化工設備-填料塔結構

塔的塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。液體從塔底送入，經(jīng)氣體分布裝置（小直徑塔一的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸塔高連續(xù)變化，在正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相。稱為壁流。壁流效應造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質效率下降。因此，當填料層較高時，需要進行分段，中間設置再分布裝置。液體流下的液體經(jīng)液體收集器收集后，送到液體再分布器，經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料上。填料塔具有生產(chǎn)能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等優(yōu)點。率降低；不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料；對側線進料和出料等復雜精餾不太適合等。料表面雖然潤濕，但液流不暢，液體有某種程度的面積a仍不失為重要的參量。（2）空隙率ε值以高為宜。），塔徑與填料尺寸之比D/d>8（此比值在8～15之間為宜以便氣、液分布均勻。若D/d<8，在近塔壁處填料層空隙率比填料層中心部位的空隙率明顯偏高，會影響氣液的均勻分布。若D/d值過大，即填料尺寸偏小，氣流阻力增大。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、液止氣液兩相進料，并經(jīng)排液至無滴液流出時存留于液負荷無關。動持液量是指填料塔停止氣液兩相進關。總持液量是指在一定操作條件下存留于填料層之和，即Ht=H0+Hs性和傳質是有益的，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。下降液膜的摩擦阻力形成了填料層的壓降。填料層噴淋量越大，壓降越大；在一定的液體噴淋量下，料層的壓降DP/Z與空塔氣速u的關系標繪在對數(shù)坐標紙上，可得到如圖3-13所示的曲線簇。在圖片10-53中，直線0表示無液體噴淋（L=0）時，干填料的□P/Z～u關系，稱為干填料壓降線。從圖中可看出，在一定的噴淋量下，壓降隨空塔氣速的變化曲線大致可填料層的持液量不變，該區(qū)域稱為恒持液量區(qū)。此時□P/Z～u為一直線，位于干填料壓降線的左側，且基膜增厚，填料層的持液量隨氣速的增加而增大，此現(xiàn)象稱為攔液。開始發(fā)生攔液現(xiàn)象時的空塔氣速稱為載使填料層的持液量不斷增大，填料層內(nèi)幾乎充滿液體。氣速增加很小便會引起壓降的劇增，此現(xiàn)象稱為液域稱為載液區(qū)，泛點以上的區(qū)域稱為液泛區(qū)。某些填料，載點與泛點并不明顯，故上述三個區(qū)域間無截然的界限。呈氣泡形式通過液層，氣流出現(xiàn)脈動，液體況稱為淹塔或液泛。影響液泛的因素很多，如填料的特性、流體的物性及操作的液氣比等。填料特性的影響集中體現(xiàn)在填料因子上。填料因子F值越小，越不易發(fā)生液泛現(xiàn)象。粘度越小，則泛點氣速越大。速愈小。體充分潤濕，而填料表面的潤濕狀況取決于塔內(nèi)的液體噴淋密度及填料材質的表面潤濕性能。液體噴淋密度是指單位塔截面積上，單位時間內(nèi)噴淋的液體體積，以U表示，單位為m3/（m2·hUmin=(Lw)mina）；）；也可采用經(jīng)驗值。對于直徑不超過75mm的散裝填料，可取最小潤濕速率(LW)min為0.08m3/（m·h對于直徑大于75mm的散裝填料，取(LW)min=0.1性能最好，塑料填料的潤濕性能最差。體再循環(huán)的方法加大液體流量，以保證填料表面的料材質的填料，可采用表面處理方法，改善其表面的潤濕性能。的原因很多，如：填料層內(nèi)的氣液分布不均的氣體局部向下運動；塔內(nèi)氣液的湍流脈動平均推動力變小，傳質效率降低。因此，按理想的活塞流設計的填料層高度，因返混的影響需適當加高，以保證預期的分離效果。生氣、液傳質，故a值具有實際意義。下面介紹計算的恩田（Onda）公式，該公式為：μLσ——液體表面張力，N/m；碳鋼恩田（Onda）等關聯(lián)了大量液相和氣相傳質數(shù)據(jù)=0.0051-1/2（10-45）式中kL——液相傳質系數(shù)，kmol/（m2skmol/m3DL——溶液在液相中的擴散系數(shù)，m2/s；dP——填料的名義尺寸，m。（10-46）kG——氣相傳質系數(shù)，kmol/（m2skPaR——氣體常數(shù)，8.314KJ/（kmolKT——氣體溫度，K；DG——溶質在氣體中的擴散系數(shù)，m2/s；μG——氣體粘度，Pa.s；恩田提出的關聯(lián)式（10-45）和式（10-46）是以式（10-44）計算的潤濕表面積為基準整理的。因此，高度或填料塔高度。的經(jīng)驗關聯(lián)式很多，此處不再舉例。支承板支承板的主要用途是支承板內(nèi)的填料，同時又能保證氣液兩相順利通過。支承板若設計不液體分布器液體分布器對填料塔的性能影響極大。分布器設計不當，液體預分布不均，填料層內(nèi)的有效潤濕面積減少而偏流現(xiàn)象和溝流現(xiàn)象增加，即使填料性能再好也很難得到滿意的分離效果。據(jù)10.2.1所述，填料塔內(nèi)產(chǎn)生向壁偏流是因為液體觸及塔壁之后，其流動不再具有隨機性而沿壁流下。既然如此，直徑越大的填料塔，塔壁所特別是單位塔截面上的噴淋點數(shù)太少，是產(chǎn)生上述狀況的重要因素。近一、二十年來，許多直徑幾米至十幾米的大型填料塔的操作實踐表明，填料塔只要設計正確，保證液體預分布均勻，特別是保證單位塔截面小型塔將具有一致的傳質效率。常用的液體分布器結構如圖10-57所示。多孔管式分布器（對安裝水平度要求不高，對氣體的阻力也很潔凈的。槽式分布器（圖10-57b）多用于直徑較大的填料塔。這種分布器不易堵塞，對氣體的阻力小，但對安裝水平要求較高，特別是當液體負荷較小時?？装逍头植计鳎▓D10-57c）對液體的分布情況與槽式分布器差不多，但對氣體阻力較大，只適用于氣體負荷不太大的場合。內(nèi)。這種分布器的缺點是，當氣量較大時會產(chǎn)生較多的液沫夾帶。液體再分布器為改善向壁偏流效應造成的液體分布不均，可在填料層內(nèi)部每隔一定高度設置一液體分布器。每段填料層的高度因填料種類而異，偏現(xiàn)象嚴重的拉西環(huán)，每段高度約為塔徑的5~10倍。除沫器除沫器是用來除去填料層頂部逸出的氣體中的液滴，安裝在液體分布器上方。當塔內(nèi)氣速不大，工藝過程由無嚴格要求時，一般可不設除沫器。除沫器種類很多，常見的有折板除沫器，絲網(wǎng)除沫器，旋流板除沫器。折板除沫器阻力較?。?0~100Pa只能除去50μm的微小液滴，壓降不大于250Pa,但造價較高。旋流板除沫器壓降為300Pa以下，其造價比絲網(wǎng)除沫器便宜，除沫效果比折板好。對于許多逆流氣液接觸過程，填料塔和板式塔都是可以適用的，設計者必須根據(jù)具體情況進行選用。