精細化工過程與設備 第四章 塔式反應器

精細化工過程與設備授課教師張大德代第四章塔式反應器

§4.1概述塔式反應器基本類型塔設備除了廣泛應用于精餾、吸收、解吸和萃取等方面外，它也可以作為反應器應用于氣液相反應，例如，加氫、磺化、鹵化、氧化等化學反應過程。常見的塔式反應器按氣液相接觸形態(tài)可分為：氣體以氣泡形態(tài)分散在液相中的鼓泡塔反應器和板式反應器；液體以液滴狀分散在氣相中的噴淋塔反應器；液體以膜狀運動與氣相進行接觸的填料塔反應器?！?.1概述幾種主要塔式反應器結(jié)構(gòu)示意圖如圖4.1所示：（a）填料塔反應器(b)板式塔反應器(c)噴淋塔反應器(d)鼓泡塔反應器圖4.1幾種主要塔式反應器的結(jié)構(gòu)示意圖§4.1概述

二，塔式反應器的特點1，填料塔填料塔反應器主要用于氣液相反應，由于液體沿填料表面下流，在填料表面形成液膜而與氣相接觸進行反應，故液相主體量較少，適用于快速和瞬間反應過程，能獲得較大的液相轉(zhuǎn)化率。例如，水吸收NO2生成硝酸、水吸收HCI生成鹽酸、吸收SO3生成硫酸等。填料塔反應器具有結(jié)構(gòu)簡單、壓降小、能適應各種腐蝕介質(zhì)和不易造成溶液氣泡的優(yōu)點。特別是在常壓和低壓下，當壓降成為主要矛盾和反應溶劑易與起泡時采用填料塔反應器是合適的。缺點是：其一，液體在填料床層停留時間短，不能滿足慢反應的要求，同時存在壁流和液體分布不均等問題；其二，它較難從塔體中直接移去熱量，當反應熱較高時，必須增加液體噴淋量帶出熱量。填料塔中使用填料，對填料要求是：比表面大、空隙率高、耐腐蝕性強、強度和潤濕性能優(yōu)良。常用的填料有拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、矩鞍等，材質(zhì)有陶瓷、不銹鋼、石墨和塑料。

§4.1概述

2，板式塔其液體是連續(xù)相而氣體是分散相，借助于氣體通過塔板分散成小氣泡而與板上液體相接觸進行化學反應。板式塔反應器適用于快速和中速反應過程，具有逐板操作的特點。由于采用多板，可將軸向返混降到最低，并可采用最小的液體流速進行操作，從而獲得極高的液相轉(zhuǎn)化率。氣液劇烈接觸，氣液相界面?zhèn)髻|(zhì)和傳熱系數(shù)大，是強化傳質(zhì)過程的塔型。因此適用于傳質(zhì)過程控制的化學反應過程。板間可設置傳熱構(gòu)件，以移出和移入熱量。缺點是：反應器結(jié)構(gòu)復雜，氣相流動壓降大，且塔板需要用耐腐蝕材料制作。因此，板式塔大多用于加壓操作過程。3，噴霧塔噴霧塔結(jié)構(gòu)較為簡單，液體以細小液滴的方式分散于氣體之中，氣體為連續(xù)相，液體為分散相，具有相接觸面積大和氣相壓降小等優(yōu)點。是氣膜控制的反應系統(tǒng)，適于瞬間、界面和快速反應過程。也適用于生成固體產(chǎn)物的體系。但儲液量低，液相傳質(zhì)系數(shù)小，且霧滴在氣流中浮動和有氣流溝流存在，氣液二相返混嚴重?！?.1概述

4，鼓泡塔鼓泡塔反應器適用于液相也參與反應的中速、慢速反應和放熱量大的反應。例如：各種有機化合物的氧化反應、各種石蠟和芳烴的氯化反應、各種生物化學反應、污水處理曝氣氧化和氨水碳化生成固體碳酸氫銨等反應。在實際使用中它具有以下優(yōu)點：（1）氣體以小的氣泡形式均勻分布，連續(xù)不斷地通過氣液反應層，保證了氣液充分混合，反應良好。（2）反應器結(jié)構(gòu)簡單，容易清理，操作穩(wěn)定，投資和維修費用低。（3）反應器具有極高的儲液量和相際接觸面積，傳質(zhì)和傳熱效率高。適用于緩慢化學反應和高度放熱的情況。（4）在塔的內(nèi)外都可以安裝換熱裝置。（5）和填料塔比較，鼓泡塔能處理懸浮液體。鼓泡塔也有一些難以克服的缺點：（1）為了保證氣體沿截面均勻分布，鼓泡塔的直徑不宜過大，一般在2-3米以內(nèi)。（2）鼓泡塔內(nèi)液相軸向返混很嚴重，在不太大的高徑比情況下，可認為液相處于理想混合狀態(tài)，因此較難在單一連續(xù)反應器中達到較高的液相轉(zhuǎn)化率。（3）鼓泡塔反應器在鼓泡時所耗壓降較大?！?.1概述

四，塔式反應器選型塔式反應器選型時一般應考慮以下因素：

(一)、具備較高的生產(chǎn)能力

反應器形式應適合反應系統(tǒng)特性的要求，使之達到較高的宏觀反應速率。在一般情況下，當氣液相反應過程的目的是用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品時，應考慮選用填料塔；如果反應速率極快可以選用填料塔和噴淋塔；如果反應速率極快，同時熱效應又很大，可以考慮選用膜式塔；如果反應速率為快速或中速時，宜選用板式塔；對于要求在反應器內(nèi)能處理大量液體而不要求較大相界面積的動力學控制過程，宜選用鼓泡塔。

(二)、有利于反應選擇性的提高

反應器的選型應有利于抑制副反應的發(fā)生。如平行反應中副反應較主反應為慢，則可采用持液量較少的設備，以抑制液相主體進行緩慢的副反應；如副反應為連串反應，則應采用液相返混較少的設備（如填料塔）進行反應，或采用半間歇（液體間歇加入和取出）反應器?！?.1概述

(三)、有利于降低能量消耗

反應器的選型應考慮能量綜合利用并盡可能降低能耗。若反應在高于室溫下進行，則應考慮反應熱量的回收。如反應在加壓條件下進行，則應考慮壓力能量的綜合利用。除此之外，為了造成氣、液兩相分散接觸，需要消耗一定的動力。

(四)、有利于反應溫度的控制

氣液相反應絕大部分是放熱的，因而如何移熱，防止溫度過高是經(jīng)常碰到的實際問題。當反應熱效應很大而又需要綜合利用時，降膜塔反應器是比較合適的。除此之外，板式塔和鼓泡塔反應器可借助于安置冷卻盤管來移熱。但在填料塔中，移熱比較困難，通常只能提高液體噴淋量，以液體顯熱的形式移除。

(五)、能在較少液體流率下操作

為了得到較高的液相轉(zhuǎn)化率，液體流率一般較低，此時可選用鼓泡塔和板式塔反應器，但不宜選用填料塔、降膜塔反應器。例如，當噴淋密度低于3m3/(m2?h)時，填料就不會全部潤濕，降膜塔反應器也有類似情況。§4.1概述

盡管在每一種塔式反應器都不可能同時滿足上述五個要求，但可根據(jù)反應本身的特點及生產(chǎn)要求選用不同的反應器。鼓泡塔反應器和填料塔反應器均適用于氣液相反應，鼓泡塔反應器在操作時液相是連續(xù)相，氣相是分散相；而填料塔反應器在正常操作時氣相是連續(xù)相，液相是分散相。正因為如此，它們的特點具有互補性。和其它塔式反應器相比，這兩種反應器具有結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便等優(yōu)點，因而在氣液相塔式反應器中應用最廣。

§4.2填料塔

一，填料塔反應器的結(jié)構(gòu)填料塔是以塔內(nèi)裝有大量的填料為相接觸構(gòu)件的氣液傳質(zhì)設備。填料塔的結(jié)構(gòu)比較簡單，如圖4.3所示。填料塔的塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上，在填料的上方安裝填料壓板，以限制填料隨上升氣流的運動。（一）塔體塔體是塔設備的主要部件，大多數(shù)塔體是等直徑、等壁厚的圓筒體，頂蓋以橢圓形封頭為多。但隨著裝置大型化，不等直徑、不等壁厚的塔體已逐漸增多。塔體除滿足工藝條件對它提出的強度和剛度要求外，還應考慮風力、地震、偏心載荷所帶來的影響，以及吊裝、運輸、檢驗、開停工等情況。塔體的材質(zhì)常采用的有：非金屬材料（如高分子材料、陶瓷等），碳鋼（復層、襯里），不銹耐酸鋼等。

圖4.3填料塔結(jié)構(gòu)

§4.2填填料塔塔圖4.3填填料塔塔結(jié)構(gòu)構(gòu)1-塔塔體；；2-液體體分布布器；；3-填料料壓緊裝裝置；；4-填料料層；；5-液體體收集集與再分配配裝置置；6-支支撐柵柵板填料塔塔結(jié)構(gòu)構(gòu)如右右圖所所示，，它由由塔體體、液體分分布器器、填填料壓壓緊裝裝置、、填料料層、、液體收收集與與再分分配裝裝置和和支撐撐柵板板組成成。§4.2填填料塔塔（二））塔體體支座座塔設備備常采采用裙裙式支支座（（見圖圖4.4）），它它應當當具有有足夠夠的強強度和和剛度度，來來承受受塔體體操作作重量量、風風力等等引起起的載載荷。。圖4.4裙裙式支支座1-裙裙座圈圈；2-支支撐板板；3-角角牽板板；4-壓壓板；；5-人孔孔；6-有有保溫溫時排排氣管管；7-無無保溫溫時排排氣管管；8-排排液孔孔§4.2填填料塔塔（三））人孔孔人孔是是安裝裝和檢檢修人人員進進出塔塔器的的唯一一通道道。人人孔的的設置置應便便于人人員進進入任任一層層塔板板。對對直徑徑大于于Φ800mm的填填料塔塔，人人孔可可設在在每段段填料料層的的上、、下方方，同同時兼兼作填填料裝裝卸孔孔用。。設在在框架架內(nèi)或或室內(nèi)內(nèi)的塔塔，人人孔的的位置置可按按具體體情況況考慮慮。人孔在在設置置時，，一般般在氣氣液進進出口口等需需要經(jīng)經(jīng)常維維修和和清理理的部部位要要設置置人孔孔，另另外在在塔頂頂和塔塔釜，，也各各設置置一個個人孔孔。塔徑小小于ΦΦ800mm時時，在在塔頂頂設置置法蘭蘭（塔塔徑小小于ΦΦ450mm的的塔，，采用用分段段法蘭蘭連接接），，不在在塔體體上開開設人人孔。。在設置置操作作平臺臺的地地方，，人孔孔中心心高度度一般般比操操作平平臺高高0.7-1m，最最大不不宜超超過1.2m，，最小小為600mm，人人孔開開在立立面時時，在在塔釜釜內(nèi)部部應設設置手手柄（（但人人孔和和底封封頭切切線之之間距距離小小于1米或或手柄柄有礙礙內(nèi)件件時，，可不不設置置）。。裝有填填料的的塔，，應設設填料料擋板板，借借以保保護人人孔，，并能能在不不卸出出填料料的情情況下下更換換人孔孔墊片片?！?.2填填料塔塔（四））手孔孔手孔是是指手手和手手提燈燈能伸伸入的的設備備孔口口，用用于不不便進進入或或不必必進入入設備備即能能清理理、檢檢查或或修理理的場場合。。手孔又又常用用作小小直徑徑填料料塔裝裝卸填填料之之用，，在每每段填填料層層的上上下方方各設設置一一個手手孔，，卸填填料的的手孔孔有時時附帶帶擋板板，以以免反反應生生成物物積聚聚在手手孔內(nèi)內(nèi)。（五））塔內(nèi)內(nèi)件填料塔塔的內(nèi)內(nèi)件有有填料料、填填料支支撐裝裝置、、填料料壓緊緊裝置置、液液體分分布裝裝置和和液體體收集集再分分布裝裝置等等。合合理的的選擇擇和設設計塔塔內(nèi)件件，對對保證證填料料塔的的正常常操作作及優(yōu)優(yōu)良的的傳質(zhì)質(zhì)性能能十分分重要要。（1））除沫沫器當當空塔塔氣速速較大大，塔塔頂濺濺液現(xiàn)現(xiàn)象嚴嚴重，，以及及工藝藝過程程不允允許出出塔氣氣體夾夾帶霧霧滴的的情況況下，，設置置除沫沫裝置置，從從而減減少液液體的的夾帶帶損失失，確確保氣氣體的的純度度，保保證后后續(xù)設設備的的正常常操作作。常用的的除沫沫裝置置有折折板除除沫器器（見見圖4.5）絲絲網(wǎng)除除沫器器（見見圖4.6）以以及旋旋流板板除沫沫器。。此外外還有有鏈條條型除除沫器器、多多孔材材料除除沫器器及玻玻璃纖纖維除除沫器器等。。在分分離要要求不不嚴格格的場場合，，還將將干填填料層層作除除沫器器用。。§4.2填填料塔塔常用的的折板板除沫沫器是是角鋼鋼除沫沫器，，它的的壓力力降一一般為為50-100Pa。增增加折折流的的次數(shù)數(shù)，能能提高高其對對氣液液的分分離效效率。。這種種除沫沫器結(jié)結(jié)構(gòu)比比較簡簡單，，但耗耗用金金屬多多，造造價高高，在在大塔塔尤為為明顯顯，因因而逐逐漸為為絲網(wǎng)網(wǎng)除沫沫器所所取代代。圖4.5折折板除除沫器器§4.2填填料塔絲網(wǎng)除沫沫器具有有比表面面大、重重量輕、、孔隙率率大及使使用方便便等優(yōu)點點，尤其其是它具具有除沫沫效率高高、壓降降小的特特點，從從而成為為一種廣廣泛使用用的除沫沫裝置。。小型除沫沫器的絲絲網(wǎng)厚度度根據(jù)工工藝條件件決定，，一般為為50-150mm，，絲網(wǎng)應應鋪平，，相鄰每每層絲網(wǎng)網(wǎng)之間的的波紋方方向應相相錯一個個角度，，上面用用支撐板板加以固固定，絲絲網(wǎng)支撐撐柵板的的自由截截面積應應大于90%，，安裝時時柵板應應保持水水平。圖4.6絲絲網(wǎng)除沫沫器§4.2填填料塔-幾種常見見填料（2）填填料填填料的的種類很很多，如如圖4.7所示示。(a)拉拉西環(huán)（（b）鮑爾爾環(huán)(c)階梯環(huán)環(huán)（（d）弧弧鞍(e)矩矩鞍(f)金屬環(huán)環(huán)矩鞍(g)多面面球形(h)TRI球球形(i)共共軛環(huán)(j)海爾爾環(huán)(k)納納特環(huán)§4.2填填料塔-幾種常見見填料(l)木木格柵填填料(m)格里奇奇格柵填填料(n)金金屬絲網(wǎng)網(wǎng)波紋填填料(o)金金屬板波波紋填料料(p)脈沖沖填料圖4.7幾種種常見填填料§4.2填填料塔填料的作作用是為為氣、液液兩相提提供充分分的接觸觸面，并并為提高高其湍動動程度(主要是是氣相)創(chuàng)造條條件，以以利于傳傳質(zhì)(包包括傳熱熱)。它它們應能能使氣、、液接觸觸面大、、傳質(zhì)系系數(shù)高，，同時通通量大而而阻力小小，所以以要求填填料層空空隙率高高、比表表面積大大、表面面濕潤性性能好，，并在結(jié)結(jié)構(gòu)上還還要有利利于兩相相密切接接觸，促促進湍流流。制造造材料又又要對所所處理的的物料有有耐腐蝕蝕性，并并具有一一定的機機械強度度，使填填料層底底部不致致因受壓壓而碎裂裂、變形形。常常用的的塔填料料可分為為兩大類類：散裝裝填料與與規(guī)整填填料。（（3））填料支支撐裝置置填填料支撐撐裝置的的作用是是支撐塔塔內(nèi)填料料層，對對其要求求是：第第一，應應具有足足夠的強強度和剛剛度，能能支撐填填料的重重量、填填料層的的持液量量及操作作中的附附加壓力力等；第第二，應應具有大大于填料料層孔隙隙率的開開孔率，，以防止止在此處處首先發(fā)發(fā)生液泛泛；第三三，結(jié)構(gòu)構(gòu)合理，，有利于于氣液二二相的均均勻分布布，阻力力小，便便于拆裝裝?！?.2填填料塔常用的填填料支撐撐裝置有有柵板型型、孔管管型和駝駝峰型。。如圖4.8所所示。選選擇哪種種支撐裝裝置，主主要根據(jù)據(jù)塔徑、、使用的的填料種種類和型型號、塔塔體及填填料的材材質(zhì)、氣氣液流速速而定。。(a)柵柵板型(b)孔管型型(c)駝峰峰型圖4.8填料料支撐裝裝置§4.2填填料塔-填料壓壓緊裝置置（4）填填料壓緊緊裝置為為保保持操作作中填料料床層為為一高度度恒定的的固定床床，從而而保持均均勻一致致的空隙隙結(jié)構(gòu)，，使操作作正常、、穩(wěn)定，，在填料料填裝后后于其上上方安裝裝填料壓壓緊裝置置。這樣樣，可以以防止在在高壓降降、瞬時時負荷波波動等情情況下填填料床層層發(fā)生松松動和跳跳動。填料壓緊緊裝置分分為填料料壓板和和床層限限制板兩兩大類。。圖4.9列出出了幾種種常用的的填料壓壓緊裝置置，填料料壓板自自由放置置于填料料層上端端，靠自自身重力力將填料料壓緊，，它適用用于陶瓷瓷、石墨墨制的散散裝填料料，因其其易碎，，當填料料層發(fā)生生破碎時時，填料料層孔隙隙率下降降，此時時填料壓壓板可隨隨填料層層一起下下落，仍仍能緊緊緊壓住填填料而不不會引起起填料松松動。床床層限制制板用于于金屬散散裝填料料、塑料料散裝填填料及所所有規(guī)整整填料。。因金屬屬及塑料料填料不不易破碎碎，且有有彈性，，在填裝裝正確時時不會使使填料下下沉。床床層限制制板要固固定在塔塔壁上，，為不影影響液體體分布器器的安裝裝和使用用，不能能采用連連續(xù)的塔塔圈固定定，對于于小塔可可用螺絲絲固定于于塔壁，，而大塔塔則用支支耳固定定。(a)填填料壓緊緊網(wǎng)板(b)填料料壓緊柵柵板(c)金屬屬壓板圖4.9填料料壓緊裝裝置§4.2填填料塔-液體分布布裝置（5）液液體分布布裝置為了實現(xiàn)現(xiàn)填料內(nèi)內(nèi)氣液二二相密切切接觸、、高效傳傳質(zhì)，填填料塔的的傳質(zhì)過過程要求求塔內(nèi)任任一截面面上氣液液兩相流流體能均均勻分布布，特別別是液體體的初始始分布至至關(guān)重要要，理想想的液體體分布器器應具備備以下條條件：①與填料相相匹配的液體體均勻分布點點。填料比表表面積越大，，分離要求越越精密，則液液體分布器分分布點密度也也應越大。②操作彈性較較大，適應性性好。③為氣體提供供盡可能大的的自由截面，，實現(xiàn)氣體的的均勻分布，，且阻力小。。④結(jié)構(gòu)合理，，便于制造、、安裝、調(diào)整整和檢修。液體分布裝置置的種類多樣樣，有噴頭式式、盤式、管管式、槽式及及槽盤式等。?！?.2填填料塔-液體分布裝置置噴頭式分布器器如圖4.10（a）所所示。液體由由半球形噴頭頭的小孔噴出出，小孔直徑徑為3-10mm,同心心圓排列，噴噴灑角小于80°，噴灑灑直徑1/5-1/3D。這種分分布器結(jié)構(gòu)簡簡單，只適用用于直徑小于于600mm的塔中。因因小孔容易堵堵塞，一般應應用較少。盤式分布器有有盤式篩孔型型分布器、盤盤式溢流管式式分布器等形形式。如圖4.10（b）、（c））所示。液體體加至分布盤盤上，經(jīng)篩孔孔或溢流管流流下。分布盤盤直徑為塔徑徑的0.6-0.8倍，，此種分布器器用于D＜800mm的的塔中。(a)噴頭式式(b)盤式篩篩孔式(c)盤式溢溢流管式§4.2填填料塔-液體分布裝置置管式分布器由由不同結(jié)構(gòu)形形式的開孔管管制成。其突突出的特點是是結(jié)構(gòu)簡單，，供氣流流過過的自由截面面大，阻力小小。但小孔易易堵塞、彈性性一般較小，，管式液體分分布器多用于于中等以下液液體負荷的填填料塔中，在在減壓精餾及及絲網(wǎng)波紋填填料中，由于于液體負荷較較小故常用之之。管式分布布器有排管式式、環(huán)管式等等不同形狀，，如圖片4.10（d））、（e）所所示。(d)排管式式(e)環(huán)管式式§4.2填填料塔-液體分布裝置置槽式液體分布布器通常是由由分流槽（又又稱主槽或一一級槽）、分分布槽（又稱稱副槽或二級級槽）構(gòu)成的的。一級槽通通過槽底開孔孔將液體初分分為若干流股股，分別加入入其下方的液液體分布槽，，分布槽的槽槽底（或槽壁壁）上設有孔孔道，將液體體均勻分布于于填料層上，，如圖片4.10（f））所示。槽式式分布器具有有較大的操作作彈性和較好好的抗污性，，特別適合于于氣液負荷大大及含有固體體懸浮物、粘粘度大的分離離場合。由于于槽式分布器器具有優(yōu)良的的分布性能和和抗污垢性能能，應用范圍圍非常廣泛。。(f)槽式§4.2填填料塔-液體分布裝置置槽盤式分布器器是近年來開開發(fā)的新型液液體分布器，，它將槽式及及盤式分布器器的優(yōu)點有機機地結(jié)合一體體，兼有集液液、分液及分分氣三種作用用，結(jié)構(gòu)緊湊湊，操作彈性性高達10：：1，氣流分分布均勻，阻阻力小，特別別適用于易發(fā)發(fā)生夾帶、易易堵塞的場合合。槽盤式液液體分布器的的結(jié)構(gòu)如圖4.10(g)所示。(g)槽盤式式圖4.10液液體分布布器§4.2填填料塔（6）液體收收集及再分布布裝置當當液體沿填料料層向下流動動時，有逐漸漸向塔壁集中中的趨勢，使使得塔壁附近近的液流量逐逐漸增大，這這種現(xiàn)象稱為為壁流。壁流流效應造成氣氣液兩相在填填料層分布不不均勻，從而而使反應效率率下降。為此此，當填料層層較高時，需需要進行分段段，中間設置置再分布裝置置，液體再分分布裝置包括括液體收集器器和液體再分分布器兩部分分，上層填料料流下的液體體經(jīng)液體收集集器收集后送送到液體再分分布器，經(jīng)重重新分布后噴噴淋到下層填填料的上方。。最簡單的液體體再分布裝置置為截錐式再分布布器，如圖4.11(a)所示，截錐式再再分布器結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單，安裝方便，但但它只起到將將壁流向中心匯集的作作用，無液體體再分布的功能，一般般用于直徑小小于0.6m的塔中。(a)截錐錐式再分布器器圖4.11液液體收集集再分布裝置置§4.2填填料塔在通常情況下下，一般將液液體收集器及及液體分布器器同時使用，，構(gòu)成液體收收集及再分布布裝置。液體體收集器的作作用是將上層層填料流下的的液體收集，，然后送至液液體分布器進進行液體再分分布。常用的的液體收集器器為斜板式液液體收集器，，如圖4.11(b)所所示。(b)斜板板式液液體再再收集集器圖4.11液液體體收集集再分分布裝裝置§4.2填填料塔塔-填料的的類型型和性性能評評價二，填填料的的類型型和性性能評評價填料是是填料料塔的的核心心構(gòu)件件，它它提供供了氣氣液兩兩相接接觸傳傳質(zhì)的的界面面，是是決定定填料料塔性性能的的主要要因素素。（一））填料料的類類型填料的的種類類很多多，根根據(jù)裝裝填方方式的的不同同，可可分為為散裝裝填料料和規(guī)規(guī)整填填料兩兩大類類。1，散散裝填填料散散裝填填料是是一粒粒粒具具有一一定幾幾何形形狀和和尺村村的顆顆粒體體，一一般以以散裝裝方式式堆在在塔內(nèi)內(nèi)，又又稱為為亂堆堆填料料或顆顆粒填填料。。散裝裝填料料根據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)特點點不同同可分分為環(huán)環(huán)形填填料、、鞍形形填料料、環(huán)環(huán)鞍形形填料料及球球形填填料。。常用用的構(gòu)構(gòu)造材材料包包括陶陶瓷、、金屬屬、玻玻璃、、石墨墨等。?，F(xiàn)介介紹幾幾種較較為典典型的的散裝裝填料料?！?.2填填料塔-填料的類類型和性性能評價價(1)拉拉西環(huán)填填料拉西環(huán)(RashingRing)填料料是1914年年發(fā)現(xiàn)的的，是使使用最早早的一種種填料，，為高度度與直徑徑相等的的圓環(huán)，，常用的的直徑為為25～～75mm(亦亦有小至至6mm，大至至150mm的的，但少少用)，，陶瓷環(huán)環(huán)壁厚2.5～～9.5mm，，金屬環(huán)環(huán)壁厚0.8～1.6mm。填料料多亂堆堆在塔內(nèi)內(nèi)，直徑徑大的亦亦可整砌砌，以降降低阻力力及減少少液體流流向塔壁壁的趨勢勢。在拉拉西環(huán)內(nèi)內(nèi)部空間間的直徑徑位置上上加一隔隔板，即即成為列列辛環(huán)；；環(huán)內(nèi)加加螺旋形形隔板則則成為螺螺旋環(huán)。。隔板有有提高填填料能力力與增大大表面的的作用。。由于拉西西環(huán)在填填裝時容容易產(chǎn)生生架橋、、空穴等等現(xiàn)象，，液體不不易流入入圓環(huán)的的內(nèi)部，，所以極極易產(chǎn)生生液體的的偏流、、溝流和和壁流，，氣液分分布較差差，傳質(zhì)質(zhì)效率低低，又由由于填料料層持液液量大，，氣體通通過填料料層折返返的路徑徑長，氣氣體通過過填料層層的阻力力大、通通量小。。故近年年來使用用較少。。(b)弧弧鞍填料料弧鞍又稱稱貝爾鞍鞍(Berlsaddle)，是是出現(xiàn)較較早的鞍鞍形填料料，形如如馬鞍，，大小自自25mm至50mm的較常常用?；』“疤盍狭系奶攸c點是表面面不分內(nèi)內(nèi)外全部部敞開，，液體在在表面兩兩側(cè)均勻勻流動，，表面利利用率高高，流道道呈弧形形，流動動阻力小小。它的的另一特特點是堆堆放在塔塔內(nèi)時，，對塔壁壁側(cè)壓力力比環(huán)形形填料小小。其缺缺點是由由于兩側(cè)側(cè)表面構(gòu)構(gòu)形相同同，堆放放時填料料容易疊疊合，因因而減少少暴露的的表面，，不能被被液體潤潤濕，使使傳質(zhì)效效率降低低。最近近已漸為為構(gòu)形改改善了的的矩鞍填填料所代代替?；』“疤盍狭隙嘤锰仗沾芍圃煸??！?.2填填料塔-填料的類類型和性性能評價價§4.2填填料塔-填料的類類型和性性能評價價(c)矩矩鞍(Intalox

saddle)為克服弧弧鞍填料料容易套套疊的缺缺點，將將弧鞍填填料兩端端的弧形形改為矩矩形，且且兩面大大小不等等，即成成為矩鞍鞍填料。。矩鞍填料料堆積時時不會疊疊合，液液體分布布較均勻勻，且較較耐壓力力，構(gòu)形形簡單。。一般采采用陶瓷瓷材料制制成，其其性能優(yōu)優(yōu)于拉西西環(huán)。目目前國內(nèi)內(nèi)大多數(shù)數(shù)應用瓷瓷質(zhì)拉西西環(huán)的場場合均以以被瓷質(zhì)質(zhì)矩鞍填填料所取取代。§4.2填填料塔-填料的類類型和性性能評價價(d)鮑鮑爾環(huán)(Pallring)鮑爾環(huán)的的構(gòu)造，，相當于于在拉西西環(huán)的壁壁面上開開一排或或兩排正正方形或或長方形形孔，開開孔時只只斷開四四條邊中中的三條條邊，另另一邊保保留，向向環(huán)內(nèi)彎彎曲，形形成內(nèi)伸伸的舌葉葉，，這這些舌片片在環(huán)內(nèi)內(nèi)幾乎對對接起來來。填料料的空隙隙率與比比表面并并未因而而增加。。但由于于環(huán)壁開開孔，大大大提高高了環(huán)內(nèi)內(nèi)空間及及環(huán)內(nèi)表表面的利利用率，，氣體流流動阻力力降低，，液體分分布比較較均勻。。因此，，鮑爾爾環(huán)比拉拉西環(huán)氣氣體通量量增大50&以以上，傳傳質(zhì)效率率增加30%左左右。鮑鮑爾環(huán)填填料以其其優(yōu)良性性能得到到廣泛應應用?！?.2填填料塔-填料的類類型和性性能評價價(e)階階梯環(huán)(Cascademiniring)是在鮑爾爾環(huán)基礎礎上加以以改造而而得出的的一種新新型填料料，階梯梯環(huán)與鮑鮑爾環(huán)相相似之處處是環(huán)壁壁上也開開有窗孔孔。但其其高度是是鮑爾環(huán)環(huán)的二分分之一，，由于高高徑比減減少，使使得氣體體繞填料料外壁的的平均路路徑大為為縮短，，減少了了氣體通通過填料料層的阻阻力。階階梯環(huán)填填料的一一端增加加了一個個翻邊，，不僅增增加了填填料的機機械強度度，而且且使填料料之間由由線接觸觸為主，，變成以以點接觸觸為主，，這樣不不但增加加了填料料間的空空隙，同同時成為為液體沿沿填料表表面流動動的匯集集分散點點，可以以促進液液膜的表表面更新新，有利利于傳質(zhì)質(zhì)效率的的提高。。階梯環(huán)環(huán)成為目目前使用用的環(huán)形形填料中中最為優(yōu)優(yōu)良的一一種，§4.2填填料塔-填料的類類型和性性能評價價(f)金金屬環(huán)矩矩鞍填料料(Metal

Intaloxsaddle)這是一種種兼有環(huán)環(huán)形填料料和鞍形填料結(jié)結(jié)構(gòu)特點點的新型型填料，，該填料一般般用金屬屬材料制制作。在在鞍的背部沖沖出兩條條狹帶，，彎成環(huán)環(huán)形筋，筋上上又沖出出四個小小爪彎入入環(huán)內(nèi)。它在在構(gòu)形上上是鞍與與環(huán)的結(jié)結(jié)合，敞開的側(cè)側(cè)壁有利利于氣體體和液體體通過，減少少了填料料層內(nèi)滯滯液死區(qū)區(qū)，填料層內(nèi)內(nèi)流通孔孔道增多多，使氣氣液分布更加加均勻，，傳質(zhì)效效率得以以提高。金屬屬環(huán)矩鞍鞍填料的的綜合性性能優(yōu)于鮑爾爾環(huán)和階階梯環(huán)，，是散裝裝填料中應用用較多、、性能優(yōu)優(yōu)良的一一種填料?！?.2填填料塔-填料的類類型和性性能評價價（g）球球形填料料是散裝填填料的另另一種形形式，一一般采用用塑料材材質(zhì)注塑塑而成，，其結(jié)構(gòu)構(gòu)有多種種。有許許多板片片構(gòu)成的的多面球球形填料料；也有有許多枝枝條的格格柵組成成的球形形填料。。它們的的特點是是球體為為空心，，可以允允許氣體體、液體體從其內(nèi)內(nèi)部通過過。由于于球體結(jié)結(jié)構(gòu)的對對稱性，，填料填填裝密度度均勻，，不易產(chǎn)產(chǎn)生空穴穴和架橋橋，所以以氣液分分散性能能好。球球形填料料一般只只適用于于某些特特定場合合，工程程應用較較少?！?.2填填料塔-填料的類類型和性性能評價價②規(guī)整填填料規(guī)規(guī)整整填料是是一種在在塔內(nèi)按按均勻幾幾何圖形形排列、、整齊堆堆砌的填填料。該該填料的的特點是是規(guī)定了了氣液流流徑，改改善了填填料層內(nèi)內(nèi)氣液分分布狀況況，可以以在很低低的壓降降下，提提供更多多的比表表面積，，使得處處理能力力和傳質(zhì)質(zhì)性能均均得到較較大程度度的提高高。規(guī)整填料料種類很很多，按按幾何結(jié)結(jié)構(gòu)大致致可分為為格柵填填料、波波紋填料料和脈沖沖填料。。20世紀紀60年年代以后后開發(fā)出出來的絲絲網(wǎng)波紋紋填料和和板波紋紋填料，，是目前前使用比比較廣泛泛的規(guī)整整填料?！，F(xiàn)將它它們的構(gòu)構(gòu)形和特特點分述述如下：：§4.2填填料塔-填料的類類型和性性能評價價(a)格格柵填料料是是以條狀狀單元經(jīng)經(jīng)一定規(guī)規(guī)則組合合而成，，其結(jié)構(gòu)構(gòu)隨條狀狀單元體體的形式式和組合合規(guī)則而而變，因因而具有有多種結(jié)結(jié)構(gòu)形式式。工業(yè)業(yè)上應用用最早的的格柵填填料為木木格柵填填料，如如下圖所所示。木格柵塑塑料格柵柵目前應用比較較普遍的有格格里奇格柵填填料、網(wǎng)孔格格柵填料和蜂蜂窩格柵填料料。其中格里里奇格柵填料料最具代表性性，如下圖格柵填料的比比表面積較小小，因此主要要用于要求低低壓降、大負負荷及防堵等等場合?！?.2填填料塔-填料的類型和和性能評價(b)波紋填填料是一種通用型型規(guī)整填料，，目前工業(yè)上上應用的規(guī)整整填料絕大部部分屬于此類類。波紋填料料是由許多波波紋簿板組成成的圓盤狀填填料。波紋填填料的優(yōu)點是是結(jié)構(gòu)緊湊，，具有大的比比表面積。相相鄰兩盤填料料相互垂直，，使上升氣流流不斷改變方方向，下降的的液體也不斷斷重新分布，，故傳質(zhì)效率率也高。波紋紋填料的缺點點是不適用于于處理粘度大大、易聚合或或有懸浮物的的物料，此外外，填料裝卸卸、清理比較較困難，造價價也比較高。。波紋填料按材材質(zhì)結(jié)構(gòu)可分分為網(wǎng)波紋填填料和板波紋紋填料兩類。?！?.2填填料塔-填料的類型和和性能評價金屬絲網(wǎng)波紋紋填料是網(wǎng)波波紋填料的主主要形式，它它是由金屬網(wǎng)網(wǎng)制成的，如如圖所示：將金屬絲網(wǎng)切切成寬50～100mm的矩形條條，并壓出波波紋，波紋與與長邊的斜角角為30°，，45°或60°，網(wǎng)條條上打出小孔孔以利氣體穿穿過。然后將將若干網(wǎng)條并并排成較塔內(nèi)內(nèi)截面略小的的一圓盤，盤盤高與條寬相相等，許多盤盤在塔內(nèi)疊成成所需的高度度。若塔徑大大，則將一盤盤分成幾份，，安裝時再并并合。一盤之之內(nèi)，左右相相鄰兩盤的網(wǎng)網(wǎng)條又互成90°交叉。。因因絲網(wǎng)細細密，故其孔孔隙率較高，，填料層壓降降低。由于絲絲網(wǎng)獨具的毛毛細作用，使使表面具有很很好的潤濕性性能，所以盡盡管其造價高高，因其性能能優(yōu)良仍得到到了廣泛的應應用?！?.2填填料塔-填料的類型和和性能評價板波紋填料為了克服絲網(wǎng)網(wǎng)波紋填料價價格高及安裝裝要求高的缺缺點，將絲網(wǎng)網(wǎng)條改為板條條，填料的構(gòu)構(gòu)形相同，構(gòu)構(gòu)造材料除金金屬外，還可可用塑料。金屬板波紋填填料是板波紋紋填料的一種種形式，如圖圖所示該填料的波紋紋板上鉆有許許多5mm左左右的小孔，，可起到加強強橫向混合的的作用。波紋紋板上軋成細細小的紋，可可起到增強表表面潤濕性能能的作用。金金屬孔板波紋紋填料強度高高，耐腐蝕性性強，特別適適用于大直徑徑塔及氣液負負荷較大的場場合。板波填料的傳傳質(zhì)性能雖低低于絲網(wǎng)波紋紋填料，但仍仍屬高效填料料之列。這類類填料的商品品名有麥勒派派克(Mellapak)、弗里西西派克(Flexipac)等§4.2填填料塔-填料的類型和和性能評價(c)脈沖填填料脈沖填料是由由帶縮頸的中中空棱柱形個體，按一定定方式拼裝而而成的一種規(guī)規(guī)整填料。脈沖填填料組裝后，，會形成帶縮縮頸的多孔棱形通通道，其縱面面流道交替收收縮和擴大，氣液液兩相通過時時產(chǎn)生強烈的的湍動。在縮頸段段，氣速最高高，湍動劇烈烈，從而強化化傳質(zhì)。在擴擴大段，氣速速減到最小，，實現(xiàn)兩相的的分離。流道道收縮、擴大大的交替重復復，實現(xiàn)了““脈沖”傳質(zhì)質(zhì)過程。脈沖填料的特特點是處理量量大，壓降小小，是真空精精餾的理想填填料。因其優(yōu)優(yōu)良的液體分分布性能使放放大效應減少少，故特別適適用于大塔徑徑的場合?！?.2填填料塔-填料的類型和和性能評價（二）填料的的性能評價1，填料的幾幾何特性填料的幾何特特性數(shù)據(jù)主要要包括比表面面積、空隙率率、填料因子子等，是評價價填料性能的的基本參數(shù)。。（1）比表面面積單位體積填料料的填料表面面積稱為比表表面積，以a表示，其單位位為m2/m3。填料的的比表面積愈愈大，所提供供的氣液傳質(zhì)質(zhì)面積愈大。。因此，比表表面積是評價價填料性能優(yōu)優(yōu)劣的一個重重要指標。（2）空隙率率單位體積填料料中的空隙體體積稱為空隙隙率，以e表示，其單位位為m3/m3，或以%表示。填料料的空隙率越越大，氣體通通過的能力越越大且壓降低低。因此，空空隙率是評價價填料性能優(yōu)優(yōu)劣的又一重重要指標§4.2填填料塔-填料的類型和和性能評價（3）填料因因子填料的比表面面積與空隙率率三次方的比比值，即a/e3，稱為填料因因子，以f表示，其單位位為1/m。。填料因子分分為干填料因因子與濕填料料因子，填料料未被液體潤潤濕時的a/e3稱為干填料因因子，它反映映填料的幾何何特性；填料料被液體潤濕濕后，填料表表面覆蓋了一一層液膜，a和e均發(fā)生相應的的變化，此時時的a/e3稱為濕填料因因子，它表示示填料的流體體力學性能，，f值越小，表明明流動阻力越越小?！?.2填填料塔-填料的類型和和性能評價2．填料的性性能評價填料性能的優(yōu)優(yōu)劣通常根據(jù)據(jù)效率、通量量及壓降三要要素衡量。在在相同的操作作條件下，填填料的比表面面積越大，氣氣液分布越均均勻，表面的的潤濕性能越越好，則傳質(zhì)質(zhì)效率越高；；填料的空隙隙率越大，結(jié)結(jié)構(gòu)越開敞，，則通量越大大，壓降亦越越低。采用模模糊數(shù)學方法法對九種常用用填料的性能能進行了評價價，得出如表表所示的結(jié)論論?？煽闯觯?，絲網(wǎng)波紋填填料綜合性能能最好，拉西西環(huán)最差?！?.2填填料塔-填料的類型和和性能評價填料名稱評估值語言值排序絲網(wǎng)波紋填料0.86很好1孔板波紋填料0.61相當好2金屬環(huán)矩鞍0.59相當好3金屬鞍形環(huán)0.57相當好4金屬階梯環(huán)0.53一般好5金屬鮑爾環(huán)0.51一般好6瓷環(huán)矩鞍0.41較好7瓷鞍形環(huán)0.38略好8瓷拉西環(huán)0.36略好99種填料綜合合性能評價§4.2填填料料塔塔三，，填填料料的的選選擇擇填料料的的選選擇擇包包括括確確定定填填料料的的種種類類、、規(guī)規(guī)格格及及材材質(zhì)質(zhì)等等。。所所選選填填料料既既要要滿滿足足生生產(chǎn)產(chǎn)工工藝藝的的要要求求，，又又要要使使設設備備投投資資和和操操作作費費用用最最低低。。1.填填料料種種類類的的選選擇擇：：填料料種種類類的的選選擇擇要要考考慮慮分分離離工工藝藝的的要要求求，，通通常?？伎紤]慮以以下下幾幾個個方方面面：：(1)傳傳質(zhì)質(zhì)效效率率要要高高一一般般而而言言，，規(guī)規(guī)整整填填料料的的傳傳質(zhì)質(zhì)效效率率高高于于散散裝裝填填料料(2)通通量量要要大大在在保保證證具具有有較較高高傳傳質(zhì)質(zhì)效效率率的的前前提提下下，，應應選選擇擇具具有有較較高高泛泛點點氣氣速速或或氣氣相相動動能能因因子子的的填填料料(3)填填料料層層的的壓壓降降要要低低(4)填填料料抗抗污污堵堵性性能能強強，，拆拆裝裝、、檢檢修修方方便便§4.2填填料料塔塔2．．填填料料規(guī)規(guī)格格的的選選擇擇填料料規(guī)規(guī)格格是是指指填填料料的的公公稱稱尺尺寸寸或或比比表表面面積積。。（1））散散裝裝填填料料規(guī)規(guī)格格的的選選擇擇工工業(yè)業(yè)塔塔常常用用的的散散裝裝填填料料主主要要有有DN16、、DN25、、DN38、、DN50、、DN76等等幾幾種種規(guī)規(guī)格格。。同同類類填填料料，，尺尺寸寸越越小小，，分分離離效效率率越越高高，，但但阻阻力力增增加加，，通通量量減減少少，，填填料料費費用用也也增增加加很很多多。。而而大大尺尺寸寸的的填填料料應應用用于于小小直直徑徑塔塔中中，，又又會會產(chǎn)產(chǎn)生生液液體體分分布布不不良良及及嚴嚴重重的的壁壁流流，，使使塔塔的的分分離離效效率率降降低低。。因因此此，，對對塔塔徑徑與與填填料料尺尺寸寸的的比比值值要要有有一一規(guī)規(guī)定定，，一一般般塔塔徑徑與與填填料料公公稱稱直直徑徑的的比比值值D/d應大大于于8。。（2））規(guī)規(guī)整整填填料料規(guī)規(guī)格格的的選選擇擇工工業(yè)業(yè)上上常常用用規(guī)規(guī)整整填填料料的的型型號號和和規(guī)規(guī)格格的的表表示示方方法法很很多多，，國國內(nèi)內(nèi)習習慣慣用用比比表表面面積積表表示示，，主主要要有有125、、150、、250、、350、、500、、700等等幾幾種種規(guī)規(guī)格格，，同同種種類類型型的的規(guī)規(guī)整整填填料料，，其其比比表表面面積積越越大大，，傳傳質(zhì)質(zhì)效效率率越越高高，，但但阻阻力力增增加加，，通通量量減減少少，，填填料料費費用用也也明明顯顯增增加加。。選選用用時時應應從從分分離離要要求求、、通通量量要要求求、、場場地地條條件件、、物物料料性性質(zhì)質(zhì)及及設設備備投投資資、、操操作作費費用用等等方方面面綜綜合合考考慮慮，，使使所所選選填填料料既既能能滿滿足足技技術(shù)術(shù)要要求求，，又又具具有有經(jīng)經(jīng)濟濟合合理理性性。。應予予指指出出，，一一座座填填料料塔塔可可以以選選用用同同種種類類型型，，同同一一規(guī)規(guī)格格的的填填料料，，也也可可選選用用同同種種類類型型不不同同規(guī)規(guī)格格的的填填料料；；可可以以選選用用同同種種類類型型的的填填料料，，也也可可以以選選用用不不同同類類型型的的填填料料；；有有的的塔塔段段可可選選用用規(guī)規(guī)整整填填料料，，而而有有的的塔塔段段可可選選用用散散裝裝填填料料。。設設計計時時應應靈靈活活掌掌握握，，根根據(jù)據(jù)技技術(shù)術(shù)經(jīng)經(jīng)濟濟統(tǒng)統(tǒng)一一的的原原則則來來選選擇擇填填料料的的規(guī)規(guī)格格。。§4.2填填料料塔塔3.填填料料材材質(zhì)質(zhì)的的選選擇擇填料料的的材材質(zhì)質(zhì)分分為為陶陶瓷瓷、、金金屬屬和和塑塑料料三三大大類類。。(1)陶陶瓷瓷填填料料陶陶瓷瓷填填料料具具有有很很好好的的耐耐腐腐蝕蝕性性及及耐耐熱熱性性，，陶陶瓷瓷填填料料價價格格便便宜宜，，具具有有很很好好的的表表面面潤潤濕濕性性能能，，質(zhì)質(zhì)脆脆、、易易碎碎是是其其最最大大缺缺點點。。在在氣氣體體吸吸收收、、氣氣體體洗洗滌滌、、液液體體萃萃取取等等過過程程中中應應用用較較為為普普遍遍。。(2)金金屬屬填填料料金金屬屬填填料料可可用用多多種種材材質(zhì)質(zhì)制制成成，，選選擇擇時時主主要要考考慮慮腐腐蝕蝕問問題題。。碳碳鋼鋼填填料料造造價價低低，，且且具具有有良良好好的的表表面面潤潤濕濕性性能能，，對對于于無無腐腐蝕蝕或或低低腐腐蝕蝕性性物物系系應應優(yōu)優(yōu)先先考考慮慮使使用用；；不不銹銹鋼鋼填填料料耐耐腐腐蝕蝕性性強強，，一一般般能能耐耐除除Cl––以以外外常常見見物物系系的的腐腐蝕蝕，，但但其其造造價價較較高高，，且且表表面面潤潤濕濕性性能能較較差差，，在在某某些些特特殊殊場場合合（（如如極極低低噴噴淋淋密密度度下下的的減減壓壓精精餾餾過過程程）），，需需對對其其表表面面進進行行處處理理，，才才能能取取得得良良好好的的使使用用效效果果；；鈦鈦材材、、特特種種合合金金鋼鋼等等材材質(zhì)質(zhì)制制成成的的填填料料造造價價很很高高，，一一般般只只在在某某些些腐腐蝕蝕性性極極強強的的物物系系下下使使用用。。一般般來來說說，，金金屬屬填填料料可可制制成成薄薄壁壁結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，它它的的通通量量大大、、氣氣體體阻阻力力小小，，且且具具有有很很高高的的抗抗沖沖擊擊性性能能，，能能在在高高溫溫、、高高壓壓、、高高沖沖擊擊強強度度下下使使用用，，應應用用范范圍圍最最為為廣廣泛泛。?！?.2填填料料塔塔(3)塑塑料料填填料料塑塑料料填填料料的的材材質(zhì)質(zhì)主主要要包包括括聚聚丙丙烯烯（（PP））、、聚聚乙乙烯烯（（PE））及及聚聚氯氯乙乙烯烯（（PVC））等等，，國國內(nèi)內(nèi)一一般般多多采采用用聚聚丙丙烯烯材材質(zhì)質(zhì)。。塑塑料料填填料料的的耐耐腐腐蝕蝕性性能能較較好好，，可可耐耐一一般般的的無無機機酸酸、、堿堿和和有有機機溶溶劑劑的的腐腐蝕蝕。。其其耐耐溫溫性性良良好好，，可可長長期期在在100C以以下下使使用用。。塑料填填料質(zhì)質(zhì)輕、、價廉廉，具具有良良好的的韌性性，耐耐沖擊擊、不不易碎碎，可可以制制成薄薄壁結(jié)結(jié)構(gòu)。。它的的通量量大、、壓降降低，，多用用于吸吸收、、解吸吸、萃萃取、、除塵塵等裝裝置中中。塑塑料填填料的的缺點點是表表面潤潤濕性性能差差，但但可通通過適適當?shù)牡谋砻婷嫣幚砝韥砀母纳破淦浔砻婷鏉櫇駶裥阅苣?。?.2填填料塔塔四，填填料塔塔反應應器的的流體體力學學特性性正常操操作時時，流流體從從塔頂頂加入入，經(jīng)經(jīng)液體體分布布器噴噴淋到到填料料上，，并沿沿填料料表面面流下下，氣氣體從從塔底底送入入，經(jīng)經(jīng)氣體體分布布裝置置（小小直徑徑塔一一般不不設氣氣體分分布器器）分分布后后，與與液體體呈逆逆流連連續(xù)通通過填填料層層孔隙隙，在在填料料表面面氣液液兩相相密切切接觸觸進行行反應應。填料塔塔中，，液體體在填填料表表面呈呈液膜膜狀向向下流流動，，液相相主體體量較較少，，液體體在反反應器器內(nèi)停停留時時間短短，因因此填填料塔塔氣液液相反反應器器適用用于瞬瞬間快快速、、所需需接觸觸界面面大的的反應應。氣氣液兩兩相在在填料料塔內(nèi)內(nèi)的流流動狀狀況直直接影影響填填料塔塔反應應器的的應用用，因因此有有必要要了解解氣液液兩相相在填填料層層內(nèi)的的流動動狀況況?！?.2填填料塔塔1，液液體的的成膜膜液體能能否在在填料料鋪展展成膜膜與填填料的的潤濕濕性有有關(guān)，，填料料表面面越容容易被被液體體所潤潤濕，，即液液體在在填料料表面面上的的鋪展展能力力越強強，則則液體體越容容易在在填料料表面面成膜膜，因因此對對不同同的液液體選選擇適適當?shù)牡奶盍狭喜馁|(zhì)質(zhì)和表表面性性質(zhì)，，將使使液體體在填填料表表面具具有較較大的的鋪展展能力力，可可使用用較少少的液液體獲獲得較較大的的潤濕濕表面面。如如填料料的材材質(zhì)選選用不不當，，液體體將不不成膜膜而成成細流流下降降，使使氣液液傳質(zhì)質(zhì)表面面大為為減少少。2，填填料塔塔內(nèi)液液膜表表面的的更新新在填料料塔內(nèi)內(nèi)液膜膜所流流經(jīng)的的填料料表面面是許許多填填料堆堆積而而成的的，形形狀極極不規(guī)規(guī)則。。這種種不規(guī)規(guī)則的的填料料表面面有助助于液液膜的的湍動動，特特別是是當液液體自自一個個填料料通過過接觸觸點流流至下下一個個填料料時，，原來來在液液膜內(nèi)內(nèi)層的的液體體可能能轉(zhuǎn)而而處于于表層層，而而原來來處于于表層層的液液體可可能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)入內(nèi)內(nèi)層，，由此此產(chǎn)生生表面面更新新現(xiàn)象象。這這種表表面更更新現(xiàn)現(xiàn)象有有力地地加快快液相相內(nèi)部部的物物質(zhì)傳傳遞，，是填填料塔塔內(nèi)氣氣液傳傳質(zhì)中中的有有利因因素。。但是，，也應應該看看到，，在亂亂堆填填料層層中可可能存存在某某些液液流所所不及及的死死角。。這些些死角角雖然然濕潤潤的，，但液液體基基本上上處于于靜止止狀態(tài)態(tài)，對對兩相相傳質(zhì)質(zhì)貢獻獻不大大?！?.2填填料塔塔3，填填料塔塔內(nèi)的的液體體分布布液體在在亂堆堆填料料層內(nèi)內(nèi)流動動所經(jīng)經(jīng)歷的的路徑徑是隨隨機的的，當當液體體集中中在某某點進進入填填料層層并沿沿填料料流下下，液液體將將呈錐錐形逐逐漸散散開。。這表表明亂亂堆填填料具具有一一定的的分散散液體體的能能力，，因此此，亂亂堆填填料對對液體體予分分布沒沒有過過于苛苛刻的的要求求。另一方方面，，在填填料表表面流流動的的液體體會部部分地地匯集集形成成溝流流，使使部分分填料料表面面未能能潤濕濕，綜綜合上上述兩兩方面面的因因素，，液體體在流流經(jīng)足足夠高高的一一段填填料之之后，，將形形成一一個發(fā)發(fā)展了了的液液體分分布，，稱為為填料料的特特征分分布。。它是是有填填料的的特性性決定定的。。規(guī)整整填料料的特特性分分布優(yōu)優(yōu)于散散裝填填料。。在同同一填填料塔塔中，，噴液液量越越大，，特征征分布布越均均勻。。液體在在填料料塔中中流下下時，，由于于以下下原因因造成成較大大尺度度上的的分布布不均均勻，，在設設計時時應采采取適適當?shù)牡母倪M進措施施。⑴初始分分布不不均勻勻性對對于小小塔，，液體體在亂亂堆填填料層層中雖雖有一一定的的自分分布能能力，，但若若液體體初始始分布布不良良，總總體上上填料料的潤潤濕表表面積積減少少。對對于大大塔，，初始始分布布不良良很難難利用用填料料的自自分布布能力力達到到全塔塔截面面液體體的分分布均均勻。。因此此在設設計時時要選選擇好好液體體分布布器。?！?.2填填料塔塔⑵填料料層內(nèi)內(nèi)液流流的不不均勻勻性沿填料料流下下的液液流可可能向向內(nèi)、、也可可能向向外流流向塔塔壁，，導致致較多多液體體沿塔塔壁流流下形形成壁壁流，，減少少了填填料層層的潤潤濕率率，這這種現(xiàn)現(xiàn)象稱稱為填填料層層內(nèi)液液流的的不均均勻性性。尤尤其當當填料料較大大時（（塔徑徑與填填料之之比D/d＜8），，壁流流現(xiàn)象象顯著著。工工業(yè)大大型填填料塔塔以取取D/d＞＞30為宜宜。此此外，，由于于塔體體傾斜斜、填填充不不均勻勻及局局部填填料破破損等等均會會造成成填料料層內(nèi)內(nèi)液體體分布布不均均勻，，液流流不均均勻性性是大大型填填料塔塔傳質(zhì)質(zhì)性能能下降降的主主要原原因。?！?.2填填料塔塔4．填填料塔塔中的的持液液量在填料料塔中中流動動的液液體占占有一一定的的體積積，填填料層層的持持液量量是指指在一一定操操作條條件下下，在在單位位體積積填料料層內(nèi)內(nèi)所積積存的的液體體體積積，以以(m3液體)/(m3填料)表示示。持持液量量可分分為靜靜持液液量Hs、動持持液量量Ho和總持持液量量Ht。靜靜持液液量是是指當當填料料被充充分潤潤濕后后，停停止氣氣液兩兩相進進料，，并經(jīng)經(jīng)排液液至無無滴液液流出出時存存留于于填料料層中中的液液體量量，其其取決決于填填料和和流體體的特特性，，與氣氣液負負荷無無關(guān)。。動持持液量量是指指填料料塔停停止氣氣液兩兩相進進料時時流出出的液液體量量，它它與填填料、、液體體特性性及氣氣液負負荷有有關(guān)。?？偝殖忠毫苛渴侵钢冈谝灰欢ú俨僮鳁l條件下下存留留于填填料層層中的的液體體總量量。顯顯然，，總持持液量量為為靜持持液量量和動動持液液量之之和，，即填料層的持持液量可由由實驗測