布液器的发展现状及前景

［关键词］液体分布器；填料塔；发展动向

［摘要］介绍了液体分布器对于填料塔的重要性及传统液体分布器的分类及其特点，新型液体分布器的开发研制动向。

一、液体分布器的重要性

一个性能良好的填料塔除了填料本身的因素外，塔内件结构设计的合理性起着重要的作用。液体分布器是填料塔内十分重要的内件。塔内均匀的液体分布是填料塔良好操作的必要条件之一。即使性能良好的填料，也会因为液体的不良分布而引起填料有效湿润面积减少以及沟流和严重壁流的产生致使效率的降低。而良好均匀的液体分布关键取决于液体分布器，故液体分布器的设计是十分重要的。

二、传统液体分布器的分类及其特点

在长期的生产实践基础上，人们设计出种类繁多的液体分布器，这些分布器结构各异，适用对象也不尽相同。按照不同的分类方法，液体分布器可以分成不同的类别：按照用途，可以分为通用型和特殊用途型；按照流体流动的推动力，可以分为压力型和重力型，按照液体流出的方式，可以分成孔口型和堰型；按照结构形状，可以分为喷淋式、管式、盘式、孔盘式和槽式。下面根据结构分类，介绍几种传统的液体分布器。

2.1喷淋式液体分布器为压力型分布器，液体在一定压力下进入一个或若干个喷嘴。由于喷嘴设计成f“角锥形，使喷出的液体成扇形均匀分布在填料表面上。这种分布器影响填料传质效率的因素较多，如被输送液体的压力、物性、喷嘴的型式和尺寸、喷嘴离填料床层的高度等。因此，当设计高分馏效率的填料塔时，喷淋式分布器的设计需要慎重考虑。该种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。对于大直径的塔，它是几种分布器中最廉价的。

2.2管式液体分布器管式液体分布器一般都属于压力型分布器，目前应用十分广泛，其优点在于不仅适用于整砌填料，而且适用于乱堆填料。常用在液体负荷不太高，但要求喷淋点数多且液体比较清洁、无固体颗粒和要求安装、拆卸方便的场合，它所提供的气体通道也比较大。如果系统要求使用弹性较高的排管式液体分布器，则可以采用双排管式。

2.3盘式液体分布器盘式液体分布器也是较常用的液体分布器，它是在底盘上面开布液孔与升气管，气体从升气管上升，而液体从布液孔流下。根据所采用填料的类型以及分离物系的要求，适当地确定布液孔数目和排列方式。升气管可以制成圆柱体或长方体，高度一般不超过200mm,

盘式液体分布器适合于液体流量变化较大的场合，其操作弹性可以达到3或者更高。通过增加开孔数和孔径可以获得更高的操作弹性。但盘式分布器的缺点是：气体流通面积一般较其它类型的分布器小，压降较大，对水平度的要求较高。

24孔盘式液体分布器的结构

它主要由液体分布盘和升气管组成，分布盘可水平地固定在支承环上，盘上均匀分布许多液体淋降孔和升气管，盘上液体维持一定高度，并由开于盘底的小孔喷淋而下，气体则由升气管中上升。

多孔盘式液体分布器在用于塔径小于1m的场合时，常制成带有边壁的分布器，对于用法兰连接的小塔，可以制成整体以防止漏液。对于直径大于3m的大塔，可以采用Norton公司开发的槽盘式液体分布器。处理堵塞物料的同时又需要较高的弹性操作时，可以使用Norton 公司开发的MTS109盘式溢流型液体分布器，这种分布器的液体分布质量较高，采用分盘结构，不会漏液且易调节水平，所以不会因为水平误差造成较大的液体分布不均匀，液体预分配采用管式分布，液体均匀地分布到各个分盘中。溢流管采用直径20mm上开60斜口的小

管制成，操作弹性可以达到110%，溢流管斜口根据需要高出盘底以上，以供固体杂质沉积而不会堵塞溢流孔。该分布器易于拆修和清理。

2.5槽式液体分布器

槽式分布器为重力型分布器，在大、中型填料塔中的应用十分普遍。比较易于达到液体的均匀分布及操作稳定等要求，其气相流通面积比盘式液体分布器大，压降小。侧壁开孔的槽式分布器还具有抗结垢能力，使固体杂质沉积在槽的底部。为了保证分布质量，除了有足够的分布点密度之外，还要保证各分布点具有相同的流量，因此要求各槽内的布液孔直径相同，而且处于同一个水平面上；一级槽液体分配要均匀；安装时要保持各槽体的水平度在0.3%内，以免形成槽体两端过大的液面落差。根据液体分配次数可以分成一级槽式分布器、二级槽式分布器和多级槽式分布器。

一级槽式液体分布器也可以称为通槽式液体分布器，这种分布器的结构紧凑，槽间相互连通，能够保持各槽处于同一水平液面，易于达到液体分布均匀。它常用于250-1000mm直径的小塔中，当塔的空间受到限制的时候亦可以采用。

二级槽式液体分布器一般由主槽（一级槽）和多条相互保持一定间距、平行布置于塔内的分槽（二级槽）组成。回流液和加料液通过主槽上方的进料管进入主槽中，主槽按比例将其分配到各个分槽中，再由分槽实现整个塔截面的液体均匀分布。二级槽式液体分布器的主槽为矩形截面的敞开式结构，其长度由塔径及分槽尺寸决定，高度取决于操作弹性，一般为200-300mm对于直径大于4m者大液量的塔设备，主槽可以设置两个，以防止槽内液量局部过大，液体溅出槽体，还可以减小主槽内液面落差，分槽作用是使主槽分配来的液体均匀分布到填料表面上。

多级槽式液体分布器由主槽、分槽、分槽上喷淋板以及导流管组成。物料由进料管进入主槽，此后再由主槽均匀分布到各个分槽，分槽结构采用喷淋板与导流管相结合的形式。此结构较纯导流管结构相比，具有分槽结构布液面大的显著特点，尤其在小液量时，更容易在较大区域内使得填料的表面得到润湿，从而使液体将填料从上到下均匀润湿并接触充分，避免初始分布时在填料的表面或上段产生干板现象。

三、液体分布器的研究动向

随着新型高效填料的出现及设备大型化，国内外对液体分布器的开发日益重视。液体分布过程是化学工程中较复杂的技术，有许多问题有待研究。

1)开发新型、高效的液体分布器：为大型高效填料塔的节能改造提供服务。由于填料塔大型化，要求分布器具有更优良的性能，如流量均匀、抗堵塞、防夹带、低压降、结构紧凑、弹性大、多功能以及分布器传质化等。

2)不良操作：研究液体分布器不良操作引起的不良分配对填料效率的影响，如对分布器不同程度的堵塞、变形、损坏等进行模拟试验。结果表明，面分布不均较线性分布不均影响大；中心部位的干涸对效率影响大。

3)分离效率：研究不同填料在不同喷淋点密度、不同喷淋点排列方式下的分离效率。对任何填料，当喷淋点密度达一定值时其效率趋于稳定，而小于该定值时效率迅速下降，因此，每一规格的填料都对应一个最小喷淋点密度和一个最佳喷淋点密度。

4)新型分布填料：开发由点到线，直至在整个填料面上实现面分布的新型分布器。如天津大学最新专利“高分布性液体分布器”。布液槽侧壁设布液孔，布液孔外侧设布液板，布液板受液表面上为均布的凹凸物。在填料塔操作过程中，通过毛细管等作用，使布液板上液体呈膜均匀状流下，将液体初始分步由点分布变成近似无限多点均匀分布到填料表面。其新型自分布填料。自分布填料是将特制的规整填料作为液体再分布器使用的，旨在改善液体分布性能。其作用是将多点式或多线式液体分布状态变成多线式或面分布状态，以减少液体分