關鍵詞：填料塔，填料

  基本介紹

  填料塔是廢氣凈化塔中的一種，是用于各行業廢氣處理的環保設備。

  填料塔以填料作為氣、液接觸和傳質的基本構件，液體在填料表面呈膜狀自上而下流動，氣體呈連續相自下而上與液體作遞向流動，并進行氣、液兩相間的傳質和傳熱。兩相的組分濃度和溫度沿塔高連續變化。填料塔屬于微分接觸型的氣、液傳質設備。

  填料塔又稱填充塔�；�工生產中常用的一類傳質設備。主要由圓柱形的塔體和堆放在塔內的填料（各種形狀的固體物，用于增加兩相流體間的面積，增強兩相間的傳質）等組成。用于吸收、蒸餾、萃取等 [3]  。

  填料塔結構原理

  填料塔是以塔內的填料作為氣液兩相間接觸構件的傳質設備。

  填料塔的塔身

  填料塔結構示意圖

  填料塔結構示意圖

  填料塔是一直立式圓筒，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。

  液體從塔頂經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，經氣體分布裝置（小直徑塔一般不設氣體分布裝置）分布后，與液體呈逆流連續通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質。

  填料塔屬于連續接觸式氣液傳質設備，兩相組成沿塔高連續變化，在正常操作狀態下，氣相為連續相，液相為分散相。

  當液體沿填料層向下流動時，有逐漸向塔壁集中的趨勢，使得塔壁附近的液流量逐漸增大，這種現象稱為壁流。

  壁流效應造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質效率下降。

  因此，當填料層較高時，需要進行分段，中間設置再分布裝置。

  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液體收集器收集后，送到液體再分布器，經重新分布后噴淋到下層填料上。

  填料塔具有生產能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等優點。

  填料塔也有一些不足之處，如填料造價高；當液體負荷較小時不能有效地潤濕填料表面，使傳質效率降低；不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料；對側線進料和出料等復雜精餾不太適合等。

  填料塔塔內裝置

  填料塔塔內件和填料及塔體共同構成了一個完整的填料塔，塔內件是填料塔的組成部分。

  填料塔塔內件的作用是為了使氣液在塔內有更好地接觸，以便于發揮填料塔的大生產能力和大效率，所以說塔內件設計的好壞直接影響到整個填料塔的操作運行和填料性能的發揮。

  此外，填料塔的“放大效應”除了填料本身固有的因素之外，塔內件對它的影響也很大。

　　塔內件主要包括以下幾個部分：

　　一、液體分布裝置；

　　二、填料壓緊裝置；

　　三、填料支撐裝置；

　　四、液體收集再分布及進出料裝置；

　　五、氣體進料及分布裝置；

　　六、除沫裝置。

  填料塔填料

  填料的選擇包括確定填料的種類、規格及材質等。所選填料既要滿足生產工藝的要求，又要使設備投資和操作費用低。

  1.填料種類的選擇：填料種類的選擇要考慮分離工藝的要求，通�？紤]以下幾個方面：

  （1）傳質效率要高一般而言，規整填料的傳質效率高于散裝填料；

  （2）通量要大在保證具有較高傳質效率的前提下，應選擇具有較高泛點氣速或氣相動能因子的填料；

  （3）填料層的壓降要低；

  （4）填料抗污堵性能強，拆裝、檢修方便。

  2.填料規格的選擇填料規格是指填料的公稱尺寸或比表面積。

  （1）散裝填料規格的選擇工業塔常用的散裝填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾種規格。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費用也增加很多。而大尺寸的填料應用于小直徑塔中，又會產生液體分布不良及嚴重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對塔徑與填料尺寸的比值要有一規定，一般塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應大于8。

  （2）規整填料規格的選擇工業上常用規整填料的型號和規格的表示方法很多，國內習慣用比表面積表示，主要有125、150、250、350、500、700等幾種規格，同種類型的規整填料，其比表面積越大，傳質效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費用也明顯增加。選用時應從分離要求、通量要求、場地條件、物料性質及設備投資、操作費用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足技術要求，又具有經濟合理性。應予指出，一座填料塔可以選用同種類型，同一規格的填料，也可選用同種類型不同規格的填料；可以選用同種類型的填料，也可以選用不同類型的填料；有的塔段可選用規整填料，而有的塔段可選用散裝填料。設計時應靈活掌握，根據技術經濟統一的原則來選擇填料的規格。

  3.填料材質的選擇填料的材質分為陶瓷、金屬和塑料三大類。

  （1）陶瓷填料陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性，陶瓷填料價格便宜，具有很好的表面潤濕性能，質脆、易碎是其大缺點。在氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程中應用較為普遍。

  （2）金屬填料金屬填料可用多種材質制成，選擇時主要考慮腐蝕問題。碳鋼填料造價低，且具有良好的表面潤濕性能，對于無腐蝕或低腐蝕性物系應優先考慮使用；不銹鋼填料耐腐蝕性強，一般能耐除Cl–以外常見物系的腐蝕，但其造價較高，且表面潤濕性能較差，在某些特殊場合（如極低噴淋密度下的減壓精餾過程），需對其表面進行處理，才能取得良好的使用效果；鈦材、特種合金鋼等材質制成的填料造價很高，一般只在某些腐蝕性極強的物系下使用。一般來說，金屬填料可制成薄壁結構，它的通量大、氣體阻力小，且具有很高的抗沖擊性能，能在高溫、高壓、高沖擊強度下使用，應用范圍為廣泛。

  （3）塑料填料塑料填料的材質主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）及聚氯乙烯（PVC）等，國內一般多采用聚丙烯材質。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無機酸、堿和有機溶劑的腐蝕。其耐溫性良好，可長期在100°C以下使用。塑料填料質輕、價廉，具有良好的韌性，耐沖擊、不易碎，可以制成薄壁結構。它的通量大、壓降低，多用于吸收、解吸、萃取、除塵等裝置中。塑料填料的缺點是表面潤濕性能差，但可通過適當的表面處理來改善其表面潤濕性能。

  常用的塔填料可分為兩大類：散裝填料與規整填料

  塑料填料材質包括：聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），增強聚丙烯（RPP），聚氯乙烯（PVC），氯化聚氯乙烯（CPVC）及聚偏氟乙烯（PVDF）等。它的耐腐蝕性能好、空隙大、通量大、阻力小、能耗低、操作費用低、重量輕、易裝卸、可重復使用。特別適用于石油、化工、氯堿、煤氣、環保等行業的中低溫（60—150度）提餾、吸收及洗滌塔中。

  塑料散堆填料

  有鮑爾環、矩鞍環、異鞍環、階梯環、海爾環、共軛環、扁環、花環、空心浮球、多面球、網籠球和覆蓋球等。

  陶瓷填料具有優異的耐酸耐熱性能、能耐除氟氧酸以外的各種無機酸、有機酸及有機溶劑的腐蝕,,適用于各種高,低溫及強腐蝕性的場合,可用于化工、冶金、煤氣、制氧等行業的干燥塔、吸收塔、冷卻塔、洗滌塔、再生塔等。

陶瓷散堆填料

包括拉西環、十字隔板環、鮑爾環、矩鞍環、異鞍環、階梯環、共軛環、及其組合環等

  金屬散堆填料

  金屬填料材質包括碳鋼及不銹鋼等。由于其加工壁薄、空隙率大、通量大、阻力小，又耐熱、耐腐蝕，分離效率高等特點，特別適用于真空精餾塔，處理熱敏性、易分解、易聚合、易結碳的物料，從而廣泛應用于石油化工、化肥、環保等行業的填料塔中。

  金屬散堆填料有共軛環、八四內弧環、矩鞍環、雙弧環、扁環、階梯環和鮑爾環、英特洛克斯等。

  塔設備有許多種類型，塔設備是化工、石油化工和煉油生產中重要的設備之一。它可使氣液或液液兩相之間進行緊密接觸，達到相際傳質及傳熱的目的�？稍谒�設備中完成常見的單元操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等。