你对填料塔内部构件的合理选择和设计了解多少

你对填料塔内部构件的合理选择和设计了解多少？

 

填料塔内部主要包括填料支撑装置、填料压紧装置、液体分布装置、液体收集和再分布装置等。塔内构件的合理选择和设计对保证填料塔的正常运行和******的传质性能至关重要。

 

1.填料支撑装置

 

填料支撑装置的作用是支撑塔内的填料。常用的填料支撑装置有格栅板式、孔管式、驼峰式等。支撑装置的选择主要根据塔径、填料的类型和型号、塔身和填料的材料、气液流量等。

 

填料支撑装置的作用是支撑填料层中填料和液体的重量，保证气液两相的顺利通过。如果支架设计不当，填料塔的溢流可能***先发生在支撑板上。为了使气体顺利通过，流体通过支撑的自由横截面积***于填料表面的50%，并且应该***于填料的孔隙率。此外，还应考虑安装填料后应封堵支撑板的横截面，因此设计时应尽可能取***自由横截面。自由段过小，运行时会造成液体堵塞。增加压降，降低效率，甚至形成溢流。由于填料支撑装置本身也会对塔内的气液流动状态产生影响，作为填料支撑装置，除了考虑其对流体流动的影响外，填料支撑装置一般应满足以下要求:

 

(1)有足够的强度和刚度来支撑填料及其所保持的液体的重量(持液率)，并考虑填料间隙中的持液率，以及可能对系统施加的压力波动、机械振动、温度波动等因素。

 

(2)足够的开口率(通常***于填料的空隙率)，以***先防止支架处的溢流；为了使气体顺利通过，流体通过支撑的自由横截面积***于填料表面的50%，并且应该***于填料的孔隙率。此外，还应考虑安装填料后应封堵支撑板的横截面，因此设计时应尽可能取***自由横截面。自由段过小，运行时会造成液体堵塞。增加压降，降低效率，甚至形成溢流。

 

(3)结构要有利于气液相均匀分布，同时不会产生***的阻力(一般阻力不超过20pa)；

 

(4)结构简单，便于加工、制造、安装和维护。

 

(5)具有一定的耐腐蚀性。

 

常用的填料支撑装置包括栅格板状、驼峰状和各种具有气升管结构的支撑板。

 

2.填料压紧装置

 

通过在填料上方安装压紧装置，可以防止填料床在气流的作用下松动和跳动。填料压紧装置分为填料压板和床限位板两类，每一类都有不同的类型。填料压板自由放置在填料层上端，填料靠自身重量压缩。适用于陶瓷、石墨等散装填料。床约束板用于金属、塑料等散装填料。和所有常规填料。床限位板应固定在塔壁上。为了不影响液体分布器的安装和使用，不能用连续的塔环固定。对于小塔，可以用螺钉固定在塔壁上，而***塔则用吊耳固定。

 

为了防止填料床在上升气流的作用下松动或跳动，并在运行过程中保持填料床作为一个恒定的固定床，需要保持均匀的间隙结构，使运行正常稳定，因此需要在填料床上方设置填料压紧装置。

 

填料压紧装置分为两类:填料压板和床身限位板。对于散装填料，可选择压缩网板或压缩格栅板，并根据填料的规格在其下铺设一层金属网，并用压缩格栅板固定；对于规整填料，通常使用压缩栅格板。在设计中，为了防止填料压紧装置处出现过***的压降甚至溢流，填料压紧装置的自由横截面积应***于70%。

 

填料压板自由放置在填料层的上端，靠自身重量压缩填料。适用于陶瓷和石墨的散装填料。其作用是在气体速度(高压降)和载荷突然波动时，防止填料的相对运动，从而避免填料的松动和损坏。由于填料易碎，当填料在床层的空隙间沉积碎屑，使填料层的孔隙率降低时，填料压板会随填料层一起落下，压紧填料而不松动填料，降低填料塔的生产能力和分离效率。

 

床身约束板用于金属散装填料、塑料散装填料和所有常规填料。其作用是在气体速度和压降较高或塔的运行突然波动时，防止填料向上移动，导致填料层出现空隙，传质效率下降。由于金属和塑料填料不易破碎且有弹性，填料正确装填时不会下沉，因此床层限位板应固定在塔壁上。

 

为了便于安装和维护，填料压紧装置不能与塔壁连续固定。对于小塔，可以在塔壁上固定螺丝，而***塔则用吊耳固定。

 

3.液体分配装置

 

液体分布器可分为初始分布器和再分布器。初始分配器安装在填料塔中，以将***部液体均匀地分布在填料表面上。初始分布器对填料塔的效率有很***影响。分布器设计不当，液体预分布不均匀，填充床有效湿面积减小，但偏流和通道流现象增加。即使填料性能***，也很难获得满意的分离结果。因此，液体分布器的设计非常重要。***别是对于***直径、低填料层的填料塔，尤其需要性能******的液体分布器。

 

液体分布器的性能主要由液体分布点的密度(即单位面积上液体分布点的数量)、液体分布点的均匀性以及各液体分布点上液体组成的均匀性决定。液体分布器的设计主要决定这些参数的结构尺寸。对于液体分布器的选择和设计，一般要求是:液体分布均匀；自由截面比较***；操作灵活性***；不易堵塞，不易造成夹带和起泡等；它可以由各种材料制成，操作安装方便，水平调节容易。

 

液体分布器有很多种，有很多种不同的分类方法，一般按液体流动的驱动力或按结构来划分。按流动驱动力可分为重力型和压力型，按结构形式可分为多孔型和溢流型。其中，多孔液体分布器可分为:淋浴喷头、直管多孔分布器、管式多孔分布器和双管多孔分布器。溢流式液体分布器可分为溢流盘式液体分布器和溢流槽式液体分布器。

 

液体分配装置有多种类型，包括喷洒器、圆盘、管子、槽和槽。

 

喷头分配器如下图所示。液体从半球形喷头的小孔中喷出，这些小孔呈同心圆排列，直径为3 ~ 10毫米，喷射角度≤80°，直径为(1/3 ~ 1/5) d，这种分配器结构简单，只能在直径小于600毫米的塔中使用，由于小孔容易堵塞，所以很少使用。

 

圆盘分配器有圆盘网分配器、圆盘溢流管分配器等形式。液体被添加到分配板，并通过筛孔或溢流管向下流动。分配器的直径是塔直径的0.6 ~ 0.8倍。该分配器用于D

 

管状分配器由不同结构形式的穿孔管制成。其突出***点是结构简单，气体自由流通截面***，阻力小。但小孔容易堵塞，弹性一般较小。管式液体分布器应用广泛，多用于中等或较低液体负荷的填料塔。因其液体负荷小，常用于真空蒸馏和丝网波纹填料塔。管式分布器有不同的形状，如行型和环型，如下图所示。根据液体负荷，可做成单排或双排。

 

槽式液体分布器通常由分流罐(又称一级罐或一级罐)和分布罐(又称二级罐或二级罐)组成。***级罐通过罐底部的开口将液体分成几个液流，这些液流分别加入到其下方的液体分配罐中。分配罐的底部(或壁)设有通道(或导管)，以将液体均匀地分配在填料层上。

 

槽式液体分布器具有很***的操作灵活性和***异的抗结垢和堵塞性能，***别适用于分离***气液体负荷和含有悬浮固体和高粘度的液体。槽式分布器因其***异的分布性能和抗污性能而具有广泛的应用。

 

槽盘式液体分布器是近年来发展起来的一种新型液体分布器。它将槽盘式分布器和盘式分布器的***点有机地结合在一起，具有集液、分液和气体分离三***功能。其结构紧凑，操作灵活度高达10:1。气液分布均匀，阻力小，***别适用于容易发生夹带堵塞的场合。塔板液体分布器的结构如图3-16(g)所示。

 

分销商种类繁多，选择依据主要包括分销质量、运营灵活性、加工能力、气阻、水平度等诸多方面。

 

4.液体收集和再分配装置

 

当液体在冗杂的填料层中向下流动时，有逐渐流向塔壁的趋势，即壁流现象。为了提高塔的传质效果，当填料层高度与塔径之比超过一定值时，需要对填料层进行分段。为了改善壁流造成的液体分布不均匀，液体再分布器安装在每个填料层之间，以收集来自前一个填料层的液体，并为下一个填料层提供均匀的液体分布。液体再分布器应布置在填料层的每个***定高度。

 

在正常情况下，液体收集器和液体分配器通常同时使用，以形成液体收集和再分配装置。液体收集器的作用是收集从上部填料流下的液体，然后将其送到液体分配器进行液体再分配。

 

液体收集和再分布器有很多种，***致可以分为两类:一类是液体收集器和液体再分布器相互***立，分别承担收集和再分布液体的任务。另一种是集液体收集和再分配功能于一体的液体收集和再分配装置。

 

液体再分布器包括管式或槽式液体再分布器、多孔板式液体再分布器和截锥形液体再分布器，它们与百叶窗收集器一起使用。***简单的液体再分布装置是截锥再分布器，结构简单，安装方便，一般用于直径小于0.6m的填料塔，以克服壁流对传质效率的影响。由于本设计填料层高度为8m，需要分段，因此根据实际情况选择多孔圆盘液体再分布器。为防止前一个填料层的液体直接流入立管，应在立管上设置一个盖子。

 

当液体沿着填料层向下流动时，它倾向于流向塔壁，这被称为壁流。壁流会导致填料层内气液分布不均匀，降低传质效率。为了减少壁流现象，可以在填料层中以一定的间隔设置液体再分布装置。

 

集液器有两种:斜板集液器和圆盘集液器。斜板集液器的***点是自由面积***，气阻小，一般低于2.5 mm液柱，非常适合真空操作；盘式集液器的气阻稍***，可作为气体分布器。

 

如前所述，盘式液体分布器兼具液体收集和液体分离功能，是一种***的液体收集和再分配装置。

 

5.气体进出口装置

 

填料塔的进气装置能使气体尽可能均匀地分散，同时能防止顺塔而下的液体流入气体管道。常用的方法是将进气管延伸到塔的中心线，管端为向下的45o切口或向下的槽口。这样，气体从切口或缺口向上流动。由于这种进气管不能均匀分布气体，只能在直径500mm以下的塔中使用。对于直径较***的塔，进气管末端为向下的喇叭口，对于直径较***的塔，应采取气体均匀分布措施。

 

出气装置既要保证气体的畅通，又要排除气体夹带的液雾。目前常用的除雾装置有折板除雾器和丝网除雾器。折叠板除雾器，简单，除雾效果***。筛网除雾器，效率高，可去除直径***于5um的液滴。

 

6.液体出口装置

 

填料塔的出口装置不仅可以将液体顺利导出(排出)，还可以保证塔内气体形成液封，防止液体夹带气体。常用的出液装置可采用水封。在这种设计中，当塔内外压差较***时，可以采用倒U型管密封装置。

 

7.消泡装置

 

由于气体带着***量的液体泡沫和雾滴离开塔***的填料塔，为了回收这部分液相，往往需要在塔***设置除雾器。常用的除雾器如下:折流除雾器是一种利用惯性分离液滴的装置，一般用于小型塔中。旋流板除雾器由多个固定旋流板组成。当气体通过时，它会产生旋转运动，从而产生离心力场。在离心力的作用下，液滴向塔壁移动，实现气液分离。适用于对***塔径净化要求高的场合。丝网除雾器，是将金属丝缠绕成高度为100-150的圆盘使用。安装方法多种多样。气体通过除雾器的压降约为120-250千帕。丝网除雾器的直径由通过丝网的气体的***空气速度决定。