化工原理蒸馏和吸收塔设备2.pptVIP

《化工原理》重点课程建设材料汇编（七） 多媒体课件（二） * 3.2 填料塔 3.2.1 填料塔的结构与特点 3.2.2 填料 3.2.3 填料塔的流体力学性能 3.2.4 填料塔附件 3.2.1 填料塔的结构与特点 填料塔是一种应用广泛的气液两相接触并进行传热、传质的塔设备，可用于吸收（解吸）、精馏和萃取等分离过程； 填料塔不仅结构简单，而且具有阻力小和便于用耐腐蚀材料制造等优点，尤其适用于塔直径较小的情形及处理有腐蚀性的物料或要求压强较小的真空蒸馏系统，此外，对于某些液气比较大的蒸馏或吸收操作，也宜采用填料塔； 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； 填料塔也有不足之处，如填料造价高；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。 填料塔的特点: 3.2.2 填料 1. 填料特性 表征填料特性的主要参数有： 1．比表面积 2．空隙度 3．单位堆体积内的填料数目n 4．堆积密度 5．干填料因子及填料因子 6．机械强度及化学稳定性 1. 比表面积: 单位体积填料层所具有的表面积称为填料的比表面积，以σ表示，填料的比表面积愈大，所提供的气液传质面积愈大。 σ值与填料类型有关。同一种类的填料，尺寸愈小，则比表面积愈大。 2. 空隙率: 单位体积填料层所具有的空隙体积称为填料的空隙率。以ε表示，填料的空隙率越大，流体在填料层中的通过能力越大且气体流动阻力小。ε值与填料类型及堆积方式有关。 3. 填料因子: 将σ与ε两个填料特性组合而成σ/ε3的形式称为干填料因子，表示填料的流体力学性能。当填料经液体喷淋湿润后，其表面覆盖一层液膜，σ与ε均发生相应的变化，此时σ/ε3称为湿填料因子，以Φ表示。Φ代表实际操作时填料的流体力学特性，故进行填料塔计算时，应采用液体喷淋条件下实测的湿填料因子。填料Φ值小则其阻力也小，液泛速度可以提高。 选择填料时，一般要求比表面积及空隙率变大，填料的润湿性能好，单位体积填料的质量轻，造价低，并有足够的力学强度。 填料塔的传质效率主要取决于填料的形状。单位体积填料，提供的汽液传质面积大，就是好的填料。这里仅列出拉西环、鲍尔环、阶梯环、距鞍环、丝网规整填料等五种。 2. 填料类型 （1）散装填料 拉西环Rasching ring 高度和外径相等； 可用陶瓷和金属制造， 存在严重的壁偏流和沟流现象 液体滞留量大，传质效率不高， 气体通过能力低，阻力大。 其构造大大提高了环内空间与环内表面的利用率，而且使气液流通顺畅，有利于气液进入环内。因此，鲍尔环比拉西环传质效率高、气体通过能力大。 鲍尔环 Pall ring 阶梯环 Cascade ring 高度仅为直径的一半；环的一端制成喇叭口，这种喇叭结构，使填料个体之间多呈点接触； 与鲍尔环相比，其气体通量高，阻力小，传质效率大。 陶瓷弧鞍 Berl saddle 属敞开型填料，特点是： 表面全部敞开，不分内外，因而表面利用率高，不易积液，气体流动阻力小，制造也方便。 弧鞍形填料是两面对称结构，在塔内堆积时容易造成填料相互重叠，从而产生沟流，目前已较少使用。 矩鞍 Intalox saddle ring 属敞开型填料。 矩鞍形填料结构不对称，堆积时不会重叠，填料均匀性大为提高。 矩鞍形填料传质性能比拉西环好，但比鲍尔环差，但在制造上比鲍尔环方便。 矩鞍形填料的缺点是，因开放式结构使其强度差，特别是瓷质填料，易破碎。 金属鞍环 Intalox saddle ring 金属鞍环填料综合了环形填料通量大及鞍形填料的液体再分布性能好的优点，其性能优于环形填料和鞍形填料。 DC环 DC ring OX环 扁环 共軛环 塑料花环 rostte ring 多面空心球 Ball Packing 海尔环 Hillis ring 金属波纹填料主要有： 金属刺孔波纹填料、金属板网波纹填料、 金属孔板波纹填料、金属丝网波纹填料等 （2）规整填料： 以整砌的方式装填在塔内 规整填料已有很多，如波纹填料（金属、陶瓷）、 栅格类填料 。 金属孔板波纹填料 陶瓷孔板波纹填料 从环形填料、鞍形填料到鞍环形填料，从个体填料、到规整填料，人们千方百计地改进填料结构，目的是增加填料比表面积以提高传质效率，增加填料的空隙率以降低流动阻力、加大流体通量，改善填料堆积性能以防止填料的嵌套叠合，从而有利于