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行業(yè)資訊

化工設(shè)備-填料塔

發(fā)布時間:2021-03-02 11:59:40 人氣:

填料塔 (Pa cking Co lumn)是塔設(shè)備 的一種 。
塔內(nèi) 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(yīng)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 。
構(gòu)造 較簡單 ,檢修 較方便 。
廣泛應(yīng)用 于氣體 吸收 、蒸餾 、 等操控 。
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1
 
填料塔 的構(gòu)造
 
◆填料 層:提供 氣液 接觸 的場所 。
 
◆液體 分布 器:均勻分布 液體 ,以避免出現(xiàn) 發(fā)生 溝流現(xiàn)象 。
 
◆液體 再分布 器:避免出現(xiàn) 壁流現(xiàn)象 發(fā)生 。
 
◆支撐板 :支撐 填料 層,使氣體 均勻分布 。
 
◆除沫器 : 塔頂 氣體 出口處 夾帶 液體 。
 
氣體 從塔底送入 ,經(jīng)氣體 分布 裝置 (小直徑 塔一般 不設(shè)氣體 分布 裝置 )分布 后,與液體 呈逆流 連續(xù) 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(zhì) 。
 
填料塔 屬于 連續(xù) 接觸式 氣液 傳質(zhì) 設(shè)備 ,兩相構(gòu)成 沿塔高 連續(xù) 變化 ,在正常 操控 狀態(tài) 下,氣相 為連續(xù) 相,液相 為分散相 。
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2
 
填料塔 的附件
 
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 。
 
⑴填料 支撐 裝置
 
主要用途 是支撐 塔內(nèi) 的填料 ,同時 又能保證 氣液 兩相順利 通過 。
若設(shè)計 不當 ,填料塔 的液泛將會 首先 在填料 支撐 裝置 上發(fā)生 。
 
對填料 支撐 裝置 的要求 :
 
◆對于 普通 填料 ,支撐 裝置 的自由 截面積 應(yīng)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 ;
 
◆構(gòu)造 要合理 ,利于 氣液 兩相均勻分布 ,阻力 小,便于 拆裝 。
 
⑵液體 分布 裝置
 
液體 在填料塔 內(nèi)均勻分布 ,可以  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(huán)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(shù) ),各布液點均勻 性,各布液點上液相 構(gòu)成 的均勻 性決定 ,設(shè)計 液體 分布 器主要是決定 這些 參數(shù) 的構(gòu)造 尺寸 。
 
對液體 分布 器的選型 和設(shè)計 ,一般 要求 :液體 分布 要均勻 ;自由 截面 率要大;操控 彈性 大;不易 堵塞 ,不易 造成 霧沫夾帶 及起泡 等;可用 多種 材料 制作 ,且操控 安裝 方便 ,容易 調(diào)整 水平 。
 
⑶液體 再分裝置
 
液體 再分裝置 作用 是減小 壁流現(xiàn)象 。
 
壁流現(xiàn)象 :在亂堆 填料 層內(nèi)存在 的液體 逐漸 流向 塔壁的現(xiàn)象 。
 
在填料 層內(nèi)每隔 一定 高度 設(shè)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(gòu)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。
⑷除沫裝置
當塔內(nèi)操作氣速較大或液沫夾帶現(xiàn)象嚴重時,可在液體分布器的上方設(shè)置除沫裝置,主要用途是出口氣流中的液滴。

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(jīng)常需要在頂設(shè)置除沫器。

常用的除沫器有以下幾種:

✦折流板式除沫器,它是一種利用慣性使液滴得以分離的裝置,一般在小塔中使用。
✦旋流板式除沫器,由幾塊固定的旋流板片組成,氣體通過時,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動,造成一個離心力場,液滴在離心力作用下,向塔壁運動實現(xiàn)了氣液分離。適用于大塔徑凈化要求高的場合。
✦絲網(wǎng)除沫器,它由金屬絲卷成高度為100-150的盤狀使用。安裝方式多種多樣,氣體通過除霧沫器的壓強降約為120-250Kp,絲網(wǎng)除沫器的直徑由氣體通過絲網(wǎng)的大氣速決定。

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⑸填料壓緊裝置
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(jié)構(gòu),使操作正常、穩(wěn)定,在高壓降、瞬時負荷波動等情況下,填料層發(fā)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(zhì)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(chǎn)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(chǎn)能力及分離效率。
床層制板:固定在填料上端。
3
填料塔的操作方式
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(tǒng)建立并調(diào)節(jié)塔的操作條件,使填料塔滿足分離要求。
⑴填料塔的操作方式:
液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上,并沿填料表面流下;氣體從塔底送入,經(jīng)氣體分布裝置分布后,與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙;在填料表面上,氣液兩相接觸進行傳質(zhì)。
⑵填料塔的操作特點:
填料塔屬于微分接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備,兩相組成沿塔高連續(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。
4
氣液兩相的流體力學特性
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。
⑴填料層的持液量
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(nèi)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?shù)某忠毫繉μ盍纤僮鞯姆€(wěn)定性和傳質(zhì)是有益的,可以提供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,處理能力下降。

✦結(jié)論:持液量不宜太小,也不宜太大。

⑵填料層的壓降

✦產(chǎn)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(guān):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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