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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。塔身是一直立式圓筒,塔身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(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)通過填料層的空隙,在填料表面上,氣液兩相密切接觸進行傳質(zhì)。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備,兩相組成沿塔高連續(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。填料塔具有生產(chǎn)能力大,分離效率高,壓降小,持液量小,操作彈性大等優(yōu)點。
當(dāng)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(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)填料層較高時,需要進行分段,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。溢流口與下層塔板的距離,用根據(jù)生產(chǎn)能力和下層塔板的溢流堰的高度而定,但必須滿足溢流口插入受液盤的液體中,以封住上升蒸汽。
填料塔具有生產(chǎn)能力大,分離,壓降小,持液量小,操作彈性大等優(yōu)點。填料塔也有一些不足之處,如填料造價高;當(dāng)液體負荷較小時不能有效地潤濕填料表面,使傳質(zhì)效率降低;不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料;對側(cè)線進料和出料等復(fù)雜精餾不太適合等。
塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中重要的設(shè)備之一。它可使氣 (或汽)液和液液兩相之間進行緊密接觸,達到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。可 在塔設(shè)備中完成的常見的單元操作有:精餾、吸收、解吸和萃取等。此外, 工業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法凈制和干燥,以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和 傳熱的增濕、減濕等。 這些過程都是在一定的壓力、溫度、流量等工藝條件下,在一定的設(shè)備內(nèi) 完成的。由于其過程中兩種介質(zhì)主要發(fā)生的是質(zhì)的交換,所以也將實現(xiàn)這些 過程的設(shè)備叫傳質(zhì)設(shè)備;與普通篩板相比,垂直篩板為氣液兩相提供了很大的不斷更新的相際觸表面,強化了傳質(zhì)過程。從外形上看這些設(shè)備都是豎直安裝的圓筒形容器, 且長徑比較大,形如“塔”,故習(xí)慣上稱其為塔設(shè)備。
網(wǎng)孔塔板由沖有傾斜開孔的薄板制成,具有舌形塔板的特點。這種 塔板上裝有傾斜的擋沫板,其作用是避免液體被直接吹過塔板,并提供氣液分離和氣液接觸的表面。 網(wǎng)孔塔板具有生產(chǎn)能力大,壓降低,加工制造容易的特點。液體橫向通過塔板經(jīng)溢流堰流入降液管,氣體沿升氣管上升折流經(jīng)泡罩齒縫分散進入液層,形成兩相混合的鼓泡區(qū)。穿流塔盤 穿流塔盤是無溢流裝置的篩板塔,由于沒有溢流裝置,塔盤面積的利用率高,提高塔的生產(chǎn)能力,且簡化了塔盤結(jié)構(gòu),造價降低,制造業(yè)更方 便。穿流塔盤的效率也較高,壓降小。其主要缺點是彈性小,不適宜易聚 合生垢的系統(tǒng)。 工作時氣體由孔縫中上升,對液體產(chǎn)生阻滯作用,在塔盤上造成一定的液層、氣體鼓入此液層,形成泡沫層和霧滴層,進行傳質(zhì)過程。在塔盤 上與蒸汽接觸的液體又不斷地通過一些篩孔下落,在篩孔中形成了氣、液 的上下穿流,因此稱為穿流塔盤(或淋降塔盤)。但氣、液并非同時在所有的篩孔中穿流,而是氣流通過部分篩孔,在塔盤上與液體形成泡沫層, 液體則經(jīng)過另外部分篩孔落下,而且氣、液交互通過的孔縫位置是不斷變 化著的。