50
四、液体收集及再分布装置
斜板式液体收集器
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第3章 蒸馏和吸收塔设备
3.2 填料塔 3.2.5 填料塔的设计
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一、填料的选择
1.填料类型的选择 填料类型的选择考虑因素： ①填料的传质效率要高； ②填料的通量要大； ③填料的压降要低； ④填料抗污堵性能强； ⑤填料便于拆装、检修。
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一、填料的选择
一、填料的类型
海尔环填料
12
花环填料
13
一、填料的类型
•纳特环填料是一种形似环型 与鞍型填料，这种填料才用 薄板冲压制成侧壁开孔的环 鞍型填料。在鞍的背部有一 个开着数个圆孔的凸缘加强 筋，在筋的两侧有两个与鞍 反向的半圆环，半圆环的直 径一个大，一个小。直径不 同，可避免填料堆积时套叠， 形成均匀开敞的填料层。
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三、液体分布装置
液体分布装置作用是将进塔液体均匀分布，以 喷洒在填料层的上方。
喷头式 盘式 液体分布 装置类型 管式√ 槽式√
槽盘式 √
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三、液体分布装置
喷头式液体分布器
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三、液体分布装置
盘式液体分布器
45
管式液体分布器
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三、液体分布装置
槽式液体分布器
47
三、液体分布装置
槽盘式液体分布器
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二、填料的性能及其评价
(2)空隙率 单位体积填料层的空隙体积称为空隙率，以 表示，其单位为 m3/m3，或以%表示。 分析

～ 流动阻力 ～ 塔压降 ～ 生产能力 ～ 流动阻力 ～ 传质效率
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二、填料的性能及其评价
(3)填料因子 填料的比表面积与空隙率三次方的比值称为填 料因子，以 表示，其单位为1/m。
分析 填料特性 影响液泛 的因素
泛

ρL
流体物性
μL
ρV
液气比
wL/wV
37
～ uF ～ uF ～ uF ～ uF ～ uF
四、液体喷淋密度和填料表面的润湿
1.液体喷淋密度 单位塔截面积上单位时间内喷淋的液体体积 ——液体喷淋密度。
Lh U Ω
m3/(m2· h)
式中： Lh —— 液体体积流量，m3/h；
3
干填料 因子
分析



～ 流动阻力
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生产能力 传质效率
二、填料的性能及其评价
在操作状态下
湿填料 因子
L
～

～
压降填料因子
湿填料因子
P
泛点填料因子
F
P
F
△p
操作气速 u
△pF
泛点气速 uF
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二、填料的性能及其评价
2.填料的性能评价
填料的性能评价指标： ①生产能力大； ②传质效率高； ③填料层压降低； ④操作弹性大； ⑤造价低。
泛点
载点
恒持 液量 区
填料层的△p/z - u关系
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三、液
泛
在泛点气速下，持液量的增多使液相由分散相 变为连续相，而气相则由连续相变为分散相，此时 气体呈气泡形式通过液层，气流出现脉动，液体被 带出塔顶，塔的操作极不稳定，甚至被破坏，此种 情况称为液泛。 液泛时的空塔气速 泛点气速 uF
36
三、液
填料名称 评估值 评 价 排序
————————————————————————
30
练 习 题 目
思考题
1.填料有哪些主要类型？ 2.填料的几何特性包括哪些参数？ 作业题: 无
31
第3章 蒸馏和吸收塔设备
3.2 填料塔 3.2.3 填料塔的流体力学性能
32
一、填料层的持液量
填料层的持液量是指在一定操作的条件下，在 单位体积填料层内所积存的液体体积。 总持液量 Ht 持液量 动持液量 Hc 静持液量 Hs
19
格栅填料
格栅填料层整体性好，空隙率高。它能防止汽液急流突然冲击而致的变 形与松动。又因构件可自由膨胀，故适用于石油减压，精馏及催化裂化 主精馏塔等易堵塞而温度又很高的场合。
20
一、填料的类型
(2)波纹填料 目前工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填 料，它是由许多波纹薄板组成的圆盘状填料，波 纹与塔轴的倾角有 30 °和 45 °两种，组装时相邻 两波纹板反向靠叠。各盘填料垂直装于塔内，相 邻的两盘填料间交错90°排列。 波纹填料按结构可分为网波纹填料和板波纹填 料两大类。
60
二、填料塔工艺尺寸的计算
2.填料层高度的计算 (1)传质单元高度法
Z H OG NOG
(2)等板高度法
Z NT HETP
注意问题： ①填料层的分段； ②设计填料层高度 Z 1.3 ~ 1.5 Z。
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三、填料层压降的计算
1.散装填料压降的计算
计算方法：由埃克特通用关联图计算。 2.规整填料压降的计算 计算方法： ①由压降关联式计矩鞍填料
弧鞍填料
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一、填料的类型
金属环矩鞍填料
9
一、填料的类型
(3)球形填料与花环填料 1)球形填料
①多面球填料； ②TRI球形填料。 2)花环填料 ①花环填料； ②共轭环填料； ③海尔环填料； ④纳特环填料。
10
通常用塑料注塑而成
一、填料的类型
多面球形填料
11
TRI 球形填料
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横坐标
wL V 0.5 ( ) wV L
纵坐标
u 2 V 0.5 ( ) L g L
L
埃克特通用关联图
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H2O
课外资料：国内常用的填料手册
[1] 李锡源,等. 新型工业塔填料应用手册─散装 填料部分. 西安: 化学工业部第六设计院,1989. [2] 刘乃鸿,等. 工业塔新型规整填料应用手册.天津: 天津大学出版社,1993. [3] 王树楹,等. 现代填料塔技术指南.北京:中国石 化出版社,1998. [4] 徐崇嗣,等. 塔填料产品及技术手册.北京:化学 工业出版社,1995.
29
二、填料的性能及其评价
9 种填料综合性能评价 ———————————————————————— ————————————————————————
丝网波纹填料 孔板波纹填料 金属Intalox填料 金属鞍形环填料 金属阶梯环填料 金属鲍尔环填料 瓷Intalox填料 瓷鞍形环填料 瓷拉西环填料 0.86 0.61 0.59 0.57 0.53 0.51 0.41 0.38 0.36 很好 相当好 相当好 相当好 一般好 一般好 较好 略好 略好 1 2 3 4 5 6 7 8 9
液相 气相 分散相 连续相
填 料 塔
填料塔结构示意图 1-塔壳体 2-液体分布器 3-填料压板 4-填料 5-液体再分布 6-填料支承板
2
二、填料塔的特点
与板式塔相比，填料塔具有以下特点：
①生产能力大； ②分离效率高；
③压力降小，持液量小； ④操作弹性大； ⑤造价较高； ⑥易堵塞；
⑦侧线进料和出料较难。
3
一、填料的类型
1.散装填料 (1) 环形填料
增加填料比表面积
勒辛环 拉西环
十字隔 板环
螺旋环
鲍尔环
阶梯环
扁环
改变通量，改善气液流动状况
4
一、填料的类型
鲍尔环
拉西环
5
一、填料的类型
扁环 阶梯环
6
一、填料的类型
(2)鞍形填料与环鞍形填料 弧鞍填料 矩鞍填料 改进矩鞍填料 与环形填 料相结合 环矩鞍填料
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二、填料塔工艺尺寸的计算
1）贝恩－霍根关联式
2 uF wL V V 0.2 lg 3 L A K wV L g L 1/4 1/8
式中：A、K ——关联式常数，由有关手册查出。 2）埃克特(Eckert)通用关联图 散装填料的泛点气速可用埃克特通用关联图计算。
第3章 蒸馏和吸收塔设备
3.2 填料塔 3.2.1 填料塔的结构与特点 3.2.2 填料塔的类型与性能评价 3.2.3 填料塔的流体力学性能 3.2.4 填料塔的内件 3.2.5 填料塔的设计
1
一、填料塔的结构
填料塔为连 续接触式气液传 质设备，它主要 由圆柱形壳体、 液体分布器、填 料支承板、塔填 料、填料压板及 液体再分布装置 等部件构成。
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优点:结构紧凑，阻力小，传质效率高，处理 能力大，比表面积大（常用的有125、150、 250、350、500、700等几种）。 缺点:不适于处理粘度大、易聚合或有悬浮物 的物料，且装卸、清理困难，造价高。 网波纹填料和板波纹填料 金属丝网波纹填料的压降低，分离效率很高， 特别适用于精密精馏及真空精馏装置，为难分 离物系、热敏性物系的精馏提供了有效的手段。 其造价高。 波纹板片上轧成细小沟纹，可起到细分配板片 上的液体、增强表面润湿性能的作用。金属孔 板波纹填料强度高，耐腐蚀性强，特别适用于 大直径塔及气液负荷较大的场合。
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二、填料塔工艺尺寸的计算
1.塔径的计算
D 4Vs πu
操作气速 u 计算： ①泛点气速法，用于散装填料塔计算； ②动能因子法，用于规整填料塔计算。
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二、填料塔工艺尺寸的计算
(1)泛点气速法
液泛气速 uF 操作气速 u
u 100％ 泛点率(安全系数) uF
散装填料 规整填料
u / uF 50％ ～ 85% u / uF 60％～ 95%
一、填料的类型
木格栅填料
格里奇格栅填料
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一、填料的类型
(1)格栅填料 格栅填料是以条状单元体经一定规则组合而成的， 具有多种结构形式。工业上应用最早的格栅填料为 木格栅填料。目前应用较为普遍的有格里奇格栅填 料、网孔格栅填料、蜂窝格栅填料等。格栅填料的 比表面积较低，主要用于要求压降小、负荷大及防 堵等场合。