化工设备填料塔.ppt

1.基本特点:结构简单，压力降小，传质效率高，便于采用耐腐蚀材料制造等。 对于热敏性及容易发泡、易结垢的物料，更显出其优越性。 2.科技前沿: (1)开发多种形式、规格和材质的高效， 低压降，大流量的填料。 (2) 与不同填料相匹配的塔内件结构。 (3) 填料层中液体的流动及分布规律。 (4) 蒸馏过程的模拟。 填料塔 * 1.填 料 填料—塔的核心内件，提供气-液两相接触的传质和换热表面，与塔的其 它内件共同决定塔的性能。 填料分类 散装填料 规整填料 1)散装填料—安装时以乱堆为主，也可以整砌。具有一定外形结构的颗粒体， 又称颗粒填料。 散装填料 环形 鞍形 环鞍形 * 散装填料的发展 金属Intalox θ环 十字环 内螺旋环 环 形 填 料 拉西环 隔板环 金属环 阶梯环 短拉西环 鞍 形 填 料 弧鞍形 矩鞍形 改进矩鞍形 环 鞍 形 半环填料 (环-鞍) (鞍-环) * 拉西环 a采用乱堆方式填充。特点：填料间易产生架桥，相邻填料外表面间形成线接触，填料层内形成积液、液体的偏流、沟流、股流，阻力较大，通量较小。 θ环、十字环及内螺旋填料 b采用乱堆和整堆方式填充。特点：表面积增加，分离效率有所提高，但总体而言，其传质效率并没有显著提高。 * c开孔环形填料 特点：既充分利用了环形填料的表面又增加了许多窗孔，大大改善了气液两相物料通过填料层时的流动状况，增 加气体通量，减少气相的阻力，增加填料层的湿润表面，提高了填料层的传质效率。 金属鲍尔环的结构 阶梯环的结构（金属） 类似于鲍尔环，但高度减小一半，一端扩为喇叭形翻边，增加填料环的强度，且使填料在堆积时相互接触由线接触为主变成为以点接触为主，增加填料颗粒的空隙，减少气体通过填料层阻力，改善液体的分布，促进液膜的更新，提高传质效率。 * d鞍形填料 结构类似马鞍形。特点：弧形的液体通道，空隙率较环形填料连续，气体向上主要沿弧形通道流动，改善气-液流动状况。 流体通量大、压降低、滞留量小，利于液体在填料表面分布及更新，从而提高传质性能。 弧鞍形填料 矩鞍形填料 金属环矩鞍填料 * 2）规整填料 散装填料——填料乱堆在塔内，气液两相的流动路线是随机，装填时各处不均，易产生沟流等不良分布，降低塔的效率。 规整填料——填料在塔内按均匀的几何图形规则、整齐地堆砌，人为地规定填料层中气、液的流路，改善沟流和壁流的现象，大大降低压降，提高传热、传质的效果。种类主要有丝网波纹填料及板波纹填料。 丝网波纹填料 因上下两盘填料的板片方向交错90°，故每通过一层填料后，气液两相进行一次再分布，有时还在波纹填料片上按一定的规则开孔（孔径Ф5mm，孔间距约为10mm），这样相邻丝网片间气、液分布更加均匀，几乎无放大效应。 小塔径——填料整盘装填，1.5米以上大塔或无法兰连接的不可拆塔体—— 用分块形式从人孔吊入塔内再拼装。 * 金属板波纹填料 金属、塑料及陶瓷板波纹填料三大类。 保留了金属丝网波纹填料几何规则的结构特点相同，不同的是用表面具有沟纹及小孔的金属板波纹片代替金属网波纹片，即每个填料盘由若干金属板波纹片相互叠合而成。相邻两波纹片间形成通道且波纹流道成90°交错，上、下两盘填料中波纹片的叠合方向旋转90°。 金属板波纹填料保留了金属丝网波纹填料压降低、通量高、持液量小，气液分布均匀，几乎无放大效应等优点，传质效率也比较高。 3）填料的选用 依据—主要是效率、通量和压降。它们决定塔能力的大小及操作费用。 实际应用中—一般选用具有中等比表面积（单位体积填料中填料的表 积, m2/m3）的填料比较经济。还应考虑系统的腐蚀性、成膜性和是否含有固体颗粒等因素来选择不同材料，不同种类的填料。 比表面积较小的填料—空隙率大，用于流体高通量，大液量及物料较脏的场合。 2.填料塔内件的结构设计 1）填料的支承装置 安装在填料层的底部。防止填料穿过支承装置而落下；支承操作时填料层的重量；保证足够的开孔率，使气液 两相能自由通过。具备足够强度及刚度，结构简单，便于安装，耐腐蚀。 整体式应用于小直径塔 分块式应用于大直径塔 栅板支承 * 波纹式支撑装置 驼峰式支撑装置 孔管式填料支承装置 高通量低压降；为气体及液体提供了不同的通道，避免了栅板式支承中气液从同一孔槽中逆流通过；避免了液体在板上的积聚，利于液体的均匀再分配。 * 2）填料塔的液体分布器 作用—液相加料及回流液均匀地分布到填料的表面上，形成液体的初始分布。 设计—液体分布点密度，分布点布液方式，布液的均匀性等因素。包括分布器结构形式、几何尺寸确定、液位高度或压头大小、阻力