现代传质理论与塔器技术课程论文赵玉仲.doc

存档日期： 存档编号: 北京化工大学 研究生课程论文 课程名称： 现代传质理论与塔器技术 课程代号： ChE523 任课教师： 李群生 完成日期： 2013 年 11 月 1 日 专 业： 化学工程与技术 学 号： 2013200129 姓 名： 赵玉仲 成 绩： 填料塔的研究现状及发展趋势 赵玉仲 （北京化工大学 化学工程学院，北京 102200） 摘要: 论述了国内外填料塔技术的发展现状，详细介绍了各种新型散堆填料、规整填料、液体分布器和气体分布器的结构特点、流体力学性能和传质性能，并比较了各自的优缺点。同时展望了填料塔今后发展趋势和技术开发方向。 关键词 填料塔 散堆填料 规整填料 现状 发展方向 引言 填料塔和板式塔是精馏塔设备的两种主要类型。由于板式塔的研究起步较早，其流体力学和传质模型比较成熟，数据可靠。因此在20世纪70年代以前的很长一段时间里，塔板的开发研究一直处于领先地位。到了70年代，出现了世界性的能源危机，在这之后，为了节能的目的，填料塔受到青睐，从而得到了蓬勃发展。填料塔有制造和更换容易、材质范围广、适应能力强、节省能耗等优点；且大多数情况下分离性能优于板式塔。由于它们不同的特点所以塔器被广泛应用于石油化工、精细化工、化肥、农药、医药、环保等行业的物系分离。塔填料的性质决定了填料塔的操作，只有性能优良的塔填料再辅以理想的塔内件才能构成技术上先进的填料塔。对塔填料改进与更新的目的在于：改善流体的均匀分布、提高传递效率、减少流动阻力、增大流体的流量以满足节能降耗、设备放大以及高纯产品制备等各种需要。塔填料可分为规整填料和散堆填料两大类。 1 散堆填料 1.1 近年开发的代表性散堆填料 散堆填料是具有一定几何尺寸的颗粒体，在塔内以散堆方式堆积。散堆填料及其塔设备可用在吸收、解吸、精馏、干燥和萃取等气一液或液一液接触的传质传热过程以及反应蒸馏、流化干燥和超重力分离等领域。 1.1.1 IMPAC填料 IMPAC填料最初由美国Lantc公司提出，它集扁、鞍和环结构于一体，可看作由数十个Intalox填料连体而成，采用多褶壁面、多层筋片、消除床内死角和单体互相嵌套等技术，兼有规整填料和散堆填料之特性，可用于冷却塔中。 其特点如下：1)与一般散堆填料相比，通量可提高10％～30％；2)具有高的比表面积131㎡/m3，与一般散堆填料相比，单元传质高度低，可下降5％～35％；3)无翻边结构，避免了汽液滞留；4)多层翅片，自分布性能优良，故对汽液分布器的要求远不如规整填料严格；5)压力降小，可比一般散堆填料下降5％～15％；6)单体外形呈扁环，使填料单元立放最稳，有利于加强气液湍动，活化内表面；7)既具有一般散堆填料拆装方便，维修改造灵活的特性，又具有规整填料比表面积大、空隙率高，流体分布均匀的长处。 1.1.2 阶梯短环填料 阶梯短环填料(Cascade Mini磁Ilg，CIVm)是美国Glitsch公司兼并英国传质公司后大力推广的一种散堆填料。大量实验表明CMR的性能明显优于鲍尔环和筛板塔，其压降约为拉西环的30％，传质系数比拉西环提高大约50％；而且CMR还可以用碳钢、不锈钢、非铁合金、塑料和陶瓷制造。因此CMR的应用十分广泛，已在近千座工业塔中得到应用。 1.1.3 超级扁环填料 针对我国石油化工装置革新挖潜的迫切要求，清华大学化工系根据国外塔器发展的必威体育精装版趋势，先后研制了内弯弧形筋片扁环填料［8］和挠性梅花扁环［9］，这两种填料结构新颖，具有国际一流的优异性能，在国内得到了广泛的应用。有关研究结果在国际会议上发表后，引起国外同行极大的兴趣，并把这两种填料称为超级扁环（Super Mini Ring）。在我国出口的大型石化装置中，也已采用超级扁环。 QH-l 型扁型填料（即内弯弧形筋片扁环填料）是清华大学根据国外化工塔器的必威体育精装版进展和四化建 设的迫切需要而研制的一种新型散装填料，获国家发明专利（专利号ZL89l09l52.l）。此种填料主要技术特点如下。 （l）采用和传统填料不同的内弯弧形筋片结构，使填料内部的流道更为合理，促进了液滴群的分散-聚合-再分散循环，大大提高了填料的传质效率。同时，这种结构能够提高填料的强度，避免使用可能引起液滴聚结或物料结焦的翻边。 （2）采用0.3 的极低的高径比，使