词条 | 填充塔 |
释义 | tianchongta 填充塔(卷名:化工) packed column 又称填料塔,是一类用于气液和液液系统的微分接触传质设备,主要由圆筒形塔体和堆放在塔内对传质起关键作用的填料等组成,用于吸收、蒸馏和萃取,也可用于接触式换热、增湿、减湿和气液相反应过程。 填充塔的应用始于19世纪中叶,起初在空塔中填充碎石、砖块和焦炭等块状物,以增强气液两相间的传质。1914年德国人F.拉西首先采用高度与直径相等的陶瓷环填料(现称拉西环)推动了填充塔的发展。此后,多种新填料相继出现,填充塔的性能不断得到改善,近30年来,填充塔的研究及其应用取得巨大进展,不仅开发了数十种新型高效填料,还较好地解决了设备放大问题。到60年代中期,直径数米乃至十几米的填充塔已不足为奇。现在,填充塔已与板式塔并驾齐驱,成为广泛应用的传质设备。 结构 用于气液系统的填充塔(图1),由塔体、填料、填料的压板和支承板、液体分布器和液体再分布器等组成。填料堆于支承板上,有些可以任意堆放,有些则必须规整排列。填充塔逆流操作时,气体自塔底进入,在填料间隙中向上流动;液体自塔顶加入,通过液体分布器均匀喷洒于整个塔截面上。液体分布器(图2)的性能对塔的性能有很大影响,液体在填料表面形成液膜,向下流动时形成不断更新的传质表面。液体沿任意堆放的填料层向下流动时,沿塔壁流动的液体逐渐增多,称为壁流现象。壁流现象影响到气液的均匀接触,因此填料层较高时,宜每隔一定距离设置液体再分布器,使液体重新均匀分布。规整排列的填料,一般可不设再分布器,但对液体在塔顶初始分布的均匀性要求则更高。有时在塔顶还设置除沫器,以除去气流中的雾沫。 ![]() ![]() 用于液液系统的填充塔的结构,与气液系统的填充塔基本相同。但操作时通常将一相分散成液滴,以液滴表面作为相间传质表面,填料则促进液滴的多次凝聚和分散,以利于传质表面的不断更新和增强液滴湍流,并减少两相轴向返混。因此制作填料的材料,必须不被分散相所润湿。为增强两相的接触传质,还可以利用外加机械能使塔内液体脉动,这种填充塔称为脉动填充塔。 填料 是填充塔的基本构件,填充塔内两相接触传质状况主要由填料特性决定。填料的主要特性参数是:①比表面积。即单位体积填料层所具有的表面积,比表面积应尽可能大;②空隙率。填料层内空隙所占的体积分率,为减少气体的流动阻力,提高填充塔的通过能力,空隙率应尽可能大。此外,性能优良的填料还必须易于制造,价格低廉,耐腐蚀并具有一定的机械强度。 工业上常用的填料(图3) ![]() 流动特性 气液两相在填充塔内的流动特性,可用气体通过填料层的压力降与气液两相流量的关系曲线(图4) ![]() 填充塔的特点 填充塔用于气液系统时,与板式塔相比,有如下特点:①气相压力降小;②易用耐腐蚀材料制造;③塔内持液量小;④有破碎泡沫的作用;⑤小直径塔(0.6m以下)的造价便宜;⑥为保证填料的充分润湿,液气比太小的操作不相宜;⑦对于气、液相流量变化的适应性差;⑧易被固体杂质堵塞,清理又不方便;⑨塔内部很难进行换热,难以从侧线抽出产品。 填充塔用于液液系统时,因其分离效果较差,使用不广。随着对填充塔研究的深入,将会继续创制新型高效填料,放大问题将得到更可靠的解决,填充塔的应用范围可望进一步扩大。(见彩图) ![]() 参考书目 萧成基等著:《气液传质设备》(《化学工程手册》第13篇),化学工业出版社,北京,1979。 |
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