填料塔和填料

图10－5 填料的支撑
2、 液体分布器 （1）管式喷淋器
B A B A (a) A－ A
(c)
B－ B
(d) (b)
图10－6 管式喷淋器
（2）莲蓬式喷淋器 （3）盘式喷淋器
（4）齿槽式分布器
图10－9 槽式喷淋器
4、 其他 为避免操作中因气速波动而使填料被冲动及损坏，常需在填 料层顶部设置填料压板或挡网，否则有可能使填料层结构及塔的 性能急剧恶化，破碎的填料也可能被代入气、液出口管路而造成 阻塞。 填料塔气体进口的构形应考虑液体倒灌，更重要的是要有利 于气体均匀地进入填料层，对于小塔常见地方式是使进气管伸至 塔截面的中心位置，管端作向下倾斜的切口或向下弯的喇叭口。 对于大塔，应采取其他更为有效的措施。 气体出口有时需设置除雾沫装置，常用的除沫装置有折流板 除雾器、丝网除雾器等。 液体的出口应保证形成塔的液封，并能放置气体的挟带。
3.气相传质系数
kV RT G C ( V )0.7 ( V )1 3 (ad P ) 2 aDV aV V DV
四、一些设计指标 1．填料尺寸
一般认为上述比值至少要等于8，对拉西环填料还须大一些。
2．操作气速 操作气速可按下列两种方法之一决定：
（1）取操作气速等于液泛气速得0.5~0.8倍；
第七章 气液传质设备
7.1 填料塔
7.2 板式塔
7.3 塔设备的比较和选型
7.1.1 填料塔和填料
一、填料塔的结构
填料塔是一种应用广泛的气液两相接触 并进行传热、传质的塔设备，可用于吸 收（解吸）、精馏和萃取等分离过程。 填料塔不仅结构简单，而且具有阻力小 和便于用耐腐蚀材料制造等优点，尤其 适用于塔直径较小地情形及处理有腐蚀 性的物料或要求压强较小的真空蒸馏系 统，此外，对于某些液气比较大的蒸馏 或吸收操作，也宜采用填料塔。
2、 液泛 气速通常取泛点气速的50％～80％。填料塔的直径D： 3、载液 从正常到载液的过渡往往是一段圆滑曲线。 4、持液量 持液量指单位体积填料层载其空隙中所持有地液体量。 5、润湿速率
润湿速率＝ 喷淋密度 液体体积流量/填料层截面积 ＝ 填料比表面 填料层表面积/填料层体积
D
4Vs u
＝
液体体积流量 液体体积流量 ＝ 填料层表面积/填料层高度 填料层得周边长
对于理论板数很多或塔高受厂房限制的场合，一般用小尺寸、高 比表面填料。
对于易结垢或易沉淀的物料通常用大尺寸的栅板（格栅）填料， 并在较高气速下操作。
7.1.2填料塔的流体力学性能与传质性能 一、填料塔内的流体流动
1、填料层中的流动
气体在填料层内的流动相当与气体在颗粒层内的流动。 2、 气液两相流动的交互影响和载点
2、 填料类型的选择 首先取决于工艺要求，如所需理论级数，生产能力（气量），容 许压降，物料特性（液体黏度、气相和液相中是否有悬浮物或生产过 程中的聚合等）等，然后结合填料特性来选择，要求所选填料能满足 工艺要求，技术经济指标先进，易安装和维修。 由于规则填料气、液分布较均匀，放大效应小，技术指标由于乱 堆填料，故近年来规则填料的应用日趋广泛，尤其是大型塔和要求压 降低的塔，但装卸清洗较为困难。 对于生产能力（塔径）大，或分离要求较高，压降有限制的塔， 选用孔板波纹填料较宜，如苯乙烯—乙苯精馏塔、润滑油减压塔等。
二、填料 填料式填充于填料塔中的材料，它是填 料塔的主要内构件，其作用是增加气、液两 相的接触面积，并提高液体的湍动程度以利 于传质、传热的进行。因此填料应能使气、 液接触面积大、传质系数高，同时通量大而 阻力小。表征填料特性的主要参数有： 1． 比表面积 2.空隙度 3. 堆积密度
4． 干填料因子及填料因子 5. 机械强度及 化学稳定性; 此外，性能优良的填料还必 须满足制造容易、造价低廉等多方面的要求
载干填料层内，气体流量的增大，将使压降按1.8~2.0次方增长。
3、 填料塔的液泛 当气液量达到某一定值时，两相交互作用恶性发展的结果会导致
液泛现象的出现。此时上升气流对液流的曳力加大到足以阻止液体
下流，于是液体充满填料层空隙，气体只能鼓泡上升。
二、填料塔的水力学性能 1、压力降
反映填料层阻力的压降随填料的类型与尺寸不同而变化。
（2）根据生产条件，规定出可容许得压力降，由此压力将反算出可 采用得气速。
3．填料层高度
填料层高度由传质单元数或理论板数来推算。
7.1.3填料塔的附属结构
(c)
填料塔得附属结构包括填料支撑板，液体分布器，液体再分布器， 气、液体进口及出口装置等。
1、 支承板
（c）条形升气管
(a)栅 板
(b)升 气 管 式
三、填料的传质性能 1.填料润湿表面的计算
aW c 0.75 GL 0.1 GL 2 0.05 GL 2 0.2 1 exp[1.45( ) ( ) ( 2 ) ( ) ] a a L L g L
2.液相传质系数计算
L 1 G kL ( ) 3 0.0051( L )2 3 ( L )1 2 (ad p )0.4 L g aW L L DL
对于一些要求持液量较高的吸收体系中，一般用乱堆填料。乱堆填料 中，综合技术性能较优越是金属鞍环、阶梯环、其次是鲍尔环，再次 是矩鞍填料。
3、 填料尺寸的选择 一般，填料尺寸（直径、波峰高）大，则比表面小，通量（容许 气速）大，压降低，但效率（每米填料的理论半数）也低，故多用于 生产能力（处理气量）大的塔。 大型工业用规整填料塔常用波峰高12mm左右的板波填料（比表面约 为250m2/m3）。
常用的填料可分为两大类：个体填Leabharlann Baidu与规 整填料。
3.填料塔的附属结构
填料塔得附属结构包括填料支撑板，液体 分布器，液体再分布器，气、液体进口及出 口装置等。 （1） 支承板
(a)栅 板
(b)升 气 管 式
（
c）条形升气管
三、填料的选择
1、填料用材的选择
（1）当设备操作温度较低时，塑料能长 期操作而不出现变形，在此种情况下如果 体系对塑料无溶胀时可考虑使用塑料，因 其价格低、性能良好。塑料填料的操作温 度一般不超过1000C，玻璃纤维增强的聚 丙烯填料可达1200C左右。塑料除浓硫酸 、浓硝酸等强酸外，有较好的耐腐蚀性， 但塑料表面对水溶液的润湿性差。 （2）陶瓷填料一般用于腐蚀性介质，尤