 气体呈气泡形式通过液层，气流出现脉动，液体被 带出塔顶，塔的操作极不稳定，甚至被破坏，此种 情况称为液泛。
液泛时的空塔气速
泛点气速 uF
三、液 泛
分析
影响液泛 的因素
格栅填料层整体性好，空隙率高。它能防止汽液急流突然冲击而致的变 形与松动。又因构件可自由膨胀，故适用于石油减压，精馏及催化裂化 主精馏塔等易堵塞而温度又很高的场合。
一、填料的类型
(2)波纹填料 目前工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填
料，它是由许多波纹薄板组成的圆盘状填料，波 纹与塔轴的倾角有30°和45°两种，组装时相邻 两波纹板反向靠叠。各盘填料垂直装于塔内，相 邻的两盘填料间交错90°排列。
纳特环填料
共轭环填料
鞍环、扁环结构融为一体，由多个鞍环、扁环填料连体而成，与普通填料相比：通 量大，可提高10-30%；压碎降小，下降5-15%单元；传质高度低，可下降5-35%； 结构为无翻动结构，避免了汽液滞留。自分布性能优良，对汽液分布器要求远远低
于规整填料。
2.规整填料
一、填料的类型
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Intalox填料 0.59
相当好
3
金属鞍形环填料 0.57
相当好
4
金属阶梯环填料 0.53
一般好
5
金属鲍尔环填料 0.51
一般好
6
瓷Intalox填料
0.41
较好
7
瓷鞍形环填料
0.38
略好
8
瓷拉西环填料
0.36
略好
9
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波纹填料按结构可分为网波纹填料和板波纹填 料两大类。
优点:结构紧凑，阻力小，传质效率高，处理 能力大，比表面积大（常用的有125、150、 250、350、500、700等几种）。 缺点:不适于处理粘度大、易聚合或有悬浮物 的物料，且装卸、清理困难，造价高。
网波纹填料和板波纹填料
金属丝网波纹填料的压降低，分离效率很高， 特别适用于精密精馏及真空精馏装置，为难分 离物系、热敏性物系的精馏提供了有效的手段。 其造价高。
练习题目
思考题
1.填料有哪些主要类型？ 2.填料的几何特性包括哪些参数？ 作业题: 无
第3章 蒸馏和吸收塔设备
3.2 填料塔 3.2.3 填料塔的流体力学性能
一、填料层的持液量
填料层的持液量是指在一定操作的条件下，在 单位体积填料层内所积存的液体体积。
总持液量 Ht
持液量 动持液量 Hc
静持液量 Hs
单位体积填料层的表面积称为比表面积，以
表示，其单位为 m2/m3。
分析
～ 传质面积 ～ 传质效率
～ 流动阻力 ～ 生产能力
二、填料的性能及其评价
(2)空隙率
单位体积填料层的空隙体积称为空隙率，以
表示，其单位为 m3/m3，或以%表示。
分析
～流动阻力 ～塔压降 ～ 生产能力 ～ ～ 流动阻力 传质效率
波纹板片上轧成细小沟纹，可起到细分配板片 上的液体、增强表面润湿性能的作用。金属孔 板波纹填料强度高，耐腐蚀性强，特别适用于 大直径塔及气液负荷较大的场合。
丝网波纹 板波纹
一、填料的类型
金属孔板波纹填料
金属丝网波纹填料
一、填料的类型
陶瓷板波纹填料
塑料板波纹填料
二、填料的性能及其评价
1.填料的几何特性 (1)比表面积
Ht＝Hc＋ Hs m 3(液 体 )/m 3(填 料 )
～ ～ 分析 Ht
填料层 压降
生产能力 传质效率
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二、气体通过填料层的压降
填料层的压降形成
液膜与上升气体的摩擦
分析
p
u 一定， L ～ p L 一定， u ～ p
～ p / Z uc
填料塔的流体力学性能
单位高度 填料层压
降
液泛 区 载液 区
2)花环填料 ①花环填料； ②共轭环填料； ③海尔环填料； ④纳特环填料。
通常用塑料注塑而成
一、填料的类型
多面球形填料
TRI 球形填料
一、填料的类型
海尔环填料
花环填料
一、填料的类型
•纳特环填料是一种形似环型 与鞍型填料，这种填料才用 薄板冲压制成侧壁开孔的环 鞍型填料。在鞍的背部有一 个开着数个圆孔的凸缘加强 筋，在筋的两侧有两个与鞍 反向的半圆环，半圆环的直 径一个大，一个小。直径不 同，可避免填料堆积时套叠， 形成均匀开敞的填料层。
二、填料的性能及其评价
2.填料的性能评价 填料的性能评价指标： ①生产能力大； ②传质效率高； ③填料层压降低； ④操作弹性大； ⑤造价低。
二、填料的性能及其评价
9 种填料综合性能评价
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填料名称
评估值
评价
排序
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二、填料的性能及其评价
(3)填料因子
填料的比表面积与空隙率三次方的比值称为填
料因子，以 表示，其单位为1/m。
3
干填料 因子
分析
～
生产能力 流动阻力
传质效率
二、填料的性能及其评价
在操作状态下
L ～ ～
湿填料 因子
湿填料因子
P
△p
F
△pF
压降填料因子 P 泛点填料因子 F
操作气速 u 泛点气速 uF
化工原理下册第三章-填料塔-本 科
二、填料塔的特点
与板式塔相比，填料塔具有以下特点： ①生产能力大； ②分离效率高； ③压力降小，持液量小； ④操作弹性大； ⑤造价较高； ⑥易堵塞； ⑦侧线进料和出料较难。
一、填料的类型
1.散装填料
(1) 环形填料
增加填料比表面积
勒辛环
十字隔 板环
螺旋环
拉西环
鲍尔环