塔裝置概述$ g4 u" e8 c& u. p2 t5 q& r' s
% n# [5 d% j3 e3 }9 c塔裝置是化工、石油化工和煉油等生產中最重要的裝置之一。它可使氣（或汽）液和液液兩相之間進行緊密接觸，達到相際傳質及傳熱的目的。可在塔裝置中完成的常見的單元操作有：
精餾、吸收、解吸和萃取等。此外，工業氣體的冷卻與**、氣體的濕法淨制和乾燥，以及兼有氣液兩相傳質和傳熱的增濕、減溼等。
" d* y: |7 h) p. h$ g3 t) }- ga- z這些過程都是在一定的壓力、溫度、流量等工藝條件下，在一定的裝置內完成的。
由於其過程中兩種介質主要發生的是質的交換，所以也將實現這些過程的裝置叫傳質裝置；從外形上看這些裝置都是豎直安裝的圓筒形容器，且長徑比較大，形如「塔」，故習慣上稱其為塔裝置。按塔的內件構成結構分為板式塔和填料塔
: f8 ~% \+ gb; c●
●逐級接觸式：板式塔0 ^) v0 w: e' q' l9 m; w' g2 j
! y8 n0 e9 ~6 j) r3 |: \
●微分接觸式：填料塔. f, x+ a1 u/ w7 z, z5 kx
4 w4 p1 p" a" z, ~9 5 u
在板式塔中裝有一定數量的塔盤，液體借自身的重量自上而下沉向塔底(在塔盤板上沿塔徑橫向流動)，氣體靠壓差自下而上以鼓泡的形式穿過塔盤上的液層公升向塔頂。在每層塔盤上氣、液兩相密切接觸，進行傳質，使兩相的組分濃度沿塔高呈階梯式變化。. m.
fn& n# b/ _6 m+ v& f
（2）填料塔1 g7 e7 w3 b( t, x6 yd1 b
" \% g* |, l2 q; i填料塔是以塔內的填料作為氣液兩相間接觸構件的傳質裝置。填料塔的塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或規整的方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上公升氣流吹動。
液體從塔頂經液體分布器噴淋到填料上，並沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經氣體分布裝置（小直徑塔一般不設氣體分布裝置）分布後，與液體呈逆流連續通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質。填料塔屬於連續接觸式氣液傳質裝置，兩相組成沿塔高連續變化，在正常操作狀態下，氣相為連續相，液相為分散相。
4 t* _2 x?7 o2 e6 i( _. hz4 y3 j( n- n+ l% j
當液體沿填料層向下流動時，有逐漸向塔壁集中的趨勢，使得塔壁附近的液流量逐漸增大，這種現象稱為壁流。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，中間設定再分布裝置。
液體再分布裝置包括液體收集器和液體再分布器兩部分，上層填料流下的液體經液體收集器收集後，送到液體再分布器，經重新分布後噴淋到下層填料上。
9 t( d6 k% v% r
" y6 i5 i6 l( q
塔型選擇
" h, z5 |: j+ o 7 m# y+ g. l% i: j8 d1 u/ [( z. w9 n5 ^
作為主要用於傳質過程的塔裝置，首先必須使氣液兩相能充分接觸，以獲得較高的傳質效率，除了應滿足工藝條件，還應滿足如下基本要求：, ?, x.
z: h: v7 i0 s1 p' w
●●◆●
生產能力要大。即單位塔截面上單位時間內物料的處理量要大。在較大的氣液流速下，仍不知發生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞正常操作的現象。, g" x9 i9 \$ f/ jm( a
●◆分離效率高。即氣、液相能充分接觸且分離效果好。/ a6 f4 q. w0 a) t
●操作彈性大。即有較強的適應性和寬的操作範圍。能適應不同性質的物料且在負荷波動時能維持操作穩定，仍有較高的分離效率。
" _7 l/ w( e+ f( r5 l( q●
●壓降小。即流體通過時阻力小，這樣可大大節約生產的動力消耗，降低成本，在減壓塔中若壓降過大系統將難以維持必要的真空度。
7 i& ?* m) d: v# b0 |8 \* o9 [4 g●
結構簡單、耗材少，易於製造及安裝，這樣可減少投資，降低成本。
2 w/ `w0 f8 v' v4 g7 a# r●
耐腐蝕不易堵塞，便於操作、調節及檢修。
) w# }: b: r, y0 h2 m7 v乙個塔裝置要同時滿足以上各項要求是困難的，而且實際生產中各項指標的重要性因具體情況而異，不可一概而論。
所以應從生產需要及經濟合理性考慮，正確處理以上各項要求。
1 ^7 ^p# ^/ q, k
; m0 l1 d* q$ w' u! g1 t# v. _填料塔的特點
4 r+ t4 g$ e$ z+ n6 n; v: l/ u! _2 @/ o3 b9 t& u
新型高效填料的開發，使填料塔的生產能力（允許氣速）和效率等於或超過了板式塔，國內外很多裝置用新型填料改造板式塔，使生產能力和效率有較大幅度的提高。特點如下：: [0 k+ h7 j1 o1 mu+ s.
b●當塔徑不很大時，填料塔因結構簡單而造價便宜: e# t9 v; t1 , `填料型別
7 @$ m1 f" h( \; z+ l4 m+ g* l# c: , q$ $ v" _8 r
# y8 f* w' e3 u7 i表3 高效填料(effective packing)：有較大的比表面積和自由空間。7 ^" y! n6 o) v4 y
* n6 f5 h) j+ n2 d! a. c
/ ]3 ~+ e- w+ t' z* o5 `0 q0 c
6 a0 ^+ w) `4 |2 k) q% g. a1 m. g3 s# g6 c9 q0 p' p2 |. e
表徵填料特性的資料：8 q& x* q7 s% `
●比表面積 a：單位體積填料層所具有的表面積(m2/m3)。被液體潤濕的填料表面就是氣液兩相的接觸面。
大的 a 和良好的潤濕性能有利於傳質速率的提高。對同種填料，填料尺寸越小，a 越大，但氣體流動的阻力也要增加。2 r$ i" p:
m" g9 _% l. n
●◆空隙率 ε：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的通道， ε
/ h, p& z0 f2 u" b7 o# q大，氣、液通過的能力大，氣體流動的阻力小。 ε
7 l8 l/ h) f' k) ^( u=0.45~0.95。- n& n1 o( l8 }
●填料因子 φ：填料比表面積與空隙率三次方的比值(1/m)，a/ε3，表示填料的流體力學效能，值越小，流動阻力越小。有幹填料因子與溼填料因子之分。
4 d2 p3 ~) v0 w3 p! _: l
●●堆積密度 ρp( lv9 d7 i- h/ k, \" s# d# j3 y
：單位體積填料的質量(kg/m3)。在機械強度允許的條件下，填料壁要盡量薄，以減小填料的堆積密度，從而既可降低成本又可增加空隙率。
* z" e% t) k' m9 c) w- l. n$ u機械強度大，化學穩定性好以及**低廉等也是優良填料應盡量兼有的性質。
2 g- v2 z1 e3 l- d7 o# |0 q一些難以定量表達的因素(幾何形狀)對填料的流體力學和傳質效能也有重要的影響。新型填料的開發一般是改進填料幾何形狀使之更為合理，從而獲得高的填料效率。
8 i$ v$ r8 o5 i9 os3 l! b ! i3 b1 y9 i9 }5 [
' ?8 c8 ^2 i+ q/ z1 q$ j流體力學性質
+ p/ y' u' r3 }, o/ r6 ?# z* ]填料塔效率主要取決於填充填料流體力學效能和傳質效能。壓降、液泛氣速、持液量及氣液分布對填料塔的設計和操作引數的確定至關重要。
0 ~# ]) o) c1 f
3 o! e; w. n3 # t; u
●填料的種類，物係的物性以及氣、液相負荷等因素對泛點都有一定的影響。泛點氣速的估算式通常仍是借助於實驗資料所得的各種經驗關聯式或關聯圖。
! _! _/ x- [. |: u●
對於散裝填料，目前廣泛採用埃克特(eckert)壓降和氣速通用關聯圖中的泛點曲線。
7 u% b+ l! y- v' ~# q/ c●
規整填料有類似的泛點實驗關聯圖，可參考有關文獻。1 a' i6 d& r. if0 \
4 f% ?* x& y: e: u+ }2 u" u: o5 x8 |
（3）持液量q+ e6 r3 s) r- g* |
●填料的持液量：操作時單位體積填料在表面和空隙中所積存的液體體積量。由靜持液量和動持液量兩部分組成。
! n! l* x$ t" b( o●
動持液量：停止氣液兩相進料後從填料中排放出來的液體。與填料特性，物性及氣液兩相流量有關。5 u+ r7 g# k% z; x6 s
●靜持液量：液體排放完後仍保留在填料層內的那部分液體。與填料表面積，表面特徵及潤濕性有關。! v; x5 y/ j2 v* u7 x
●持液量對填料的壓降、氣液通量以及分離效率均有影響。
+ a7 % r
密封填料的基礎知識
泥狀填料具有 廣 加工容易 低廉 密封可靠 操作簡單等特點，因此適用範圍較廣。近幾年來隨著技術的發展，泥狀密封在材料 結構形式以及效能方面都得到了較大的改進，在機械行業泥狀填料密封得到了更為廣泛的應用。一 泥狀填料封的工作機理 在機械行業填料密封主要用作動密封。常用作離心幫浦 壓縮機 真空幫浦 攪拌...
塔裝置基礎知識課件
塔裝置種類 塔裝置的主要構件及作用 塔裝置的一般結構 塔裝置的載荷種類及對強度的影響 常見腐蝕部位 形態及腐蝕原因 塔裝置執行中常見故障及處理方法 第一部分 塔裝置種類 一 塔裝置主要功能 塔裝置是石油化工 化學工業 石油工業等生產中最重要的裝置之一。它可使氣 汽 液或液液相之間進行充分接觸，達到相...
化工機械基礎填料塔設計
前言氣體吸收時氣體混合物中一種或多種組分 溶質 溶解於液體 吸收劑 的一種分離操作。由於填料塔具有結構簡單 阻力小 加工容易，可用耐腐蝕材料製作，吸收效果好，裝置靈活等優點，所以在化工 環保等工業吸收操作中應用較普遍。由於近年來效能優良的新型散裝和規整填料的開發，塔內件結構和裝置的改進，促使填料塔的...