7.2 填料塔

1. 7.2填料塔 特点:⑴结构简单, 压力降小, 性能稳定, 传质效率高 ⑵可用各种材料制造 ⑶适用:①处理易发泡的物料及腐蚀性物料 ②真空操作 ③不宜安装塔板的小直径塔 科技前沿: ⑴开发多种形式、规格和材质的高效、低压降， 大流量的填料。 ⑵与不同填料相匹配的塔内件结构 ⑶填料层中液体的流动及分布规律 ⑷蒸馏过程的模拟

2. 通用填料 高效填料 按性能 实体填料 网体填料 按结构 散装填料 规整填料 按形状 7.2.1 填料 填料—塔的核心元件，提供气-液两相接触的传质和换热 表面，与塔的其它内件共同决定塔的性能。 一、填料分类

3. 二、散装填料 散装填料—安装时以乱堆为主，也可以整砌。具有一定外形 结构的颗粒体，又称颗粒填料。 环形 鞍形 散装填料 环鞍形

4. 环 形 填 料 θ环 十字环 内螺旋环 阶梯环 拉西环 隔板环 金属环 半环填料 环 鞍 形 (环-鞍) 短拉西环 金属Intalox 鞍 形 填 料 (鞍-环) 弧鞍形 矩鞍形 改进矩鞍形 图7-3 散装填料的发展

5. 图7-4 拉西环

6. (a) (b) (c) 图7-5 θ环、十字环及内螺旋填料

7. 图7-6 金属鲍尔环的结构

8. 图7-7 改进型鲍尔环填料

9. 过程设备设计 图 7-8 阶梯环的结构（金属）

10. 内翅片（上） 内翅片（下） 内翅片（上） 图 7-8 阶梯环的结构（金属）

11. 图7-11 改进矩鞍填料 图7-10 矩鞍形填料 图7-9 弧鞍形填料

12. 金属环矩鞍填料

13. 过程设备设计 三、规整填料 ⒈ 规整填料与散装填料的区别: 散装填料—— 填料乱堆在塔内，气液两 相的流动路线是随机的， 装填时各处不均，易产生 沟流等不良分布，降低塔 的效率。 规整填料—— 填料在塔内按均匀的几何图形规 则、整齐地堆砌，人为地规定了 填料层中气、液的流路，改善了 沟流和壁流的现象，大大降低了 压降，提高了传热、传质的效果。

14. 丝网波纹填料: 图7-12 板波纹填料: 图7-13 ⒉ 类型 图7-13 板波纹填料 图7-12 丝网波纹填料

15. 波纹填料最重要的特点是——相邻丝网片间气、液分布更加波纹填料最重要的特点是——相邻丝网片间气、液分布更加 均匀，几乎无放大效应, 所以能用于大型塔器中。 放大效应——当塔径增大时，引起气、液分布不均，接触 不良，造成效率下降，称为放大效应。

16. 四、填料材料 金属 ⒈ 类型 陶瓷 塑料 ⒉ 选材依据: 根据物料腐蚀性和操作温度选择 ①当操作温度许可, 尽可能→选塑料 ②当操作温度↑, 物料无显著腐蚀→选金属 ③当物料腐蚀性↑→选陶瓷

17. 五、对填料的基本要求 ⒈ 传质效率高 ⒉ 生产能力大, 气体压力降小 ⒊不易引起偏流和沟流 ⒋经久耐用 ⒌取材容易, 价格便宜

18. 六、填料的选用 比表面积较小的填料——空隙率大，用于流体高通量， 大液量及物料较脏的场合。

19. 7.2.2 填料塔内件的结构设计 一、填料支承装置 ⒈ 作用：a.支承操作时填料层的重量; b.防止填料穿过支承装置而落下； c.保证足够的开孔率，使气液两相能自由通过。 ⒉ 基本要求：a.有足够的强度及刚度→支承填料层的重量； b.保证足够的开孔率→使气液两相能自由通过， 减小气液两相流动阻力 →在支承处不液泛 c.有利于液体的再分布； d.耐腐蚀性好； e.便于用各种材料制造 f.结构简单，便于安装、拆卸

20. 避免了液体在板上的积聚 利于液体的均匀再分配。 ⒊ 位置：安装在填料层的底部。 ⒋ 评价填料支承装置性能优劣的依据：它能否在支承板与填料 的接触区，提供足够大 的自由截面。 ⒌ 结构 特点:a.高通量低压降。 b.为气、液提供了不同的通道 →

21. 图7-14 栅板型支承装置

22. 整体式 分块式 小直径塔 大直径塔

23. 图7-15 波纹式支撑装置

24. 图7-16 驼峰式支撑装置

25. 图7-17 孔管式填料支承装置

26. 图7-17 孔管式填料支承装置

27. 二、液体分布器 ⒈ 重要性：填料塔操作时，气速分布是否均匀，主要取决于液体 的均匀程度，因此，液体在塔顶的初始均匀喷淋，是 保证塔达到预期分离效果的重要条件。液体初始不良 分布，相当于损失了一段填料高度，因此，正确设计 液体分布装置十分重要。 ⒉ 作用：液相加料及回流液均匀地分布到填料的表面上， 形成液体的初始分布。

28. ⒊ 设计要点： ⑴基本要求：液体分布均匀，不易堵塞，自由截面大，气体 通过时阻力小，操作弹性宽，装拆方便。 ⑵分布参数： 规整填料: 对液体分布均匀要求高，按每20～50cm2塔截 面设置一个喷淋点。 ⑶安装位置：高于填料层表面150～300mm。 D≤ 400mm时，每 30cm2的塔截面设一个喷淋点 D≤ 750mm时，每 60cm2的塔截面设一个喷淋点 D≤1200mm时，每240cm2的塔截面设一个喷淋点

29. ⒋ 结构：

30. 1-进液口 2-液位管 3-液体分配管 4-布液管 图7-18 重力型排管式液体分布器

31. (a) (b) 环管式 排管式 图7-19 压力型管式分布器

32. 1－主槽 2－分槽 图7-20 槽式孔流分布器

33. 1 2 全连通式 独立式

34. 图7-21 槽式溢流型液体分布器

35. 图7-22 喷洒式液体分布器

36. 1 放大 主管 支管 接管 喷嘴 图7-22 喷洒式 液体分布器

37. 19个喷嘴方案 7个喷嘴方案

38. 过程设备设计 图7-23 小直径塔用盘式孔流分布器

39. 两个分液槽安装在矩 形升气管上，并将液 体加入到盘上。 大直径塔，——用盘式分布器， 采用支承梁将分布器分为2～3个部 分，设计时注意支承梁在载荷作用 下每米的最大挠度应小于1.5mm。 图7-24 大直径塔用盘式孔流分布器

40. 图7-25 盘式溢流型 液体分布器

41. 过程设备设计 对金属丝网填料及非金属丝网填料， 应选用管式分布器； 对于比较脏的物料，应优先选用槽式 分布器； 对于分批精馏的情况，应选用高弹性 分布器。 ⒌选用：

42. 过程设备设计 表7-3 液体分布器的性能比较

43. 过程设备设计 表7-3 液体分布器的性能比较(续)

44. 金属填料高度≤6~7.5m 塑料填料高度≤3~4.5m 三、液体再分布器 ⒈填料层分段: ⑴分段目的: 在各段塔料之间, 安装液体再分布器→提高塔 传质效率 ⑵分段原则: 分段填料层高度应小于15~20块理论板, 且 ⒉作用: ⑴ 消除“壁流”，避免 “干锥”。 ⑵ 消除气、液的径向浓度差。 ⒊基本要求: ⑴自由截面积不能太小; ⑵尽量少占用塔的有效高度; ⑶结构简单且牢固可靠, 能承受气、液冲击； ⑷便于装、拆。

45. ⒋结构:

46. 图7-26 斜板式液体收集器

47. 图7-27 升气管液体收集器

48. 支承板 气体 再分布器 液体 支承圈台 （a）斜板式 （b）支承板式 图7-28 组合式液体再分布器

49. Di Dl Di Dl （b）具有通孔的分配锥 (a)分配锥 图7-29 分配锥

50. D0 D1 图7-30 玫瑰式壁流 收集再分布器