201110第七节：填料塔.ppt

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*1第 八 章 气体吸收 一：填料塔 二：填料塔的流体力学 性能与操作特性 三：填料塔的内件第 七节 填料塔8.7.1填料塔溶剂填料塔气体液体分布装置气体分布装置填料 在填料塔中，气液两相连续接触，两相的组成沿塔高连续变化，在正常操作下，气相为连续相，液相为分散相DateDateDate一、填料类型按装填方式分 乱堆填料（散装） 整砌填料（规整） 如：波纹板、波纹网 如：拉西环、鲍尔环、鞍形、网环 按基材分 实体填料 网体填料 鞍形填料 如弧鞍、矩鞍环形填料 如拉西环、鲍尔环 板形 如栅板、波纹板 如鞍形网、网、波纹网 Date1、散装填料（1）拉西环 1914年由拉西发明，为高径比相等的空心圆环 拉西环填料的气液分布较差，传质效率低，阻力大，通量小，目前工业上已较少应用 在拉西环基础上衍生了环、十字环等，其基本改进是在拉西环内增加一结构，以增大填料的比表面积Date（2）鲍尔环 在拉西环基础上改进的，环壁开窗，切开的舌页内弯，在中心搭桥 大大提高了环内空间及环内表面的利用率，气流阻力小，液体分布均匀与拉西环相比，鲍尔环的气体通量可增加50%以上，传质效率提高30%左右。

Date（3）阶梯环 在鲍尔环基础上改进的，高度为直径的1/2，有阶梯，为点接触 生产能力比鲍尔环提高约10%，压降则可降低25%，且由于填料间呈多点接触，床层均匀，较好地避免了沟流现象有塑料和金属材质Date（4）弧鞍和矩鞍形填料 优点：液体在其表面流动均匀、表面利用率高、流动阻力小 缺点：面接触，易套叠 矩鞍填料两端为矩形，且填料两面大小不等克服了弧鞍填料相互重叠的缺点Date（5）金属鞍环填料 有环形与鞍形的结构特点，生产能力大、压降低、液体分布性能好、传质速率高及操作弹性大，在减压蒸馏中其优势更为显著金属矩鞍环Date（6）网体填料 与实体填料对应的另一类填料为网体填料有多种形式，如金属丝网制成的网环和鞍型网等 优点：网丝细密，空隙很高，比表面积很大由于毛细管作用，填料表面润湿性能很好故网体填料气体阻力小，传质速率高 缺点：造价很高，多用于实验室中难分离物系的分离 Date多面空心球聚丙烯材质注射成形悬浮球填料 由聚丙烯材料注塑成形，微生物挂膜快、生物膜易脱落，抗酸碱、耐老化、不受水流影响，使用寿命长，产品耐生物降解，剩余污泥极少，安装方便7）球形填料Date2、规整填料 规整填料是按一定的几何构形排列，整齐堆砌的填料。

根据其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等 优点：空隙大，生产能力大，压降小,流道规则，只要液体初始分布均匀，则在全塔中分布也均匀，因此规整填料几乎无放大效应，通常具有很高的传质效率 缺点：造价较高，易堵塞难清洗，因此工业上一般用于较难分离或分离要求很高的情况 Date（1）格栅填料 格栅填料是以条状单元体经一定规则组合而成的，具有多种结构形式目前应用较为普遍的有格里奇格栅填料、网孔格栅填料、蜂窝格栅填料等格栅填料的比表面积较低，主要用于要求压降小、负荷大及防堵等场合 木格栅 格里奇格栅 Date（2）波纹填料 规整填料一般由波纹状的金属丝网或多孔板（分金属孔板波纹填料和金属压延孔板波纹填料）重叠而成Date 金属孔板波纹填料：波纹板片上冲压有许多5mm左右的小孔，可起到粗分配板片上的液体、加强横向混合的作用波纹板片上轧成细小沟纹，可起到细分配板片上的液体、增强表面润湿性能的作用此填料强度高，耐腐蚀性强，特别适用于大直径塔及气液负荷较大的场合Date 金属压延孔板波纹填料：它与金属孔板波纹填料的主要区别在于板片表面不是冲压孔，而是刺孔，用辗轧方式在板片上辗出很密的孔径为0.40.5mm小刺孔。

其分离能力类似于网波纹填料，但抗堵能力比网波纹填料强，并且价格便宜，应用较为广泛 （3）脉冲填料： 由带缩颈的中空棱柱形个体，按一定方式拼装而成 脉冲填料组装后，会形成带缩颈的多孔棱形通道，其纵面流道交替收缩和扩大，气液两相通过时产生强烈的湍动Date 在缩颈段，气速最高，湍动剧烈，从而强化传质在扩大段，气速减到最小，实现两相的分离流道收缩、扩大的交替重复，实现了“脉冲”传质过程 特点：处理量大，压降小，是真空精馏的理想填料因其优良的液体分布性能使放大效应减少，故特别适用于大塔径的场合Date二、填料的性能评价1、填料的几何特性（2）空隙率 单位体积填料层的空隙体积，以表示；单位为m3/m3，或者以百分数表示填料层的空隙率越大，气液通过能力越大，气体流动阻力越小 单位体积填料层的填料表面积，以 表示 ；单位：m2/m3同一种填料，尺寸愈小，比表面积愈大,所提供的气液传质面积越大1）填料的比表面积Date 湿填料因子：填料被液体润湿后的 ；反映填料的流体力学特性 值越小，流动阻力越小填料塔计算采用润湿条件下的湿填料因子2、填料的性能评价模糊评价（见下页表）（3）填料因子 表示填料的流体力学性能，以表示，单位是1/m。

干填料因子：填料未被润湿时的 ；反映填料的几何特性Date 填料名称填料名称 评估值评估值 语言值语言值 排序排序 丝网波纹填料丝网波纹填料 0.86 0.86 很好很好 1 1 孔板波纹填料孔板波纹填料 0.61 0.61 相当好相当好 2 2 金属金属intalox 0.59 intalox 0.59 相当好相当好 3 3 金属鞍形环金属鞍形环 0.57 0.57 相当好相当好 4 4 金属阶梯环金属阶梯环 0.53 0.53 一般好一般好 5 5 金属鲍尔环金属鲍尔环 0.51 0.51 一般好一般好 6 6 瓷瓷intaloxintalox 0.41 较好 7 瓷鞍形环瓷鞍形环 0.38 0.38 略好略好 8 8 瓷拉西环瓷拉西环 0.36 0.36 略好略好 9 99 9种填料综合性能评价种填料综合性能评价Date 填料的选择包括确定填料的填料的选择包括确定填料的种类、规格及材质种类、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最低费用最低 1. 1. 填料种类的选择：填料种类的选择：填料种类的选择要考虑分离工艺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：的要求，通常考虑以下几个方面： (1)(1)传质效率要高传质效率要高 一般而言，规整填料的传质效率高一般而言，规整填料的传质效率高于散装填料于散装填料； (2)(2)通量要大通量要大 在保证具有较高传质效率的前提下，应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选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料； (3)(3)填料层的压降要低填料层的压降要低 (4)(4)填料抗污堵性能强，拆装、检修方便填料抗污堵性能强，拆装、检修方便。

三、填料的选择Date 2 2填料规格的选择填料规格的选择 填料规格是指填料的公称尺寸或填料规格是指填料的公称尺寸或比表面积比表面积 有有DN16DN16、DN25DN25、DN38DN38、DN50DN50、DN76DN76等几种规格同类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，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，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般塔径与填料公称直径的比值D/dD/d应大于应大于8 81 1）散装填料）散装填料Date （2 2）规整填料规格的选择）规整填料规格的选择 工业上常用规整填料的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，型号和规格的表示方法很多，国内习惯用比表面积表示，主要有主要有125125、150150、250250、350350、500500、700700等几种规格，同等几种规格，同种类型的规整填料，其比表面积越大，传质效率越高，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，又具有经济合理性技术要求，又具有经济合理性. .Date 应予指出，一座填料塔可以选用同种类型，同一规应予指出，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，也可用同种类型的填料，也可选用不同类型选用不同类型的填料；有的塔的填料；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. 3. 填料材质的选择填料材质的选择 填料的材质分为陶瓷、金属和填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类塑料三大类 (1)(1)陶瓷填料陶瓷填料 陶瓷填料具有很好的耐腐蚀性及耐热陶瓷填料具有很好的耐腐蚀性及耐热性，价格便宜，具有很好的表面润湿性能，质脆、易碎性，价格便宜，具有很好的表面润湿性能，质脆、易碎是其是其 最大缺点。

在气体吸收、气体洗涤、液体萃取等过最大缺点在气体吸收、气体洗涤、液体萃取等过程中应用较为普遍程中应用较为普遍 Date (2)(2)金属填料金属填料 金属填料可用多种材质制成，选择时主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要考虑腐蚀问题碳钢填料造价低，且具有良好的表面润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，一般能耐除锈钢填料耐腐蚀性强，一般能耐除ClCl 以外常见物系的腐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的物系下使用Date 一般来说，金属填料可制成薄壁结构，它的通量大、气一般来说，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，应用范围最为广泛。

冲击强度下使用，应用范围最为广泛 (3)(3)塑料填料塑料填料 塑料填料的材质主要包括聚丙烯（塑料填料的材质主要包括聚丙烯（PPPP）、聚）、聚乙烯（乙烯（PEPE）及聚氯乙烯（）及聚氯乙烯（PVCPVC）等，国内一般多采用聚丙烯材）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，可长期在机溶剂的腐蚀其耐温性良好，可长期在100C100C以下使用塑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、萃制成薄壁结构它的通量大、压降低，。