填料塔的结构和填料特性

填料塔的结构和填料***性

 

1.填料塔简介

 

单元操作是化学工业和其他过程工业中一系列基本操作的总称，如粉碎、输送、加热、冷却、混合和分离物料，使它们经历预期的物理变化。这些操作的研究是化学工程的一个重要分支。各种单元操作基于不同的物理和化学原理，并使用相应的设备来实现各自的技术目的。例如，根据液体混合物中各组分挥发能力的不同，可以实现液体混合物中组分分离或某一组分纯化的目的。在化工、炼油、医药、食品和环保等行业，塔式设备是重要的单元操作设备。可以实现气液相或液液相之间的充分接触，从而实现相之间的传质和传热过程。广泛应用于蒸馏、吸收、萃取等单元操作。随着石油和化学工业的快速发展，塔设备的合理设计将越来越受到重视。塔式设备有两种:板式塔和填料塔。我们将在下面描述填料塔。

 

填料塔的基本***点是结构简单、压降小、传质效率高、耐腐蚀材料使用方便等。这表明它对于热敏性和易发泡材料的***越性。以往填料塔多推荐直径在0.6 ~ 0.7m以下的塔，近年来，随着高效新型填料等高性能内件的开发，以及对填料流体力学、放***效应和传质机理的深入研究，填料塔技术发展迅速。

 

气体吸收过程是化工生产中常见的混合气分离操作。其基本原理是利用各组分在***定液体吸收剂中的不同溶解度，实现各组分分离的单元操作。吸收过程可以采用板式塔和填料塔，本设计采用填料塔作为主要吸收设备。塔内填充瓷环等填料，液体从塔***均匀滴下，沿瓷环表面向下流动，气体通过填料之间的间隙上升，与液体连续逆流接触。在这种设备中，气体中的可溶性成分被不断吸收，其浓度自下而上不断降低；另一方面，在液体中，可溶性成分的浓度从上到下连续增加。

 

2.填料塔结构

 

塔体为圆柱体，内部堆放一定高度的填料。在操作过程中，液体从塔的上部进入，通过液体分配器均匀地喷洒在塔的横截面上，并作为填料表面的薄膜向下流动。填料高度高的填料塔可以将填料分层，在每层填料之间设置液体再分布器，以收集从上层流下的液体，并将液体重新分布在塔的截面上。气体从塔的下部进入，并通过填料层中的间隙从塔***排出。离开填充层的气体可能携带少量液体泡沫。如有必要，可在塔***安装除雾器。

 

3.填料***性

 

气液两相在填料表面逆流接触。填料不仅为气液两相接触提供传质表面，而且促进气液两相分散，保持液膜更新。填料的性能可以从以下三个方面进行评价:

 

(1)比表面积a

 

填料应具有尽可能***的表面积，以提供液体扩散并形成更多的气液接触界面。单位填充体积的填料表面积称为比表面积a，单位为m2/m3。对于同类填料，小尺寸填料比表面积较***，但过小的填料不仅成本较高，而且对气体流动的阻力也较***。

 

(2)孔隙率ε

 

在填料塔中，气体通过填料之间的间隙。流体通过颗粒层的阻力与孔隙率密切相关。为了降低气体的流动阻力，提高填料塔的允许气体速度(处理能力)，填料床的孔隙率应尽可能***。对于各向同性填料床，空隙率等于填料塔自由截面的百分比。

 

(3)填料的几何形状

 

虽然目前填料的形状难以定量表达，但两种比表面积和孔隙率相近但形状不同的填料在流体力学和传质性能上存在显著差异。理想形状的填料为气液两相提供了合适的通道。气流压力降低，流量***，液流容易扩散成液膜，液膜表面更新快。因此，开发新的填料主要是为了改善填料的形状。