第四章 塔设备的使用与维护

1、第四章 塔设备的使用与维护第一节 塔设备的工作过程及类型第二节 塔设备的结构第三节 塔的使用与维护吸收分离操作：利用混合气体中各组分(component)在液体中溶解度(solubility)差异，使某些易溶组分进入液相形成溶液(solution)，不溶或难溶组分仍留在气相(gas phase)，从而实现混合气体的分离。气体吸收是混合气体中某些组分在气液相界面上溶解、在气相和液相内由浓度差推动的传质过程。吸收剂气体yx界面气相主体 液相主体 相界面气相扩散 液相扩散 yi xi 吸收分离操作实例：乙醇胺水溶液吸收二氧化碳气体图9-3 乙醇胺水溶液吸收CO2流程原料气(CO2)吸收塔解吸塔换热器

2、冷却器再沸器CO2冷却器吸收质或溶质(solute)：混合气体中的溶解组分，以A表示。惰性气体(inert gas)或载体：不溶或难溶组分，以B表示。吸收剂(absorbent)：吸收操作中所用的溶剂，以S表示。吸收液(strong liquor)：吸收操作后得到的溶液，主要成分为溶剂S和溶质A。吸收尾气(dilute gas)：吸收后排出的气体，主要成分为惰性气体B和少量的溶质A。 解吸或脱吸(desorption)：与吸收相反的过程，即溶质从液相中分离而转移到气相的过程。物理吸收(physical absorption)：吸收过程溶质与溶剂不发生显著的化学反应，可视为单纯的气体溶解于液相的

3、过程。如用水吸收二氧化碳、用水吸收乙醇或丙醇蒸汽、用洗油吸收芳烃等。 化学吸收(chemical absorption)：溶质与溶剂有显著的化学反应发生。如用氢氧化钠或碳酸钠溶液吸收二氧化碳、用稀硫酸吸收氨等过程。化学反应能大大提高单位体积液体所能吸收的气体量并加快吸收速率。但溶液解吸再生较难。 单组分吸收：混合气体中只有单一组分被液相吸收，其余组分因溶解度甚小其吸收量可忽略不计。多组分吸收：有两个或两个以上组分被吸收。溶解热：气体溶解于液体时所释放的热量。化学吸收时，还会有反应热。非等温吸收：体系温度发生明显变化的吸收过程。等温吸收：体系温度变化不显著的吸收过程。 吸收操作的用途：(1) 制

4、取产品 用吸收剂吸收气体中某些组分而获得产品。如硫酸吸收SO3制浓硫酸，水吸收甲醛制福尔马林液，碳化氨水吸收CO2制碳酸氢氨等。 (2) 分离混合气体 吸收剂选择性地吸收气体中某些组分以达到分离目的。如从焦炉气或城市煤气中分离苯，从乙醇催化裂解气中分离丁二烯等。 (3) 气体净化 一类是原料气的净化，即除去混合气体中的杂质，如合成氨原料气脱H2S、脱CO2等；另一类是尾气处理和废气净化以保护环境，如燃煤锅炉烟气，冶炼废气等脱除SO2，硝酸尾气脱除NO2等。 气液两相的接触方式连续接触(也称微分接触)：气、液两相的浓度呈连续变化。如填料塔。溶剂b 级式接触a a 微分接触图9-2 填料塔和板式塔

5、气体溶剂气体级式接触：气、液两相逐级接触传质，两相的组成呈阶跃变化。 如板式塔。散装填料塑料鲍尔环填料规整填料 塑料丝网波纹填料 乙醇水体系的蒸馏分离乙醇水体系的蒸馏分离乙醇水乙醇水加热加热汽相汽相:醇富集醇富集液相液相:水富集水富集冷凝冷凝冷却冷却乙醇乙醇产品产品废水废水 按蒸馏方式 简单蒸馏 平衡蒸馏 （闪蒸）精馏精馏 特殊精馏 恒沸蒸馏 萃取蒸馏 水蒸汽蒸馏较易分离的物系或对分离要求不高的物系难分离的物系很难分离的物系或用普通方法难以分离的物系 按操作压强 常压常压 加压 减压 一般情况下多用常压 常压下不能分离或达不到分离要求 混合物中组分 双组分多组分 按操作方式 间歇 连续连续 气

6、、液传质设备对吸收和蒸馏过程是通用的。第一节 塔设备的工作过程及类型一、塔设备的工作过程精精 馏馏 塔塔再沸器冷凝器精馏段精馏段提馏段提馏段进料板为什么要精馏？为什么要提馏？精馏与简单蒸馏的区别：汽相和液相的部分回流。也是精馏操作的基本条件。提馏段：下降液体（包括回流液和料液中的液体部分）中的轻组分向汽相（回流）传递，而汽相中的重组分向液相传递，从而完成下降液体重组分的提浓。精馏段：汽相中的重组分向液相（回流液）传递，而液相中的轻组分向汽相传递，从而完成上升蒸气的精制。料液, xF Feed塔顶产品, xDO v e r h e a d product塔底产品, xWB o t t o m s

7、 product液相回流Liquid reflux汽相回流Vapor reflux精馏段Rectifying section提馏段Stripping section再沸器Reboiler冷凝器condenser如在塔顶进料则只有塔底的重组分产品可达高纯度，塔顶引出的蒸汽因没有经过精馏段的精制，纯度一般不会高。如在塔底进料则只有塔顶的轻组分产品可达高纯度，塔底的液体因未经提馏段提浓，纯度一般也不会高。只有包括了精馏段和提馏段的精馏塔才可能由塔顶和塔底连续地分别得到高纯度的轻、重组分产品。 1、液体混合物经过多次部份汽化后可变为高纯度、液体混合物经过多次部份汽化后可变为高纯度的难挥发组分的难挥发组

8、分 2、汽体混和物经过多次部分泠凝后可变为高纯、汽体混和物经过多次部分泠凝后可变为高纯度的易挥发组分度的易挥发组分 3、精馏是多次部分汽化与多次部分冷凝的联合操作、精馏是多次部分汽化与多次部分冷凝的联合操作 由塔釜上升的蒸汽与塔顶下流的回流液（包括塔中部的进料）构成了沿塔高逆流接触的汽、液两相。 只要相互接触的汽、液两相未达平衡，传质必然发生。 在一定压力下操作的精馏塔，若入塔回流液中轻组分含量为塔内液相的最高值，而由塔釜上升蒸汽中轻组分含量为塔内蒸汽相的最低值，与之对应，塔顶温度最低，塔底则最高，即汽、液两相温度由塔顶至塔底递增。 在微分接触式的塔（如填料塔和降膜塔）的任一截面上或分级接触式

9、（如板式塔）的任一塔板上的汽、液两相不呈平衡，从而发生传热传质。 汽流汽流热源热源液流液流冷却剂冷却剂塔板塔板中间再沸器和中间部分冷凝器中间再沸器和中间部分冷凝器 易挥发组份由液相向汽相易挥发组份由液相向汽相传递，难挥发组份由汽相传递，难挥发组份由汽相向液相传递向液相传递 二、塔设备的一般要求塔径在0.60.7米以上的塔，过去一般优先选用板式塔。随着低压降高效率轻材质填料的开发，大塔也开始采用各种新型填料作为传质构件，显示了明显的优越性。(1) 生产能力 即为单位时间单位塔截面上的处理量；(2) 分离效率 对板式塔指每层塔板的分离程度；对填料塔指单位高度填料层所达到的分离程度；(3) 操作弹性

10、 指在负荷波动时维持操作稳定且保持较高分离效率的能力，通常以最大气速负荷与最小气速负荷之比表示；(4) 压强降 指气相通过每层塔板或单位高度填料的压强降；(5) 结构繁简及制造成本。塔型选择主要需考虑以下几个方面的基本性能指标：三、塔设备的分类气液传质设备的基本功能：形成气液两相充分接触的相界面，使质、热的传递快速有效地进行，接触混合与传质后的气、液两相能及时分开，互不夹带等。气液传质设备的分类：气液传质设备的种类很多，按接触方式可分为连续（微分）接触式（填料塔）和逐级接触式（板式塔）两大类，在吸收和蒸馏操作中应用极广 。板式塔在圆柱形壳体内按一定间距水平设置若干层塔板，液体靠重力作用自上而下

11、流经各层板后从塔底排出，各层塔板上保持有一定厚度的流动液层；气体则在压强差的推动下，自塔底向上依次穿过各塔板上的液层上升至塔顶排出。气、液在塔内逐板接触进行质、热交换，故两相的组成沿塔高呈阶跃式变化。板式塔溶剂气体DJ 塔盘 新型塔板、填料填料塔在圆柱形壳体内装填一定高度的填料，液体经塔顶喷淋装置均匀分布于填料层顶部上，依靠重力作用沿填料表面自上而下流经填料层后自塔底排出；气体则在压强差推动下穿过填料层的空隙，由塔的一端流向另一端。气液在填料表面接触进行质、热交换，两相的组成沿塔高连续变化。 溶剂填料塔气体散装填料塑料鲍尔环填料规整填料 塑料丝网波纹填料 第二节 塔设备的结构一、板式塔塔板是板

12、式塔的基本构件，决定塔的性能。液相降液管堰气相溢流塔板 (错流式塔板)：塔板间有专供液体溢流的降液管 (溢流管)，横向流过塔板的流体与由下而上穿过塔板的气体呈错流或并流流动。板上液体的流径与液层的高度可通过适当安排降液管的位置及堰的高度给予控制，从而可获得较高的板效率，但降液管将占去塔板的传质有效面积，影响塔的生产能力。 溢流式塔板应用很广，按塔板的具体结构形式可分为：泡罩塔板、筛孔塔板、浮阀塔板、网孔塔板、舌形塔板等。逆流塔板（穿流式塔板）：塔板间没有降液管，气、液两相同时由塔板上的孔道或缝隙逆向穿流而过，板上液层高度靠气体速度维持。与溢流式塔板相比，逆流式塔板应用范围小得多，常见的板型有筛

13、孔式、栅板式、波纹板式等。液相气相（一）板式塔的结构塔板的构造塔板的构造筛孔筛孔降液管降液管溢流堰溢流堰（剖面图）降液管降液管受液区受液区溢流堰溢流堰安定区安定区开孔区开孔区（俯视图）1、泡罩塔在工业上最早（1813年）应用的一种塔板，其主要元件由升气管和泡罩构成，泡罩安装在升气管顶部，泡罩底缘开有若干齿缝浸入在板上液层中，升气管顶部应高于泡罩齿缝的上沿，以防止液体从中漏下。液体横向通过塔板经溢流堰流入降液管，气体沿升气管上升折流经泡罩齿缝分散进入液层，形成两相混合的鼓泡区。优点：操作稳定，升气管使泡罩塔板低气速下也不致产生严重的漏液现象，故弹性大。缺点：结构复杂，造价高，塔板压降大，生产强度

14、低。 2、浮阀塔自1950 年代问世后，很快在石油、化工行业得到推广，至今仍为应用最广的一种塔板。结构：以泡罩塔板和筛孔塔板为基础。有多种浮阀形式，但基本结构特点相似，即在塔板上按一定的排列开若干孔，孔的上方安置可以在孔轴线方向上下浮动的阀片。阀片可随上升气量的变化而自动调节开启度。在低气量时，开度小；气量大时，阀片自动上升，开度增大。因此，气量变化时，通过阀片周边流道进入液体层的气速较稳定。同时，气体水平进入液层也强化了气液接触传质。F1型浮阀结构简单，易于制造，应用最普遍，为定型产品。阀片带有三条腿，插入阀孔后将各腿底脚外翻 90，用以限制操作时阀片在板上升起的最大高度；阀片周边有三块略向

15、下弯的定距片，以保证阀片的最小开启高度。F1型浮阀分轻阀和重阀。轻阀塔板漏液稍严重，除真空操作时选用外，一般均采用重阀。 浮阀塔优缺点 优点：塔盘结构简单，生产能力和操作弹性大，分离效率高，压降较低。综合性能较优异。 缺点：不宜用于易结垢、结焦的介质系统，因垢和焦会防碍浮阀起落的灵活性。3、筛板塔筛板出现也较早（1830年），是结构最简单的一种板型。但由于早期对其性能认识不足，为易漏液、操作弹性小、难以稳定操作等问题所困，使用受到极大限制。1950 年后开始对筛板进行较系统全面的研究，从理论和实践上较好地解决了有关筛板效率，流体力学性能以及塔板漏液等问题，获得了成熟的使用经验和设计方法，使之逐

16、渐成为应用最广的塔板类型之一。 筛板塔的特点：结构简单，制造方便，便于检修，成本低。塔盘压降小。处理量大，可比泡罩塔提高20%40%。塔盘效率比泡罩塔提高15%，但比浮阀塔盘稍低。1.弹性较小，筛孔容易堵塞。4、舌形塔盘和浮舌塔盘一种斜喷射型塔板。结构简单，在塔板上冲出若干按一定排列的舌形孔，舌片向上张角 以20左右为宜。20=o50R25气相优点：气流由舌片喷出并带动液体沿同方向流动。气液并流避免了返混和液面落差，塔板上液层较低，塔板压降较小。气流方向近于水平。相同的液气比下，舌形塔板的液沫夹带量较小，故可达较高的生产能力。缺点：张角固定，在气量较小时，经舌孔喷射的气速低，塔板漏液严重，操作

17、弹性小。液体在同一方向上加速，有可能使液体在板上的停留时间太短、液层太薄，板效率降低。 为使舌形塔板适应低负荷生产，提高操作弹性，研制出了可变气道截面（类似于浮阀塔板）的浮舌塔板。19R 20R1683731o20浮舌塔盘的特点具有大的操作弹性，工作稳定。具有较大的气、液相的处理能力，压降又小，特别适宜于减压蒸馏。结构简单，制作方便，但舌片易损坏。1. 效率较高，介于浮阀与舌形塔板之间，效率随气速变化比浮阀稍高。5、穿流塔盘优点：塔板结构简单，板上无液面差，板面充分利用，生产能力较大；缺点：板效率及操作弹性不及溢流塔板。6、塔板上的不正常操作现象漏液：部分液体不是横向流过塔板后经降液管流下，而

18、是从漏液：部分液体不是横向流过塔板后经降液管流下，而是从阀孔直接漏下。阀孔直接漏下。原因：气速较小时，气体通过阀孔的速度压头小，不足以抵原因：气速较小时，气体通过阀孔的速度压头小，不足以抵消塔板上液层的重力；气体在塔板上的不均匀分布也消塔板上液层的重力；气体在塔板上的不均匀分布也是造成漏液的重要原因。是造成漏液的重要原因。后果：严重的漏液使塔板上不能形成液层，气液无法进行传后果：严重的漏液使塔板上不能形成液层，气液无法进行传热、传质，塔板将失去其基本功能。热、传质，塔板将失去其基本功能。若设计不当或操作时参数失调，轻则会引起板效率大降低，若设计不当或操作时参数失调，轻则会引起板效率大降低，重则

19、会出现一些不正常现象使塔无法工作。重则会出现一些不正常现象使塔无法工作。漏液（漏液（Weeping）气体分布均匀与否，取决于板上各处阻力均等否。气体穿过气体分布均匀与否，取决于板上各处阻力均等否。气体穿过塔板的阻力由干板阻力和液层阻力两部分组成。当板上结构塔板的阻力由干板阻力和液层阻力两部分组成。当板上结构均匀、各处干板阻力相等时，板上液层阻力即液层厚度的均均匀、各处干板阻力相等时，板上液层阻力即液层厚度的均匀程度将直接影响气体的分布。匀程度将直接影响气体的分布。漏液（漏液（Weeping）板上液层厚度不均匀：液层波动和液面落差。板上液层厚度不均匀：液层波动和液面落差。液层波动：波峰处液层厚，

20、阀孔气量小、易漏液。由此引起液层波动：波峰处液层厚，阀孔气量小、易漏液。由此引起的漏液是随机的。可在设计时适当增大干板阻力。的漏液是随机的。可在设计时适当增大干板阻力。液面落差：塔板入口侧的液层厚于塔板出口侧，使气流偏向液面落差：塔板入口侧的液层厚于塔板出口侧，使气流偏向出口侧，入口侧的阀孔则因气量小而发生漏液。塔板上设入出口侧，入口侧的阀孔则因气量小而发生漏液。塔板上设入口安定区可缓解此现象。口安定区可缓解此现象。单流型双流型多流型阶梯流型双流型、多流型或阶梯型塔板：双流型、多流型或阶梯型塔板：在塔径或液在塔径或液体流量很大体流量很大时可减少液时可减少液面落差。面落差。 漏液（漏液（Weep

21、ingWeeping）双流型双流型多流型多流型液沫夹带和气泡夹带（液沫夹带和气泡夹带（Entrainment）液沫夹带：气体鼓泡通过板上液层时，将部分液体分散成液液沫夹带：气体鼓泡通过板上液层时，将部分液体分散成液滴，而部分液滴被上升气流带入上层塔板。由两部分组成：滴，而部分液滴被上升气流带入上层塔板。由两部分组成：(1) 小液滴的沉降速度小于液层上方空间上升气流的速度，夹小液滴的沉降速度小于液层上方空间上升气流的速度，夹带量与板间距无关；带量与板间距无关；(2) 较大液滴的沉降速度虽大于气流速度，但它们在气流的冲较大液滴的沉降速度虽大于气流速度，但它们在气流的冲击或气泡破裂时获得了足够的向上

22、初速度而被弹溅到上击或气泡破裂时获得了足够的向上初速度而被弹溅到上层塔板。夹带量与板间距有关。层塔板。夹带量与板间距有关。气泡夹带：液体在降液管中停留时间太短，大量气泡被液体气泡夹带：液体在降液管中停留时间太短，大量气泡被液体卷进下层塔板。卷进下层塔板。后果：液沫夹带是液体的返混，气泡夹带是气体的返混，均后果：液沫夹带是液体的返混，气泡夹带是气体的返混，均对传质不利。严重时可诱发液泛，完全破坏塔的正常操作。对传质不利。严重时可诱发液泛，完全破坏塔的正常操作。液沫夹带和气泡夹带是不可避免的，但夹带量必需严格地控液沫夹带和气泡夹带是不可避免的，但夹带量必需严格地控制在最大允许值范围内。制在最大允许

23、值范围内。 液泛（液泛（Dumping of liquid）塔内液体不能顺畅逐板流下，持液量增多，气相空间变小，塔内液体不能顺畅逐板流下，持液量增多，气相空间变小，大量液体随气体从塔顶溢出。大量液体随气体从塔顶溢出。夹带液泛：板间距过小，操作液量过大，上升气速过高时，夹带液泛：板间距过小，操作液量过大，上升气速过高时，过量液沫夹带量使板间充满气、液混合物而引发的液泛。过量液沫夹带量使板间充满气、液混合物而引发的液泛。溢流液泛：液体在降液管内受阻不能及时往下流动而在板上溢流液泛：液体在降液管内受阻不能及时往下流动而在板上积累所致。积累所致。为使液体能由上层塔板稳定地为使液体能由上层塔板稳定地流入

24、下层塔板，降液管内必须流入下层塔板，降液管内必须维持一定的液柱高度维持一定的液柱高度Hdhf+ hHTh0howhw液泛使整个塔不能正常操作，液泛使整个塔不能正常操作，甚至发生严重的设备事故，要甚至发生严重的设备事故，要特别注意防范。特别注意防范。 塔板性能比较 塔板类型 相对生产能力 相 对板效率 操作范围 压强 降 结构成本 泡罩板 1.0 1.0 10100 高 复杂 1.0 筛板 1.21.4 1.1 35100 低 简单 0.40.5 浮阀板 1.21.3 1.11.2 10100 中 一般 0.70.8 舌型塔板 1.31.5 01.1 50100 低 最简单 0.50.6 斜孔板

25、 1.51.8 1.1 30100 低 简单 0.5 7、板式塔的比较各种塔板的优点及适用范围 优 点 缺 点 适用范围 塔板类型 泡罩板 较成熟，操 作范围宽 结构复杂，阻力大，生产能力低 某些要求弹性好 的特殊塔 浮阀板 效率高，操 作范围宽 采用不锈钢，浮阀易脱落 分离要求高,负荷变化大;原油常压分馏塔 筛板 效率较高， 成本低 安装要求水平,易堵,操作范围窄 分离要求高,塔板较多;化工中丙烯塔 舌型板 结 构 简 单 ,生产能力大 操作范围窄，效率较低 分离要求较低的闪蒸塔 斜孔板 生 产 能 力大,效率高 操作范围比浮阀塔和泡罩塔窄 分离要求高，生产能力大 （二）板式塔的内件1、塔盘

26、构造2、除沫器3、防涡器和滤焦器4、塔设备的进出口接管1、塔盘构造塔盘基本元件:塔盘板、传质元件（浮阀、泡罩、舌片等）、溢流装置、连接件塔盘 整块式塔盘（只有一块塔盘板，如图4-11，一般在塔径300900mm时选用）分块式塔盘（由两块以上塔盘板组成，如图4-12，一般在塔径大于等于800mm时选用）2、除沫器（其作用是分离塔顶气体中夹带的液滴，保证塔顶馏出产品的质量。）当塔内气速较高，液沫夹带较严重时，在塔顶气体出口处需当塔内气速较高，液沫夹带较严重时，在塔顶气体出口处需设置除沫装置。设置除沫装置。折板除沫器折板除沫器 (Angle Vane-type Demisters)：阻力较小阻力较小

27、 (50100Pa)，但只能除去，但只能除去 50 m 以上的液滴。以上的液滴。丝网除沫器丝网除沫器 (Wire gauze demister)：造价较高，可除去造价较高，可除去 5 m 的液滴，但压降较大的液滴，但压降较大(约约250Pa)。TJCW型除雾器（型除雾器（TJCW Demister）：）：结构简单、造价低、易安装、除雾效率结构简单、造价低、易安装、除雾效率高、操作弹性大。对于高、操作弹性大。对于 5 m 的液滴除的液滴除雾率达到雾率达到99.8%以上，对以上，对 840 m 的液的液滴，除雾效率可达滴，除雾效率可达100%。各种形式TJCW型除雾器5400 TJCW型除雾器3、

28、防涡器和滤焦器防涡器：防止塔底液体流出时，若带有旋涡则会将油气带入与塔底出口相连的泵内，使泵容易发生抽空现象。为此，塔底多装有防涡器。滤焦器：对减压塔、催化裂化塔等，为防止焦块进入塔底进出口管被带入泵内，影响正常工作，都装有塔底滤焦器。4、塔设备的进出口接管 塔设备上由于工艺、检测和安装、检修的需要，安装有各种接管，如物料进出口管、人孔、测压、测温、取样及安装液面计等都需要接管。 各种接管构型的选用：见P93图4-17，4-18，4-19二、填料塔（一）对填料的基本要求传热分离效率高。压力降小，气、液相通量大。不易引起偏流和沟流。具有良好的耐腐蚀性、较高的机械强度和一定的耐热性。不被固体杂物堵

29、塞，其表面不会结垢。1.重量轻、价格低。（二）填料的类别1、散装填料2、规整填料3、格栅填料1、散装填料拉西环弧鞍型填料鲍尔环矩鞍形填料金属矩鞍环阶梯环优点：易于制造，价格低廉，且对它优点：易于制造，价格低廉，且对它的研究较为充分，所以在过去较长的的研究较为充分，所以在过去较长的时间内得到了广泛的应用。时间内得到了广泛的应用。缺点：高径比大，堆积时填料间易形缺点：高径比大，堆积时填料间易形成线接触，故液体常存在严重的沟流成线接触，故液体常存在严重的沟流和壁流现象。且拉西环填料的内表面和壁流现象。且拉西环填料的内表面润湿率较低，因而传质速率也不高。润湿率较低，因而传质速率也不高。拉西环填料拉西环

30、填料最早使用的一种填料，为高径比相等最早使用的一种填料，为高径比相等的陶瓷和金属等制成的空心圆环。的陶瓷和金属等制成的空心圆环。在拉西环基础上衍生了在拉西环基础上衍生了环、十字环及螺旋环等，其基本改环、十字环及螺旋环等，其基本改进是在拉西环内增加一结构，以增大填料的比表面积。进是在拉西环内增加一结构，以增大填料的比表面积。一种表面全部展开的具有马鞍形状的瓷质一种表面全部展开的具有马鞍形状的瓷质型填料型填料 (马鞍填料马鞍填料)。弧鞍填料在塔内呈相。弧鞍填料在塔内呈相互搭接状态，形成弧形气体通道，互搭接状态，形成弧形气体通道，优点：空隙率高，气体阻力小，液体分布优点：空隙率高，气体阻力小，液体分

31、布性能较好，填料性能优于拉西环。性能较好，填料性能优于拉西环。缺点：相邻填料易相互套叠，使填料有效表面降低，从而影缺点：相邻填料易相互套叠，使填料有效表面降低，从而影响传质速率。响传质速率。弧鞍型填料弧鞍型填料鲍尔环填料鲍尔环填料在环的侧壁上开一层或两层长方形在环的侧壁上开一层或两层长方形小孔，小孔的母材并不脱离侧壁而小孔，小孔的母材并不脱离侧壁而是形成向内弯的叶片。上下两层长是形成向内弯的叶片。上下两层长方形小孔位置交错。方形小孔位置交错。鲍尔环填料的优良性能使它一直为工业所重视，应用十分广鲍尔环填料的优良性能使它一直为工业所重视，应用十分广泛。可由陶瓷、金属或塑料制成。泛。可由陶瓷、金属或

32、塑料制成。同尺寸的鲍尔环与拉西环虽有相同同尺寸的鲍尔环与拉西环虽有相同的比表面积和空隙率，但鲍尔环在的比表面积和空隙率，但鲍尔环在其侧壁上的小孔可供气液流通，使其侧壁上的小孔可供气液流通，使环的内壁面得以充分利用。环的内壁面得以充分利用。比之拉西环，鲍尔环不仅具有较大比之拉西环，鲍尔环不仅具有较大的生产能力和较低的压降，且分离的生产能力和较低的压降，且分离效率较高，沟流现象也大大降低。效率较高，沟流现象也大大降低。矩鞍填料的两端为矩形，且填料两面大小矩鞍填料的两端为矩形，且填料两面大小不等。克服了弧鞍填料相互重叠的缺点，不等。克服了弧鞍填料相互重叠的缺点，填料的均匀性得到改善。液体分布均匀，填

33、料的均匀性得到改善。液体分布均匀，气液传质速率得到提高。瓷矩鞍填料是目气液传质速率得到提高。瓷矩鞍填料是目前采用最多的一种瓷质填料。前采用最多的一种瓷质填料。矩鞍形填料矩鞍形填料金属矩鞍填料金属矩鞍填料有环形与鞍形的结构特点，生产能力大、压降低、液有环形与鞍形的结构特点，生产能力大、压降低、液体分布性能好、传质速率高及操作弹性大，在减压蒸体分布性能好、传质速率高及操作弹性大，在减压蒸馏中其优势更为显著。馏中其优势更为显著。这样的结构使得阶梯环填料的性能在鲍尔这样的结构使得阶梯环填料的性能在鲍尔环的基础上又有提高，其生产能力可提高环的基础上又有提高，其生产能力可提高约约10%，压降则可降低，压降

34、则可降低25%，且由于填料，且由于填料间呈多点接触，床层均匀，较好地避免了间呈多点接触，床层均匀，较好地避免了沟流现象。沟流现象。阶梯环填料阶梯环填料阶梯环填料的结构与鲍尔环填料相似，环阶梯环填料的结构与鲍尔环填料相似，环壁上开有长方形小孔，环内有两层交错壁上开有长方形小孔，环内有两层交错 45的十字形叶片，环的高度为直径的一的十字形叶片，环的高度为直径的一半，环的一端成喇叭口形状的翻边。半，环的一端成喇叭口形状的翻边。阶梯环一般由塑料和金属制成，由于其性能优于其它侧壁上阶梯环一般由塑料和金属制成，由于其性能优于其它侧壁上开孔的填料，因此获得广泛的应用。开孔的填料，因此获得广泛的应用。2、规整

35、填料规整填料一般由波纹状的金属网丝或多孔板重叠而成。规整填料一般由波纹状的金属网丝或多孔板重叠而成。使用时根据填料塔的结构尺寸，叠成圆筒形整块放入塔内或使用时根据填料塔的结构尺寸，叠成圆筒形整块放入塔内或分块拼成圆筒形在塔内砌装。分块拼成圆筒形在塔内砌装。优点：空隙大，生产能力大，压降小。流道规则，只要液体优点：空隙大，生产能力大，压降小。流道规则，只要液体初始分布均匀，则在全塔中分布也均匀，因此规整填初始分布均匀，则在全塔中分布也均匀，因此规整填料几乎无放大效应，通常具有很高的传质效率。料几乎无放大效应，通常具有很高的传质效率。缺点：造价较高，易堵塞难清洗，因此工业上一般用于较难缺点：造价较

36、高，易堵塞难清洗，因此工业上一般用于较难分离或分离要求很高的情况。分离或分离要求很高的情况。 规整填料Corrugated MetalPlates Packings 6400金属板波纹金属板波纹规整填料规整填料 300脉冲规整填料脉冲规整填料各种陶瓷规整填料各种陶瓷规整填料丝网规整填料丝网规整填料板波纹规整填料板波纹规整填料3、格栅填料 木质和塑料格栅长期以来用于凉水塔中，也用于分离程度低的吸收和蒸馏塔中。其主要特点：有很大的敞开空间，从而具有高通量、低压降和不易堵塞的特性，但分离效率差。（三）填料塔内件1、液体分布器2、液体再分器3、填料支承板1、液体分布器多孔管式分布器喷射式分布器升气管分

37、布器槽型分布器液体分布器（液体分布器（Liquid distributor） 作用：将液体均匀分布于填料层顶部。作用：将液体均匀分布于填料层顶部。液体初始分布质量将直接影响到液体在整个填料层的分布，液体初始分布质量将直接影响到液体在整个填料层的分布，从而影响填料塔的分离效率和操作弹性，因此液体分布器是从而影响填料塔的分离效率和操作弹性，因此液体分布器是填料塔的一个极为重要的内部构件。填料塔的一个极为重要的内部构件。莲蓬头分布器：喷头的下部为半球形多孔板，喷头直径为塔莲蓬头分布器：喷头的下部为半球形多孔板，喷头直径为塔径的径的1/31/5，一般用于直径在，一般用于直径在0.6m以下的塔中。它的主

38、要缺以下的塔中。它的主要缺点是喷洒孔易堵塞，且气量较大时液沫夹带量大。点是喷洒孔易堵塞，且气量较大时液沫夹带量大。 液体分布器（液体分布器（Liquid distributor） 压力型多孔管式分布器：有环形和梯形两种。压力型多孔管式分布器：有环形和梯形两种。优点：结构简单、造价低、易于支承。自由面积较大优点：结构简单、造价低、易于支承。自由面积较大 (一般一般在在70%以上以上)，气体阻力小，适用于气体流量很大的场，气体阻力小，适用于气体流量很大的场合。其操作弹性在合。其操作弹性在 2:12.5:1 之间。之间。缺点：也存在小孔易堵塞的问题，故被喷淋的液体不能有固缺点：也存在小孔易堵塞的问题

39、，故被喷淋的液体不能有固体颗粒或悬浮物。体颗粒或悬浮物。 液体分布器（液体分布器（Liquid distributor） 梯形梯形二级槽式液体分布器液体分布器（液体分布器（Liquid distributor） 优点：具有较多的喷淋点数，分布质量比较高，且操作弹性优点：具有较多的喷淋点数，分布质量比较高，且操作弹性可高达可高达 4:1。缺点：结构较复杂，造价较高，对安装水平度要求高。气体缺点：结构较复杂，造价较高，对安装水平度要求高。气体通过阻力较大，一般适用于气体负荷不太大的场合。通过阻力较大，一般适用于气体负荷不太大的场合。孔流分布器：有盘式和槽式两种。孔流分布器：有盘式和槽式两种。盘式孔

40、流分布器：气、液流道分离，液体自盘底的喷淋孔流盘式孔流分布器：气、液流道分离，液体自盘底的喷淋孔流下，盘中维持有一定高度的液位，气体则从盘中设置的圆管下，盘中维持有一定高度的液位，气体则从盘中设置的圆管中上升。中上升。液体分布器（液体分布器（Liquid distributor） 优点：抗堵、抗腐蚀能力强，操作可靠，可处理含固体的物优点：抗堵、抗腐蚀能力强，操作可靠，可处理含固体的物料，操作弹性和处理量较大，操作弹性可达到料，操作弹性和处理量较大，操作弹性可达到 4:1。缺点：分布质量极易受液面的波动和分布器水平度的影响，缺点：分布质量极易受液面的波动和分布器水平度的影响，故通常必须装有水平调

41、节装置。故通常必须装有水平调节装置。 槽式溢流分布器：液体从通常为槽式溢流分布器：液体从通常为V字形的溢流口中溢出。一字形的溢流口中溢出。一般适用于直径大于般适用于直径大于 1.0 m 的填料塔中。的填料塔中。2、液体再分器随液体流经的填料层厚度的增加，偏流程度增加，液体的大随液体流经的填料层厚度的增加，偏流程度增加，液体的大尺度不良分布就越严重。尺度不良分布就越严重。解决方法：每隔一定高度设置一液体再分布器。解决方法：每隔一定高度设置一液体再分布器。偏流效应越严重，设置液体再分布器的填料间隔应越小，如偏流效应越严重，设置液体再分布器的填料间隔应越小，如拉西环每段填料高度一般约为塔径的拉西环每

42、段填料高度一般约为塔径的 3 倍，而鲍尔环和鞍形倍，而鲍尔环和鞍形填料可分为塔径的填料可分为塔径的 510 倍。倍。再分布器的形式：有盘式、槽式及截锥式等。再分布器的形式：有盘式、槽式及截锥式等。盘式液体再分布器截锥式再分布器3、填料支承板用以支承填料的部件。它应具有：用以支承填料的部件。它应具有：(1) 足够的机械强度以承受设计载荷量，支承板的设计载荷足够的机械强度以承受设计载荷量，支承板的设计载荷主要包括填料的重量和液泛状态下持液的重量。主要包括填料的重量和液泛状态下持液的重量。(2) 足够的自由面积以确保气、液两相顺利通过。总开孔面足够的自由面积以确保气、液两相顺利通过。总开孔面积应尽可

43、能不小于填料层的自由截面积。开孔率过小可积应尽可能不小于填料层的自由截面积。开孔率过小可导致液泛提前发生。一般开孔率在导致液泛提前发生。一般开孔率在 70% 以上。以上。常用的支承板有栅板、升气管式和气体喷射式等类型。常用的支承板有栅板、升气管式和气体喷射式等类型。填料支承板（填料支承板（Packing support plate ）栅板栅板 (support grid)：优点是结构简单，造价低；缺点是栅板：优点是结构简单，造价低；缺点是栅板间的开孔容易被散装填料挡住，使有效开孔面积减小。间的开孔容易被散装填料挡住，使有效开孔面积减小。填料支承板（填料支承板（Packing support p

44、late ）升气管式：具有气、液两相分流而行和开孔面积大的特点。升气管式：具有气、液两相分流而行和开孔面积大的特点。气体由升气管侧面的狭缝进入填料层。气体由升气管侧面的狭缝进入填料层。 填料支承板（填料支承板（Packing support plate ）气体喷射式气体喷射式 (multibeam packing support plate)：具有气、液两相分流而行和开孔面积大的特点。气体由波形具有气、液两相分流而行和开孔面积大的特点。气体由波形的侧面开孔射入填料层。的侧面开孔射入填料层。 三、板式塔与填料塔的比较（P101表4-4）板式塔板式塔填料塔填料塔压降压降较大较大小尺寸填料较大；大尺

45、寸填料及规小尺寸填料较大；大尺寸填料及规整填料较小整填料较小空塔气速空塔气速较大较大小尺寸填料较小；大尺寸填料及规小尺寸填料较小；大尺寸填料及规整填料较大整填料较大塔效率塔效率较稳定，效率较较稳定，效率较高高传统填料低；新型乱堆及规整填料传统填料低；新型乱堆及规整填料高高持液量持液量较大较大较小较小液气比液气比适应范围较大适应范围较大对液量有一定要求对液量有一定要求安装检修安装检修较易较易较难较难材质材质常用金属材料常用金属材料金属及非金属材料均可金属及非金属材料均可造价造价大直径时较低大直径时较低新型填料投资较大新型填料投资较大第三节 塔的使用与维护一、塔的开工和停工（一）塔开工和停工的步骤塔的开工步骤：开工准备，包括塔及管线的吹扫、清洗、试漏，水开工准备，包括塔及管线的吹扫、清洗、试漏，水-气操作气操作试验，除水，物料试验等；试验，除水，物料试验等；清除塔内有害物料，如氮气、水、油等；清除塔内有害物料，如氮气、水、油等；打开加热和冷却系统；打开加热和冷却系统；进料；进料；将塔加热或冷却至所需温度；将塔加热