關(guān)鍵詞：填料塔，填料

  基本介紹

  填料塔是廢氣凈化塔中的一種，是用于各行業(yè)廢氣處理的環(huán)保設(shè)備。

  填料塔以填料作為氣、液接觸和傳質(zhì)的基本構(gòu)件，液體在填料表面呈膜狀自上而下流動，氣體呈連續(xù)相自下而上與液體作遞向流動，并進(jìn)行氣、液兩相間的傳質(zhì)和傳熱。兩相的組分濃度和溫度沿塔高連續(xù)變化。填料塔屬于微分接觸型的氣、液傳質(zhì)設(shè)備。

  填料塔又稱填充塔�；�工生產(chǎn)中常用的一類傳質(zhì)設(shè)備。主要由圓柱形的塔體和堆放在塔內(nèi)的填料（各種形狀的固體物，用于增加兩相流體間的面積，增強(qiáng)兩相間的傳質(zhì)）等組成。用于吸收、蒸餾、萃取等 [3]  。

  填料塔結(jié)構(gòu)原理

  填料塔是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)備。

  填料塔的塔身

  填料塔結(jié)構(gòu)示意圖

  填料塔結(jié)構(gòu)示意圖

  填料塔是一直立式圓筒，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。

  填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。

  液體從塔頂經(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)氣體分布裝置）分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。

  填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相。

  當(dāng)液體沿填料層向下流動時，有逐漸向塔壁集中的趨勢，使得塔壁附近的液流量逐漸增大，這種現(xiàn)象稱為壁流。

  壁流效應(yīng)造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質(zhì)效率下降。

  因此，當(dāng)填料層較高時，需要進(jìn)行分段，中間設(shè)置再分布裝置。

  液體再分布裝置包括液體收集器和液體再分布器兩部分，上層填料流下的液體經(jīng)液體收集器收集后，送到液體再分布器，經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料上。

  填料塔具有生產(chǎn)能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等優(yōu)點(diǎn)。

  填料塔也有一些不足之處，如填料造價高；當(dāng)液體負(fù)荷較小時不能有效地潤濕填料表面，使傳質(zhì)效率降低；不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料；對側(cè)線進(jìn)料和出料等復(fù)雜精餾不太適合等。

  填料塔塔內(nèi)裝置

  填料塔塔內(nèi)件和填料及塔體共同構(gòu)成了一個完整的填料塔，塔內(nèi)件是填料塔的組成部分。

  填料塔塔內(nèi)件的作用是為了使氣液在塔內(nèi)有更好地接觸，以便于發(fā)揮填料塔的大生產(chǎn)能力和大效率，所以說塔內(nèi)件設(shè)計的好壞直接影響到整個填料塔的操作運(yùn)行和填料性能的發(fā)揮。

  此外，填料塔的“放大效應(yīng)”除了填料本身固有的因素之外，塔內(nèi)件對它的影響也很大。

　　塔內(nèi)件主要包括以下幾個部分：

　　一、液體分布裝置；

　　二、填料壓緊裝置；

　　三、填料支撐裝置；

　　四、液體收集再分布及進(jìn)出料裝置；

　　五、氣體進(jìn)料及分布裝置；

　　六、除沫裝置。

  填料塔填料

  填料的選擇包括確定填料的種類、規(guī)格及材質(zhì)等。所選填料既要滿足生產(chǎn)工藝的要求，又要使設(shè)備投資和操作費(fèi)用低。

  1.填料種類的選擇：填料種類的選擇要考慮分離工藝的要求，通常考慮以下幾個方面：

  （1）傳質(zhì)效率要高一般而言，規(guī)整填料的傳質(zhì)效率高于散裝填料；

  （2）通量要大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)氣速或氣相動能因子的填料；

  （3）填料層的壓降要低；

  （4）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。

  （1）散裝填料規(guī)格的選擇工業(yè)塔常用的散裝填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾種規(guī)格。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，對塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定，一般塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應(yīng)大于8。

  （2）規(guī)整填料規(guī)格的選擇工業(yè)上常用規(guī)整填料的型號和規(guī)格的表示方法很多，國內(nèi)習(xí)慣用比表面積表示，主要有125、150、250、350、500、700等幾種規(guī)格，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，通量減少，填料費(fèi)用也明顯增加。選用時應(yīng)從分離要求、通量要求、場地條件、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。應(yīng)予指出，一座填料塔可以選用同種類型，同一規(guī)格的填料，也可選用同種類型不同規(guī)格的填料；可以選用同種類型的填料，也可以選用不同類型的填料；有的塔段可選用規(guī)整填料，而有的塔段可選用散裝填料。設(shè)計時應(yīng)靈活掌握，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一的原則來選擇填料的規(guī)格。

  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。

  （1）陶瓷填料陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性，陶瓷填料價格便宜，具有很好的表面潤濕性能，質(zhì)脆、易碎是其大缺點(diǎn)。在氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程中應(yīng)用較為普遍。

  （2）金屬填料金屬填料可用多種材質(zhì)制成，選擇時主要考慮腐蝕問題。碳鋼填料造價低，且具有良好的表面潤濕性能，對于無腐蝕或低腐蝕性物系應(yīng)優(yōu)先考慮使用；不銹鋼填料耐腐蝕性強(qiáng)，一般能耐除Cl–以外常見物系的腐蝕，但其造價較高，且表面潤濕性能較差，在某些特殊場合（如極低噴淋密度下的減壓精餾過程），需對其表面進(jìn)行處理，才能取得良好的使用效果；鈦材、特種合金鋼等材質(zhì)制成的填料造價很高，一般只在某些腐蝕性極強(qiáng)的物系下使用。一般來說，金屬填料可制成薄壁結(jié)構(gòu)，它的通量大、氣體阻力小，且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)用范圍為廣泛。

  （3）塑料填料塑料填料的材質(zhì)主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）及聚氯乙烯（PVC）等，國內(nèi)一般多采用聚丙烯材質(zhì)。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無機(jī)酸、堿和有機(jī)溶劑的腐蝕。其耐溫性良好，可長期在100°C以下使用。塑料填料質(zhì)輕、價廉，具有良好的韌性，耐沖擊、不易碎，可以制成薄壁結(jié)構(gòu)。它的通量大、壓降低，多用于吸收、解吸、萃取、除塵等裝置中。塑料填料的缺點(diǎn)是表面潤濕性能差，但可通過適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚韥砀纳破浔砻鏉櫇裥阅堋?/span>

  常用的塔填料可分為兩大類：散裝填料與規(guī)整填料

  塑料填料材質(zhì)包括：聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），增強(qiáng)聚丙烯（RPP），聚氯乙烯（PVC），氯化聚氯乙烯（CPVC）及聚偏氟乙烯（PVDF）等。它的耐腐蝕性能好、空隙大、通量大、阻力小、能耗低、操作費(fèi)用低、重量輕、易裝卸、可重復(fù)使用。特別適用于石油、化工、氯堿、煤氣、環(huán)保等行業(yè)的中低溫（60—150度）提餾、吸收及洗滌塔中。

  塑料散堆填料

  有鮑爾環(huán)、矩鞍環(huán)、異鞍環(huán)、階梯環(huán)、海爾環(huán)、共軛環(huán)、扁環(huán)、花環(huán)、空心浮球、多面球、網(wǎng)籠球和覆蓋球等。

  陶瓷填料具有優(yōu)異的耐酸耐熱性能、能耐除氟氧酸以外的各種無機(jī)酸、有機(jī)酸及有機(jī)溶劑的腐蝕,,適用于各種高,低溫及強(qiáng)腐蝕性的場合,可用于化工、冶金、煤氣、制氧等行業(yè)的干燥塔、吸收塔、冷卻塔、洗滌塔、再生塔等。

陶瓷散堆填料

包括拉西環(huán)、十字隔板環(huán)、鮑爾環(huán)、矩鞍環(huán)、異鞍環(huán)、階梯環(huán)、共軛環(huán)、及其組合環(huán)等

  金屬散堆填料

  金屬填料材質(zhì)包括碳鋼及不銹鋼等。由于其加工壁薄、空隙率大、通量大、阻力小，又耐熱、耐腐蝕，分離效率高等特點(diǎn)，特別適用于真空精餾塔，處理熱敏性、易分解、易聚合、易結(jié)碳的物料，從而廣泛應(yīng)用于石油化工、化肥、環(huán)保等行業(yè)的填料塔中。

  金屬散堆填料有共軛環(huán)、八四內(nèi)弧環(huán)、矩鞍環(huán)、雙弧環(huán)、扁環(huán)、階梯環(huán)和鮑爾環(huán)、英特洛克斯等。

  塔設(shè)備有許多種類型，塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油生產(chǎn)中重要的設(shè)備之一。它可使氣液或液液兩相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的�？稍谒�設(shè)備中完成常見的單元操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等。