填料塔及板式塔的區(qū)別課件

精餾及吸收設(shè)備

【目錄頁(yè)】板式塔的結(jié)構(gòu)1塔板的類型2填料塔的結(jié)構(gòu)及填料特性43填料塔與板式塔的比較2一、板式塔的結(jié)構(gòu)1.總體結(jié)構(gòu)32.塔板結(jié)構(gòu)56二、塔板的類型按照塔內(nèi)氣、液流動(dòng)的方式，可將塔板分為錯(cuò)流塔板與逆流塔板兩種。

錯(cuò)流塔板

泡罩塔板篩板浮閥塔板噴射型塔板錯(cuò)流式塔板(溢流塔板)：塔板間有專供液體溢流的降液管(溢流管)，橫向流過(guò)塔板的流體與由下而上穿過(guò)塔板的氣體呈錯(cuò)流或并流流動(dòng)。板上液體的流徑與液層的高度可通過(guò)適當(dāng)安排降液管的位置及堰的高度給予控制，從而可獲得較高的板效率，但降液管將占去塔板的傳質(zhì)有效面積，影響塔的生產(chǎn)能力。79Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt1.泡罩塔板（Bubble-capTray）在工業(yè)上最早應(yīng)用的一種塔板，其主要元件由升氣管和泡罩構(gòu)成，泡罩安裝在升氣管頂部，泡罩底緣開有若干齒縫浸入在板上液層中，升氣管頂部應(yīng)高于泡罩齒縫的上沿，以防止液體從中漏下。液體橫向通過(guò)塔板經(jīng)溢流堰流入降液管，氣體沿升氣管上升折流經(jīng)泡罩齒縫分散進(jìn)入液層，形成兩相混合的鼓泡區(qū)。優(yōu)點(diǎn)：操作穩(wěn)定，升氣管使泡罩塔板低氣速下也不致產(chǎn)生嚴(yán)重的漏液現(xiàn)象，故彈性大。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，塔板壓降大，生產(chǎn)強(qiáng)度低。102.篩板（SieveTray）塔板上開有許多均布的篩孔，孔徑一般為3~8mm，篩孔在塔板上作正三角形排列。塔板上設(shè)置溢流堰，使板上能維持一定厚度的液層。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，氣體壓降小，板上液面落差也較小，生產(chǎn)能力及板效率均比泡罩塔高。缺點(diǎn)：操作彈性小，篩空小時(shí)容易堵塞。113.浮閥塔板

（ValveTray）以泡罩塔板和篩孔塔板為基礎(chǔ)基礎(chǔ)。有多種浮閥形式，但基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相似，即在塔板上按一定的排列開若干孔，孔的上方安置可以在孔軸線方向上下浮動(dòng)的閥片。閥片可隨上升氣量的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)開啟度。在低氣量時(shí)，開度??；氣量大時(shí)，閥片自動(dòng)上升，開度增大。因此，氣量變化時(shí)，通過(guò)閥片周邊流道進(jìn)入液體層的氣速較穩(wěn)定。同時(shí)，氣體水平進(jìn)入液層也強(qiáng)化了氣液接觸傳質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力和操作彈性大，板效率高。綜合性能較優(yōu)異。缺點(diǎn)：不易處理易結(jié)焦或粘度大的系統(tǒng)。124.浮舌塔板一種斜噴射型塔板。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在塔板上沖出若干按一定排列的舌形孔，舌片向上張角以20°左右為宜。優(yōu)點(diǎn)：氣流由舌片噴出并帶動(dòng)液體沿同方向流動(dòng)。氣液并流避免了返混和液面落差，塔板上液層較低，塔板壓降較小。氣流方向近于水平。相同的液氣比下，舌形塔板的液沫夾帶量較小，故可達(dá)較高的生產(chǎn)能力。缺點(diǎn)：張角固定，在氣量較小時(shí)，經(jīng)舌孔噴射的氣速低，塔板漏液嚴(yán)重，操作彈性小。液體在同一方向上加速，有可能使液體在板上的停留時(shí)間太短、液層太薄，板效率降低。135.網(wǎng)孔塔板網(wǎng)孔塔板由沖有傾斜開孔的薄板制成，具有舌形塔板的特點(diǎn)。這種塔板上裝有傾斜的擋沫板，其作用是避免液體被直接吹過(guò)塔板，并提供氣液分離和氣液接觸的表面。網(wǎng)孔塔板具有生產(chǎn)能力大，壓降低，加工制造容易的特點(diǎn)。擋沫板塔板AA降液管A-A剖視圖受液盤14幾種常用塔板的比較

15三、填料塔的結(jié)構(gòu)及填料特性

1.填料塔的結(jié)構(gòu)填料層：提供氣液接觸的場(chǎng)所。液體分布器：均勻分布液體，以避免發(fā)生溝流現(xiàn)象。液體再分布器：避免壁流現(xiàn)象發(fā)生。支撐板：支撐填料層，使氣體均勻分布。除沫器：防止塔頂氣體出口處夾帶液體。16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(guò)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。7653421液體氣體8散裝填料塑料鮑爾環(huán)填料規(guī)整填料塑料絲網(wǎng)波紋填料

17182.填料塔的附件1）．填料支撐裝置2）．液體分布裝置3）．液體再分布器4)．除沫裝置5)．填料壓緊裝置191）填料支承裝置：主要用途是支承塔內(nèi)的填料，同時(shí)又能保證氣液兩相順利通過(guò)。若設(shè)計(jì)不當(dāng)，填料塔的液泛可能首先在填料支承裝置上發(fā)生。20對(duì)填料支承裝置的要求：對(duì)于普通填料，支承裝置的自由截面積應(yīng)不低于全塔面積的50%，并且要大于填料層的自由截面積；具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、剛度；結(jié)構(gòu)要合理，利于氣液兩相均勻分布，阻力小，便于拆裝。212)液體分布裝置液體在填料塔內(nèi)均勻分布，可以增大填料的潤(rùn)濕表面積。以提高分離效率，因此液體的初始分布十分重要。常用的液體分布裝置有：蓮蓬式、盤式、齒槽式及多孔環(huán)管式分布器等。223)液體再分裝置作用是減小壁流現(xiàn)象。壁流現(xiàn)象：在亂堆填料層內(nèi)存在的液體逐漸流向塔壁的現(xiàn)象。在填料層內(nèi)每隔一定高度設(shè)置液體再分布裝置。234）除沫裝置當(dāng)塔內(nèi)操作氣速較大或液沫夾帶現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，可在液體分布器的上方設(shè)置除沫裝置，主要用途是除去出口氣流中的液滴。245）填料壓緊裝置安裝在填料層上端。作用是保持填料層為一高度固定的床層，從而保持均勻一致的空隙結(jié)構(gòu)，使操作正常、穩(wěn)定，防止在高壓降、瞬時(shí)負(fù)荷波動(dòng)等情況下，填料層發(fā)生松動(dòng)或跳動(dòng)。分為：填料壓板。自由放置于填料上端，靠自身重量將填料壓緊。適用于陶瓷、石墨材質(zhì)的散裝填料。床層限制板。固定在填料上端。25263.填料的類型及性能評(píng)價(jià)1填料（packings）的類型1).分類按填料形狀分：網(wǎng)體填料實(shí)體填料按填料的裝填方式分：散裝填料規(guī)整填料按材質(zhì)分：金屬填料塑料填料陶瓷填料石墨填料27按裝填方式分類散堆填料環(huán)形鞍形球形拉西環(huán)鮑爾環(huán)階梯環(huán)弧鞍（貝鞍）矩鞍（英特洛克斯）金屬環(huán)矩鞍規(guī)整填料波紋型隔柵型絲網(wǎng)波紋孔板波紋格利希隔柵2.填料的作用提供氣液接觸面積；強(qiáng)化氣體湍動(dòng)，降低氣相傳質(zhì)阻力；更新液膜表面，降低液相傳質(zhì)阻力。293.填料的特性1.填料個(gè)數(shù)n：個(gè)/m3，統(tǒng)計(jì)數(shù)字，實(shí)測(cè)2.比表面積a——單位體積填料中填料的總表面積，m2/m33.空隙率ε——干塔狀態(tài)下，單位體積填料所具有的空隙體積，m3/m3空隙率是提供氣體的通道，空隙率越大，氣體流動(dòng)阻力越小，流通能力（允許氣速）越大。在吸收操作時(shí)，填料層上附有一層液體，故實(shí)際空隙率應(yīng)小于ε。4.填料因子=a/3

（有干、濕填料因子）304.選擇填料的一般原則（1）

比表面積a大——提供氣液接觸面積（2）

空隙率ε大——提供氣體通道，阻力小（3）

填料形狀有利于氣液分布及減少阻力（4）填料有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，不易破碎，重量輕，耐磨損，耐腐蝕，價(jià)廉，濕潤(rùn)性能好。31①拉西環(huán)(Raschingring)最早使用的一種填料，為高徑比相等的陶瓷和金屬等制成的空心圓環(huán)。優(yōu)點(diǎn)：易于制造，價(jià)格低廉，且對(duì)它的研究較為充分，所以在過(guò)去較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。缺點(diǎn)：高徑比大，堆積時(shí)填料間易形成線接觸，故液體常存在嚴(yán)重的溝流和壁流現(xiàn)象。且拉西環(huán)填料的內(nèi)表面潤(rùn)濕率較低，因而傳質(zhì)速率也不高。在拉西環(huán)基礎(chǔ)上衍生了θ環(huán)、十字環(huán)及螺旋環(huán)等，其基本改進(jìn)是在拉西環(huán)內(nèi)增加一結(jié)構(gòu)，以增大填料的比表面積。拉西環(huán)環(huán)32②鮑爾環(huán)(pallring)：在環(huán)的側(cè)壁上開一層或兩層長(zhǎng)方形小孔，小孔的母材并不脫離側(cè)壁而是形成向內(nèi)彎的葉片。上下兩層長(zhǎng)方形小孔位置交錯(cuò)。同尺寸的鮑爾環(huán)與拉西環(huán)雖有相同的比表面積和空隙率，但鮑爾環(huán)在其側(cè)壁上的小孔可供氣液流通，使環(huán)的內(nèi)壁面得以充分利用。比之拉西環(huán)，鮑爾環(huán)不僅具有較大的生產(chǎn)能力和較低的壓降，且分離效率較高，溝流現(xiàn)象也大大降低。鮑爾環(huán)填料的優(yōu)良性能使它一直為工業(yè)所重視，應(yīng)用十分廣泛?？捎商沾伞⒔饘倩蛩芰现瞥?。33③階梯環(huán)填料（Stairring）階梯環(huán)填料的結(jié)構(gòu)與鮑爾環(huán)填料相似，環(huán)壁上開有長(zhǎng)方形小孔，環(huán)內(nèi)有兩層交錯(cuò)45°的十字形葉片，環(huán)的高度為直徑的一半，環(huán)的一端成喇叭口形狀的翻邊。這樣的結(jié)構(gòu)使得階梯環(huán)填料的性能在鮑爾環(huán)的基礎(chǔ)上又有提高，其生產(chǎn)能力可提高約10%，壓降則可降低25%，且由于填料間呈多點(diǎn)接觸，床層均勻，較好地避免了溝流現(xiàn)象。階梯環(huán)一般由塑料和金屬制成，由于其性能優(yōu)于其它側(cè)壁上開孔的填料，因此獲得廣泛的應(yīng)用。34④弧鞍形(Berlsaddle)矩鞍形(Intaloxsaddle)填料一種表面全部展開的具有馬鞍形狀的瓷質(zhì)型填料(馬鞍填料)?；“疤盍显谒?nèi)呈相互搭接狀態(tài)，形成弧形氣體通道。優(yōu)點(diǎn)：空隙率高，氣體阻力小，液體分布性能較好，填料性能優(yōu)于拉西環(huán)。缺點(diǎn)：相鄰填料易相互套疊，使填料有效表面降低，從而影響傳質(zhì)速率。矩鞍填料的兩端為矩形，且填料兩面大小不等?？朔嘶“疤盍舷嗷ブ丿B的缺點(diǎn)，填料的均勻性得到改善。液體分布均勻，氣液傳質(zhì)速率得到提高。瓷矩鞍填料是目前采用最多的一種瓷質(zhì)填料。35⑤球型：球體為空心，氣體和液體從其內(nèi)部經(jīng)過(guò)。由于球體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，填料裝填密度均勻，不易產(chǎn)生空穴和架橋，故氣液分散性能好。常采用塑料材質(zhì)。一般用于特定場(chǎng)合，工程上應(yīng)用較少。36規(guī)整填料規(guī)整填料一般由波紋狀的金屬網(wǎng)絲或多孔板重疊而成。使用時(shí)根據(jù)填料塔的結(jié)構(gòu)尺寸，疊成圓筒形整塊放入塔內(nèi)或分塊拼成圓筒形在塔內(nèi)砌裝。優(yōu)點(diǎn)：空隙大，生產(chǎn)能力大，壓降小。流道規(guī)則，只要液體初始分布均勻，則在全塔中分布也均勻，因此規(guī)整填料幾乎無(wú)放大效應(yīng)，通常具有很高的傳質(zhì)效率。缺點(diǎn)：造價(jià)較高，易堵塞難清洗，因此工業(yè)上一般用于較難分離或分離要求很高的情況。37⑥波紋填料：波紋填料是由許多層波紋薄片組成，各片高度相同但長(zhǎng)短不等，搭配組合成圓盤狀，填料波紋與水平方向成45°傾角，相鄰兩片反向重疊使其波紋互相垂直。圓盤填料塊水平放入塔內(nèi)，相鄰兩圓盤的波紋薄片方向互成90°角。波紋填料因波紋薄片的材料與形狀不同分成板波紋填料和網(wǎng)波紋填料。板波紋填料可由陶瓷、塑料、金屬、玻璃鋼等材料制成。填料的空隙率大，阻力小，流體通量大、效率高，而且制造方便、價(jià)格低，正向通用化、大型化方向發(fā)展。金屬絲網(wǎng)波紋填料金屬孔板波紋填料38⑦格柵填料：以條狀單元體經(jīng)一定規(guī)則組合而成，其結(jié)構(gòu)隨條狀單元體的形式和組合規(guī)則而變，具有多種結(jié)構(gòu)形式。特點(diǎn)是比表面積較低，主要用于低壓降、大負(fù)荷、防堵的場(chǎng)合。木格柵填料格里奇格柵填料39四、填料塔與板式塔的比較填料塔和板式塔都可用于吸收或蒸餾操作。工業(yè)上，評(píng)價(jià)塔設(shè)備的性能指標(biāo)主要有以下幾個(gè)方面：①生產(chǎn)能力；②分離效率；③塔壓降；④操作彈性；⑤結(jié)構(gòu)、制造及造價(jià)等?，F(xiàn)就板式塔與填料塔的性能比較如下。

40填料塔和板式塔的主要對(duì)比41塔型選擇塔徑在0.6~0.7米以上的塔，過(guò)去一般優(yōu)先選用板式塔。隨著低壓降高效率輕材質(zhì)填料的開發(fā)，大塔也開始采用各種新型填料作為傳質(zhì)構(gòu)件，顯示了明顯的優(yōu)越性。對(duì)于一個(gè)具體的分離過(guò)程，設(shè)計(jì)中選擇何種塔型，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)能力、分離效率、塔壓降、操作彈性等要求，并結(jié)合制造、維修、造價(jià)