填料塔

    填料塔是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)備。填料塔的塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動(dòng)。液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。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)。屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備，兩相組成沿塔連續(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。
    當(dāng)液體沿填料層向下流動(dòng)時(shí)，有逐漸向塔壁集中的趨勢(shì)，使得塔壁附近的液流量逐漸增大，這種現(xiàn)象稱為壁流。壁流效應(yīng)造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質(zhì)效率下降。因此，當(dāng)填料層較時(shí)，需要進(jìn)行分，中間設(shè)置再分布裝置。液體再分布裝置包括液體收集器和液體再分布器兩部分，上層填料流下的液體經(jīng)液體收集器收集后，送到液體再分布器，經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料上。
具有生產(chǎn)能力大，分離效率，壓降小，持液量小，操作彈性大等點(diǎn)。

填料的分類
填料的種類多，根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料。 
1．散裝填料 
散裝填料是一個(gè)個(gè)具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機(jī)的方式堆積在塔內(nèi)，又稱為亂堆填料或顆粒填料。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，又可分為形填料、鞍形填料、鞍形填料及球形填料等?，F(xiàn)介紹幾種較為典型的散裝填料: 
拉西 鮑爾 階梯 弧鞍填料 矩鞍填料 金屬矩鞍填料 球形填料 
（1）拉西填料于1914年由拉西（F. Rashching）發(fā)明，為外徑與度相等的圓。拉西填料的氣液分布較差，傳質(zhì)效率，阻力大，通量小，目前工業(yè)上已較少應(yīng)用。 
（2）鮑爾填料是對(duì)拉西的，在拉西的側(cè)壁上開出兩排長(zhǎng)方形的窗孔，被切開的壁的一側(cè)仍與壁面相連，另一側(cè)向內(nèi)彎曲，形成內(nèi)伸的舌葉，諸舌葉的側(cè)邊在中心相搭。鮑爾由于壁開孔，提了內(nèi)空間及內(nèi)表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。與拉西相比，鮑爾的氣體通量可增加50以上，傳質(zhì)效率提30左右。鮑爾是一種應(yīng)用較廣的填料。 
（3）階梯填料是對(duì)鮑爾的，與鮑爾相比，階梯度減少了一半并在一端增加了一個(gè)錐形翻邊。由于徑比減少，使得氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣體通過(guò)填料層的阻力。錐形翻邊不僅增加了填料的機(jī)械強(qiáng)度，而且使填料之間由線接觸為主變成以點(diǎn)接觸為主，這樣不但增加了填料間的空隙，同時(shí)成為液體沿填料表面流動(dòng)的匯集分散點(diǎn)，可以促進(jìn)液膜的表面新，有利于傳質(zhì)效率的提。階梯的性能于鮑爾，成為目前所使用的形填料中zui為的一種。 
（4）弧鞍填料屬鞍形填料的一種，其形狀如同馬鞍，一般采用瓷質(zhì)材料制成?；“疤盍系奶攸c(diǎn)是表面全部敞開，不分，液體在表面兩側(cè)均勻流動(dòng)，表面利用率，流道呈弧形，流動(dòng)阻力小。其缺點(diǎn)是易發(fā)生套疊，致使一部分填料表面被重合，使傳質(zhì)效率降。弧鞍填料強(qiáng)度較差，容破碎，工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用不多。 
（5）矩鞍填料將弧鞍填料兩端的弧形面改為矩形面，且兩面大小不等，即成為矩鞍填料。矩鞍填料堆積時(shí)不會(huì)套疊，液體分布較均勻。矩鞍填料一般采用瓷質(zhì)材料制成，其性能于拉西。目前，內(nèi)大多數(shù)應(yīng)用瓷拉西的場(chǎng)合，均已被瓷矩鞍填料所取代。 
（6）金屬矩鞍填料矩鞍填料（外稱為Intalox）是兼顧形和鞍形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而出的一種填料，該填料一般以金屬材質(zhì)制成，故又稱為金屬矩鞍填料。矩鞍填料將形填料和鞍形填料兩者的點(diǎn)集于一體，其性能于鮑爾和階梯，在散裝填料中應(yīng)用較多。 
（7）球形填料一般采用塑料注塑而成，其結(jié)構(gòu)有多種。球形填料的特點(diǎn)是球體為空心，可以允許氣體、液體從其內(nèi)部通過(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，所以氣液分散性能好。球形填料一般只適用于某些的場(chǎng)合，工程上應(yīng)用較少。 
除上述幾種較典型的散裝填料外，來(lái)不斷有構(gòu)型的填料出來(lái)，如共軛填料、海爾填料、納特填料等。工業(yè)上常用的散裝填料的特性數(shù)據(jù)可查有關(guān)手冊(cè)。 
2．規(guī)整填料 
規(guī)整填料是按一定的幾何構(gòu)形排列，整齊堆砌的填料。規(guī)整填料種類多，根據(jù)其幾何結(jié)構(gòu)可分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等。 
（1）格柵填料是以條狀單元體經(jīng)一定規(guī)則組合而成的，具有多種結(jié)構(gòu)形式。工業(yè)上應(yīng)用zui早的格柵填料為木格柵填料。目前應(yīng)用較為普遍的有格里奇格柵填料、網(wǎng)孔格柵填料、蜂窩格柵填料等，其中以格里奇格柵填料。 
格柵填料的比表面積較，主要用于要求壓降小、負(fù)荷大及防堵等場(chǎng)合。 
（2）波紋填料目前工業(yè)上應(yīng)用的規(guī)整填料大部分為波紋填料，它是由許多波紋薄板組成的圓盤狀填料，波紋與塔軸的傾角有30°和45°兩種，組裝時(shí)相鄰兩波紋板反向靠疊。各盤填料垂直裝于塔內(nèi)，相鄰的兩盤填料間交錯(cuò)90°排列。 
波紋填料按結(jié)構(gòu)可分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料兩大類，其材質(zhì)又有金屬、塑料和陶瓷等之分。 
金屬絲網(wǎng)波紋填料是網(wǎng)波紋填料的主要形式，它是由金屬絲網(wǎng)制成的。金屬絲網(wǎng)波紋填料的壓降，分離效率，適用于精密精餾及真空精餾裝置，為難分離物系、熱敏性物系的精餾提供了有效的手。盡管其造價(jià)，但因其性能仍得到了廣泛的應(yīng)用。
金屬板波紋填料是板波紋填料的一種主要形式。該填料的波紋板片上沖壓有許多f5mm左右的小孔，可起到粗分配板片上的液體、加強(qiáng)橫向混合的作用。波紋板片上軋成細(xì)小溝紋，可起到細(xì)分配板片上的液體、增強(qiáng)表面潤(rùn)濕性能的作用。金屬孔板波紋填料強(qiáng)度，耐腐蝕性強(qiáng)，適用于大直徑塔及氣液負(fù)荷較大的場(chǎng)合。
金屬壓延孔板波紋填料是另一種有的板波紋填料。它與金屬孔板波紋填料的主要區(qū)別在于板片表面不是沖壓孔，而是刺孔，用輾軋方式在板片上輾出密的孔徑為0.4～0.5mm小刺孔。其分離能力類似于網(wǎng)波紋填料，但抗堵能力比網(wǎng)波紋填料強(qiáng)，并且，應(yīng)用較為廣泛。
波紋填料的點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，阻力小，傳質(zhì)效率，處理能力大，比表面積大（常用的有125、150、250、350、500、700等幾種）。波紋填料的缺點(diǎn)是不適于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，且裝卸、清理困難，造價(jià)。
（3）脈沖填料是由帶縮頸的中空棱柱形個(gè)體，按一定方式拼裝而成的一種規(guī)整填料。脈沖填料組裝后，會(huì)形成帶縮頸的多孔棱形通道，其縱面流道交替收縮和擴(kuò)大，氣液兩相通過(guò)時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍動(dòng)。在縮頸，氣速zui，湍動(dòng)劇烈，從而強(qiáng)化傳質(zhì)。在擴(kuò)大，氣速減到zui小，實(shí)現(xiàn)兩相的分離。流道收縮、擴(kuò)大的交替重復(fù)，實(shí)現(xiàn)了“脈沖”傳質(zhì)過(guò)程。
脈沖填料的特點(diǎn)是處理量大，壓降小，是真空精餾的填料。因其的液體分布性能使放大效應(yīng)減少，故適用于大塔徑的場(chǎng)合。