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填料塔分为散堆填料和规整填料两种,散堆填料是在精馏塔内充填拉西环和鲍尔环,但逐渐被效率更高的规整填料所代替。, o; G. J s# ~: I7 H# k; `2 L
规整填料由厚约 0.22mm 的金属波纹板卷制而成,低温液体在一层层波纹板表面形成液膜 ,与上升蒸气接触,进行热质交换。规整填料的金属比表面积约为填料是筛板的 30 倍,液体持留量仅为筛板的35~40%。而且精馏塔截面积比筛板塔小 1/3,填料重直到排列,不存在水平方向浓度梯度的问题,液体分布无均匀,这样,气液接触充分,分离效率大为提高。# v( C0 |" a3 Q
另外,规整填料塔压降较小,气体穿过填料液膜的压差比穿过筛板液层的压差要小得多,约只有50pa。上塔底部的压力下降,必然可导致下塔压力降低,进而空压机出口压力,使整套空分设备能耗降低。同时,规整填料液体滞留量小,因此对负荷变化的调节能力较强。
" h5 f! Z6 B. }$ o9 k6 F+ `6 C. N+ T总之,规整填料塔较之传统筛板塔具有传质连续,阻力小,调节范围大、速度快,制造安装简单,能耗低等优点。具体地归纳为下述方面。
$ C! o) x4 S, @* J% \) d) x压降非常小。由于不存在筛板塔上清亮液层及筛孔阻力,所以阻力只有筛板塔的1/5~1/6。热质交换充分,塔工作压力,分离效率高,提取率高。7 e5 Q5 K n( W7 k8 X# i+ V
操作弹性大。由于不产生液漏,“泛点”流速较高,所以,负荷调节范围可以达30%~110% ,而筛板塔调节范围只有 70~100%。液体滞留量少,空分启动和负荷调节速度快。
& |1 j0 G! L: x+ l9 @5 F' R5 @2 `节约能源。由于阻力小,空气进塔压力可降低 0.07Mpa 左右,因而空压机能耗减少 6.5%左右;
* Q$ e b8 U' h" _ D. L! D塔径可以减小。: ^* w5 E$ z$ z H& F! v
填料塔流动工况。
/ L; n" B! W5 a5 S' G①稳流工况。当液体喷淋密度不大,上升气体流速不高时,液体在填料表面形成薄膜和液滴,上升气与填料表液进行最低程式度的热质交换。
. c% X$ @. L' K. Z0 k3 O②中间工况。当液体喷淋密度与上升气流速都增加到一定程度时,液体不能顺畅下流,在气流中产生涡流,这时气液接触达到强化。0 Z" |' @9 l, ^$ d* t. ^
③湍流工况。继续提高液体喷淋密度与上升气体流速成,就出现了气体托持液体,阻止其下流,并破坏液膜,在液体中形成涡流,这时热、质交换更为强烈。! H1 R5 c3 d- s5 Y. O; W
④乳化工况。再增大喷淋密度和上升气体流速时,气、液剧烈混合,所有空间充满泡沫,形成气液交换,工况最佳。! y/ A) [+ I. T
⑤液泛。上升气体流速增加到极限值,即“泛点”流速时,气体携带液体上升,热,质交换工况被破坏,不能进行正常精馏,这就是填料塔的液泛。 |
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