浅谈填料塔的结构、性能及安装注意点
规整填料塔设计浅析
规整填料塔设计浅析引言：规整填料，是一种在塔内按均匀几何图形排列、整齐堆砌的填料，具有较高的传质性能和生产能力。
因此，规整填料塔的应用范围是越来越广泛，其设计的要求也越来越高。
1 规整填料塔的结构填料塔由筒体、塔内件及填料构成。
填料分为散装和规整填料两大类。
塔内件有各种形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集再分布装置与进料装置及气体分布装置等。
筒体有整体式结构及法兰连接分段式结构。
对于直径800mm 以上的大塔一般采用整体式结构，填料及所有塔内件从人孔送入塔内组装，如图1所示：图1规整填料塔填料塔结构示意图2 规整填料塔的特点规整填料塔不仅结构简单，而且具有生产能力大（通量大）、分离效率高、持液量小、操作弹性大、压强降低等特点。
通过填料材质的选择，可处理腐蚀性的物料。
尤其对于压强降较低的真空精馏操作，更显示出其优越性。
但是，规整填料塔的造价通常高于板式塔，对于含有悬浮物的料液、易聚合的物系则不适用，而且对于有侧线出料的场合等也不大适宜。
图2 规整填料3 填料塔的设计3.1液泛气速计算液泛是指逆流填料塔中气液两相交互作用达到一种特定流体力学现象。
发生液泛时，持液量增加，气液鼓泡传质，气流脉动，液体被大量带出塔顶部，塔操作不稳定甚至被破坏。
因此，填料塔只有在泛点气速以下才可能稳定地操作，但如果气速太低又会造成设备的浪费以及气、液体分布的不均匀。
通常认为，液泛气速是填料塔逆流操作的极限气速，一般取操作气速为液泛气速的50%~80%[1]。
规整填料塔设计的首要任务是根据填料类型，将其在操作条件下的泛点气速算出，再确定适宜的塔径和塔内实际操作气速下的填料层压降。
利用Bain-Haugen公式计算液泛气速在工业中使用非常广泛，而且参数少，易查找，计算精度较高，对规整填料非常适用。
该公式是Bain-Haugen[2]修正Sherwood等提出的，修正后的公式为：式中，L、G为液相、气相流率，kg/s；为液泛气速，m/s；为气相密度，kg/m3 ；为干填料因子，m-1；为液相、气相密度，kg/m3；为液相粘度，Pa?s。
填料塔的结构及其工作原理
填料塔的结构及其工作原理填料塔是一种常见的化工设备，广泛应用于石化、化工、环保等领域。
它的主要作用是进行物质的传质和传热，以实现化工过程中的分离、反应和纯化等目的。
本文将介绍填料塔的结构及其工作原理。
一、填料塔的结构填料塔主要由塔体、填料层、进料口、出料口和塔底等组成。
1. 塔体：塔体是填料塔的主体结构，通常由钢制或者玻璃钢制成。
它具有一定的高度和直径，根据工艺要求和处理规模的不同，塔体的尺寸也会有所变化。
2. 填料层：填料层是填料塔内部的重要组成部份，它能够提供大量的表面积，增加物质间的接触面，以促进传质和传热过程。
填料层通常由一系列形状规则的填料组成，如环形填料、方形填料等。
3. 进料口和出料口：进料口是将待处理的物质引入填料塔的通道，出料口则是处理后的物质从填料塔中排出的通道。
进料口和出料口通常位于填料塔的顶部和底部，以便实现物质的顺利流动。
4. 塔底：塔底是填料塔的底部结构，通常包括分液器和底部排液装置。
分液器用于将处理后的物质分离成上下两相，底部排液装置则用于排出底部液体。
二、填料塔的工作原理填料塔的工作原理主要涉及传质和传热过程。
1. 传质过程：填料塔中的填料层提供了大量的表面积，使得待处理物质能够与填料充分接触。
在填料层的作用下，物质之间发生传质作用，如气体吸收液体、液体蒸发、溶液中的物质传递等。
通过填料层的传质作用，可以实现物质的分离、纯化和浓缩等目的。
2. 传热过程：填料塔内部通常会通过加热或者冷却介质来实现传热过程。
介质通过塔体的外壁或者内部管道与填料层接触，将热量传递给填料和待处理物质。
通过传热过程，可以实现物质的加热、冷却和蒸发等目的。
填料塔的工作原理可以通过以下几个步骤来理解：首先，待处理物质从进料口进入填料塔，并与填料层接触。
填料层提供了大量的接触面，使得物质能够充分接触，从而实现传质和传热。
其次，通过填料层的传质作用，物质发生分离、吸收、蒸发、浓缩等过程。
例如，在气体吸收液体的过程中，气体中的组分会被液体吸收，从而实现气体的纯化。
化工设备---填料塔结构
化工设备—填料塔结构1. 简介填料塔是一种常见的化工设备，用于气液分离、传质、升降温等过程中的物质传递。
填料塔的重要组成部分是填料，它可以提供大表面积来增加气液接触，增进传质效果。
本文将介绍填料塔的结构及其工作原理。
2. 填料塔的结构填料塔一般由塔体、填料层、进料装置、底座和出料装置等组成。
2.1 塔体塔体是填料塔的主体部分，一般呈圆柱形。
常见的塔体材料包括碳钢、不锈钢等，具体选择取决于工艺要求和介质性质。
2.2 填料层填料层是填料塔中用于增加表面积、促进气液接触的关键组成部分。
常见的填料有球形填料、骨架填料、环形填料等。
填料的选择应根据工艺要求、物料性质和操作条件等进行判断。
2.3 进料装置进料装置用于将原料引入填料塔中。
一般包括进料管道和进料喷头，其设计应考虑原料流量、压力和温度等因素。
2.4 底座底座是填料塔的支撑结构，用于承受塔体和填料层的重量。
它一般由钢结构或混凝土构成，具体设计应根据填料塔的尺寸和承载要求进行。
2.5 出料装置出料装置用于收集处理后的产物或副产物，并将其从填料塔中排出。
常见的出料装置有出料管道和出料阀门等。
3. 填料塔的工作原理填料塔通过将气体或液体从底部或顶部引入塔体，然后通过填料层的接触来进行物质传递。
其工作原理主要包括以下几个步骤：3.1 传质填料塔的填料层提供了丰富的表面积，使气体和液体能更好地接触。
通过填料的丰富接触界面，气体和液体中的组分可以进行传质，实现质量传递的目的。
3.2 分离填料塔中的液体在与气体接触的过程中，会发生部分挥发和汽化。
在填料层中，液体的挥发成分会升上塔顶，而液体留在塔底。
通过不同的物理性质和密度，气体和液体得以分离。
3.3 升降温填料塔也可以用于升降温操作。
在填料层中，传热介质（如冷却水或加热介质）通过填料与底部的物料接触，从而实现传热效果，达到升降温的目的。
4. 填料塔的应用填料塔在化工工艺中有广泛的应用，例如：•石油化工行业中的精馏塔和萃取塔；•化学药品生产中的反应塔和吸收塔；•环保领域中的废气处理塔和废水处理塔等。
填料塔的结构与原理
填料塔的结构与原理概述填料塔是一种常用的化工设备。
它的主要作用是通过填充物上的接触面积增大和接触时间延长，提高反应效率。
在化学工艺中的应用非常广泛，例如用于吸附、脱硫、脱硝、脱水、脱盐等。
结构填料塔的结构一般分为三个部分：塔体、填料和衬里。
塔体塔体是填料塔的主体部分，负责容纳填料。
它通常由圆柱形的筒体和两端的封头组成。
塔体的材料因塔内介质而异，常用的材料有碳钢、不锈钢、塑料等。
在制造过程中，为了保证塔体的强度和密封性，一般会进行焊接或螺纹连接。
填料填料是填料塔中的重要部分，它具有承载物质、增加接触面积、延长接触时间的作用。
不同的填料形状和材料会对塔内流体的输送和反应产生影响。
常用的填料有环形、球形、方形等。
材料通常选用塑料、金属和陶瓷等。
衬里塔内介质与塔体接触时，容易引起腐蚀和其他化学反应，因此需要使用衬里来保护塔体。
衬里常用的材料有橡胶、塑料、玻璃钢等。
原理填料塔的原理是利用填充物扩大接触面积和液体在填充物上的滞留时间，提高物质传递效率。
填料的形状、大小和材料会影响气体和液体在填料里的润湿、附着和润滑的情况，进而影响反应的传热、传质、传递速率和效果。
填料的物理结构影响填塔的的性能。
一般地，填塔可以看作多个平流层堆叠在一起。
液体和气体在填料上流动时，由于密相填料的阻力和摩擦作用，液体和气体呈现上下流动的交替状态，使液体、气体之间、物料、粉料之间以及液体固体表面之间的物质的传递，被加强、同时完善物料和粉料的颗粒分布和气体固体接触面积，达到其相应的传递效率。
应用填料塔广泛应用于许多化学过程。
例如，吸附塔广泛应用于气体中有毒有害组分的清除，吸附塔中填充活性炭、乳胶和珍珠岩等物质，可以有效地去除甲烷、二氧化硫等有害气体。
另外，填料塔还可以用于空气净化、水处理等领域。
填料塔
持液量分为静持液量Hs、动持液量Ho和总持 液量Ht。 静持液量是指当填料被充分润湿后，停止气 液两相进料，并经排液至无滴液流出时存留 于填料层中的液体量，其取决于填料和流体 的特性，与气液负荷无关。
动持液量是指填料塔停止气液两相进料时流 Ht H0 H s 出的液体量，它与填料、液体特性及气液负 荷有关。总持液量是指在一定操作条件下存 留于填料层中的液体总量。显然，总持液量 为静持液量和动持液量之和，即
填料层压降与液体喷淋量及气速有关，在一 定的气速下，液体喷淋量越大，压降越大； 在一定的液体喷淋量下，气速越大，压降也 越大。将不同液体喷淋量下的单位填料层的 压降ΔP/Z与空塔气速u的关系标绘在对数坐 标纸上，可得到如图示的线群。
4.2.3 填料塔的流体力学性能(续)
在图中，直线0表 示无液体喷淋（L=0） 时，干填料△P/Z～u关 系，称为干填料压降线， 直线，斜率为1.8～2.0。
2.填料的性能评价 填料性能的优劣常根据效率、通量及压降三 要素衡量。 相同条件下，比表面积愈大，气液分布愈均 匀，表面的润湿性能愈优良，传质效率愈高； 空隙率愈大，则通量愈大，压降也愈低。 常用填料综合性能评价见P269表4-5。
三. 填料塔的流体力学性能
包括填料层的持液量、填料层的压降、液泛、 填料表面的润湿及返混等。 1. 填料层的持液量 指在一定操作条件下，在单位体积填料层内 所积存的液体体积，以(m3液体)/(m3填料)表 示。
⑦球型：球体为空心，气体和液体从其内 部经过。由于球体结构的对称性，填料装 填密度均匀，不易产生空穴和架桥，故气 液分散性能好。 常采用塑料材质。一般用于特定场合，工 程上应用较少。
简述填料塔的主要结构及原理
简述填料塔的主要结构及原理
填料塔是利用填料来完成分离过程的一种设备，它是采用有支撑及具有支撑的填料结
构的塔体。
填料塔的结构一般由上部料箱、下部包筒组合而成，料箱内设有吊装支撑筒，
下部包筒设有支撑筒，支撑筒安装有支撑陶粒填料，这种以支撑陶粒填料为支撑装置的填
料填料塔是最常用的反应塔，它可以在料箱内完成反应和分离。
填料塔塔有着许多特点：
1. 在反应塔中，填料塔可以节约空间，减少占地面积；
2.填料塔在工作过程中有着较高的效率，耗能低，生产效率高；
3.填料塔的厚度和长度可以根据不同的条件来调节；
4.填料可以是柔性的分离，因此填料塔对于分离的条件要求比较宽，灵活性比较强；
5.填料塔能够降低反应塔的负荷，从而降低设备的损耗，使反应塔的效率得到提高；
6. 支撑陶粒填料可以有效地最大限度地改进物料的流动，提高反应条件；
7. 使用填料塔时可以更好地控制反应过程中的温度，消除热效应的影响；
8. 使用填料塔处理的混合物可以充分混合并分离，可以获得高纯度的产物。
填料塔的工作原理是通过填料的支撑机构将混合物进行分离。
当物料从反应塔的上端
进入料箱时，会首先在填料上发生反应，产生反应物，此后在填料的支撑作用下被循环搅拌，有效分离出混合物中的其他成分，使得反应物得到充分混合，并使反应物的残留物质
进入下部存放室中。
这样，混合物中的有效成分都可以通过填料的过滤作用得到分离出来，从而实现反应和分离的目的。
填料塔说明书
填料塔说明书填料塔是一种用于气体或液体处理的设备，它的主要功能是提供大表面积以促进质量传递和热量交换。
本说明书将详细介绍填料塔的结构、工作原理、常见问题及维护方法，以帮助用户更好地了解和使用填料塔。
1. 填料塔的结构填料塔主要由以下几部分组成：进料口、分布器、填料层、干燥塔顶部、出料口、进气口和出气口。
进料口用于将待处理的气体或液体引入填料塔，分布器将进料均匀地分配到填料层，填料层提供了大表面积以增加质量传递和热量交换的效率。
干燥塔顶部通常配有洗涤器或排气系统，以去除塔内可能存在的湿气。
出料口用于收集处理后的气体或液体，进气口和出气口分别用于供气和排气。
2. 填料塔的工作原理填料塔的工作原理基于质量传递和热量交换的原理。
当进料通过分布器均匀地分配到填料层时，填料的大表面积将促进气体或液体的接触，从而实现质量传递。
在此过程中，填料塔内的填料可以提供额外的表面积，这使得填料塔在相同体积条件下具有更高的传质效率。
同时，填料塔的设计还考虑到了热量交换的需求，在填料塔顶部设有干燥塔顶部以去除湿气，以确保减少传质过程中可能的湿气干扰。
3. 填料塔的常见问题3.1 填料塔堵塞填料塔堵塞可能由于填料本身的问题或进料中的杂质引起。
在使用填料塔过程中，如果发现填料层出现异常阻力或出料量减少的情况，应及时检查填料塔内是否存在堵塞情况，并采取适当的清理措施。
3.2 填料脱落填料塔的填料可能会因为长时间的使用或不当的操作而出现脱落的情况。
填料脱落不仅会降低填料塔的传质效率，还可能对设备的正常运行造成影响。
因此，定期检查填料塔的填料情况，并进行必要的维护是十分重要的。
3.3 清洗问题填料塔在工作一段时间后可能积累了各种污垢，这会影响其传质效果。
因此，定期对填料塔进行清洗是很有必要的，可以采用冲洗、机械刷洗等方法来清除污垢。
4. 填料塔的维护方法4.1 定期检查填料塔的填料情况，发现脱落或损坏的填料及时更换。
4.2 定期清洗填料塔，确保填料塔内无污垢积累。
填料塔的结构及其工作原理
填料塔的结构及其工作原理填料塔是一种常见的化工设备，用于气体和液体之间的传质和传热操作。
它由塔壳、填料层、进料口、出料口、塔底和塔顶等组成。
下面将详细介绍填料塔的结构及其工作原理。
一、填料塔的结构1. 塔壳：填料塔的主体部分，通常由圆柱形或方形的金属壳体构成。
塔壳具有足够的强度和刚度，以承受内部压力和外部环境力的作用。
2. 填料层：填料塔内部的填料层是实现气液传质和传热的关键部分。
填料一般采用金属网格、塑料网格或陶瓷制成，具有大表面积和良好的润湿性，以增加气液接触面积，促进传质和传热效果。
3. 进料口和出料口：填料塔的进料口用于引入待处理的气体或液体，而出料口用于排出经过处理的气体或液体。
进出料口的位置和数量根据具体的工艺要求和设备设计而定。
4. 塔底：填料塔的底部通常设有液体收集装置，用于收集和排除从填料层中下降的液体。
液体收集装置可以是平板、集液器或集液槽等形式。
5. 塔顶：填料塔的顶部通常设有气体排放装置，用于排出处理后的气体。
气体排放装置可以是排气管、排气扇或排气管道等形式。
二、填料塔的工作原理填料塔的工作原理基于气体和液体之间的质量传递过程。
当气体通过填料层时，气体分子与填料表面接触，从而发生吸附、吸收、化学反应或物理吸附等过程。
这些过程使得气体中的污染物质或有害物质被吸附或吸收到液体中，从而实现气体的净化和处理。
具体而言，填料塔的工作过程包括以下几个步骤：1. 进料：待处理的气体或液体通过进料口引入填料塔。
在进料口处，气体与液体发生接触，开始进行传质和传热过程。
2. 填料层：气体通过填料层时，与填料表面接触，发生吸附、吸收或化学反应。
填料层的大表面积和良好的润湿性有利于增加气液接触面积，提高传质效果。
3. 液体收集：填料层中的液体由于重力作用逐渐下降，最终被收集到塔底的液体收集装置中。
液体收集装置可以将液体排出或重新循环使用。
4. 气体排放：经过填料层处理的气体从塔顶的气体排放装置排出。
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浅谈填料塔的结构、性能及安装注意点
——南京市金陵石化烷基苯厂烷一平涛210046 关键字：填料塔安装注意点
引言
烷基苯联合装置400#的主要任务是：在催化剂氟化氢存在的条件下，使苯和
来自脱氢装置的C
10～C
13
直链烷烯烃混合物中的烯烃进行烷基化反应，生成直链
烷基苯。
并经过脱苯、脱烷烃、烷基苯精馏等过程，制取高质量的洗涤剂用直链烷基苯。
C-405与C-406作为其中最重要的一环，分别肩负着将烷烃（返回300#循环以及部分作为机泵的冲洗液）与烷基化物分离以及将烷基苯（主要产品）与重烷苯分离。
这两个在整个联合装置内都处于比较重要的地位的塔，采用的却同样是填料塔的结构。
1.填料塔的主要内件
填料塔的主要内件主要由以下组成
1.1 填料
填料作为填料塔的重要组成部分，其作用相当
于板式塔中的塔盘，是塔中物料进行温度交换和
传质的主要场所。
填料主要分为散装填料与规整
填料两种。
散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸
的颗粒体，一般以随机的方式堆积在塔内，又称
为乱堆填料或颗粒填料。
散装填料根据结构特点
不同，又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。
规整填料是按一定的几何构形排列，整齐堆砌的填料。
规整填料种类很多，根据其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等。
1.2 液体分布器
液体分布器是保证传质顺利进
行的重要塔内件之一。
分散相得到
良好的分散和液滴群沿塔截面均匀
分布是塔内传质过程得以顺利进行
的必要条件。
大中型填料塔塔顶回流分布器
在无脏堵情况下应优先选择带管式
预分布器的二级槽式液体分布器
(见图1)，以便于安装、检修，且不
易形成液沫夹带。
槽盘式气液分布器（见图2）是一种重力式液体分布器，由于该分布器的喷淋孔开在升气管的中上部，重脏物沉于盘底，小孔以下的空间内可以贮存大量的重脏物；轻脏物浮在液层上面；液层中的小孔难以被堵塞。
管式液体分布器一般都属于压力型分布器，目前应用十分广泛，其优点在
于不仅适用于整砌填料，而且适用于乱堆填料。
常用在液体负荷不太高，但要
求喷淋点数多且液体比较清
洁、无固体颗粒和要求安
装、拆卸方便的场合，它所
提供的气体道也比较大。
1.3 气体分布器
气体分布器主要承担将
塔底蒸出的气体通过升气管
均匀分布到上部的填料中，
并且收集液相的物料，通过
降液管将液相物料送入再沸
器槽中。
2.填料塔内件的安装注意事项
2.1 填料的安装
本装置内主要使用填料为规整填料BX500。
其安装时主要要注意填料的洁净度、要相互错开90度安装填料、填料要捆好以免填料散开、填料压盖与填料支撑圈要紧固好，同时水平度也是填料安装的重要指标，水平度不好会造成气液偏流，起不到提纯或吸收效果。
因为塔体本身是有一定的椭圆度，那么塔径越大的塔的填料与塔壁的间隙则越大，在正常生产中便会产生沟流、偏流、壁流现象，影响填料塔内的传质效果，可以通过在填料外圈安装防壁流圈以改善这一状况（C-405、C-406的进料段就装有放壁流圈），这样做不仅有效改善了偏流、壁流的现象，也有一定的紧固填料，防止填料散架的效果。
2.2 二级槽式液体分布器的安装
C-405、C-406的回流段采用的都是这种二级槽式液体分布器。
这种分布器在安装时比较重要的一项便是要注意其水平度，同时要注意根据每层的处理量的不同，其分布槽内的开孔大小是有区别的，检查时应当予以注意。
其二级槽外的防冲挡板在安装时也要注意不能完全贴死在分布孔上，同时要能涵盖每一个分布孔。
2.3 槽盘式液体分布器的安装
C-405、C-406的提馏段主要采用的就是这种槽盘式气液分布器。
其在安装时主要要注意槽盘与槽盘以及槽盘与支撑圈之间的密封程度以及支撑圈的完整性，密封程度的不好很容易造成物料的偏流或者壁流，通过做喷淋试验，按技术要求通入具有一定压力和流量的清洁水，要求喷淋装置在塔截面上分布均匀，喷孔不得堵塞，防止造成偏流与壁流现象，同样其安装的水平度也是重要的指标之一。
2.4 其他内件的安装
有集油槽和再沸器槽的填料塔安装时还要注意这两个的密封性，特别是集油槽，作为收集塔顶轻物料的内件，除了提供塔顶产品的功能外，还有着提供冷回流和热回流的作用，所以在安装后一定要做灌水试验以保障其密封性。
在本装置内，C-405的塔顶集油槽还有着提供机泵冲洗液的作用，所以还设有20%报警，10%联锁。
所以可见集油槽和再沸器槽的密封程度的重要性。
填料塔在安装时对于垂直度与椭圆度也有着一定的要求，这两项都是造成塔
内形成壁流或偏流的重要原因之一。
3．填料塔与板式塔的比较
板式塔是一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，由圆筒形塔体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成。
常见的板式塔有浮阀塔、泡罩塔、筛板塔几种。
填料塔是塔设备的一种。
塔内填充适当高度的填料，代替板式塔中塔盘，以增加两种流体间的接触表面。
板式塔和填料塔的主要操作情
况比较见右图。
而我厂联合装置的
实际工况来看，C-405与C-406两塔
中，由于烷烃与烷基苯以及重烷苯
的沸点较高且比较接近，所以比较
合适用负压操作的方式将其分离，物
料中的易结垢、易堵塞物较少，处
理量较大，只有单股进料。
而填料塔
在处理易起泡的物料、进料和侧线出
料少、压降小、适用于负压操作、新
型填料一般比塔盘的通量大、效率高
等特性，决定了这两个塔选用填料塔优于板式塔这一结果。
而装置内的另外两个塔C-202与C-301则是采用的复合式塔结构，他们均采用了上部规整填料，下部浮阀塔盘的结构，这主要是由于两塔工艺要求使得单一的塔结构不足以满足它的要求，它们的底部处理量大，而上部处理量小，而且对下部的物料分离要求低，上部的物料的分离精度要求较大，板式塔持液量大，汽液接触时间较长，压降大；填料塔特点分离效率高，压降小，持液量也小，低负荷条件下传质效率低，等特点决定了这两个塔使用这种复合式塔结构由于使用单一的塔结构。
4.小结
随着填料日新月异的发展，填料塔在化工装置内的也越来越普及。
但是我们也注意到填料塔的安装时比板式塔更加严谨，除了要注意槽盘式液体分布器以及集油槽等部分的密封程度外，水平度是所有塔内件一致的要求，每一个塔内件的水平度不好，都有可能导致物料的偏流或壁流，从而影响整个填料塔的传质能力，所以在检修过程中，对于内件密封度和水平度的检查，实为重中之重，因此，在验收阶段的喷淋实验也是十分有必要的。
参考书目：
1.《大型填料塔技术及其工业应用》——胡晖，徐世民，李鑫钢——．天津大学化工学院
2.《金陵石化烷基苯厂烷基苯联合装置操作规程》——内部资料
3.《填料塔气液分布器优化设计规律》——赵汝文——天津天大天久科技股份有限公司
4.《石油化工设备维护检修规程》——中国石油化工集团公司
5.《填料塔中的液体分布器》——李学斌，李放，陈新，孙向明——葫芦岛锦化
工工程设计有限公司。