填料塔

一、簡介

  塔器是指用以進行分離或吸收等物理過程、改變氣體或液體復(fù)雜混合物組成的設(shè)備，又稱“塔器"。其高度與直徑之比較大，塔器內(nèi)外設(shè)置有一定的附件。內(nèi)件用以使物料中的氣體與液體、氣體與固體、液體與液體或液體與固體密切接觸，表面不斷更新以完成質(zhì)量傳遞（一般伴隨熱量傳遞）的過程。

  塔器，為圓筒形焊接結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)備，由筒體、封頭（或稱蓋頭）和支座組成。是專門為某種生產(chǎn)工藝要求而設(shè)計、制造的非標準設(shè)備。塔是用于蒸餾、提純、吸收、精餾等化工單元操作的直立設(shè)備，廣泛用于氣—液與液—液相之間傳質(zhì)、傳熱。按塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)分類，塔可分板式塔和填料塔。容器內(nèi)部如果只承裝物流而不進行化學(xué)反應(yīng)及其他物理、化學(xué)過程，沒有設(shè)施或只有簡單的輔助結(jié)構(gòu)，又稱罐。容器按型式劃分為立式（軸線呈垂直）和臥式（軸線呈水平）兩類。塔器大多數(shù)屬于壓力容器。

  進行氣相和液相或液相和液相間物質(zhì)傳遞的設(shè)備。按結(jié)構(gòu)分板式和填料塔兩大類。板式塔內(nèi)設(shè)有一定數(shù)量的塔板，氣體以鼓泡或噴射形式與塔板上液層相接觸進行物質(zhì)傳遞。填料塔內(nèi)裝有一定高度的填料，液體沿填料自上向下流動，氣體由下向上同液膜逆流接觸，進行物質(zhì)傳遞。常應(yīng)用于蒸餾、吸水、萃取等操作中。

二、塔器的分類

  按結(jié)構(gòu)分板式塔和填料塔兩大類

板式塔

  內(nèi)設(shè)有一定數(shù)量的塔板，氣體以鼓泡或噴射形式與塔板上液層相接觸進行物質(zhì)傳遞?？筛鶕?jù)氣液操作狀態(tài)分為鼓泡式塔板，如浮閥、泡帽、篩板等塔板和噴射式，如網(wǎng)孔、舌形等塔板。又可以根據(jù)有無降液管分為溢流式塔板（泡帽等）和穿流式（穿流式柵板和穿流式篩板等）。

填料塔

 內(nèi)裝有一定高度的填料，液體沿填料自上向下流動，氣體由下向上同液膜逆流接觸，進行物質(zhì)傳遞。常應(yīng)用于蒸餾、吸水、萃取等操作中。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點分為亂堆填料（階梯環(huán)、鮑爾環(huán)等顆粒填料）和規(guī)則填料（網(wǎng)波紋填料和波板紋填料）。

填料塔的結(jié)構(gòu)特點

  填料塔是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)備。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。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。液體從塔頂經(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，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質(zhì)。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(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(xiàn)象稱為壁流。壁流效應(yīng)造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質(zhì)效率下降。因此，當填料層較高時，需要進行分段，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上。填料塔具有生產(chǎn)能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等優(yōu)點。填料塔也有一些不足之處，如填料造價高；當液體負荷較小時不能有效地潤濕填料表面，使傳質(zhì)效率降低；不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料；對側(cè)線進料和出料等復(fù)雜精餾不太適合等。

 塔設(shè)備有許多種類型，塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油生產(chǎn)中*重要的設(shè)備之一。它可使氣液或液液兩相之間進行緊密接觸，達到相際傳質(zhì)及傳熱的目的?？稍谒O(shè)備中完成常見的單元操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等。

三、主要的塔內(nèi)件

（1）塔內(nèi)件的種類：

主要包括液體分布器、填料緊固裝置（填料塔）、填料支撐裝置（填料塔）、集液箱（板式塔）、塔板支撐裝置（板式塔）、液體再分布器及進出料裝置、氣體進料及分布裝置及除沫器等。

（2）氣、液體分布器，收集器：

  1）槽式液體分布器：是一種綜合性能優(yōu)良的液體分布器。槽式液體分布器具有安裝簡便，液體分布均勻，噴淋點密度大，壓降極低等優(yōu)點，目前應(yīng)用十分廣泛。

  2）槽盤式氣液分布器：槽盤式氣液分布器兼具液體收集器、液體分布器、氣體分布器、三者功能，具有所占用空間高度低，抗堵塞能力強、無液沫夾帶、操作彈性大及壓力降低等優(yōu)點。 

  3）遮板式液體收集器：遮板式液體收集器是一種置于填料層下面，用來收集塔內(nèi)分布均勻度已經(jīng)達不到要求的液體，以便再分布或側(cè)線采出的裝置。不影響氣體分布的均勻性，壓降小，可忽略不計。 

（3）除沫器：除沫器是安裝于塔頂氣體出口前，用于分離出塔氣體中夾帶的液滴，既減少物料損失減少放空氣體中夾帶的有害成份，從而避免環(huán)境污染。

  1）結(jié)構(gòu)組成：

  主要是由絲網(wǎng)、絲網(wǎng)格柵組成絲網(wǎng)塊和固定絲網(wǎng)塊的支承裝置構(gòu)成，絲網(wǎng)為各種材質(zhì)的氣液過濾網(wǎng)，氣液過濾網(wǎng)是由金屬絲或非金屬絲組成。該絲網(wǎng)除沫器不但能濾除懸浮于氣流中的較大液沫，而且能濾除較小和微小液沫，廣泛應(yīng)用于化工、石油、塔器制造、壓力容器等行業(yè)中的氣液分離裝置中。

  2）主要原理：就是氣體通過除沫器中的細絲編織的絲網(wǎng)進行過濾，可除去夾帶的霧沫。

  3）主要類型：抽屜式除沫器采用HG、T21586-98標準，是由若干塊絲網(wǎng)除沫元件構(gòu)成，通過導(dǎo)軌插入塔體內(nèi)。該除沫器的特點是操作、維修方面，可在塔體外更換除沫元件，適合于硫酸裝置的吸收塔及干燥塔等。

  4）材質(zhì)：絲網(wǎng)除沫器可采用國產(chǎn)進口優(yōu)質(zhì)材料。

（4）塔填料：

  填料是裝在填料塔內(nèi)的傳質(zhì)元件，主要是用來擴大液相與氣相之間接觸面積和提高塔分離效率的重要內(nèi)件設(shè)備。常用的填料主要有兩大類：亂堆填料，規(guī)整填料。

  1）設(shè)計結(jié)構(gòu)型式和規(guī)格的基本思路：

  促進分離效率的不斷提高，改善塔內(nèi)流體（液相和氣相）的接觸與均勻分布；漸漸的擴大其通過能力從而提高其生產(chǎn)能力，以適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的需求。正確地選擇填料，對改善和提高塔的操作效率及其經(jīng)濟效果具有重大的意義。

  2）對填料的基本要求：傳質(zhì)效率高，要求填料能提供大的氣液接觸面。即要求具有大的比表面積，并要求填料表面易于被液體潤濕。只有潤濕的表面才是氣液接觸表面。生產(chǎn)能力大，氣體壓力降小。因此要求填料層的空隙率大。不易引起偏流和溝流。經(jīng)久耐用具有良好的耐腐蝕性，較高的機械強度和必要的耐熱性。取材容易，價格便宜。

規(guī)整填料

是在塔內(nèi)按均勻幾何圖形排布、整齊堆砌的填料。

特點：它能實現(xiàn)每個理論級的壓力降小，故可降低塔底物料溫度而節(jié)能，尤宜用于需多級分離和熱敏物系的分離。分離效率高、阻力小、通量大、操作彈性大、放大效應(yīng)不明顯。同時，它能克服散堆填料的液體隨機流動，使液體趨向均布。實踐證明規(guī)整填料在大型塔中已應(yīng)用成功。

種類：規(guī)整填料有金屬孔板、金屬刺孔板、金屬板網(wǎng)（網(wǎng)孔）、金屬絲網(wǎng)、塑料孔板、格柵（格利奇）等類型。