填料塔基础知识.docx

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工业上完成吸收操作的设备统称为吸收塔。

常见的有板式塔、填料塔两种。

板式塔多用于精馏操作，填料塔多用于吸收操作。

一、填料塔的结构

填料塔主要由塔体、填料及其附件（除沫装置、液体分布装置、气体分布装置、填料支撑装置、填料压紧装置等）构成。

填料塔操作时，气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，在压差作用下自下向上与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，而液体自塔上部进入，通过液体分布装置均匀喷洒在塔截面上，在重力作用下沿填料层向下流动。

在填料表面上，气液两相密切接触进行质、热传递。

填料塔属于连续接触式气液传质设备，填料层内气液两相呈逆流接触，填料的润湿表面为气液两相接触传质表面，气液两相组成沿塔高连续变化，正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。

二、填料塔的特点

 与板式塔比较，填料塔具有如下特点：

1、生产能力大。

填料塔内件开孔率大，空隙率大，液泛点高。

2、分离效率高。

适合处理难分离混合气体的分离，塔高较低。

3、压降较小，适合减压操作，且能耗低。

4、持液量小，适宜处理热敏性物料

5、操作弹性较小，对液体负荷变化较敏感，若液体负荷较小或较大，易产生干塔或液泛现象。

6、适宜处理易起泡和腐蚀性的物料，可利用填料消泡及采用防腐材料制造的填料。

7、不宜处理含固或易聚合的物料，因清洗较麻烦。

三、填料的作用 

1、提供气液接触面积；

2、强化气体湍动，降低气相传质阻力；

3、更新液膜表面，降低液相传质阻力。

填料的好坏是决定填料塔性能的主要因素，对操作影响较大的填料特性有比表面积、空隙率、填料因子和单位堆积体积的填料数目。

四、填料的性能 

为使填料塔发挥良好的性能，填料应符合以下几项主要要求。

1、要有较大的比表面积 单位体积填料层所具有的表面积称为填料的比表面积，用δ表示，单位为m2/m3。

填料的表面只有被流动的液相所润湿，才能构成有效的传质面积。

因此，还要求填料有良好的润湿性及有利于液体均匀分布的形状。

同一种类的填料，尺寸越小，其比表面积越大。

2、要求有较高的空隙率 单位体积填料所具有的空隙体积称为填料的空隙率，用ε表示，单位为m3/m3。

一般说填料的空隙率多在0.45～0.95范围内，当ε较高时，气液通过能力大且气流阻力小，操作弹性范围较宽。

3、要求填料因子较小 将δ与ε组合成δ/ε3的形式即为干填料因子，单位为m-1。

填料因子表示填料的流体力学性能。

当填料被喷淋的液体润湿后，填料表面覆盖了一层液膜，δ与ε均发生相应的变化，此时的δ/ε3即为湿填料因子，以φ表示。

φ值小则填料层阻力小，发生液泛时的气速提高，亦即流体力学性能好。

4、要求单位堆积体积的填料数目适宜 对于同一种填料，单位堆积体积内所含填料的个数是由填料尺寸决定的。

填料尺寸减小，填料数目就增加，填料层的比表面积也增大，而空隙率较小，气体阻力亦相应增加，填料造价提高。

反之，若尺寸过大，在靠近塔壁处，填料层空隙很大，将有大量液体由此短路通过。

为控制气液分布不均现象，填料尺寸不宜大于塔径D的1/10～1/8。

此外，还要求填料经济、实用及可靠，要求填料单位体积的质量轻、造价低、坚固耐用、不易堵塞、有足够的机构强度、对于气液两相介质都具有良好的化学稳定性。

实际应用时，各种填料不可能完全具备上述要求，需依据具体情况加以选择。

五、填料的类型 

填料的种类按填料形状分，有网体填料和实体填料；按材质分，有金属填料、塑料填料、陶瓷填料和石墨填料等；按填料的装填方式分，有散装（乱堆）填料和规整填料。

散装填料是一类具有一定几何尺寸的颗粒体，以散装方式堆积在塔内。

依结构特点不同，一般分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料和球型填料。

规整填料是一类在塔内整齐有规则排放的填料，依几何结构不同分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等。

工业生产常用的填料有：

拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍环、矩鞍环、球型、波纹填料及脉冲填料。