填料塔的基本特點

2022-10-14 17:54:02 字數 2084 閱讀 7943

一、填料塔結構

填料塔是以塔內裝有大量的填料為相間接觸構件的氣液傳質裝置。填料塔的塔身是一直立式圓筒,底部裝有填料支承板,填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。在填料的上方安裝填料壓板,以限制填料隨上公升氣流的運動。

液體從塔頂加入,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(小直徑塔一般不設定)分布後,與液體呈逆流接觸連續通過填料層空隙,在填料表面氣液兩相密切接觸進行傳質。填料塔屬於連續接觸式的氣液傳質裝置,正常操作狀態下,氣相為連續相,液相為分散相。

二、填料的型別及效能評價

填料是填料塔的核心構件,它提供了氣液兩相接觸傳質的相介面,是決定填料塔效能的主要因素。填料的種類很多,根據裝填方式的不同,可分為散裝填料和規整填料兩大類。散裝填料根據結構特點不同,分為環形填料、鞍形填料、環鞍形填料等;規整填料按其幾何結構可分為格柵填料、波紋填料、脈衝填料等,目前工業上使用最為廣泛的是波紋填料,分為板波紋填料和網波紋填料;

填料的幾何特性是評價填料效能的基本引數,主要包括比表面積、空隙率、填料因子等。

1.比表面積:單位體積填料層的填料表面積,其值越大,所提供的氣液傳質面積越大,效能越優;

2.空隙率:單位體積填料層的空隙體積;空隙率越大,氣體通過的能力大且壓降低;

3.填料因子:填料的比表面積與空隙率三次方的比值,它表示填料的流體力學效能,其值越小,表面流體阻力越小。

三、填料塔設計基本步驟

1.根據給定的設計條件,合理地選擇填料;

2.根據給定的設計任務,計算塔徑、填料層高度等工藝尺寸;

3.計算填料層的壓降;

4.進行填料塔的結構設計,結構設計包括塔體設計及塔內件設計兩部分。

四、填料塔設計

1.填料的選擇

填料應根據分離工藝要求進行選擇,對填料的品種、規格和材質進行綜合考慮。應盡量選用技術資料齊備,適用效能成熟的新型填料。對效能相近的填料,應根據它的特點進行技術經濟評價,使所選用的填料既能滿足生產要求,又能使裝置的投資和操作費最低。

(1)填料種類的選擇

填料的傳質效率要高:傳質效率即分離效率,一般以每個理論級當量填料層高度表示,即hetp值;

填料的通量要大:在同樣的液體負荷下,在保證具有較高傳質效率的前提下,應選擇具有較高泛點氣速或氣相動能因子的填料;

填料層的壓降要低:填料層壓降越低,塔的動力消耗越低,操作費越小;對熱敏性物係尤為重要;

填料抗汙堵效能強,拆裝、檢修方便。

(2)填料規格的選擇

填料規格是指填料的公稱尺寸或比表面積;

(a)散裝填料規格的選擇:工業塔常用的散裝填料主要有dn25、dn38、dn50、dn76等;同類填料,尺寸越小,分離效率越高,但阻力增加,通量減少,填料費用也增加很多;而大尺寸的填料應用於小直徑塔中,又會產生液體分布不良及嚴重的壁流,使塔的分離效率降低。因此,對塔徑與填料尺寸的比值要有一定限制,一般塔徑與填料公稱直徑的比值d/d應大於8。

(b)規整填料規格的選擇:國內習慣用比表面積表示規整填料的型號和規格,主要有125、150、250、350、500、700;同種型別的規整填料,其比表面積越大,傳質效率越高,但阻力增加,通量減小,填料費用也明顯增加。選用時應從分離要求、通量要求、場地條件、物料性質及裝置投資、操作費用等方面綜合考慮,使所選填料既能滿足技術要求,又具有經濟合理性。

對於同一座填料塔,可以選用不同型別、不同規格的填料,也可以同時使用散裝填料和規整填料。

(3)填料材質的選擇

填料的材質分為陶瓷、金屬和塑料三大類

(a)陶瓷填料陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性,可在低溫、高溫下工作,具有一定的抗衝擊性但不宜在高衝擊強度下使用,質脆、易碎是陶瓷填料的最大缺點。陶瓷填料**便宜、具有很好的表面潤濕性能,在氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程中應用較為普遍。

(b)金屬填料金屬填料可用多種材質製成,金屬材質的選擇主要根據物係的腐蝕性及金屬材質耐腐蝕性來綜合考慮。

金屬填料通過大、氣阻小,具有很高的抗衝擊效能,能在高溫、高壓、高衝擊強度下使用,應用範圍最為廣泛。

(c)塑料填料主要包括聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)及聚氯乙烯(pvc),國內一般多採用聚丙烯材質。

塑料填料質輕、價廉,具有良好的韌性,耐衝擊、不易碎,耐腐蝕性較好,可長期在100℃以下使用;它的通量大、壓降低,多用於吸收、解析、萃取、除塵等裝置中;塑料填料的缺點是表面潤濕性能差,需對其表面進行處理。

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