【文章內(nèi)容簡介】 最簡單的液體再分布裝置為 截錐式再分布器，如圖 (a)所 示，截錐式再分布器結(jié)構(gòu)簡單， 安裝方便，但它只起到將壁流向 中心匯集的作用，無液體再分布 的功能，一般用于直徑小于 的塔中。 (a) 截錐式再分布器 圖 液體收集再分布裝置 167。 填料塔 在通常情況下，一般將液體收集器及液體分布器同時使用，構(gòu)成液體收集及再分布裝置。液體收集器的作用是將上層填料流下的液體收集，然后送至液體分布器進行液體再分布。常用的液體收集器為斜板式液體收集器，如圖 (b)所示。 (b)斜板式液體再收集器 圖 液體收集再分布裝置 167。 填料塔 填料的類型和性能評價 二，填料的類型和性能評價 填料是填料塔的核心構(gòu)件，它提供了氣液兩相接觸傳質(zhì)的界面，是決定填料塔性能的主要因素。 （一）填料的類型 填料的種類很多，根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。 1，散裝填料 散裝填料是一粒粒具有一定幾何形狀和尺村的顆粒體，一般以散裝方式堆在塔內(nèi)，又稱為亂堆填料或顆粒填料。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點不同可分為環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料。常用的構(gòu)造材料包括陶瓷、金屬、玻璃、石墨等?，F(xiàn)介紹幾種較為典型的散裝填料。 167。 填料塔 填料的類型和性能評價 (1)拉西環(huán)填料 ? 拉西環(huán) (Rashing Ring)填料是 1914年發(fā)現(xiàn)的，是使用最早的一種填料，為高度與直徑相等的圓環(huán)，常用的直徑為 25～ 75mm(亦有小至 6mm，大至 150mm的，但少用 )，陶瓷環(huán)壁厚 ～，金屬環(huán)壁厚 ～ 。填料多亂堆在塔內(nèi)，直徑大的亦可整砌，以降低阻力及減少液體流向塔壁的趨勢。在拉西環(huán)內(nèi)部空間的直徑位置上加一隔板，即成為列辛環(huán)；環(huán)內(nèi)加螺旋形隔板則成為螺旋環(huán)。隔板有提高填料能力與增大表面的作用。 ? 由于拉西環(huán)在填裝時容易產(chǎn)生架橋、空穴等現(xiàn)象，液體不易流入圓環(huán)的內(nèi)部，所以極易產(chǎn)生液體的偏流、溝流和壁流，氣液分布較差，傳質(zhì)效率低，又由于填料層持液量大，氣體通過填料層折返的路徑長，氣體通過填料層的阻力大、通量小。故近年來使用較少。 (b)弧鞍填料 弧鞍又稱貝爾鞍 (Berl saddle)，是出現(xiàn)較早的鞍形填料，形如馬鞍，大小自 25mm至 50mm的較常用?；“疤盍系奶攸c是表面不分內(nèi)外全部敞開，液體在表面兩側(cè)均勻流動，表面利用率高，流道呈弧形，流動阻力小。它的另一特點是堆放在塔內(nèi)時，對塔壁側(cè)壓力比環(huán)形填料小。其缺點是由于兩側(cè)表面構(gòu)形相同，堆放時填料容易疊合，因而減少暴露的表面，不能被液體潤濕，使傳質(zhì)效率降低。最近已漸為構(gòu)形改善了的矩鞍填料所代替?；“疤盍隙嘤锰沾芍圃?。 167。 填料塔 填料的類型和性能評價 167。 填料塔 填料的類型和性能評價 (c)矩鞍 (Intalox saddle) ? 為克服弧鞍填料容易套疊的缺點，將弧鞍填料兩端的弧形改為矩形，且兩面大小不等，即成為矩鞍填料。 ? 矩鞍填料堆積時不會疊合，液體分布較均勻，且較耐壓力，構(gòu)形簡單。一般采用陶瓷材料制成，其性能優(yōu)于拉西環(huán)。目前國內(nèi)大多數(shù)應(yīng)用瓷質(zhì)拉西環(huán)的場合均以被瓷質(zhì)矩鞍填料所取代。 167。 填料塔 填料的類型和性能評價 (d)鮑爾環(huán) (Pall ring) 鮑爾環(huán)的構(gòu)造，相當于在拉西環(huán)的壁面上開一排或兩排正方形或長方形孔，開孔時只斷開四條邊中的三條邊，另一邊保留，向環(huán)內(nèi)彎曲，形成內(nèi)伸的舌葉，這些舌片在環(huán)內(nèi)幾乎對接起來。填料的空隙率與比表面并未因而增加。但由于環(huán)壁開孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)表面的利用率，氣體流動阻力降低，液體分布比較均勻。因此，鮑 爾環(huán)比拉西環(huán)氣體通量增大 50以上，傳質(zhì)效率增加 30%左右。鮑爾環(huán)填料以其優(yōu)良性能得到廣泛應(yīng)用。 167。 填料塔 填料的類型和性能評價 (e)階梯環(huán) (Cascade miniring) 是在鮑爾環(huán)基礎(chǔ)上加以改造而得出的一種新型填料，階梯環(huán)與鮑爾環(huán)相似之處是環(huán)壁上也開有窗孔。但其高度是鮑爾環(huán)的二分之一，由于高徑比減少，使得氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣體通過填料層的阻力。階梯環(huán)填料的一端增加了一個翻邊，不僅增加了填料的機械強度，而且使填料之間由線接觸為主，變成以點接觸為主，這樣不但增加了填料間的空隙，同時成為液體沿填料表面流動的匯集分散點，可以促進液膜的表面更新，有利于傳質(zhì)效率的提高。階梯環(huán)成為目前使用的環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種， 167。 填料塔 填料的類型和性能評價 (f)金屬環(huán)矩鞍填料 (Metal Intalox saddle) 這是一種兼有環(huán)形填料和鞍 形填料結(jié)構(gòu)特點的新型填料，該 填料一般用金屬材料制作。在鞍 的背部沖出兩條狹帶，彎成環(huán)形 筋，筋上又沖出四個小爪彎入環(huán) 內(nèi)。它在構(gòu)形上是鞍與環(huán)的結(jié)合， 敞開的側(cè)壁有利于氣體和液體通 過，減少了填料層內(nèi)滯液死區(qū)， 填料層內(nèi)流通孔道增多，使氣液 分布更加均勻，傳質(zhì)效率得以提 高。金屬環(huán)矩鞍填料的綜合性能 優(yōu)于鮑爾環(huán)和階梯環(huán)，是散裝填 料中應(yīng)用較多、性能優(yōu)良的一種 填料。 167。 填料塔 填料的類型和性能評價 （ g）球形填料 是散裝填料的另一種形式，一般采用塑料材質(zhì)注塑而成，其結(jié)構(gòu)有多種。有許多板片構(gòu)成的多面球形填料；也有許多枝條的格柵組成的球形填料。它們的特點是球體為空心，可以允許氣體、液體從其內(nèi)部通過。由于球體結(jié)構(gòu)的對稱性，填料填裝密度均勻，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特定場合，工程應(yīng)用較少。 167。 填料塔 填料的類型和性能評價 ②規(guī)整填料 規(guī)整填料是一種在塔內(nèi)按均勻幾何圖形排列、整齊堆砌的填料。該填料的特點是規(guī)定了氣液流徑，改善了填料層內(nèi)氣液分布狀況，可以在很低的壓降下，提供更多的比表面積，使得處理能力和傳質(zhì)性能均得到較大程度的提高。 規(guī)整填料種類很多，按幾何結(jié)構(gòu)大致可分為格柵填料、波紋填料和脈沖填料。 20世紀 60年代以后開發(fā)出來的絲網(wǎng)波紋填料和板波紋填料，是目前使用比較廣泛的規(guī)整填料?，F(xiàn)將它們的構(gòu)形和特點分述如下： 167。 填料塔 填料的類型和性能評價 (a)格柵填料 是以條狀單元經(jīng)一定規(guī)則組合而成，其結(jié)構(gòu)隨條狀單元體的形式和組合規(guī)則而變，因而具有多種結(jié)構(gòu)形式。工業(yè)上應(yīng)用最早的格柵填料為木格柵填料，如下圖所示。 木格柵 塑料格柵 目前應(yīng)用比較普遍的有格里奇格柵填料、網(wǎng)孔格柵填料和蜂窩格柵填料。其中格里奇格柵填料最具代表性，如下圖 格柵填料的比表面積較小，因此主要用于要求低壓降、大負荷及防堵等場合。 167。 填料塔 填料的類型和性能評價 (b)波紋填料 是一種通用型規(guī)整填料，目前工業(yè)上應(yīng)用的規(guī)整填料絕大部分屬于此類。波紋填料是由許多波紋簿板組成的圓盤狀填料。波紋填料的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，具有大的比表面積。相鄰兩盤填料相互垂直，使上升氣流不斷改變方向，下降的液體也不斷重新分布，故傳質(zhì)效率也高。波紋填料的缺點是不適用于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，此外，填料裝卸、清理比較困難，造價也比較高。 波紋填料按材質(zhì)結(jié)構(gòu)可分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料兩類。 167。 填料塔 填料的類型和性能評價 金屬絲網(wǎng)波紋填料是網(wǎng)波紋填料的主要形式，它是由金屬網(wǎng)制成的，如圖所示： 將金屬絲網(wǎng)切成寬 50～ 100mm的矩形條，并壓出波紋，波紋與長邊的斜角為 30176。，45176?；?60176。，網(wǎng)條上打出小孔以利氣體穿過。然后將若干網(wǎng)條并排成較塔內(nèi)截面略小的一圓盤，盤高與條寬相等，許多盤在塔內(nèi)疊成所需的高度。若塔徑大，則將一盤分成幾份，安裝時再并合。一盤之內(nèi)，左右相鄰兩盤的網(wǎng)條又互成 90176。交叉。 因絲網(wǎng)細密，故其孔隙率較高，填料層壓降低。由于絲網(wǎng)獨具的毛細作用，使表面具有很好的潤濕性能，所以盡管其造價高，因其性能優(yōu)良仍得到了廣泛的應(yīng)用。 167。 填料塔 填料的類型和性能評價 板波紋填料 為了克服絲網(wǎng)波紋填料價格高及安裝要求高的缺點，將絲網(wǎng)條改為板條，填料的構(gòu)形相同，構(gòu)造材料除金屬外，還可用塑料。 金屬板波紋填料是板波紋填料的一種形式，如圖所示 該填料的波紋板上鉆有許多 5mm左右的小孔，可起到加強橫向混合的作用。波紋板上軋成細小的紋，可起到增強表面潤濕性能的作用。金屬孔板波紋填料強度高，耐腐蝕性強，特別適用于大直徑塔及氣液負荷較大的場合。 板波填料的傳質(zhì)性能雖低于絲網(wǎng)波紋填料，但仍