填料塔计算和设计

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1、填料塔设计2012-11-20一、填料塔结构   填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的气液传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。在填料的上方安装填料压板，以限制填料随上升气流的运动。液体从塔顶加入，经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设置）分布后，与液体呈逆流接触连续通过填料层空隙，在填料表面气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式的气液传质设备，正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。 二、填料的类型及性能评

2、价   填料是填料塔的核心构件，它提供了气液两相接触传质的相界面，是决定填料塔性能的主要因素。填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料两大类。散装填料根据结构特点不同，分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料等；规整填料按其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等，目前工业上使用最为广泛的是波纹填料，分为板波纹填料和网波纹填料； 填料的几何特性是评价填料性能的基本参数，主要包括比表面积、空隙率、填料因子等。1.比表面积：单位体积填料层的填料表面积，其值越大，所提供的气液传质面积越大，性能越优；2.空隙率：单位体积填料层的

3、空隙体积；空隙率越大，气体通过的能力大且压降低；3.填料因子：填料的比表面积与空隙率三次方的比值，它表示填料的流体力学性能，其值越小，表面流体阻力越小。三、填料塔设计基本步骤1.根据给定的设计条件，合理地选择填料；2.根据给定的设计任务，计算塔径、填料层高度等工艺尺寸；3.计算填料层的压降；4.进行填料塔的结构设计，结构设计包括塔体设计及塔内件设计两部分。  四、填料塔设计 1.填料的选择   填料应根据分离工艺要求进行选择，对填料的品种、规格和材质进行综合考虑。应尽量选用技术资料齐备，适用性能成熟的新型填料。对性能相近的填料，应根据它的

4、特点进行技术经济评价，使所选用的填料既能满足生产要求，又能使设备的投资和操作费最低。 （1）填料种类的选择填料的传质效率要高：传质效率即分离效率，一般以每个理论级当量填料层高度表示，即HETP值；填料的通量要大：在同样的液体负荷下，在保证具有较高传质效率的前提下，应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料；填料层的压降要低：填料层压降越低，塔的动力消耗越低，操作费越小；对热敏性物系尤为重要；填料抗污堵性能强，拆装、检修方便。（2）填料规格的选择填料规格是指填料的公称尺寸或比表面积；（a）散装填料规格的选择：工业塔常用的散装填料主要有DN1

5、6、DN25、DN38、DN50、DN76等；同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用也增加很多；而大尺寸的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率降低。因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一定限制，一般塔径与填料公称直径的比值D/d应大于8。（b）规整填料规格的选择：国内习惯用比表面积表示规整填料的型号和规格，主要有125、150、250、350、500、700；同种类型的规整填料，其比表面积越大，传质效率越高，但阻力增加，通量减小，填料费用也明显增加。选用时应从分离要求、通量要求、场地

6、条件、物料性质及设备投资、操作费用等方面综合考虑，使所选填料既能满足技术要求，又具有经济合理性。对于同一座填料塔，可以选用不同类型、不同规格的填料，也可以同时使用散装填料和规整填料。（3）填料材质的选择填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类（a）陶瓷填料  陶瓷填料具有很好的耐腐蚀性，可在低温、高温下工作，具有一定的抗冲击性但不宜在高冲击强度下使用，质脆、易碎是陶瓷填料的最大缺点。陶瓷填料价格便宜、具有很好的表面润湿性能，在气体吸收、气体洗涤、液体萃取等过程中应用较为普遍。（b）金属填料 金属填料可用多种材质制成，金属材质的选择主要根据物系

7、的腐蚀性及金属材质耐腐蚀性来综合考虑。碳钢填料造价低，且具有良好的表面润湿性能，对于无腐蚀性或低腐蚀性物系有限考虑使用；不锈钢填料耐腐蚀性强，一般能耐Cl-以外常见物系的腐蚀，但其造价较高，且表面润湿性能较差；有时需要对其表面进行处理，才能取得良好的使用效果。金属填料通过大、气阻小，具有很高的抗冲击性能，能在高温、高压、高冲击强度下使用，应用范围最为广泛。（c）塑料填料 主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）及聚氯乙烯（PVC），国内一般多采用聚丙烯材质。塑料填料质轻、价廉，具有良好的韧性，耐冲击、不易碎，耐腐蚀性较好，可长期在100℃以

8、下使用；它的通量大、压降低，多用于吸收、解析、萃取、除尘等装置中；塑料填料的缺点是表面润湿性能差，需对其表面进行处理。2.填料塔工艺尺寸的计算（1）塔径的计算：采用下式进行计算，其核心问题是确