大型规整填料塔技术的现状及进展

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６１
参考文献
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心
无梁填料塔是由具有高效多功能内件组成，其 特点：（１）在大直径塔中应用规整填料，增加了传 质比表面积，提高了传质能力；（２）同时具有液体
填料（Ｕｎａｐａｋ填料）；格栅（陶瓷）、网孔格栅Ｐｅｒ—
ｆｏห้องสมุดไป่ตู้ｍ
Ｇｒｉｄ等‘３一引。
１．２板、片填料 板、片填料与网、栅类填料相比，比表面积较 小，分离能力相对较低，但其持液量小，抗堵塞性 能好，特别适用于处理较大气液负荷的粗分离过程 和吸收操作过程。目前在大型填料塔上应用效果较 好的有：圆盘状环弧规整填料、花形规整填料、导 向板波纹填料、薄密筛板填料、陶瓷波纹板填料 （Ｋｅｒａｐａｋ）、侧向“Ｖ”字形波纹鞍环板波填料、 弯曲导流波纹填料及Ｋｏｎ—Ｔａｎｅ填料等伸ｊ。 为了有效地提高填料表面利用率及传质速率， 在上述的基础上先后出现了带孔波纹板填料（Ｍｅｌ— ｌａｐａｋ）、波纹状穿孔板以及板片、不锈钢网板式填 料（Ｒｏｍｂｏｐａｋ填料）、带缝隙波纹板式填料（Ｒａｓ— ｃｈｉｇ～Ｓｕ—ｐｅｒｐａｋ）、开槽条片Ｓｎａｎ ｇｒｉｄ、金属织物
÷李宝顺，男，１９６５年生．工程师。迁安市．０６６００４。
充填在同一填料层中或分别装在不同的填料层中形
成复合填料。常见的复合形式有夹心式（规整一散 装一规整）、两层式（规整一散装）、双夹心式（规 整一散装一规整一散装一规整）等…。
用于高压蒸馏的组合式填料，依据塔内各段的 不同分离要求和两相负荷沿塔高的分布，选用不同
求。Ｐｅｒｒｙ等人提出的液体分布均匀性要求是：（１）
有足够的喷淋点密度；（２）喷淋点的分布应几何均 匀；（３）各喷淋点液体体积流量均匀；（４）具有合 适的操作弹性和较大的气体通道¨引。 ２．１喷淋式液体分布器 喷淋式液体分布器为压力型分布器，液体在一 定压力Ｆ进入一个或若干个喷嘴，喷嘴设计成广角 锥形，使喷出的液体成扇形均匀分布在填料表面 上。该分布器不需要严格的水平度，特别适合于作 为传热为主、传质为辅的填料塔的分布器。对于大 直径塔，喷淋式是最廉价的盘式液体分布器，适合 于液体流量变化较大的场合。 ２．２窄槽式液体分布器 窄槽式液体分布器主要由液体预分布管、主 槽、窄槽及导流管组成。在窄槽上、下部的两侧壁
分离效率高；（３）节能，可减小塔径；（４）液体滞
留量少；（５）操作弹性大，适应性强；（６）产品提 取率高。
１．Ｉ
结构金属片ＢＳＨ、双重波纹片Ｉｎｔａｌｏｘ填料等，其
填料分离性能介于织网型和格栅型之间，且具有持 液量小和抗堵塞的特点ｐ镅Ｊ。
１．３
网、栅填料
网类材料规整填料适用于低液体流率场合；格
复合填料 将散装填料或不同型号的规整填料按一定规律
强㈨５｜。
２．６盘槽式（Ｐｔｌｇｄ） 盘槽式气液分布器有三种基本型式：（１）塔 盘／二级槽式液体分布器相复合；（２）集液盘（集油
万 方数据
大型规整填料塔技术的现状及进展 箱）／－－级槽式液体分布器相复合；（３）遮挡式集液 环（０形、０形等）／Ｚ．级槽式液体分布器相复合。盘 槽式气液分布器既有塔盘或集液盘的功能，又有两 级槽式液体分布器的功能。其突出性能是：多功 能、低占位、用途广。与同类技术相比，该分布器 具有抗堵塞、防夹带、升液位、适闪蒸、宜采出、 防漏液、布气均、布液匀等特点。此外，联通槽液 体分布器，在塔内的总占位高度比其他任何形式的 液体分布器都低，而且可以出侧线，适用于高理论 板数、多段床层的填料塔［７｜。
７｜。
３．４集液一气体分布盘
目前大型填料塔中多采用美国Ｎｏｒｔｏｎ公司１１６
型气体分布盘和槽虢式集液一气体分布盘。槽盘式 集液一气体分布盘结构与槽盘式气液分布器类同，
只是无喷淋孔和导液管，其风帽有Ｖ形和ｗ形两 种，后者有气液分离作用∽１。 ４大型填料塔支承结构 大型规整填料塔的支承结构多采用常规支座、 工字钢梁、垂直（穿流）塔圈和穿流式栅板，现发 展到“四穿型支撑”，即穿流式支座、穿流式栅 梁、穿流式塔圈和穿流式栅板。 ４．１钢梁结构 支撑钢梁主要有工字钢梁、组合梁、桁架梁及 拱桥式组合梁¨６｜。 工字钢梁是目前应用最广的一种。但随着塔径 的增大，工字钢梁的型号也要加大，使其难以从人 孔进塔，由此产生的气体涡流越严重，气体分布的 端效应也越大。 组合梁是指用小号型钢组装（或组焊）成大号 钢梁。一般有双槽钢组成的工字钢梁和小角钢（或 小槽钢）组焊成的大钢梁，美国Ｇｌｉｔｓｃｈ公司的组合 梁在翅板上开有长条孔，腹板上开有与长轴垂直的 椭圆孔，以减少涡流和利于气体横向流动。 桁架支撑梁具有强度高、挠度小、透气性好等 优点。在支承梁中间可以穿行，可利用空间高度大 大降低，从而降低了全塔高度；同时改善了大支承
体，使塔内靠塔壁的环形部分变成了既能通气，又
可设置液体分布点的大通道，使塔的分离效率得到 提高。 ２．５槽盘式（Ｔｐｌｇｄ） 槽盘式气液分布器是盘式液体分布器的最新进 展［７］。该分布器由五部分组成：矩形升气管、Ｖ 形挡液板、导液管、铺板和连接件。基本结构有三 种：（１）全呵拆式结构；（２）局部町拆式结构；（３）全 焊式结构。新型槽盘式气液分布器主要特点在于增 设了防护屏和自动排污系统，抗堵塞能力更
２．７
辐射式分布器属径向式进气初始分布器，由进 气管、分液器、辐射器、伞形导流器或捕液器组 成。辐射器是由气体分配器和多层喇叭口状的导流 器组成；伞形导流器是由伞骨、同心导流环和捕液 器组成；捕液器则由环形框架和脱气填料组成。辐 射式进气初始分布器具有优良的综合性能：气体分 布不均匀度低；液沫夹带少；压力降小＂ｊ。 ３．３带导流器和捕液吸能器的双切向环流式进气 分布器 该分布器克服了双切向环流式进气初始分布器 的不足。其特点是上部的多层倒锥式导流板使气流 更均匀，由栅板式框架及捕液填料组成的捕液器则 将气体夹带的液滴捕集下来，同时减弱气体的动 能，防止下部液体被气流搅起而产生严重的液体夹 带‘引。
流态化填料较好地解决了悬浮于气相和液相中 的同体颗粒堵塞填料床的问题，可实现较高的气流 速率和传质速率。国外推出一种Ｅｕｒｏｍａｔｉｃ填料， 为塑料椭球形空心薄壁填料，它的开发促使人们对 流态化填料床的研究更加深入ｌＩＨ。 小波纹齿角梯形规整填料是一种综合性能优 良、有广泛应用前景的新型波纹规整填料，其单位 床层压降可减小３０％，同时传质效率提高了
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大型规整填料塔技术的现状及进展
大型规整填料塔技术的现状及进展
李宝顺’
（河北迁安永Ｉ司油井水泥有限责任公司）
张强刘亚莉郭泰戚俊清
（郑州轻工业学院）
摘
要针对大型规整填料塔的特点及近年来的研究进展，着重阐述了大型规整填料塔的塔
填料、液体分布器、气体分布器及支撑装置的结构、特，最。 关键词填料塔规整填料塔内件应用 ０前言 ２０世纪７０年代以前，在大型塔器中，板式塔 占有明显的优势，先后出现了许多类型的塔板。此 后的二十多年间，随着理论研究的深入及高效规整 填料、复合填料及塔内件的开发与应用，填料塔大 型化的放大效应问题得到＿ｒ解决，使填料塔向行业 化、复合化、节能化、大璎化方向发展。在大型蒸 馏装置中，性能优良的规整填料塔已逐步取代Ｊ，板 式塔，如大型规整填料塔直径可达１４～２０ ｉｎ。近 年来，我国在规整填料、液体分布器、气体分布 盘、进气初始分布器和支承结构等关键部件的研究 与开发方面已跨人了国际先进行列¨’２１。 １填料 规整填料应具备以下特点：（１）压降小；（２）
１６％㈦。
规整填料的材质主要是陶瓷、不锈钢、碳钢和 塑料。陶瓷材料耐高温、耐腐蚀，但阻力大且强度 较低；不锈钢金属材料成本高，碳钢金属材料不耐 腐，塑料润湿性差。 ２液体分布器 填料塔的传质过程要求塔内任一截面上气、液 两相流体能均匀分布，从而实现密切接触、高效传 质，其中液体的初始分布至关苇要。研究表明，塔 径对填料性能的影响很小，填料床层上液体的初始 分布是影响传质的关键因素¨５｜。 液体均匀分布是对液体分布器的最基本的要
３进气初始分布器 大型塔器中填料层的高径比小，规整填料的压 力降很小，进气初始分布不均匀，将直接影响塔内 的传质、传热和分离效果。因此大型填料塔进气初 始分布器作用尤为重要，其主要形式有环流式和径 向式。
３．１
双切向环流式进气初始分布器 此分布器是在单切向环流式进气初始分布器的
基础上开发出的一种面对称类、环流型、导流式进 气初始分布器，由锥形进气口、环向导流板、内套 筒、环形衬板、轴向导流板等部件组成。在国内炼 油行业已推广应用于大型塔器中，但在塔中心气流 偏多，环塔壁区气流偏少，轴向返转气流易将塔底 部液层搅起形成液沫夹带¨＇４ Ｊ。 ３．２辐射式进气初始分布器
万 方数据
《４Ｌｘ．装备技术》第３１卷第１期２０１０年 类型的填料，可强化气液两相问的传质，提高处理 能力和分离效率一１。 薄密筛板填料综合了板式塔和填料塔的优点， 其板间距更为紧密，筛板及液层均较薄。结构排布 方式则允分利用了液柱（或液滴）密布的空间，气 液两相界面的更新频繁，强化ｒ传质Ｌｌ
０｜。
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上分别开有两排大小不等的溢流孑Ｌ，同一垂直线上 的小孑Ｌ用导液管罩住，窄槽设有上、下两排孑Ｌ，在 低液相负荷Ｆ，通过改变底排孑Ｌ的孑Ｌ径来调节，在 高液相负荷下，则通过改变顶排孔的孔径调节，因 而具有很高的操作弹性¨４｜。 ２．３带垂直布液板的槽式液体分布器 多级槽式液体分布器在大型填料塔中应用很 广，目前多采用带垂直布液板的线分布型结构，按 其支承方式可分为三种型式：（１）压圈托槽式；（２） 悬槽式；（３）埋藏梁托槽式。压圈托槽式冈靠填料 压圈和填料层来承受槽式液体分布器的重量，所以 该液体分布器喷淋孔的水平度受填料床层变形的影 响较大。悬槽式液体分布器因其喷淋孔的水平度不 受填料床层变化的影响，目前国内外应用较广。埋 藏梁托槽式液体分布器其主要结构特征在于“埋 藏梁”，云梯梁就位后，填料、填料压圈、二级 槽、一级槽依次就位，这种结构可保证分布器的水 平度。槽式液体分布器具有流量大、抗堵塞及分布 性能稳定的特点，适用于大型填料塔。目前，国内 开发的许多槽式液体分布器都是在大量试验的基础 上，凭经验来设计分布器，在分布槽内的液体流动 以及流出形态、分布器的形状、材料和管口结构的 调整与设计方面尚缺乏理沦指导¨ｑ Ｊ。 ２．４托盘式液体分布器 托盘式液体分布器系在槽式液体分布器的基础 上开发而成，其液体分布盘的外径比塔的内径小， 分布盘外径的具体数值由液体分布点的要求决定。 在收集槽上而增加一个梅花型挡罔，以收集壁流液