什么是填料塔? 填料塔的結構你知道嗎? 填料塔的附件有哪些? 這些附件各自有什么作用? 填料塔的填料有哪些?它們各自有什么性能? 填料塔層內氣液兩相流體力學特征是什么? 填料塔是塔設備的一種。塔內填充適當高度的填料,以增加兩種流體間的接觸表面。例如應用于氣體吸收時,液體由塔的上部通過分布器進入,沿填料表面下降。 氣體則由塔的下部通過填料孔隙逆流而上,與液體密切接觸而相互作用。結構較簡單,檢修較方便。廣泛應用于氣體吸收、蒸餾、萃取等操作。 填料層:提供氣液接觸的場所。 液體分布器:均勻分布液體,以避免發生溝流現象。 液體再分布器:避免壁流現象發生。 支撐板:支撐填料層,使氣體均勻分布。 除沫器:防止塔頂氣體出口處夾帶液體。 氣體從塔底送入,經氣體分布裝置(小直徑塔一般不設氣體分布裝置)分布后,與液體呈逆流連續通過填料層的空隙,在填料表面上,氣液兩相密切接觸進行傳質。 填料塔屬于連續接觸式氣液傳質設備,兩相組成沿塔高連續變化,在正常操作狀態下,氣相為連續相,液相為分散相。 通常情況下,填料塔的附件有填料支撐裝置、液體分布裝置、液體再分布器、除沫裝置、填料壓緊裝置這五種。 主要用途是支承塔內的填料,同時又能保證氣液兩相順利通過。若設計不當,填料塔的液泛可能首先在填料支承裝置上發生。 對填料支承裝置的要求: 對于普通填料,支承裝置的自由截面積應不低于全塔面積的50%,并且要大于填料層的自由截面積; 具有足夠的機械強度、剛度; 結構要合理,利于氣液兩相均勻分布,阻力小,便于拆裝。 液體在填料塔內均勻分布,可以增大填料的潤濕表面積。以提高分離效率,因此液體的初始分布十分重要。 常用的液體分布裝置有:蓮蓬式、盤式、齒槽式及多孔環管式分布器等。 液體分布器的性能主要由分布器的布液點密度(即單位面積上的布液點數),各布液點均勻性,各布液點上液相組成的均勻性決定,設計液體分布器主要是決定這些參數的結構尺寸。 對液體分布器的選型和設計,一般要求:液體分布要均勻;自由截面率要大;操作彈性大;不易堵塞,不易引起霧沫夾帶及起泡等;可用多種材料制作,且操作安裝方便,容易調整水平。 液體再分裝置作用是減小壁流現象。 壁流現象:在亂堆填料層內存在的液體逐漸流向塔壁的現象。 在填料層內每隔一定高度設置液體再分布裝置。 常用的液體再分裝置有:椎體形、槽形、升氣管形等。 在通常情況下,一般將液體收集器與液體分布器同時使用,構成液體收集及再分布裝置。液體收集器的作用是將上層填料流下的液體收集,然后送至液體分布器進行液體再分布。 液體再分布器有與百葉窗式集液器配合使用的管式或槽盤式液體再分布器、多孔盤式再分布器和截錐式液體再分布器。最簡單的液體再分布裝置為截錐式再分布器,其結構簡單,安裝方便,一般多用于直徑小于0.6m的填料塔中,以克服壁流作用對傳質效率的影響。 由于此次設計填料層高度為8m需分段,根據實際情況選取多孔盤式液體再分布器。為防止上一填料層來的液體直接流入升氣管,應于升氣管上設蓋帽。 當塔內操作氣速較大或液沫夾帶現象嚴重時,可在液體分布器的上方設置除沫裝置,主要用途是除去出口氣流中的液滴。 由于氣體在塔頂離開填料塔時,帶有大量的液沫和霧滴,為回收這部分液相,經常需要在頂設置除沫器。 安裝在填料層上端。作用是保持填料層為一高度固定的床層,從而保持均勻一致的空隙結構,使操作正常、穩定,防止在高壓降、瞬時負荷波動等情況下,填料層發生松動或跳動。 分為: 填料壓板:自由放置于填料上端,靠自身重量將填料壓緊。適用于陶瓷、石墨材質的散裝填料。 床層限制板:固定在填料上端。 填料壓板自由放置于填料層上端,靠自身重量將填料壓緊,它適用于陶瓷、石墨制成的散裝填料。它的作用是在高氣速(高壓降)和負荷突然波動時,阻止填料產生相對運動,從而避免填料松動、破損。 由于填料易碎,當碎屑淤積在床層填料的空隙間,使填料層的空隙率下降時,填料壓板可隨填料層一起下落,緊緊壓住填料而不會形成填料的松動、降低填料塔的生產能力及分離效率。 填料是塔的核心部件,提供氣-液兩相接觸的傳質和換熱表面,與塔的其他內件共同決定塔的性能。 一般情況下,填料分為散裝填料和整規填料兩大類。 在環形填料的環壁上開孔,使斷開窗口的孔壁形成具有一定曲率指向環中心的內彎舌片。 開孔環形填料既充分利用了環形填料的表面又增加了許多窗孔,大大改善了氣液兩相物料通過填料層時流動狀況,增加了氣體通量,減少了氣相的阻力,增加了填料層的濕潤表面,提高了填料層的傳質效率。 階梯環填料 鞍形填料類似馬鞍形。它的特點是:弧形的液體通道,空隙率較環形填料連續,氣體向上主要沿弧形通道流動,改善了氣-液流動狀況。 填料塔的操作是從物料平衡、熱量平衡、相平衡及填料塔性能等幾個方面考慮,通過控制系統建立并調節塔的操作條件,使填料塔滿足分離要求。 填料塔的流體力學性能主要包括填料層的持液量、填料層的壓降、液泛等。 在一定操作條件下,由于液膜與填料表面的摩擦以及液膜與上升氣體的摩擦,有部分液體停留在填料表面及其縫隙中。 【定義】單位體積填料層內所積存的液體體積,以(m3液體)/(m3填料)表示。 【持液量的影響】一般來說,適當的持液量對填料塔操作的穩定性和傳質是有益的,可以提供更大的氣液相接觸面積; 但持液量過大,將減少填料層的空隙和氣相流通截面,使壓降增大,處理能力下降。 【結論】持液量不宜太小,也不宜太大。 【產生原因】在操作過程中,從塔頂噴淋下來的液體,依靠重力在填料表面成膜狀向下流動,上升氣體與下降液膜的摩擦阻力形成了填料層的壓降。 【影響因素】壓降與液體噴淋量及氣速有關: 一定的氣速下,液體噴淋量越大,壓降越大; 在一定的液體噴淋量下,氣速越大,壓降也越大。





















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