填料塔塔内装置

塔内件和填料及塔体共同构成了一个完整的填料塔，塔内件是填料塔的组成部分。

塔内件的作用是为了使气液在塔内有更好地接触，以便于发挥填料塔的最大生产能力和最大效率，所以说塔内件设计的好坏直接影响到整个填料塔的操作运行和填料性能的发挥。

此外，填料塔的"放大效应"除了填料本身固有的因素之外，塔内件对它的影响也很大。

塔内件主要包括以下几个部分:

一、液体分布装置

二、填料压紧装置

三、填料支撑装置

四、液体收集再分布及进出料装置

五、气体进料及分布装置

六、除沫装置

80年代后期和90年代初期，国外还是推出了一些高效新型填料，数量上虽不是很多，但也还有特色。

Envicon公司的新型Mc-Pac环金属填料，有30mm×15mm和65mm×30mm 这2种尺寸。据制造商介绍，与50mm鲍尔环相比，其较大型号的效率提高40%，压降减小60%。Raschig公司的Raschig-Super-Ring塑料环，按照该公司的介绍，与50mm塑料鲍尔环相比，它的压力损失减少了70%，负荷能力提高了50%。Lantc公司的Q-pacMetalHybridPacking(混合填料)，具有规整填料的效率和能力，又有散堆填料的经济性和通用性，能降低HETP(理论塔板等效高度)30%以上，压力损失减少40%。Lantc公司的IMPAC工艺塔填料，其传质效率比Intalox高出30%以上，其优良的综合性能在现代散堆填料领域内一枝独秀，对于精密分离、热敏物系和节能改造十分有利。Lantc公司的IMPAC冷却塔填料，具有良好的水滴分散性能和自分布性能，每m3有多达5万个的水滴。与现有填料相比，效率可提高40%以上，具有长达10年的使用寿命，有效地降低了操作成本。Lantc公司的LANPAC环保塔填料，与其他尺寸相同的填料相比，它可更有效地降低压降，提高传质效率，且现场作业证明不堵塞。Koch公司的K4GTM高效填料，自称是从拉西环算起，鲍尔环是第二代，从前的其他各种散堆高效填料是第三代，它是第四代第一个散堆填料，具有更低的压降和非常高的分离能力，经美国得克萨斯州大学能量研究中心试验证明，其能力可比鲍尔环提高15%，该公司称其是目前最先进的散堆填料之一。此外，还有日本的M-pak环和Koch公司的K-pak环。

Sulzer公司的Katapak化学反应器用填料，是以双层丝网制成的波纹填料，在丝网的夹层内装有催化剂[5]。Sulzer公司的Optiflow规整填料，具有独特的结构，由薄板片冲压折叠和组 装而成，它改变了液相在Mellapak板渡填料表面上稳定流过较长距离的传统模式，通过曲折而不断改变方向的板片，促进液相的分散-聚合-再分散循环，保证与气相的良好接触，并使传质表面不断更新。它综合了规整填料和散堆填料的优点，既具有很高的效率，又具有极大的通量。据称，与常规塔板和填料相比，在相同的分离效率条件下，处理能力可提高20%~25%，而在相同的处理能力情况下，传质效率可提高50%。Raschig公司的Supekpak300型板式规整填料的比表面积为300m2/m3。根据制造商提供的数据，与迄今在比表面上可相比拟的填料相比，它的负荷能力提高26%，压力损耗降低33%。日本三菱商事(株)的Mc-pak规整填料，分为丝网和板材2类，丝网500目，比表面积为1000m2/m3。板材类有250S、350S、500S和500SL共4种，比表面积分别为250m2/m3、350m2/m3、500m2/m3，其中500SL为高液负荷和低压降型。总的特点是压力损耗小，操作范围宽，HETP小，操作弹性大。Schott公司的Durapack玻璃纤维规整填料，是该公司的专利产品，为高抗腐产品，具有高通量、低压降及良好的分离性能。比表面积为280m2/m3和400m2/m3。空隙率分别为80%和72%，网纹表面分为粗糙表面和光滑表面，装入DN100~DN1000mm的塔内。此外，瑞土Kühni公司还将Rombopak系列扩展到12M型。它的比表面积为450m2/m3。制造商在一个内径为DN50mm的实验塔内用氯苯/乙苯试验体系在6600Pa压力下测得:当F因子为0.5Pa时，为10块理论塔板;当F因子为2Pa时，为7块理论塔板。Montz公司提供了他们的钽质Montz-PakA300型填料，它的板厚为0.05mm。Nutter公司生产的BSH规整镇料是介于网、板填料之间的新型高效填料，它独特的可膨胀金属织物结构弥补了金属丝网和片状金属规整填料间的差距。BSH织物结构的毛细管作用，使填料在任何操作工况下都具有最高的传质效率。填料的开口处可保证填料有效表面不断更新和填料两边液体的交换，达到最佳的气液接触和分离效果，其比表面积高达500m2/m3，可满足任何分离工艺需要。它典型应用在炼油厂的粗馏塔、反应蒸馏、空气分离和制药化学塔。BSH填料配用Nutter公司专利液体分布器等全部塔内件，理论塔板数高、HETP低、压降小。

近年来发展起来的新技术，该填料利用毛细管来影响长程相互作用力，可使原需要共沸精馏等的物料在一个塔内完成且再也无需共沸剂等中间物料，大大提高精馏效率，有效降低塔高。

聚炳烯槽填料塔随着新型塔填料的相继开发和应用，填料塔的优点更显突出，应用范围日益扩大。在炼油、石油化工、精细化工、化肥、制药和原子能工业部门，以及环保领域的应用已趋于成熟。填料塔尤其适用于真空蒸馏、常压及中压下的蒸馏，当然还有大气量的两相接触过程(如气体的吸收、冷却等)，但在高压精馏塔中应用时要特别谨慎。人们正在对高压精馏填料塔进行研究，企图从填料塔的结构和操作方法上予以解决，例如有人提出填料层分段乳化操作或采用超重力场分离等。在突破高压精馏塔应用填料的局限性方面已取得了一些进展，其关键是彻底弄清高压(高液相负荷)对塔的处理能力和效率的影响，可利用浅床层和高性能塔构件(如气体分布器、液体分布器及再分布器)。也有人建议开发适用于高压蒸馏的组合式填料。

填料塔应用的另一个新领域是空气分离装置。30年代以前的空分设备，主要是满足焊接、切割用氧及化工用氮。由于现代钢铁、氮肥、化工及火箭等技术的发展，氧、氮及稀有气体的用量迅速增加。国外一些大公司，如德国的Linde公司，美国的APCI公司(空气制品与化学品公司)、英国的BOC公司(氧气公司)和法国的空气液化公司等，均已开始把填料塔应用于空分方面的研究，瑞士Sulzer公司作为填料生产厂商与上述公司积极合作，已取得可喜成绩。

空分装置中规整填料的另一个用途是在粗氩塔中使用。过去的粗氩塔为筛板塔，无法得到氧含量小于2×10-6的纯氩。改用填料塔，便可取消过去生产纯氩产品时使用的下游工艺。

为解决废气中有机胺类物质的恶臭污染问题，采用自制生物填料塔处理三甲胺废气，考察了生物填料塔运行的主要影响因素及对三甲胺废气的净化效果。实验结果表明，在进气中三甲胺质量浓度为80.00mg/m3、气体流量为0.3m3/h(停留时间不小于30s)、循环液喷淋密度为0.5m3/(m2?h)的条件下，三甲胺去除率达99.9%，净化后气体能达到国家二级排放标准;生物填料塔对三甲胺的总去除与容积负荷呈直线关系，相关系数达0.9949，表明三甲胺废气的生物净化效果显著。

摘要

塔设备有许多种类型，塔设备是化工、石油化工和炼油生产中最重要的设备之一。它可使气液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。可在塔设备中完成常见的单元操作有:精馏、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增

填料是填料塔中的传质元件，它可以有不同的分类。填料的类型有两大类:拉西环矩鞍填料;鲍尔环;鲍尔环是在拉西环的壁面上开一层或两层长方形小窗。波纹填料有丝网形和孔板形两大类。

对填料的基本要求有:传质效率高，要求填料能提供大的气液接触面。即要求具有大的比表面积，并要求填料表面易于被液体润湿。只有润湿的表面才是气液接触表面。生产能力大，气体压力降小。因此要求填料层的空隙率大。不移引起偏流和沟流。经久耐用具有良好的耐腐蚀性，较高的机械强度和必要的耐热性。取材容易，价格便宜。