1、第二节填料塔 一 填料塔的结构和填料特性 1 填料层结构 2 填料层作用 填料层是实现塔内气液接触的有效部位 1 提供气液接触界面面积 2 填料间空隙形成曲折流道 造成两相呈湍流 3 填料层内液体均布能力和向壁偏流现象 1 液体均布能力 2 向壁偏流现象 克服 1 当填料层过高 必须分层安装 中间设液体再分布器 2 液体喷淋半径不大于塔径的一半 4 填料种类及特性 1 种类 整砌填料 压降小 适于D 50mm 散装 乱堆 填料 压降大 一般D 50mm 2 材质 陶瓷 金属 塑料等 散装填料 乱堆填料 拉西环 鲍尔环 阶梯环 规整填料 3 特性 1 填料个数n 个 m3 统计数字 实测2 比表
2、面积a 单位体积填料中填料的总表面积 m2 m33 空隙率 干塔状态下 单位体积填料所具有的空隙体积 m3 m3空隙率是提供气体的通道 空隙率越大 气体流动阻力越小 流通能力 允许气速 越大 在吸收操作时 填料层上附有一层液体 故实际空隙率应小于 4 填料因子 a 3 有干 湿填料因子 4 选择填料的一般原则 1 比表面积a大 提供气液接触面积 2 空隙率 大 提供气体通道 阻力小 3 填料形状有利于气液分布及减少阻力 4 填料有足够的机械强度 不易破碎 重量轻 耐磨损 耐腐蚀 价廉 湿润性能好 二 填料塔内气液两相流动特性 流体力学状况 气体通过填料层的压降 确定动力消耗 液泛速度 确定空塔
3、速度 确定塔径 持液量 影响压降和液泛速度 气液分布 反映了气液的接触传质状况 1 气液两相的流动特性 1 液体在填料表面上的膜状流动膜内液体下流速度决定于流动阻力 而流动阻力来自于 液膜与填料表面的摩擦阻力 液膜与上升气流间的摩擦阻力填料表面持液量与气速及液流量有关 液量越大 液膜越厚 持液量越多 在低气速下 气速造成的阻力较小 液膜厚度与气速关系不大 在高气速下 气速对液膜厚度有不容忽视的影响 2 气体在填料层内的流动 气体在填料层间穿行通过 通道突然扩大缩小 转向频繁 在较低的流速下也可达到湍流 在干填料层中 p u1 8 2 0在气液两相逆流流动中 液膜有一定厚度 使填料空隙率 减小
4、所以在相同的气体流量下 即在相同的空速下 液膜的存在使气体实际流速 3 气液两相的交互影响 L 0干填料层 压降主要是克服气固摩擦阻力 p u1 8 2 0L 0 在一定喷淋量下 A 载点B 液泛点A点以下 恒持液区气速较低 对液膜厚度影响不大 填料持液量不变 各线与干填料线平行 p u1 8 2 0A B之间 载液区拦液现象 气液间的摩擦阻力开始阻止液流顺利下流 持液量增加 液膜厚度增加使 p线变陡 斜率 2 B点以上 液泛区气速增大 持液量急剧增大 使填料层内液体不能及时流下而出现局部积液 此时 p线近乎垂直 斜率 10 若气速继续增大 液体被气体大量带出塔顶 塔操作被破坏 称为液泛现象
5、特征 气体在液体中鼓泡 操作不稳定 泛点气速 液泛速度为操作上限 允许的最大气速 此值大为好 影响泛点气速的因素 填料特性 流体物性 液气比泛点气速确定 用埃克特通用图 1 利用泛点线求泛点速度uf空塔速度u 0 5 0 8 uf 2 利用压降线求压降 p Eckert泛点关联图 2 泛点和压强的经验关联影响因素有 填料特性 a 气液质量流量WL WV kg s 流体物性 3 塔径计算 Vs 混合气体积流量 m3 su 空塔速度 m s算出的D应按压力容器公称直径标准进行圆整 三 填料塔的附件 1 填料支撑装置2 液体分布装置3 液体再分布器4 除沫装置5 填料压紧装置 散装填料支撑板 规整填料支撑板 液体分布器 液体再分布器 散装填料用压紧器 不固定 随填料下移 规整填料用定位器 固定在塔壁上 散装填料用压紧器 不固定 随填料下移 四 填料塔的计算塔径 关键是确定空塔气速u 50 85 u泛塔高 计算填料层高度的方法
