填料塔

填料塔是以塔內(nèi)裝有大量的填料為相間接觸構(gòu)件的氣液傳質(zhì)設(shè)備。填料塔于19世紀(jì)中期已應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，此后，它與板式塔競(jìng)相發(fā)展，構(gòu)成了兩類不同的氣液傳質(zhì)設(shè)備。

填料塔的塔身是一直立式圓筒，底部裝有支承板。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，以限制填料隨上升氣流的運(yùn)動(dòng)。液體從塔頂加入，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(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。在填料表面氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。填料塔屬于連續(xù)接觸式的氣液傳質(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。

當(dāng)液體沿填料層下流時(shí)，有逐漸向塔壁集中的趨勢(shì)，使得塔壁附近的液流量逐漸增大，這種現(xiàn)象稱為壁流，壁流效應(yīng)造成氣液兩相在填料層分布不均勻，從而使傳質(zhì)效率下降。為此，當(dāng)填料層較高時(shí)，需要進(jìn)行分段，中間設(shè)置再分布裝置。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(jīng)液體收集器收集后，送到液體再分布器，經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料的上方。

填料是填料塔的核心構(gòu)件，它提供了氣液兩相接觸傳質(zhì)的相界面，是決定填料塔性能的主要因素。填料的種類很多，根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。

1.散裝填料

散裝填料是一粒粒具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體。一般以散裝方式堆積在塔內(nèi)，又稱為亂堆填料或顆粒填料。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，又可分為環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等。較為典型的散裝填料主要有：拉兩環(huán)填料，鮑爾環(huán)填料，階梯環(huán)填料，弧鞍填料，矩鞍填料，金屬環(huán)矩鞍填料，球形填料。

2.規(guī)整填料

規(guī)整填料是一種在塔內(nèi)按均勻幾何圖形排列，整齊堆砌的填料。該填料的特點(diǎn)是規(guī)定了氣液流徑，改善了填料層內(nèi)氣液分布狀況，在很低的壓降下，可以提供更多的比表面積，使得處理能力和傳質(zhì)性能均得到較大程度的提高。

規(guī)整填料種類很多，根據(jù)其幾何結(jié)構(gòu)可以分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等，現(xiàn)介紹幾種較為典型的規(guī)整填料。

(1)格柵填料

格柵填料是以條狀單元體按一定規(guī)則組合而成的，其結(jié)構(gòu)隨條狀單元體的形式和組合規(guī)則而變，因而具有多種結(jié)構(gòu)形式。工業(yè)上應(yīng)用的格柵填料為木格柵填料。應(yīng)用較為普遍的有格里奇格柵填料、網(wǎng)孔格柵填料、蜂窩格柵填料等，其中以格里奇格柵填料代表性。格柵填料的比表面積較低，因此主要用于要求低壓降、大負(fù)荷及防堵等場(chǎng)合。

(2)波紋填料

波紋填料是一種通用型規(guī)整填料，工業(yè)上應(yīng)用的規(guī)整填料絕大部分屬于此類。波紋填料是由許多波紋薄板組成的圓盤狀填料，波紋與塔軸的傾角有30。和45。兩種，組裝時(shí)相鄰兩波紋板反向靠疊。各盤填料垂直裝于塔內(nèi)，相鄰的兩盤填料間交錯(cuò)90。排列。

波紋填料的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，具有很大的比表面積，其比表面積可由波紋結(jié)構(gòu)形狀而調(diào)整，常用的有125、150、250、350、500、700等幾種。相鄰兩盤填料相互垂直，使上升氣流不斷改變方向，下降的液體也不斷重新分布，故傳質(zhì)效率高。填料的規(guī)則排列，使流動(dòng)阻力減小，從而處理能力得以提高。波紋填料的缺點(diǎn)是不適于處理黏度大、易聚合或有懸浮物的物料，此外，填料裝卸、清理較困難，造價(jià)也較高。

波紋填料按材質(zhì)結(jié)構(gòu)可分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料兩大類，其材質(zhì)又有金屬、塑料和陶瓷等之分。

(3)脈沖填料

脈沖填料是由帶縮頸的中空棱柱形單休，按一定方式拼裝而成的一種規(guī)整填料。脈沖填料組裝后，會(huì)形成帶縮頸的多孔棱形通道，其縱面流道交替收縮和擴(kuò)大，氣液兩相通過時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍動(dòng)。在縮頸段，氣速較快，湍動(dòng)劇烈，從而強(qiáng)化傳質(zhì)。在擴(kuò)大段，氣速減到最小，實(shí)現(xiàn)兩相的分離。流道收縮、擴(kuò)大的交替重復(fù)，實(shí)現(xiàn)了“脈沖"傳質(zhì)過程。

脈沖填料的特點(diǎn)是處理量大，壓力降小，是真空精餾的理想填料。因其優(yōu)良的液體分布性能使放大效應(yīng)減少，故特別適用于大塔徑的場(chǎng)合。