填料塔的基本特點(diǎn)

一、填料塔結(jié)構(gòu)
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)置）分布后，與液體呈逆流接觸連續(xù)通過填料層空隙，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，正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相。

二、填料的類型及性能評(píng)價(jià)
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。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，分為環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料等；規(guī)整填料按其幾何結(jié)構(gòu)可分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等，目前工業(yè)上使用的是波紋填料，分為板波紋填料和網(wǎng)波紋填料；

填料的幾何特性是評(píng)價(jià)填料性能的基本參數(shù)，主要包括比表面積、空隙率、填料因子等。
1.比表面積：?jiǎn)挝惑w積填料層的填料表面積，其值越大，所提供的氣液傳質(zhì)面積越大，性能越優(yōu)；
2.空隙率：?jiǎn)挝惑w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(xué)性能，其值越小，表面流體阻力越小。

三、填料塔設(shè)計(jì)基本步驟
1.根據(jù)給定的設(shè)計(jì)條件，合理地選擇填料；
2.根據(jù)給定的設(shè)計(jì)任務(wù)，計(jì)算塔徑、填料層高度等工藝尺寸；
3.計(jì)算填料層的壓降；
4.進(jìn)行填料塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括塔體設(shè)計(jì)及塔內(nèi)件設(shè)計(jì)兩部分。

四、填料塔設(shè)計(jì)
1.填料的選擇
填料應(yīng)根據(jù)分離工藝要求進(jìn)行選擇，對(duì)填料的品種、規(guī)格和材質(zhì)進(jìn)行綜合考慮。應(yīng)盡量選用技術(shù)資料齊備，適用性能成熟的新型填料。對(duì)性能相近的填料，應(yīng)根據(jù)它的特點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，使所選用的填料既能滿足生產(chǎn)要求，又能使設(shè)備的投資和操作費(fèi)zui低。
（1）填料種類的選擇
填料的傳質(zhì)效率要高：傳質(zhì)效率即分離效率，一般以每個(gè)理論級(jí)當(dāng)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(fù)荷下，在保證具有較高傳質(zhì)效率的前提下，應(yīng)選擇具有較高泛點(diǎn)氣速或氣相動(dòng)能因子的填料；
填料層的壓降要低：填料層壓降越低，塔的動(dòng)力消耗越低，操作費(fèi)越??；對(duì)熱敏性物系尤為重要；
填料抗污堵性能強(qiáng)，拆裝、檢修方便。
（2）填料規(guī)格的選擇
填料規(guī)格是指填料的公稱尺寸或比表面積；
（a）散裝填料規(guī)格的選擇：工業(yè)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(fèi)用也增加很多；而大尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中，又會(huì)產(chǎn)生液體分布不良及嚴(yán)重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對(duì)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(yīng)大于8。
（b）規(guī)整填料規(guī)格的選擇：國內(nèi)習(xí)慣用比表面積表示規(guī)整填料的型號(hào)和規(guī)格，主要有125、150、250、350、500、700；同種類型的規(guī)整填料，其比表面積越大，傳質(zhì)效率越高，但阻力增加，通量減小，填料費(fèi)用也明顯增加。選用時(shí)應(yīng)從分離要求、通量要求、場(chǎng)地條件、物料性質(zhì)及設(shè)備投資、操作費(fèi)用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足技術(shù)要求，又具有經(jīng)濟(jì)合理性。
對(duì)于同一座填料塔，可以選用不同類型、不同規(guī)格的填料，也可以同時(shí)使用散裝填料和規(guī)整填料。
（3）填料材質(zhì)的選擇
填料的材質(zhì)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，具有一定的抗沖擊性但不宜在高沖擊強(qiáng)度下使用，質(zhì)脆、易碎是陶瓷填料的zui大缺點(diǎn)。陶瓷填料價(jià)格便宜、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(yīng)用較為普遍。
（b）金屬填料 金屬填料可用多種材質(zhì)制成，金屬材質(zhì)的選擇主要根據(jù)物系的腐蝕性及金屬材質(zhì)耐腐蝕性來綜合考慮。
金屬填料通過大、氣阻小，具有很高的抗沖擊性能，能在高溫、高壓、高沖擊強(qiáng)度下使用，應(yīng)用范圍。
（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(nèi)一般多采用聚丙烯材質(zhì)。
塑料填料質(zhì)輕、價(jià)廉，具有良好的韌性，耐沖擊、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，多用于吸收、解析、萃取、除塵等裝置中；塑料填料的缺點(diǎn)是表面潤濕性能差，需對(duì)其表面進(jìn)行處理。

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