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填料塔主要部件,填料塔的作用是什么
2018-06-06 阅读：次
填料塔，指塔的内件是一定高度的填料。液体自塔顶沿填料表面向下流动，气体自塔底向上流动，与液体进行逆流传质。两相的组分浓度沿塔高呈连续变化。填料塔的主要部件包括塔体、塔体支座、除沫器、接管、人孔和手孔，以及塔内件。塔体是塔设备的外壳。常见的塔体由等直径、等壁厚的圆筒及作为顶盖和底盖的椭圆形封头组成。随着化工装置的大型化，为了节约材料，有用不等直径、不等壁厚的塔体。塔体支座是塔体安放到基础上的连接部分，一般采用裙座。其高度按照工艺条件的附属设备（如再沸器、泵）及管道布置决定。它承受各种情况下的全塔重量，以及风力、地震等载荷，为此它应具有足够的强度及刚度。
除沫器用于捕集夹在气流中的液滴。使用高效的除沫器，对于回收昂贵物料、提高分离效率、改善塔后设备的操作状况．以及减少的环境污染等都是非常必要的。
接管是用以连接工艺管路，使之与设备连成系统。
人孔、手孔和视孔是为了安装、检查的需要而设置的。
填料塔作为气液传质设备之一，且是连续接触式的气液传质设备。
填料塔作为气液传质设备之一，且是连续接触式的气液传质设备。
一、填料塔用到的填料
填料层是气液两相充分接触的接触面，其中填料发挥着至关重要的作用：
提供气液接触面积
强化气体湍动，降低气相传质阻力
更新液膜表面，降低液相传质阻力
常用的塔填料可分为两大类：散装填料与规整填料。
填料的选择包括确定填料的种类、规格及材质等。所选填料既要满足生产工艺的要求，又要使设备投资和操作费用低。
1.填料种类的选择：填料种类的选择要考虑分离工艺的要求，通常考虑以下几个方面：
（1）传质效率要高一般而言，规整填料的传质效率高于散装填料；
（2）通量要大在保证具有较高传质效率的前提下，应选择具有较高泛点气速或气相动能的填料；
（3）填料层的压降要低；
（4）填料抗污堵性能强，拆装、检修方便。
2.填料规格的选择填料规格是指填料的公称尺寸或比表面积。
（1）散装填料规格的选择工业塔常用的散装填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等几种规格。同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用也增加很多。而大尺寸的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率降低。因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一规定，一般塔径与填料公称直径的比值D/d应大于8。
（2）规整填料规格的选择工业上常用规整填料的型号和规格的表示方法很多，国内习惯用比表面积表示，主要有125、150、250、350、500、700等几种规格，同种类型的规整填料，其比表面积越大，传质效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用也明显增加。选用时应从分离要求、通量要求、场地条件、物料性质及设备投资、操作费用等方面综合考虑，使所选填料既能满足技术要求，又具有经济合理性。应予指出，一座填料塔可以选用同种类型，同一规格的填料，也可选用同种类型不同规格的填料；可以选用同种类型的填料，也可以选用不同类型的填料；有的塔段可选用规整填料，而有的塔段可选用散装填料。设应灵活掌握，根据技术经济统一的原则来选择填料的规格。
3.填料材质的选择填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类。
（1）陶瓷填料具有很好的耐腐蚀性及耐热性，陶瓷填料价格便宜，具有很好的表面润湿性能，质脆、易碎是其大缺点。在气体吸收、气体洗涤、液体等过程中应用较为普遍。
（2）金属填料可用多种材质制成，选择时主要考虑腐蚀问题。碳钢填料造价低，且具有良好的表面润湿性能，对于无腐蚀或低腐蚀性物系应先考虑使用；不锈钢填料耐腐蚀性强，一般能耐除Cl–以外常见物系的腐蚀，但其造价较高，且表面润湿性能较差，在某些特殊场合（如低喷淋密度下的减压精馏过程），需对其表面进行处理，才能取得良好的使用效果；钛材、特种合金钢等材质制成的填料造价很高，一般只在某些腐蚀性强的物系下使用。一般来说，金属填料可制成薄壁结构，它的通量大、气体阻力小，且具有很高的抗冲击性能，能在高温、高压、高冲击强度下使用，应用范围为广泛。
（3）塑料填料的材质主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）及聚氯乙烯（PVC）等，国内一般多采用聚丙烯材质。塑料填料的耐腐蚀性能较好，可耐一般的无机酸、碱和溶剂的腐蚀。其耐温性良好，可长期在100°C以下使用。塑料填料质轻、价廉，具有良好的韧性，耐冲击、不易碎，可以制成薄壁结构。它的通量大、压降低，多用于吸收、解吸、、除尘等装置中。塑料填料的缺点是表面润湿性能差，但可通过适当的表面处理来改善其表面润湿性能。
（一）散装填料
1、拉西环
拉西环：拉西环是工业上早使用的一种填料，为外径与高度相等的圆环，通常由陶瓷或金属材料制成，具有结构简单，制造容易的点，但流动阻力大，操作范围小。
但改善方面有θ形、十字格形的拉西环。
2、鲍尔环
鲍尔环的构造是在拉西环的侧壁上开出一排或两排长方形的窗孔，被切开的环壁的一侧仍与壁面相连，另一侧则向环内弯曲，且诸叶片的侧边在环中心已相搭。
这种结构使填料层内气、液分布性能大为改善，与同样尺寸的拉西环相比，鲍尔环的气液通量可提高50%，而压降为其一半，分离效果也得到提高。
3、阶梯环
阶梯环是在鲍尔环基础上加以改进而发展起来的一种新型填料，环壁上开有窗孔，其高度为直径的一半。由于高径比的减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了阻力。
塑料阶梯环（左）和金属阶梯环（右）
阶梯环填料以其气体通量大、流动阻力小、传质效率高等点成为目前使用的环形填料中性能为良好的一种。
4、鞍形填料
包括弧鞍与矩鞍填料，均属敞开型填料。
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。
5、金属Intalox环
这类填料综合了鲍尔环、鞍形填料及阶梯环三者的点与一身，具有低压降、高通量、液体分布性能好、传质效率高及操作弹性大等点，且因为它采用薄的金属板轧制，仍能保持住良好的机械强度。
（二）规整填料
1、栅格填料
以条状单元体经一定规则组合而成，其结构随条状单元体的形式和组合规则而变，具有多种结构形式。特点是比表面积较低，主要用于低压降、大负荷、防堵的场合。
2、波纹填料
波纹填料是一种整砌结构的新型高效填料，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，故传质效率高，又因填料的规整排列，使流动阻力减小。
波纹填料的缺点是不适于处理粘度大，易聚合或有沉淀物的物料。此外，填料的装卸、清理也较困难，造价高。
填料支撑装置
支承装置是用来支承塔内填料及其所持有的液体重量，并使气液顺利通过的附件，故要有足够的机械强度和自由截面积。
1、栅板式支承装置
它由竖立的扁钢条组成，为填料从栅板条间空隙漏下，在装填料时，先在栅板上铺上一层孔眼小于填料直径的粗金属丝网，或整砌一层大直径的带隔板的环形填料。
2、气体喷射式支承装置
在开孔板上装有一定数量的升气管，气体由升气管上升，而液体则通过板上的小孔流下，即气、液分道而行，特别适合于高空隙率填料的支撑。
三、液体分布器
液体在填料塔内分布均匀，可以填料的润湿表面积，以提高分离效果。因此，液体初次分布很重要，因而，液体分布器显得尤为重要。
一、喷洒型喷淋装置
排管式分布器
环管式分布器
二、溢流型喷淋装置
齿槽式分布器
液体先经过主干齿槽向其下层各条形齿槽作一级分布，然后再向填料层上面分布。这种分布器自由截面积大，不易堵塞，多用于直径较大的填料塔。
三、冲击型喷淋装置
弹溅式分布器
四、液体再分布器
液体在乱堆填料层内向下流动时，有偏向壁流的倾向。为将流到塔壁处的液体重新汇集后均匀喷洒，可在填料层内每隔一定高度设置液体再分布装置。
五、气体分布装置
填料塔气体进口的构形，应考虑液体倒灌外，更重要的是有利于气体均匀地进人填料层。
对于小塔常见的方式是将进气管伸入塔截面中心位置，管端作成向下倾斜的切口或向下弯的喇叭口
对于大塔，应采取其它更有效的措施，如采用气体分布器。
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