填料塔

一、简介

  塔器是指用以进行分离或吸收等物理过程、改变气体或液体复杂混合物组成的设备，又称“塔器”。其高度与直径之比较大，塔器内外设置有一定的附件。内件用以使物料中的气体与液体、气体与固体、液体与液体或液体与固体密切接触，表面不断更新以完成质量传递（一般伴随热量传递）的过程。

  塔器，为圆筒形焊接结构的工艺设备，由筒体、封头（或称盖头）和支座组成。是专门为某种生产工艺要求而设计、制造的非标准设备。塔是用于蒸馏、提纯、吸收、精馏等化工单元操作的直立设备，广泛用于气—液与液—液相之间传质、传热。按塔内件结构分类，塔可分板式塔和填料塔。容器内部如果只承装物流而不进行化学反应及其他物理、化学过程，没有设施或只有简单的辅助结构，又称罐。容器按型式划分为立式（轴线呈垂直）和卧式（轴线呈水平）两类。塔器大多数属于压力容器。

  进行气相和液相或液相和液相间物质传递的设备。按结构分板式和填料塔两大类。板式塔内设有一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式与塔板上液层相接触进行物质传递。填料塔内装有一定高度的填料，液体沿填料自上向下流动，气体由下向上同液膜逆流接触，进行物质传递。常应用于蒸馏、吸水、萃取等操作中。

二、塔器的分类

  按结构分板式塔和填料塔两大类

板式塔

  内设有一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式与塔板上液层相接触进行物质传递。可根据气液操作状态分为鼓泡式塔板，如浮阀、泡帽、筛板等塔板和喷射式，如网孔、舌形等塔板。又可以根据有无降液管分为溢流式塔板（泡帽等）和穿流式（穿流式栅板和穿流式筛板等）。

填料塔

 内装有一定高度的填料，液体沿填料自上向下流动，气体由下向上同液膜逆流接触，进行物质传递。常应用于蒸馏、吸水、萃取等操作中。根据结构特点分为乱堆填料（阶梯环、鲍尔环等颗粒填料）和规则填料（网波纹填料和波板纹填料）。

填料塔的结构特点

  填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。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。

 当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。

 塔设备有许多种类型，塔设备是化工、石油化工和炼油生产中*重要的设备之一。它可使气液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。可在塔设备中完成常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。

三、主要的塔内件

（1）塔内件的种类：

主要包括液体分布器、填料紧固装置（填料塔）、填料支撑装置（填料塔）、集液箱（板式塔）、塔板支撑装置（板式塔）、液体再分布器及进出料装置、气体进料及分布装置及除沫器等。

（2）气、液体分布器，收集器：

  1）槽式液体分布器：是一种综合性能优良的液体分布器。槽式液体分布器具有安装简便，液体分布均匀，喷淋点密度大，压降极低等优点，目前应用十分广泛。

  2）槽盘式气液分布器：槽盘式气液分布器兼具液体收集器、液体分布器、气体分布器、三者功能，具有所占用空间高度低，抗堵塞能力强、无液沫夹带、操作弹性大及压力降低等优点。 

  3）遮板式液体收集器：遮板式液体收集器是一种置于填料层下面，用来收集塔内分布均匀度已经达不到要求的液体，以便再分布或侧线采出的装置。不影响气体分布的均匀性，压降小，可忽略不计。 

（3）除沫器：除沫器是安装于塔顶气体出口前，用于分离出塔气体中夹带的液滴，既减少物料损失减少放空气体中夹带的有害成份，从而避免环境污染。

  1）结构组成：

  主要是由丝网、丝网格栅组成丝网块和固定丝网块的支承装置构成，丝网为各种材质的气液过滤网，气液过滤网是由金属丝或非金属丝组成。该丝网除沫器不但能滤除悬浮于气流中的较大液沫，而且能滤除较小和微小液沫，广泛应用于化工、石油、塔器制造、压力容器等行业中的气液分离装置中。

  2）主要原理：就是气体通过除沫器中的细丝编织的丝网进行过滤，可除去夹带的雾沫。

  3）主要类型：抽屉式除沫器采用HG、T21586-98标准，是由若干块丝网除沫元件构成，通过导轨插入塔体内。该除沫器的特点是操作、维修方面，可在塔体外更换除沫元件，适合于硫酸装置的吸收塔及干燥塔等。

  4）材质：丝网除沫器可采用国产进口优质材料。

（4）塔填料：

  填料是装在填料塔内的传质元件，主要是用来扩大液相与气相之间接触面积和提高塔分离效率的重要内件设备。常用的填料主要有两大类：乱堆填料，规整填料。

  1）设计结构型式和规格的基本思路：

  促进分离效率的不断提高，改善塔内流体（液相和气相）的接触与均匀分布；渐渐的扩大其通过能力从而提高其生产能力，以适应工业生产的需求。正确地选择填料，对改善和提高塔的操作效率及其经济效果具有重大的意义。

  2）对填料的基本要求：传质效率高，要求填料能提供大的气液接触面。即要求具有大的比表面积，并要求填料表面易于被液体润湿。只有润湿的表面才是气液接触表面。生产能力大，气体压力降小。因此要求填料层的空隙率大。不易引起偏流和沟流。经久耐用具有良好的耐腐蚀性，较高的机械强度和必要的耐热性。取材容易，价格便宜。

规整填料

是在塔内按均匀几何图形排布、整齐堆砌的填料。

特点：它能实现每个理论级的压力降小，故可降低塔底物料温度而节能，尤宜用于需多级分离和热敏物系的分离。分离效率高、阻力小、通量大、操作弹性大、放大效应不明显。同时，它能克服散堆填料的液体随机流动，使液体趋向均布。实践证明规整填料在大型塔中已应用成功。

种类：规整填料有金属孔板、金属刺孔板、金属板网（网孔）、金属丝网、塑料孔板、格栅（格利奇）等类型。