氣液傳質(zhì)設(shè)備

化工原理氣液傳質(zhì)設(shè)備主講人：曹華11/25/20231教學(xué)內(nèi)容板式塔氣液傳質(zhì)設(shè)備概述填料塔11/25/20232氣液傳質(zhì)設(shè)備概述氣液傳質(zhì)設(shè)備的功能1、氣液傳質(zhì)設(shè)備的根本功能：〔2〕在塔內(nèi)應(yīng)盡量使氣液兩相呈逆流流動(dòng)，以提供最大的傳質(zhì)推動(dòng)力。為獲得最大的傳質(zhì)速率，氣液傳質(zhì)設(shè)備應(yīng)該滿足兩條根本原那么。〔1〕氣液兩相必須保持密切而充分的接觸，為傳質(zhì)過(guò)程提供足夠大而且不斷更新的相際接觸外表，減小傳質(zhì)阻力；2、氣液傳質(zhì)設(shè)備分類：〔1〕連續(xù)〔微分〕接觸式〔填料塔〕；〔2〕逐級(jí)接觸式〔板式塔〕。11/25/20233氣液傳質(zhì)設(shè)備概述氣液傳質(zhì)設(shè)備的功能填料塔：在圓柱形殼體內(nèi)裝填一定高度的填料，液體經(jīng)塔頂噴淋裝置均勻分布于填料層頂部上，依靠重力作用沿填料外表自上而下流經(jīng)填料層后自塔底排出；氣體那么在壓強(qiáng)差推動(dòng)下穿過(guò)填料層的空隙，由塔的一端流向另一端。氣液在填料外表接觸進(jìn)行質(zhì)、熱交換，兩相的組成沿塔高連續(xù)變化。溶劑氣體圖7－1填料塔示意圖11/25/20234氣液傳質(zhì)設(shè)備概述氣液傳質(zhì)設(shè)備的功能圖7－3散裝填料塑料鮑爾環(huán)填料圖7－2規(guī)整填料塑料絲網(wǎng)波紋填料11/25/20235氣液傳質(zhì)設(shè)備概述氣液傳質(zhì)設(shè)備的功能板式塔：在圓柱形殼體內(nèi)按一定間距水平設(shè)置假設(shè)干層塔板，液體靠重力作用自上而下流經(jīng)各層板后從塔底排出，各層塔板上保持有一定厚度的流動(dòng)液層；氣體那么在壓強(qiáng)差的推動(dòng)下，自塔底向上依次穿過(guò)各塔板上的液層上升至塔頂排出。氣、液在塔內(nèi)逐板接觸進(jìn)行質(zhì)、熱交換，故兩相的組成沿塔高呈階躍式變化。溶劑氣體圖7－4板式塔示意圖11/25/20236氣液傳質(zhì)設(shè)備概述氣液傳質(zhì)設(shè)備的功能圖7－5DJ塔盤圖7－6新型塔板、填料11/25/20237氣液傳質(zhì)設(shè)備概述評(píng)價(jià)設(shè)備性能的指標(biāo)1、填料塔和板式塔的主要比照板式塔填料塔壓降較大小尺寸填料較大；大尺寸填料及規(guī)整填料較小空塔氣速較大小尺寸填料較小；大尺寸填料及規(guī)整填料較大塔效率較穩(wěn)定，效率較高傳統(tǒng)填料低；新型亂堆及規(guī)整填料高持液量較大較小液氣比適應(yīng)范圍較大對(duì)液量有一定要求安裝檢修較易較難材質(zhì)常用金屬材料金屬及非金屬材料均可造價(jià)大直徑時(shí)較低新型填料投資較大11/25/20238氣液傳質(zhì)設(shè)備概述評(píng)價(jià)設(shè)備性能的指標(biāo)2、塔型選擇塔徑在0.6～0.7米以上的塔，過(guò)去一般優(yōu)先選用板式塔。隨著低壓降高效率輕材質(zhì)填料的開發(fā)，大塔也開始采用各種新型填料作為傳質(zhì)構(gòu)件，顯示了明顯的優(yōu)越性。塔型選擇主要需考慮以下幾個(gè)方面的根本性能指標(biāo)：〔1〕生產(chǎn)能力即為單位時(shí)間單位塔截面上的處理量?！?〕別離效率對(duì)板式塔指每層塔板的別離程度；對(duì)填料塔指單位高度填料層所到達(dá)的別離程度；11/25/20239氣液傳質(zhì)設(shè)備概述評(píng)價(jià)設(shè)備性能的指標(biāo)〔3〕操作彈性指在負(fù)荷波動(dòng)時(shí)維持操作穩(wěn)定且保持較高別離效率的能力，通常以最大氣速負(fù)荷與最小氣速負(fù)荷之比表示；〔5〕結(jié)構(gòu)繁簡(jiǎn)及制造本錢?！?〕壓強(qiáng)降指氣相通過(guò)每層塔板或單位高度填料的壓強(qiáng)降；11/25/202310板式塔塔板類型塔板是板式塔的根本構(gòu)件，決定塔的性能。溢流塔板(錯(cuò)流式塔板)：液相降液管堰氣相圖7－7溢流塔板(錯(cuò)流式塔板)：塔板間有專供液體溢流的降液管(溢流管)，橫向流過(guò)塔板的流體與由下而上穿過(guò)塔板的氣體呈錯(cuò)流或并流流動(dòng)。板上液體的流徑與液層的高度可通過(guò)適當(dāng)安排降液管的位置及堰的高度給予控制，從而可獲得較高的板效率，但降液管將占去塔板的傳質(zhì)有效面積，影響塔的生產(chǎn)能力。11/25/202311板式塔塔板類型塔板間沒(méi)有降液管，氣、液兩相同時(shí)由塔板上的孔道或縫隙逆向穿流而過(guò)，板上液層高度靠氣體速度維持。逆流塔板〔穿流式塔板〕：液相氣相圖7－8逆流塔板(穿流式塔板)：優(yōu)點(diǎn)：塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，板上無(wú)液面差板面充分利用，生產(chǎn)能力較大；缺點(diǎn)：板效率及操作彈性不及溢流塔板。與溢流式塔板相比，逆流式塔板應(yīng)用范圍小得多，常見(jiàn)的板型有篩孔式、柵板式、波紋板式等。11/25/202312板式塔塔板類型1、泡罩塔板〔Bubble-capTray〕圖7－9泡罩塔板在工業(yè)上最早〔1813年〕應(yīng)用的一種塔板，其主要元件由升氣管和泡罩構(gòu)成，泡罩安裝在升氣管頂部，泡罩底緣開有假設(shè)干齒縫浸入在板上液層中，升氣管頂部應(yīng)高于泡罩齒縫的上沿，以防止液體從中漏下。溢流式塔板應(yīng)用很廣，按塔板的具體結(jié)構(gòu)形式可分為：泡罩塔板、篩孔塔板、浮閥塔板、網(wǎng)孔塔板、舌形塔板等。11/25/202313板式塔塔板類型液體橫向通過(guò)塔板經(jīng)溢流堰流入降液管，氣體沿升氣管上升折流經(jīng)泡罩齒縫分散進(jìn)入液層，形成兩相混合的鼓泡區(qū)。優(yōu)點(diǎn)：操作穩(wěn)定，升氣管使泡罩塔板低氣速下也不致產(chǎn)生嚴(yán)重的漏液現(xiàn)象，故彈性大。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，塔板壓降大，生產(chǎn)強(qiáng)度低。2、篩孔塔板〔SieveTray〕篩孔塔板即篩板出現(xiàn)也較早〔1830年〕，是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種板型。但由于早期對(duì)其性能認(rèn)識(shí)缺乏，為易漏液、操作彈性小、難以穩(wěn)定操作等問(wèn)題所困，使用受到極大限制。11/25/202314板式塔塔板類型1950年后開始對(duì)篩孔塔板進(jìn)行較系統(tǒng)全面的研究，從理論和實(shí)踐上較好地解決了有關(guān)篩板效率，流體力學(xué)性能以及塔板漏液等問(wèn)題，獲得了成熟的使用經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)方法，使之逐漸成為應(yīng)用最廣的塔板類型之一。圖7－10篩孔塔板3、浮閥塔板〔ValveTray〕自1950年代問(wèn)世后，很快在石油、化工行業(yè)得到推廣，至今仍為應(yīng)用最廣的一種塔板。11/25/202315板式塔塔板類型圖7－11幾種浮閥塔板型式11/25/202316板式塔塔板類型結(jié)構(gòu)：以泡罩塔板和篩孔塔板為根底根底。有多種浮閥形式，但根本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相似，即在塔板上按一定的排列開假設(shè)干孔，孔的上方安置可以在孔軸線方向上下浮動(dòng)的閥片。閥片可隨上升氣量的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)開啟度。在低氣量時(shí)，開度小；氣量大時(shí)，閥片自動(dòng)上升，開度增大。因此，氣量變化時(shí)，通過(guò)閥片周邊流道進(jìn)入液體層的氣速較穩(wěn)定。同時(shí)，氣體水平進(jìn)入液層也強(qiáng)化了氣液接觸傳質(zhì)。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力和操作彈性大，板效率高。綜合性能較優(yōu)異。11/25/202317板式塔塔板類型F1型浮閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，應(yīng)用最普遍，為定型產(chǎn)品。閥片帶有三條腿，插入閥孔后將各腿底腳外翻90°，用以限制操作時(shí)閥片在板上升起的最大高度；閥片周邊有三塊略向下彎的定距片，以保證閥片的最小開啟高度。F1型浮閥分輕閥和重閥。輕閥塔板漏液稍嚴(yán)重，除真空操作時(shí)選用外，一般均采用重閥。4、JCV浮閥塔板〔雙流噴射浮閥塔板JetCo-flowValveTray〕結(jié)構(gòu)：閥籠與塔板固定，閥片在閥籠內(nèi)上下浮動(dòng)。將單一鼓泡傳質(zhì)，變?yōu)殡p流傳質(zhì)，一局部為鼓泡、另一局部為噴射湍動(dòng)傳質(zhì)，使塔的別離效率和生產(chǎn)能力都大大提高。11/25/202318板式塔塔板類型JCV浮閥普通型JCV浮閥與塔板固定方法圖7－12JVC浮閥型式特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、閥片開啟靈活、高效、高通量、壽命長(zhǎng)、耐堵塞。11/25/202319板式塔塔板類型低負(fù)荷下閥片工作狀態(tài)JCV浮閥塔板效率曲線低負(fù)荷下閥片工作狀態(tài)中負(fù)荷下閥片工作狀態(tài)高負(fù)荷下閥片工作狀態(tài)圖7－13JVC浮閥閥片的工作狀態(tài)11/25/202320板式塔塔板類型圖7－14JVC浮閥閥片圖7－15JVC浮閥塔板效率圖11/25/202321板式塔塔板類型低負(fù)荷下閥片工作狀態(tài)圖7－172400JCV浮閥塔板圖7－161800JCV浮閥塔板11/25/202322板式塔塔板類型5、JCPT塔板〔并流噴射填料塔板JetCo-flowPackingTray〕圖7－18JCPT塔板與普通塔板在傳質(zhì)機(jī)理上的區(qū)別：它是填料與塔板的復(fù)合體，靠填料實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)，靠塔板實(shí)現(xiàn)多級(jí)并流。11/25/202323板式塔塔板類型塔板上的液體通過(guò)提液管與塔板之間的間隙被氣體提升，氣液并流通過(guò)提液管，在提液管內(nèi)高速湍動(dòng)混合、傳質(zhì)，然后氣液并流進(jìn)入填料中進(jìn)一步強(qiáng)化傳質(zhì)，并完成氣液別離。氣體靠壓差繼續(xù)上升，進(jìn)入上一層塔板；液體根本以清液的形式回落到塔板上，沿流道進(jìn)入降液管，下降到下一層塔板。圖7－19JCPT塔板111/25/202324板式塔塔板類型圖7－20JCPT塔板2圖7－21JCPT塔板36、舌形塔板一種斜噴射型塔板。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在塔板上沖出假設(shè)干按一定排列的舌形孔，舌片向上張角以20°左右為宜。11/25/202325板式塔塔板類型20=ao50R25氣相圖7－22舌形塔板優(yōu)點(diǎn)：氣流由舌片噴出并帶動(dòng)液體沿同方向流動(dòng)。氣液并流防止了返混和液面落差，塔板上液層較低，塔板壓降較小。氣流方向近于水平。相同的液氣比下，舌形塔板的液沫夾帶量較小，故可達(dá)較高的生產(chǎn)能力。11/25/202326板式塔塔板類型

缺點(diǎn)：張角固定，在氣量較小時(shí)，經(jīng)舌孔噴射的氣速低，塔板漏液嚴(yán)重，操作彈性小。液體在同一方向上加速，有可能使液體在板上的停留時(shí)間太短、液層太薄，板效率降低。7、浮舌塔板為使舌形塔板適應(yīng)低負(fù)荷生產(chǎn)，提高操作彈性，研制出了可變氣道截面〔類似于浮閥塔板〕的浮舌塔板。19R20R1683731o20圖7－23浮舌塔板11/25/202327板式塔塔板類型8、斜孔塔板降液管a斜孔結(jié)構(gòu)b塔板布置受液區(qū)導(dǎo)向孔7－24斜孔塔板在舌形塔板上開展的斜孔塔板，斜孔的開口方向與液流垂直且相鄰兩排開孔方向相反，既保存了氣體水平噴出、氣液高度湍動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，又防止了液體連續(xù)加速，可維持板上均勻的低液面，從而既能獲得大的生產(chǎn)能力，又能到達(dá)好的傳質(zhì)效果。11/25/202328板式塔塔板類型9、網(wǎng)孔塔板擋沫板塔板AA降液管A-A剖視圖受液盤7－25網(wǎng)孔塔板網(wǎng)孔塔板由沖有傾斜開孔的薄板制成，具有舌形塔板的特點(diǎn)。這種塔板上裝有傾斜的擋沫板，其作用是防止液體被直接吹過(guò)塔板，并提供氣液別離和氣液接觸的外表。網(wǎng)孔塔板具有生產(chǎn)能力大，壓降低，加工制造容易的特點(diǎn)。11/25/202329板式塔塔板類型10、垂直篩板7－26垂直篩板在塔板上開按一定排列的假設(shè)干大孔(直徑100～200mm)，孔上設(shè)置側(cè)壁開有許多篩孔的泡罩，泡罩底邊留有間隙供液體進(jìn)入罩內(nèi)。氣流將由泡罩底隙進(jìn)入罩內(nèi)的液體拉成液膜形成兩相上升流動(dòng)，經(jīng)泡罩側(cè)壁篩孔噴出后兩相別離，即氣體上升液體落回塔板。液體從塔板入口流至降液管將屢次經(jīng)歷上述過(guò)程。11/25/202330板式塔塔板類型與普通篩板相比，垂直篩板為氣液兩相提供了很大的不斷更新的相際接觸外表，強(qiáng)化了傳質(zhì)過(guò)程；且氣液由水平方向噴出，液滴在垂直方向的初速度為零，降低了液沫夾帶量，因此垂直篩板可獲得較高的塔板效率和較大的生產(chǎn)能力。11/25/202331板式塔板式塔的流體力學(xué)性能1、浮閥塔板上的氣、液流程塔身溢流堰板降液管塔板受液盤安定區(qū)降液管區(qū)受液盤區(qū)鼓泡區(qū)7－27浮閥塔板的板面結(jié)構(gòu)浮閥塔板的板面結(jié)構(gòu)：鼓泡區(qū)〔有效區(qū)、開孔區(qū)〕、降液管區(qū)、受液盤區(qū)、液體安定區(qū)、邊緣區(qū)、溢流堰。液體從上一塔板的降液管流入板面上的受液盤區(qū)，經(jīng)進(jìn)口安定區(qū)進(jìn)入鼓泡區(qū)與浮閥吹出的氣體進(jìn)行質(zhì)、熱交換后，再由溢流堰溢出進(jìn)入降液管流入下一塔板。11/25/202332板式塔板式塔的流體力學(xué)性能7－28浮閥塔板上的氣流方向來(lái)自下一塔板的氣體經(jīng)鼓泡區(qū)的閥孔分散成小股氣流，并由各閥片邊緣與塔板間形成的通道以水平方向進(jìn)入液層。由于閥片具有斜邊，氣體沿斜邊流動(dòng)具有向下的慣性，因此只有進(jìn)入液層一定距離待慣性消失后氣體才會(huì)折轉(zhuǎn)上升。11/25/202333板式塔板式塔的流體力學(xué)性能氣體在板面上與液體相互混合接觸進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，而后逸出液面上升到上一層塔板。塔板上氣液主體流向?yàn)殄e(cuò)流流動(dòng)。有效長(zhǎng)度泡沫h(huán)lhfhowHTh07－29浮閥塔板的壓降11/25/202334板式塔板式塔的流體力學(xué)性能3、塔板上的不正常操作現(xiàn)象假設(shè)設(shè)計(jì)不當(dāng)或操作時(shí)參數(shù)失調(diào)，輕那么會(huì)引起板效率大降低，重那么會(huì)出現(xiàn)一些不正?，F(xiàn)象使塔無(wú)法工作?！?〕漏液〔Weeping〕漏液：局部液體不是橫向流過(guò)塔板后經(jīng)降液管流下，而是從閥孔直接漏下。原因：氣速較小時(shí)，氣體通過(guò)閥孔的速度壓頭小，缺乏以抵消塔板上液層的重力；氣體在塔板上的不均勻分布也是造成漏液的重要原因。后果：嚴(yán)重的漏液使塔板上不能形成液層，氣液無(wú)法進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)，塔板將失去其根本功能。11/25/202335板式塔板式塔的流體力學(xué)性能氣體分布均勻與否，取決于板上各處阻力是否均等。氣體穿過(guò)塔板的阻力由干板阻力和液層阻力兩局部組成。當(dāng)板上結(jié)構(gòu)均勻、各處干板阻力相等時(shí)，板上液層阻力即液層厚度的均勻程度將直接影響氣體的分布。

液層波動(dòng)：波峰處液層厚，閥孔氣量小、易漏液。由此引起的漏液是隨機(jī)的。可在設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)增大干板阻力。板上液層厚度不均勻：液層波動(dòng)和液面落差。液面落差：塔板入口側(cè)的液層厚于塔板出口側(cè)，使氣流偏向出口側(cè)，入口側(cè)的閥孔那么因氣量小而發(fā)生漏液。塔板上設(shè)入口安定區(qū)可緩解此現(xiàn)象。11/25/202336板式塔板式塔的流體力學(xué)性能采用雙流型、多流型或階梯型塔板，在塔徑或液體流量很大時(shí)可減少液面落差。單流型雙流型多流型階梯流型7－31雙流型、多流型或階梯型塔板示意圖11/25/202337板式塔板式塔的流體力學(xué)性能圖7－32雙流型塔板實(shí)圖圖7－33多流型塔板實(shí)圖11/25/202338板式塔板式塔的流體力學(xué)性能〔2〕液沫夾帶和氣泡夾帶〔Entrainment〕液沫夾帶：氣體鼓泡通過(guò)板上液層時(shí)，將局部液體分散成液滴，而局部液滴被上升氣流帶入上層塔板?！?〕小液滴的沉降速度小于液層上方空間上升氣流的速度，夾帶量與板間距無(wú)關(guān)；〔2〕較大液滴的沉降速度雖大于氣流速度，但它們?cè)跉饬鞯臎_擊或氣泡破裂時(shí)獲得了足夠的向上初速度而被彈濺到上層塔板。夾帶量與板間距有關(guān)。這種夾帶由兩局部組成：11/25/202339板式塔板式塔的流體力學(xué)性能

氣泡夾帶：液體在降液管中停留時(shí)間太短，大量氣泡被液體卷進(jìn)下層塔板。液沫夾帶和氣泡夾帶是不可防止的，但夾帶量必需嚴(yán)格地控制在最大允許值范圍內(nèi)。后果：液沫夾帶是液體的返混，氣泡夾帶是氣體的返混，均對(duì)傳質(zhì)不利。嚴(yán)重時(shí)可誘發(fā)液泛，完全破壞塔的正常操作?！?〕液泛〔Dumpingofliquid〕塔內(nèi)液體不能順暢逐板流下，持液量增多，氣相空間變小，大量液體隨氣體從塔頂溢出。11/25/202340板式塔板式塔的流體力學(xué)性能

夾帶液泛：板間距過(guò)小，操作液量過(guò)大，上升氣速過(guò)高時(shí)，過(guò)量液沫夾帶量使板間充滿氣、液混合物而引發(fā)的液泛。

溢流液泛：液體在降液管內(nèi)受阻不能及時(shí)往下流動(dòng)而在板上積累所致。為使液體能由上層塔板穩(wěn)定地流入下層塔板，降液管內(nèi)必須維持一定的液柱高度。Hdhf+h

HTh0howhw圖7－34降液管內(nèi)的液柱高度11/25/202341填料塔填料塔的結(jié)構(gòu)7653421液體氣體8圖7－51填料塔示意圖

塔體：一般取為圓筒形，可由金屬、塑料或陶瓷制成，金屬筒體內(nèi)壁常襯以防腐材料。操作原理：液體經(jīng)塔頂噴淋裝置均勻分布于填料上，依靠重力作用沿填料外表自上而下流動(dòng)，并與在壓強(qiáng)差推動(dòng)下穿過(guò)填料空隙的氣體相互接觸，發(fā)生傳熱和傳質(zhì)。

填料：大致可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類，是傳熱和傳質(zhì)的場(chǎng)所。塔內(nèi)件：包括填料支承與壓緊裝置、液體與氣體分布器、液體再分布器以及氣體除沫器等。11/25/202342填料塔填料1、填料的主要特性：填料塔的核心，是氣液兩相接觸進(jìn)行質(zhì)、熱傳遞的場(chǎng)所。填料的流體力學(xué)和傳質(zhì)性能與填料的材質(zhì)、大小和幾何形狀緊密相關(guān)，材質(zhì)一定時(shí)，表征填料特性的數(shù)據(jù)主要有：〔1〕比外表積a：?jiǎn)挝惑w積填料層所具有的外表積(m2/m3)。被液體潤(rùn)濕的填料外表就是氣液兩相的接觸面。大的a和良好的潤(rùn)濕性能有利于傳質(zhì)速率的提高。對(duì)同種填料，填料尺寸越小，a越大，但氣體流動(dòng)的阻力也要增加。11/25/202343填料塔填料〔2〕空隙率：填料比外表積與空隙率三次方的比值(1/m)，a/3，表示填料的流體力學(xué)性能，值越小，流動(dòng)阻力越小。有干填料因子與濕填料因子之分。單位體積填料所具有的空隙體積(m3/m3)。代表的是氣液兩相流動(dòng)的通道，

大，氣、液通過(guò)的能力大，氣體流動(dòng)的阻力小。

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0.45～0.95。〔3〕填料因子：11/25/202344填料塔填料〔4〕堆積密度p：機(jī)械強(qiáng)度大，化學(xué)穩(wěn)定性好以及價(jià)格低廉等也是優(yōu)良填料應(yīng)盡量兼有的性質(zhì)。單位體積填料的質(zhì)量(kg/m3)。在機(jī)械強(qiáng)度允許條件下，填料壁要盡量薄，以減小填料的堆積密度，從而既可降低本錢又可增加空隙率。注意：一些難以定量表達(dá)的因素(幾何形狀)對(duì)填料的流體力學(xué)和傳質(zhì)性能也有重要的影響。新型填料的開發(fā)一般是改進(jìn)填料幾何形狀使之更為合理，從而獲得高的填料效率。11/25/202345填料塔填料2、常用的填料〔Typicaltowerpacking〕常用的填料可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。散裝填料在塔內(nèi)可亂堆，也可以整砌。〔1〕拉西環(huán)〔Raschigring〕填料最早使用的一種填料，為高徑比相等的陶瓷和金屬等制成的空心圓環(huán)。圖7－52填料（拉西環(huán)）11/25/202346填料塔填料缺點(diǎn)：高徑比大，堆積時(shí)填料間易形成線接觸，故液體常存在嚴(yán)重的溝流和壁流現(xiàn)象。且拉西環(huán)填料的內(nèi)外表潤(rùn)濕率較低，因而傳質(zhì)速率也不高。在拉西環(huán)根底上衍生了θ環(huán)、十字環(huán)及螺旋環(huán)等，其根本改進(jìn)是在拉西環(huán)內(nèi)增加一結(jié)構(gòu)，以增大填料的比外表積。圖7－53填料（改進(jìn)的拉西環(huán)）優(yōu)點(diǎn)：易于制造，價(jià)格低廉，且對(duì)它的研究較為充分，所以在過(guò)去較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。11/25/202347填料塔填料〔2〕鮑爾環(huán)〔Pallring〕填料在環(huán)的側(cè)壁上開一層或兩層長(zhǎng)方形小孔，小孔的母材并不脫離側(cè)壁而是形成向內(nèi)彎的葉片。上下兩層長(zhǎng)方形小孔位置交錯(cuò)。圖7－54填料（鮑爾環(huán)）同尺寸的鮑爾環(huán)與拉西環(huán)雖有相同的比外表積和空隙率，但鮑爾環(huán)在其側(cè)壁上的小孔可供氣液流通，使環(huán)的內(nèi)壁面得以充分利用。比之拉西環(huán)，鮑爾環(huán)不僅具有較大的生產(chǎn)能力和較低的壓降，且別離效率較高，溝流現(xiàn)象也大大降低。11/25/202348填料塔填料鮑爾環(huán)填料的優(yōu)良性能使它一直為工業(yè)所重視，應(yīng)用十分廣泛。可由陶瓷、金屬或塑料制成。圖7－55填料（鮑爾環(huán)）〔3〕階梯環(huán)填料〔Stairring〕階梯環(huán)填料的結(jié)構(gòu)與鮑爾環(huán)填料相似，環(huán)壁上開有長(zhǎng)方形小孔，環(huán)內(nèi)有兩層交錯(cuò)45°的十字形葉片，環(huán)的高度為直徑的一半，環(huán)的一端成喇叭口形狀的翻邊。圖7－56填料（階梯環(huán)）11/25/202349填料塔填料這樣的結(jié)構(gòu)使得階梯環(huán)填料的性能在鮑爾環(huán)的根底上又有提高，其生產(chǎn)能力可提高約10%，壓降那么可降低25%，且由于填料間呈多點(diǎn)接觸，床層均勻，較好地防止了溝流現(xiàn)象。階梯環(huán)一般由塑料和金屬制成，由于其性能優(yōu)于其它側(cè)壁上開孔的填料，因此獲得廣泛的應(yīng)用。圖7－57填料（階梯環(huán)）〔4〕弧鞍形(Berlsaddle)

矩鞍形(Intaloxsaddle)填料一種外表全部展開的具有馬鞍形狀的瓷質(zhì)型填料(馬鞍填料)?；“疤盍显谒?nèi)呈相互搭接狀態(tài)，形成弧形氣體通道，11/25/202350填料塔填料圖7－58填料（弧鞍形）圖7－59填料（矩鞍形）優(yōu)點(diǎn)：空隙率高，氣體阻力小，液體分布性能較好，填料性能優(yōu)于拉西環(huán)。矩鞍填料的兩端為矩形，且填料兩面大小不等?？朔嘶“疤盍舷嗷ブ丿B的缺點(diǎn)，填料的均勻性得到改善。液體分布均勻，氣液傳質(zhì)速率得到提高。瓷矩鞍填料是目前采用最多的一種瓷質(zhì)填料。缺點(diǎn)：相鄰填料易相互套疊，使填料有效外表降低，從而影響傳質(zhì)速率。11/25/202351填料塔填料〔5〕金屬英特洛克斯〔Intalox〕填料有環(huán)形與鞍形的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，生產(chǎn)能力大、壓降低、液體分布性能好、傳質(zhì)速率高及操作彈性大，在減壓蒸餾中其優(yōu)勢(shì)更為顯著。圖7－60金屬英特洛克斯填料與實(shí)體填料對(duì)應(yīng)的另一類填料為網(wǎng)體填料。有多種形式，如金屬絲網(wǎng)制成的網(wǎng)環(huán)和鞍型網(wǎng)等?！?〕網(wǎng)體填料〔Wiregauzepackings〕11/25/202352填料塔填料圖7－61網(wǎng)體填料缺點(diǎn)：造價(jià)很高，故多用于實(shí)驗(yàn)室中難別離物系的別離。優(yōu)點(diǎn)：網(wǎng)絲細(xì)密，空隙很高，比外表積很大。由于毛細(xì)管作用，填料外表潤(rùn)濕性能很好。故網(wǎng)體填料氣體阻力小，傳質(zhì)速率高?！?〕規(guī)整填料使用時(shí)根據(jù)填料塔的結(jié)構(gòu)尺寸，疊成圓筒形整塊放入塔內(nèi)或分塊拼成圓筒形在塔內(nèi)砌裝。規(guī)整填料一般由波紋狀的金屬網(wǎng)絲或多孔板重疊而成。11/25/202353填料塔填料圖7－62規(guī)整填料優(yōu)點(diǎn)：空隙大，生產(chǎn)能力大，壓降小。流道規(guī)那么，只要液體初始分布均勻，那么在全塔中分布也均勻，因此規(guī)整填料幾乎無(wú)放大效應(yīng)，通常具有很高的傳質(zhì)效率。缺點(diǎn)：造價(jià)較高，易堵塞難清洗，因此工業(yè)上一般用于較難別離或別離要求很高的情況。11/25/202354填料塔填料圖7－63各種規(guī)整填料CorrugatedMetalPlatesPackings

6400金屬板波紋規(guī)整填料11/25/202355填料塔填料塔的附屬結(jié)構(gòu)附屬結(jié)構(gòu)的選型、設(shè)計(jì)、安裝是否正確合理，對(duì)填料塔的操作和傳質(zhì)別離效果都會(huì)有直接影響，應(yīng)給予足夠的重視。主要包括：填料支承裝置、液體分布及再分布裝置、氣體進(jìn)口分布裝置及出口除沫裝置等。1、填料支承板〔Packingsupportplate〕用以支承填料的部件。它應(yīng)具有：〔1〕足夠的機(jī)械強(qiáng)度以承受設(shè)計(jì)載荷量，支承板的設(shè)計(jì)載荷主要包括填料的重量和液泛狀態(tài)下持液的重量?！?〕足夠的自由面積以確保氣、液兩相順利通過(guò)?？傞_孔面積應(yīng)盡可能不小于填料層的自由截面積。開孔率過(guò)小可導(dǎo)致液泛提前發(fā)生。一般開孔率在70%以上。11/25/202356填料塔填料塔的附屬結(jié)構(gòu)常用的支承板有柵板、升氣管式和氣體噴射式等類型。

柵板(supportgrid)：優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低；缺點(diǎn)是柵板間的開孔容易被散裝填料擋住，使有效開孔面積減小。圖7－65柵板11/25/202357填料塔填料塔的附屬結(jié)構(gòu)

升氣管式：具有氣、液兩相分流而行和開孔面積大的特點(diǎn)。氣體由升氣管側(cè)面的狹縫進(jìn)入填料層。圖7－66升氣管式支承板11/25/202358填料塔填料塔的附屬結(jié)構(gòu)

氣體噴射式(multibeampackingsupportplate)：具有氣、液兩相分流而行和開孔面積大的特點(diǎn)。氣體由波形的側(cè)面開孔射入填料層。圖7－67氣體噴射式支承板11/25/202359填料塔填料塔的附屬結(jié)構(gòu)2、床層限位圈和填料壓板(Bedlimiterandholddownplate)填料壓緊和限位裝置安裝在填料層頂部，用于阻止填料的流化和松動(dòng)，前者為直接壓在填料之上的填料壓圈或壓板，后者為固定于塔壁的填料限位圈。規(guī)整填料一般不會(huì)發(fā)生流化，但在大塔中，分塊組裝的填料會(huì)移動(dòng)，因此也必需安裝由平行扁鋼構(gòu)造的填料限制圈。圖7－68床層限位圈和填料壓板11/25/202360填料塔填料塔的附屬結(jié)構(gòu)3、液體分布器〔Liquiddistributor〕

作用：將液體均勻分布于填料層頂部?！?〕蓮蓬頭分布器：噴頭的下部為半球形多孔板，噴頭直徑為塔徑的1/3～1/5，一般用于直徑在0.6m以下的塔中。它的主要缺點(diǎn)是噴灑孔易堵塞，且氣量較大時(shí)液沫夾帶量大。液體初始分布質(zhì)量將直接影響到液體在整個(gè)填料層的分布，從而影響填料塔的別離效率和操作彈性，因此液體分布器是填料塔的一個(gè)極為重要的內(nèi)部構(gòu)件。圖7－69蓮蓬頭分布器11/25/202361填料塔填料塔的附屬結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)：也存在小孔易堵塞的問(wèn)題，故被噴淋的液體不能有固體顆?；驊腋∥??！?〕壓力型多孔管式分布器：有環(huán)形和梯形兩種。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、易于支承。自由面積較大(一般在70%以上)，氣體阻力小，適用于氣體流量很大的場(chǎng)合。其操作彈性在2:1～2.5:1之間。圖7－70壓力型多孔管式分布器11/25/202362填料塔填料塔的附屬結(jié)構(gòu)梯形圖7－71梯形分布器11/25/202363填料塔填料塔的附屬結(jié)構(gòu)〔3〕孔流分布器：有盤式和槽式兩種。盤式孔流分布器：氣、液流道別離，液體自盤底的噴淋孔流下，盤中維持有一定高度的液位，氣體那么從盤中設(shè)置的圓管中上升。優(yōu)點(diǎn)：具有較多的噴淋點(diǎn)數(shù)，分布質(zhì)量比較高，且操作彈性可高達(dá)4：1。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)較高，對(duì)安裝水平度要求高。氣體通過(guò)阻力較大，一般適用于氣體負(fù)荷不太大的場(chǎng)合。圖7－72盤式孔流分布器11/25/202364填料塔填料塔的附屬結(jié)構(gòu)槽式溢流分布器：液體從通常為V字形的溢流口中溢出。一般適用于直徑大于1.0m的填料塔中。優(yōu)點(diǎn)：抗堵、抗腐蝕能力強(qiáng)，操作可靠，可處理含固體的物料，操作彈性和處理量較大，操作彈性可到達(dá)4：1。缺點(diǎn)：分布質(zhì)量極易受液面的波動(dòng)和分布器水平度的影響，故通常必須裝有水平調(diào)節(jié)裝置。圖7－73槽式溢流分布器11/25/202365填料塔填料塔的附屬結(jié)構(gòu)4、液體再分布器〔Liquidredistributor〕偏流效應(yīng)越嚴(yán)重，設(shè)置液體再分布器的填料間隔應(yīng)越小，如拉西環(huán)每段填料高度一般約為塔徑的3倍，而鮑爾環(huán)和鞍形填料可分為塔徑的5～10倍。隨液體流經(jīng)的