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现代化学工业中填料塔技术的应用姜波;陈杰【摘要】填料塔是化工工业中最常见气液分离设备之一，本文介绍了选择填料塔的设计条件，论述了当前最新的塔内填料、液体分布器、进气初始分布器的分类及各自特性。
%Filled tower is one of the most normal gas-liquid separators in the chemical industry.This paper states how to choose the engineering design information of the filled tower.Meanwhile,it states the classification and property of the newest filling material in tower,liquid distributor,and initial distributor of inlet gas.【期刊名称】《浙江化工》【年(卷),期】2011(042)012【总页数】5页(P20-23,31)【关键词】塔型;填料;液体分布器;进气初始分布器【作者】姜波;陈杰【作者单位】浙江省天正设计工程有限公司,浙江杭州310012;浙江省天正设计工程有限公司,浙江杭州310012【正文语种】中文【中图分类】TQ053.50 前言塔设备早已广泛用于蒸馏、吸收、解吸、萃取、洗涤、冷却等各种过程。
塔设备根据结构不同可分为板式塔和填料塔两大类。
填料塔可细分为规整填料塔和散堆填料塔。
有时也采用混合型填料塔，即在同一座填料塔中，有散堆填料层，也有规整填料层。
易产生聚合物处采用散堆填料层，便于清理维修。
物料干净、要求高效率时往往选择规整填料层。
普通板式塔属于逐级接触逆流操作，气相为分散相，液相为连续相。
其传质是通过上升气流穿过塔板，与塔板上液体接触来实现。
一般填料塔属于连续接触逆流操作，填料充满塔内有效空间，气相为连续相，液相为分散相。
年第总期化工生产与技术 , 嗽翅期的选择特别适合在真空精馏中应用直径很大。
大于一 , 时无论选用哪一种液体分布器 , 构成再分布器因本身难以实现液体的良好混合都必须附加液体收集器 , 。
孔盘型液体再分布器设计要点应设置足够数量的升气管以利气体分布 , , 这对低压降填料层尤其必要数量太多不仅没型有必要而且还会阻碍液体在集液盘上的流动 , 今介扮, … ‟ 》‟ 和混合使液位升高形成过大的液面梯度直 , , 、汽丫一 , 至液体溢人升气管。
厂今介乡厂厂尸乃匀升气管可做成圆形方形矩形条形且上 , 、、、端均须加有盖帽度宜在尺。
方形矩形和条形造价较低 , 。
、 , 叮右产乃型从有利于流体分布讲矩形条形升气管的宽范围升气管必须合理排 , 列它们间要留有足够空间避免上升气速过 , 高雾沫夹带量过大和气流对塔壁的冲刷考虑 , 到气体能均匀地流进上层填料升气管和支承 , 板间至少要保持一一的距离最好扩大到 , , 当支承板下设支承梁时距离还要相一一图一 , 应增大型。
条形升气管的数目可参照表确定。
表塔径孔盘式液体再分布器条形升气管参数分布盘外径〕｝内（勺廿亡“ 妇｝』 ,『〕八比匕曰曰为【曰找月山只门勺〕巴〔沙斜板型液体收集器选用和设计要点升气管数户曰乃〕斗叹只曰心〕月除了收集器和小部分结构外液体再分布器的选用设计方法同液体分布器是类似的故、溯 , 前面有关液体分布器的讨论对再分布器同样适用本节仅介绍其特殊点 , 。
类型的选择对于直径小于 , 的小塔且再分。
布要求不高时可选用花型再分布器直径大于必须选其它型式其中直径不大于 , 再分布要求高时盘型是最好的选择因为 , 、、、。
对帽盖的设计不能吊以轻心否则会形同 , 它各项技术性能好占空间小结构相对简单 , , 虚设帽盖有多种型式平盖斜盖和槽形盖平 , 。
投资省槽型和管型再分布器它们均须由分布器和收集器相组合而成结构比较复杂本体高 , 、盖是不可取的它虽能挡液但不能阻止液体回 , 流人升气管改进措施是在平的主体周边加焊 , 度大占据许多塔内有效空间安装检修亦不 , , 宽度 , 的倾斜排液舌斜盖是常用的一 , 便但它具有优良的再分布性能压降很小斜 , 种它的周边均应向下倾斜且盖外缘应较升气管宽以利排液斜度可取 , 板型 , 便于中间加出料是大型填料塔理想, …〔, … 〕, , 也有・年第总期期化工生产与技术〕翅附大到面呈一的〔槽形盖用于长条形升气管上截 , 管的最小高度为项要求时可降低到 , 〔・… 〕, 倘若无此形或一形槽向两头短边倾斜排液 , , 、 , 〔〕。
第1篇第一章引言填料塔作为一种重要的化工设备，广泛应用于化工、石油、医药、食品等行业。
随着工业技术的不断发展，填料塔的设计、制造和使用技术也在不断进步。
本指南旨在为从事填料塔相关工作的技术人员提供一份全面、实用的技术参考。
第二章填料塔的基本原理2.1 填料塔的工作原理填料塔是一种利用填料层提高气液两相接触面积，从而实现传质、传热等过程的设备。
其主要工作原理如下：1. 气体从塔顶进入，通过填料层向下流动，与液体进行逆流接触。
2. 在填料层中，气液两相发生充分混合，使气体中的组分在液体中被吸收或液体中的组分在气体中被分离。
3. 处理后的气体从塔底排出，液体则从塔顶排出。
2.2 填料塔的类型根据填料的形状、排列方式和塔的结构，填料塔可分为以下几种类型：1. 按填料形状分类：环形填料、鞍形填料、球形填料等。
2. 按填料排列方式分类：散装填料、固定填料、网格填料等。
3. 按塔的结构分类：填料塔、固定床塔、流化床塔等。
第三章填料的选择与设计3.1 填料的选择选择合适的填料是填料塔设计的关键。
选择填料时，应考虑以下因素：1. 填料的比表面积：比表面积越大，气液两相接触面积越大，传质效率越高。
2. 填料的流体力学特性：填料的流体力学特性包括填料的空隙率、阻力系数等，应选择阻力系数小、空隙率大的填料。
3. 填料的化学稳定性：填料应具有良好的化学稳定性，不与处理物料发生反应。
4. 填料的机械强度：填料应具有足够的机械强度，能够承受操作过程中的压力和冲击。
3.2 填料塔的设计填料塔的设计主要包括以下步骤：1. 确定塔径：根据处理量、塔内气液两相流速等参数，确定塔径。
2. 确定填料层高度：根据处理量、填料的比表面积、塔内气液两相流速等参数，确定填料层高度。
3. 确定塔内气液两相流速：根据处理量、塔径、填料层高度等参数，确定塔内气液两相流速。
4. 确定塔内液面高度：根据处理量、塔内气液两相流速、填料层高度等参数，确定塔内液面高度。
［收稿日期］!""#$"%$#&［作者简介］蔡新国（#’(’$），男，河北迁安人，#’’#年毕业于河北轻化工学院，工程师，现从事化工工程设计工作。
填料塔液体分布器的设计及应用蔡新国（河北省迁安化工有限责任公司，河北迁安#())#!）［摘要］介绍了填料塔三种不同液体分布器的设计，经过几年的生产实践检验，均达到了设计期望值，对企业的高负荷生产起到了关键作用。
［关键词］填料塔；液体分布器；设计［中图分类号］*+"&,-&［文献标识码］.［文章编号］#""($/’"(（!""#）"($""!%$"!!概述我公司在#!"01／2合成氨、!""01／2尿素的扩产技术改造过程中，新增加了半水煤气常压脱硫塔，对变换气脱硫塔进行了技术改造，更新改造了净化34!吸收塔等填料塔，均由我公司承担设计任务。
在塔器溶液分布器的设计中，结合生产实际，灵活运用了溶液分布器设计的基本原则，在生产中收到了满意的效果。
本文对这些塔的液体分布器装置设计进行总结，以供同类型企业及相关行业改造设计时参考。
"填料塔液体分布器设计实例!5#半水煤气常压脱硫塔!5#5#设备规格!&!""667,!%("66，内装!/(667,%667!66聚丙烯阶梯环填料，共分三层，每层填料高&6，每层,%"66为整齐放置，上方乱堆。
!5#5!液体分布器型式压力排管式液体分布器（如图#所示）。
其主要尺寸：主管!)%"667#"66；支管!#,,667)5&66，共#(根，支管下方及与垂直方向成#&8角位置，交错开!#!66的降液孔!")"个，孔间距为!"66；主管下方与垂直方向夹角#&8、,"8、)&8开(排!#!66的降液孔#))"个。
填料塔的原理及结构，一看就懂！填料塔（Packing Column）是塔设备的一种。
塔内填充适当高度的填料，以增加两种流体间的接触表面。
例如应用于气体吸收时，液体由塔的上部通过分布器进入，沿填料表面下降。
气体则由塔的下部通过填料孔隙逆流而上，与液体密切接触而相互作用。
结构较简单，检修较方便。
广泛应用于气体吸收、蒸馏、萃取等操作。
1填料塔的结构◆填料层：提供气液接触的场所。
◆液体分布器：均匀分布液体，以避免发生沟流现象。
◆液体再分布器：避免壁流现象发生。
◆支撑板：支撑填料层，使气体均匀分布。
◆除沫器：防止塔顶气体出口处夹带液体。
气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。
填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。
2填料塔的附件填料塔的附件有填料支撑装置、液体分布装置、液体再分布器、除沫装置、填料压紧装置这五种。
⑴填料支撑装置主要用途是支撑塔内的填料，同时又能保证气液两相顺利通过。
若设计不当，填料塔的液泛可能首先在填料支撑装置上发生。
对填料支撑装置的要求：◆对于普通填料，支撑装置的自由截面积应不低于全塔面积的50%，并且要大于填料层的自由截面积；◆具有足够的机械强度、刚度；◆结构要合理，利于气液两相均匀分布，阻力小，便于拆装。
⑵液体分布装置液体在填料塔内均匀分布，可以增大填料的润湿表面积。
以提高分离效率，因此液体的初始分布十分重要。
常用的液体分布装置有：莲蓬式、盘式、齿槽式及多孔环管式分布器等。
液体分布器的性能主要由分布器的布液点密度（即单位面积上的布液点数），各布液点均匀性，各布液点上液相组成的均匀性决定，设计液体分布器主要是决定这些参数的结构尺寸。
对液体分布器的选型和设计，一般要求：液体分布要均匀；自由截面率要大；操作弹性大；不易堵塞，不易引起雾沫夹带及起泡等；可用多种材料制作，且操作安装方便，容易调整水平。
塔填料及液体分布器研究摘要：近年来，随着先进科学技术的改革和发展，我国填料塔技术发展已逐渐趋于完善，新型散堆填料塔技术的综合应用性能非常好，所以其应用范围最广，本文将结合实际应用案例对塔填料及液体分布器进行深入研究。
关键词：塔填；液体分布器；研究自改革开放以来，我国工业科学技术进入了飞速发展的阶段，随着力学理论、传质模型不断的发展和完善，塔板技术已突显出了其技术领先地位。
现阶段，由于能源供需关系紧张，我国塔板技术的应用面临着前所未有的挑战，如何完善塔板技术的应用，降低工业生产技术的能源消耗量等问题已成为我国广大塔填料工程设计人员研究讨论的重点问题。
常用的精馏塔设备主要有填料塔和板式塔两大类，两种设备的运行效果存在很大的差异性，传统板式塔其制作工艺复杂，能源转化率低，填料塔的制作工艺简单，能源转化率高。
目前，我国大多数工业企业应用的精馏塔设备类型为塔填料，本文通过塔填料类型深入探讨液体分布器的应用问题和研究发展方向[1]。
1.塔填料类型1.1.散堆填料散堆填料及塔设备是进行吸收、精馏、干燥、萃取等传热处理的主要装置过程，在传质、传热过程中，散堆填料的气-液、液-液变化明显，随着计算机网络工程技术的发展，散堆填料技术已经逐渐走出了传统传质、传热能源消耗量大的困境，在反应蒸馏、流化干燥、超重力分离等领域都发挥着重要作用，具体表现在以下几个方面：①散堆填料的规律化、规范化，和传统填料形式进行对比分析可知，在填料时，应时刻保持填料的重心在纵向取向上，这种填料形式可以将填料表面的液膜更均匀；②降低填料塔的压强，使装置设备的传质效率大幅度升高；③对不同类型填料形式，采用不同种填料技术，目前开发应用的调料类型主要为散堆填料，其填料功能的复合化程度非常高，适用于多种填料技术；④因为散堆填料技术拥有较强的催化作用和传质作用，这种优良的应用性能可以在一定程度上提高装置的传质效率[2]。
1.2.规整填料规整填料是近几年发明的新型填料形式，其设计方法和应用性能和三推填料有很大差别。
化工机械与设备过程考核二—零部件设计课题题目：4MP填料塔机械设计-液体收集及再分布装置组号：T24班级：09化工（3）班队员：伍石指导老师：胡科研时间：2011/12/20目录一、概述 (3)二，工艺设计 (5)三、机械设计 (5)1、各种类型液体再分布器 (5)1．1 盘型液体再分布器 (5)1．2 槽型液体再分布器 (6)2 液体收集器 (7)3 选用和设计要点 (8)3．1 类型的选择 (9)3．2 孔盘型液体再分布器设计要点 (9)3．3 升气管型集液盘 (11)3．4 斜板型液体收集器设计要点 (13)3．5 花型再分布器 (14)4、结论 (14)一、概述当塔填料需要分段堆积时，必须设置液体再分布器。
之所以要分段堆积：或是因为中间进(出)料的需要；或是填料层高度太大，不仅会导致流体量的不良分布而且还会形成同一截面上组分的不均匀分布，从而使塔的分离效率下降}在变径塔中填料也是分段的.除了确保进料中的液相能均匀地向下、汽相能均匀地向上分布人填料层外，液体再分布器尚有4个作用：第一也是最重要的作用是混合液体并在整个塔截面上均化其组分。
均化组分，抑制局部区域操作‘挟点’的出现，这可减小液体不良分布而引起的分离效率下降，其作用犹如液体在填料层间的横向分散，不过较之更为有效；第二是混合汽相，在整个塔截面上均化其组分，这个作用类似于前者；第三是将液体从壁区导向填料层的中心区，防止过大‘壁流’的形成；最后，再分布可将液体在填料层流动中形成的大股‘溪流’分裂为较小的流股，以改善填料层的湿润程度。
筒言之，再分布的作用是：均化组分，均布流体，且前者比后者更加重要因为再分布的主要作用是消除大规模不良分布所造成的分离效率下降，故当填料层中不存在这种分布时，可以减少再分布的频率。
Zuiderweg“等认为，当塔径和填料直径比较小时再分布频率可以减少，因为大规模不良分布易于被填料中的横向混合所消除。
多少高度填料层需要设置一个再分布器，这是一个复杂的问题，许多学者对此进行了研究，但投有得到统一的结论。
