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     关键词:填料塔,填料

      基本介绍

      填料塔是贝博|唯一授权净化塔中的一种,是用于各行业贝博|唯一授权处理的环保设备

      填料塔以填料作为气、液接触和传质的基本构件,液体在填料表面呈膜状自上而下流动,气体呈连续相自下而上与液体作递向流动,并进行气、液两相间的传质和传热。两相的组分浓度和温度沿塔高连续变化。填料塔属于微分接触型的气、液传质设备。

      填料塔又称填充塔。化工生产中常用的一类传质设备。主要由圆柱形的塔体和堆放在塔内的填料(各种形状的固体物,用于增加两相流体间的面积,增强两相间的传质)等组成。用于吸收、蒸馏、萃取等 [3]  。

      填料塔结构原理

      填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。

      填料塔的塔身

      填料塔结构示意图

      填料塔结构示意图

      填料塔是一直立式圆筒,底部装有填料支承板,填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。

      填料的上方安装填料压板,以防被上升气流吹动。

      液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上,并沿填料表面流下。

      气体从塔底送入,经气体分布装置(小直径塔一般不设气体分布装置)分布后,与液体呈逆流连续通过填料层的空隙,在填料表面上,气液两相密切接触进行传质。

      填料塔属于连续接触式气液传质设备,两相组成沿塔高连续变化,在正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。

      当液体沿填料层向下流动时,有逐渐向塔壁集中的趋势,使得塔壁附近的液流量逐渐增大,这种现象称为壁流。

      壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均,从而使传质效率下降。

      因此,当填料层较高时,需要进行分段,中间设置再分布装置。

      液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分,上层填料流下的液体经液体收集器收集后,送到液体再分布器,经重新分布后喷淋到下层填料上。

      填料塔具有生产能力大,分离效率高,压降小,持液量小,操作弹性大等优点。

      填料塔也有一些不足之处,如填料造价高;当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面,使传质效率降低;不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料;对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。

      填料塔塔内装置

      填料塔塔内件和填料及塔体共同构成了一个完整的填料塔,塔内件是填料塔的组成部分。

      填料塔塔内件的作用是为了使气液在塔内有更好地接触,以便于发挥填料塔的大生产能力和大效率,所以说塔内件设计的好坏直接影响到整个填料塔的操作运行和填料性能的发挥。

      此外,填料塔的“放大效应”除了填料本身固有的因素之外,塔内件对它的影响也很大。

      塔内件主要包括以下几个部分:

      一、液体分布装置;

      二、填料压紧装置;

      三、填料支撑装置;

      四、液体收集再分布及进出料装置;

      五、气体进料及分布装置;

      六、除沫装置。

      填料塔填料

      填料的选择包括确定填料的种类、规格及材质等。所选填料既要满足生产工艺的要求,又要使设备投资和操作费用低。

      1.填料种类的选择:填料种类的选择要考虑分离工艺的要求,通常考虑以下几个方面:

      (1)传质效率要高一般而言,规整填料的传质效率高于散装填料;

      (2)通量要大在保证具有较高传质效率的前提下,应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料;

      (3)填料层的压降要低;

      (4)填料抗污堵性能强,拆装、检修方便。

      2.填料规格的选择填料规格是指填料的公称尺寸或比表面积。

      (1)散装填料规格的选择工业塔常用的散装填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等几种规格。同类填料,尺寸越小,分离效率越高,但阻力增加,通量减少,填料费用也增加很多。而大尺寸的填料应用于小直径塔中,又会产生液体分布不良及严重的壁流,使塔的分离效率降低。因此,对塔径与填料尺寸的比值要有一规定,一般塔径与填料公称直径的比值D/d应大于8。

      (2)规整填料规格的选择工业上常用规整填料的型号和规格的表示方法很多,国内习惯用比表面积表示,主要有125、150、250、350、500、700等几种规格,同种类型的规整填料,其比表面积越大,传质效率越高,但阻力增加,通量减少,填料费用也明显增加。选用时应从分离要求、通量要求、场地条件、物料性质及设备投资、操作费用等方面综合考虑,使所选填料既能满足技术要求,又具有经济合理性。应予指出,一座填料塔可以选用同种类型,同一规格的填料,也可选用同种类型不同规格的填料;可以选用同种类型的填料,也可以选用不同类型的填料;有的塔段可选用规整填料,而有的塔段可选用散装填料。设计时应灵活掌握,根据技术经济统一的原则来选择填料的规格。

      3.填料材质的选择填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类。

      (1)陶瓷填料陶瓷填料具有很好的耐腐蚀性及耐热性,陶瓷填料价格便宜,具有很好的表面润湿性能,质脆、易碎是其大缺点。在气体吸收、气体洗涤、液体萃取等过程中应用较为普遍。

      (2)金属填料金属填料可用多种材质制成,选择时主要考虑腐蚀问题。碳钢填料造价低,且具有良好的表面润湿性能,对于无腐蚀或低腐蚀性物系应优先考虑使用;不锈钢填料耐腐蚀性强,一般能耐除Cl–以外常见物系的腐蚀,但其造价较高,且表面润湿性能较差,在某些特殊场合(如极低喷淋密度下的减压精馏过程),需对其表面进行处理,才能取得良好的使用效果;钛材、特种合金钢等材质制成的填料造价很高,一般只在某些腐蚀性极强的物系下使用。一般来说,金属填料可制成薄壁结构,它的通量大、气体阻力小,且具有很高的抗冲击性能,能在高温、高压、高冲击强度下使用,应用范围为广泛。

      (3)塑料填料塑料填料的材质主要包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)及聚氯乙烯(PVC)等,国内一般多采用聚丙烯材质。塑料填料的耐腐蚀性能较好,可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐蚀。其耐温性良好,可长期在100°C以下使用。塑料填料质轻、价廉,具有良好的韧性,耐冲击、不易碎,可以制成薄壁结构。它的通量大、压降低,多用于吸收、解吸、萃取、除尘等装置中。塑料填料的缺点是表面润湿性能差,但可通过适当的表面处理来改善其表面润湿性能。

      常用的塔填料可分为两大类:散装填料与规整填料

      塑料填料材质包括:聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),增强聚丙烯(RPP),聚氯乙烯(PVC),氯化聚氯乙烯(CPVC)及聚偏氟乙烯(PVDF)等。它的耐腐蚀性能好、空隙大、通量大、阻力小、能耗低、操作费用低、重量轻、易装卸、可重复使用。特别适用于石油、化工、氯碱、煤气、环保等行业的中低温(60—150度)提馏、吸收及洗涤塔中。

      塑料散堆填料

      有鲍尔环、矩鞍环、异鞍环、阶梯环、海尔环、共轭环、扁环、花环、空心浮球、多面球、网笼球和覆盖球等。

      陶瓷填料具有优异的耐酸耐热性能、能耐除氟氧酸以外的各种无机酸、有机酸及有机溶剂的腐蚀,,适用于各种高,低温及强腐蚀性的场合,可用于化工、冶金、煤气、制氧等行业的干燥塔、吸收塔、冷却塔、洗涤塔、再生塔等。

    陶瓷散堆填料

    包括拉西环、十字隔板环、鲍尔环、矩鞍环、异鞍环、阶梯环、共轭环、及其组合环等

      金属散堆填料

      金属填料材质包括碳钢及不锈钢等。由于其加工壁薄、空隙率大、通量大、阻力小,又耐热、耐腐蚀,分离效率高等特点,特别适用于真空精馏塔,处理热敏性、易分解、易聚合、易结碳的物料,从而广泛应用于石油化工、化肥、环保等行业的填料塔中。

      金属散堆填料有共轭环、八四内弧环、矩鞍环、双弧环、扁环、阶梯环和鲍尔环、英特洛克斯等。

      塔设备有许多种类型,塔设备是化工、石油化工和炼油生产中重要的设备之一。它可使气液或液液两相之间进行紧密接触,达到相际传质及传热的目的。可在塔设备中完成常见的单元操作有:精馏、吸收、解吸和萃取等。

     

    填料塔工艺图贝博|唯一授权净化塔中填料塔工艺图

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