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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。
5 [: Y [! E1 Y! u* x" |6 I- s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。
, f9 B! y; e* r5 g& f 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。0 R# a$ a7 V5 P" o/ A
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。
: Y5 q7 U ~( v! l* Z) g' d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。
5 N3 T! H! }# M: y) I% W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。2 c# P) Z9 f/ C
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;
# h& y0 [7 {! Z! k3 U塔径可以减小。
4 z! H6 S1 j8 Q' Y4 r8 @填料塔流动工况。! Z/ m, W0 H0 m/ l) [
①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。
. p" W- ~: `! |7 o$ O7 H②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。
9 i5 a7 }: N# f+ _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。/ ^ q$ @0 P ?+ L7 o
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。
( N) E. n8 T$ x5 A2 S⑤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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