排管式液体分布器的设计
填料塔液体分布器的设计_续四_第五讲_液体再分布器_图文_百(精)
年第总期化工生产与技术 , 嗽翅期的选择特别适合在真空精馏中应用直径很大。
大于一 , 时无论选用哪一种液体分布器 , 构成再分布器因本身难以实现液体的良好混合都必须附加液体收集器 , 。
孔盘型液体再分布器设计要点应设置足够数量的升气管以利气体分布 , , 这对低压降填料层尤其必要数量太多不仅没型有必要而且还会阻碍液体在集液盘上的流动 , 今介扮, … ‟ 》‟ 和混合使液位升高形成过大的液面梯度直 , , 、汽丫一 , 至液体溢人升气管。
厂今介乡厂厂尸乃匀升气管可做成圆形方形矩形条形且上 , 、、、端均须加有盖帽度宜在尺。
方形矩形和条形造价较低 , 。
、 , 叮右产乃型从有利于流体分布讲矩形条形升气管的宽范围升气管必须合理排 , 列它们间要留有足够空间避免上升气速过 , 高雾沫夹带量过大和气流对塔壁的冲刷考虑 , 到气体能均匀地流进上层填料升气管和支承 , 板间至少要保持一一的距离最好扩大到 , , 当支承板下设支承梁时距离还要相一一图一 , 应增大型。
条形升气管的数目可参照表确定。
表塔径孔盘式液体再分布器条形升气管参数分布盘外径〕｝内（勺廿亡“ 妇｝』 ,『〕八比匕曰曰为【曰找月山只门勺〕巴〔沙斜板型液体收集器选用和设计要点升气管数户曰乃〕斗叹只曰心〕月除了收集器和小部分结构外液体再分布器的选用设计方法同液体分布器是类似的故、溯 , 前面有关液体分布器的讨论对再分布器同样适用本节仅介绍其特殊点 , 。
类型的选择对于直径小于 , 的小塔且再分。
布要求不高时可选用花型再分布器直径大于必须选其它型式其中直径不大于 , 再分布要求高时盘型是最好的选择因为 , 、、、。
对帽盖的设计不能吊以轻心否则会形同 , 它各项技术性能好占空间小结构相对简单 , , 虚设帽盖有多种型式平盖斜盖和槽形盖平 , 。
投资省槽型和管型再分布器它们均须由分布器和收集器相组合而成结构比较复杂本体高 , 、盖是不可取的它虽能挡液但不能阻止液体回 , 流人升气管改进措施是在平的主体周边加焊 , 度大占据许多塔内有效空间安装检修亦不 , , 宽度 , 的倾斜排液舌斜盖是常用的一 , 便但它具有优良的再分布性能压降很小斜 , 种它的周边均应向下倾斜且盖外缘应较升气管宽以利排液斜度可取 , 板型 , 便于中间加出料是大型填料塔理想, …〔, … 〕, , 也有・年第总期期化工生产与技术〕翅附大到面呈一的〔槽形盖用于长条形升气管上截 , 管的最小高度为项要求时可降低到 , 〔・… 〕, 倘若无此形或一形槽向两头短边倾斜排液 , , 、 , 〔〕。
液体分布器——精选推荐
填料塔操作时，在任一截面上，保证气液的均匀分布是非常重要的，对于任一装填完毕的填料塔，气速的分布是否均匀，主要取决于液体分布的均匀程度。
因此，液体再塔顶的初始均匀喷淋，是保证填料塔达到预期分离效果的重要条件。
为了满足不同的塔径、不同液流量以及不同均布程度的要求，液体分布装置有多种结构型式，目前常用的喷淋装置主要是多孔型和溢流型两类。
本设计的塔径是DN=1200mm，液体体积流量为18.51m3/h，因为体积流量比较大，多孔型的喷淋装置不适合，所以，本塔选择了溢流喷淋装置。
溢流喷淋装置是目前用的最广泛的分布器，特别是大型填料塔，它的优点就是：操作弹性大、不易堵塞、操作可靠、便于安装等。
溢流型分布器有溢流槽式和溢流盘式等两种结构形式。
溢流槽式分布器是适应性很强的分布器，适用于塔径D>1000的场合，所以本设计选择溢流槽式分布器。
溢流槽式分布器是由若干个喷淋槽和置于其上的分配槽组成。
喷淋槽两侧具有三角形或矩形的堰口，各堰口的下缘应位于同一水平面上，喷淋槽由焊于塔壁的支撑圈支持，并调整之水平。
分配槽数随塔径及液体负荷而异，在1~3之间选用。
槽内液体流速不高于0.24~0.3m/s。
槽宽>120mm，高度<350mm。
因为个喷淋槽的长度不同，故个槽的送液量也不同，因此，从分配槽送入各喷淋槽的液量，须借调节分配槽底的给液孔数或孔径来适应之。
溢流槽式分布器的设计参考数据，列于下表：所以，根据以上的表格可以得出，本设计的塔，选择的溢流槽式分布器的规格是: 外径为1180mm（D-20）,喷淋槽数量为3个喷淋槽中心距离为300mm，分配槽数量为1个。
（1）布液孔数液体分布器的作用：液体分布装置设于填料层顶部，用于将塔顶液体均匀分布在填料表面上，液体的分布装置性能对填料塔效率影响很大，特别是大直径、低填料层的填料塔，尤其需要性能良好的液体分布装置。
由于液体在填料塔内分布均匀，可以增大填料的润湿表面积，以提高分离效果。
分布器设计原则
填料塔气液分布器优化设计原则赵汝文天津天大天久科技股份有限公司2005年6月填料塔气液分布器优化设计原则―填料塔硬件系列优化设计之一赵汝文（天津天大天久科技股份有限公司，天津300072）摘要：提出、研究、应用了大中型填料塔及填料/塔盘复合塔所用气液分布器的硬件优化设计原则，逐条阐明了优选原则，并列举了在炼油、乙烯行业中的成功应用实例，为塔器硬件系列优化拉开了序幕。
关键词：填料塔；液体分布器；优化设计；减压塔；汽油分馏塔众所周知，我国现代化的关键是科学技术现代化，而科学技术现代化的关键是工程技术现代化。
由于种种原因，塔器硬件优化远远落后于工艺及控制的优化。
因此，把塔器硬件技术全面搞上去是塔器工作者义不容辞、刻不容缓的任务。
积多年从事大型塔器工程技术的研发、设计、应用的经验和教训，提出并锁定了“填料塔硬件系列优化设计原则”这一课题。
本文实为第一块探路石，意在引出通灵宝玉，使我国塔器硬件技术全面上水平。
1.填料塔气液分布器优化设计原则填料塔的气液分布器约几十种，它们随着填料塔技术的发展而发展。
在大中型填料塔中，多采用槽式、盘式、管式或喷嘴式。
迄今为止，国内外尚没有一个气液分布器优化设计指导原则，塔器硬件优化进程缓慢。
一是因为维护知识产权和保护经济利益，各公司一般不肯将其高水平的专利气液分布器公开；二是世界上还没有一个公认的权威单位牵头制定这样一个硬件优化模型。
经二十多年的研发、设计和应用，我们做了一点尝试性工作，现将“填料塔气液分布器优化设计原则”———“赵汝文模型”介绍给大家。
填料塔气液分布器优化设计原则塔顶回流槽优先，抗堵喷头或槽盘。
集液布流出侧线，首选槽盘是关键。
液位太低控制难，外流盘槽换槽盘。
集液布液无侧线，筛盘、槽盘任君选。
若遇循环取热段，首推盘槽、盘槽管。
小采下边设循环，新荐环槽共槽盘。
填料上面是塔盘，优选盘槽、盘槽管。
填料下面是塔盘，梁挂一盘挺圆满。
常规盘下穿流板，连创盘槽、盘槽管。
设计改造省空间，新连通槽摘桂冠。
环境工程原理课程设计 丙酮吸收填料塔要点
故35℃时丙酮在空气中的扩散系数为：
3.1.3
由 可知：
常压下25℃时丙酮在水中的亨利系数为：
相平衡常数为：
溶解度系数为：
3.2
进塔气相摩尔比为：
出塔气相摩尔比为：
进塔惰性气体流量为：
该过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算，即：
对于纯吸收过程，进塔液相组成为：
气体质量通量为
液膜吸收系数由下式[10]计算：
由 ，查附表3得
则
由 ， ，得
则
由
由 ，得
设计取填料层高度为
查附表4，对于环矩鞍填料， ，
取 ，则
计算得填料层高度为 ，故不需分段。
3.
3.
采用Eckert通用关联图计算填料层压降。
横坐标为
查附表5得，
纵坐标为
查附图1得
填料层压降为
3.
泛点率介于50%~80%之间，合理。
表4-1支承板波形尺寸mm
波形
波形尺寸
t
192
注：尺寸b是塔中间支承板宽度，在塔边缘支承板的尺寸b将随塔径不同而异，左右不对称。H为波高，t为波矩。
4.4
本设计选用丝网床层限制板，重量约为 ，限制板的外径选用690mm。
4.5
（1）气体进出口管径计算
工业上，一般气体进料流速为10~20m/s，本设计取流速为15m/s。
由标准GB/T 8163-99，选用 无缝钢管。
塔径的计算：
塔径圆整，取
泛点率校核：
（在允许范围内）
填料规格校核：
液体喷淋密度校核：
取最小润湿速率为
由表2-1可知：
经以上校核可知，填料塔直径选用 合理。
排管式液体分布器设计方案20100903
排管式液体分布器设计方案
1、初步设计
液体密度ρkg/m31200
（1）计算喷淋点数
喷淋点密度Sp个/m215根据工艺条件选取塔内径Dn mm5000
塔截面积AT m219.625
喷淋点数N个294
（2）确定孔间距
喷淋点排列方式等边三角形
系数C 1.075正方形排列C=1.0孔间距t mm278
（3）分布器布孔
孔口布置在主管和支管的下侧，填料近壁区不布设喷淋点
离塔壁最近点距塔壁距离w mm200
（4）确定孔径
液体孔口平均流速uom m/s 1.5设计值1.2-1.8
液体流量Q m3/h800
孔径d0mm25
（5）确定管子尺寸
支管数量nz0支34.14553189
取nz支34
支管间距Bz mm287.5
主管开小孔数量17
总开孔数量225
重新确定小孔孔径d01mm29
支管管内径d1mm150
阻力系数ξ2
主管内径D1mm1264.955454
2、结果核算
主管小孔流量60.44444444
总流量合计800
阻力系数ξz2
常数10.015719007
常数21200
中心支管始端压差ΔP Pa 239.8978514
件选取方形排列C=1.0计值1.2-1.8。
填料塔液体分布器的设计及应用(文摘)
［收稿日期］!""#$"%$#&［作者简介］蔡新国（#’(’$），男，河北迁安人，#’’#年毕业于河北轻化工学院，工程师，现从事化工工程设计工作。
填料塔液体分布器的设计及应用蔡新国（河北省迁安化工有限责任公司，河北迁安#())#!）［摘要］介绍了填料塔三种不同液体分布器的设计，经过几年的生产实践检验，均达到了设计期望值，对企业的高负荷生产起到了关键作用。
［关键词］填料塔；液体分布器；设计［中图分类号］*+"&,-&［文献标识码］.［文章编号］#""($/’"(（!""#）"($""!%$"!!概述我公司在#!"01／2合成氨、!""01／2尿素的扩产技术改造过程中，新增加了半水煤气常压脱硫塔，对变换气脱硫塔进行了技术改造，更新改造了净化34!吸收塔等填料塔，均由我公司承担设计任务。
在塔器溶液分布器的设计中，结合生产实际，灵活运用了溶液分布器设计的基本原则，在生产中收到了满意的效果。
本文对这些塔的液体分布器装置设计进行总结，以供同类型企业及相关行业改造设计时参考。
"填料塔液体分布器设计实例!5#半水煤气常压脱硫塔!5#5#设备规格!&!""667,!%("66，内装!/(667,%667!66聚丙烯阶梯环填料，共分三层，每层填料高&6，每层,%"66为整齐放置，上方乱堆。
!5#5!液体分布器型式压力排管式液体分布器（如图#所示）。
其主要尺寸：主管!)%"667#"66；支管!#,,667)5&66，共#(根，支管下方及与垂直方向成#&8角位置，交错开!#!66的降液孔!")"个，孔间距为!"66；主管下方与垂直方向夹角#&8、,"8、)&8开(排!#!66的降液孔#))"个。
化工设计基础(填料塔)22讲解
丝网波纹填料
因上下两盘填料的板片方向交错90°，故每通过一层填 料后，气液两相进行一次再分布，有时还在波纹填料片上按 一定的规则开孔（孔径Ф5mm，孔间距约为10mm），这样相 邻丝网片间气、液分布更加均匀，几乎无放大效应。
小塔径——填料整盘装填，1.5米以上大塔或无法兰连 接的不可拆塔体—— 用分块形式从人孔吊入塔内再拼装。
9
2.填料塔内件的结构设计
1）填料的支承装置
安装在填料层的底部。防止填料穿过支承装置而落下； 支承操作时填料层的重量；保证足够的开孔率，使气液 两相能自由通过。具备足够强度及刚度，结构简单，便于 安装，耐腐蚀。
栅板支承
整体式应用于小直径塔
分块式应用于大直径塔
波纹式支撑装置 孔管式填料支承装置
驼峰式支撑装置
第一节 概 述 第二节 板式塔及其结构设计 第三节 填料塔及其结构设计 第四节 其它结构设计 第五节 塔体和裙座的强度计算
填料塔
1.基本特点:结构简单，压力降小，传质效率高，便于采用耐腐蚀材料制造等。 对于热敏性及容易发泡、易结垢的物料，更显出其优越性。
2.科技前沿: (1)开发多种形式、规格和材质的高效，
盘式溢流型分布器：将盘式孔流型 分布器的布液孔改成溢流管。
16
冲击型液体分布器
选用： 对金属丝网填料及非金属丝 网填料，应选用管式分布器； 对于比较脏的物料，应优先 选用槽式分布器； 对于分批精馏的情况，应选用 高弹性分布器。
液体分布器的性能比较
管式
喷洒式 槽式孔流
液体分布质量
处理能力 (m3/m2·h)
低
无
无
低载荷时高
高
低载荷时高
高
腐蚀的 影响
中
排管式液体分布器设计方案20100903
排管式液体分布器设计方案
1、初步设计
液体密度ρkg/m31200
（1）计算喷淋点数
喷淋点密度Sp个/m215根据工艺条件选取塔内径Dn mm5000
塔截面积AT m219.625
喷淋点数N个294
（2）确定孔间距
喷淋点排列方式等边三角形
系数C 1.075正方形排列C=1.0孔间距t mm278
（3）分布器布孔
孔口布置在主管和支管的下侧，填料近壁区不布设喷淋点
离塔壁最近点距塔壁距离w mm200
（4）确定孔径
液体孔口平均流速uom m/s 1.5设计值1.2-1.8
液体流量Q m3/h800
孔径d0mm25
（5）确定管子尺寸
支管数量nz0支34.14553189
取nz支34
支管间距Bz mm287.5
主管开小孔数量17
总开孔数量225
重新确定小孔孔径d01mm29
支管管内径d1mm150
阻力系数ξ2
主管内径D1mm1264.955454
2、结果核算
主管小孔流量60.44444444
总流量合计800
阻力系数ξz2
常数10.015719007
常数21200
中心支管始端压差ΔP Pa 239.8978514
件选取方形排列C=1.0计值1.2-1.8。
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［3］
了液体初始分布的重要性。从图 1 中可看出液体分 布质量愈好， 填料分离性能愈好， 其填料层中理论板 数 （HETP） 愈低， 其原因是分布质量好可使整个填 料面积都得到充分利用壁流， 沟流大为减少， 规整填 料传质效率高的优势可以得到充分发挥。 从图 2 中可看出， 填料层实际具有的理论板数 越多， 则液体初始分布质量对填料塔效率的影响越 大。当液体初始分布质量下降到 40%时， 20 理论级 的填料层下降到 10 级， 而 8 级理论级下降到 5 级。
［1］ ［2］
综上所述， 液体初始分布至关重要， 而液体初始 分布要靠液体分布器实现， 故液体分布器的设计要 给予足够重视。
1 排管式液体分布器设计的理论基础
排管式液体分布器由于结构简单而得到广泛的 应用。它由进液口 1、 液位管 2、 液体分配管 3 及布液 管 4 组成。液体分配管将进口液体分流给各布液 管， 布液管底部打孔以将液体分布到填料上。管式 分布器中液体沿分配管和布液管的流动均属于变质 量流动， 管内压力变化受摩擦阻力和动量交换的影 响， 需参考多孔管中流体的流动行为进行研究和设 计。 多孔管中液体的流动行为多采用修正动量方程 描述 ， 其形式为：
第 34 卷第 3 期 2011 年 9 月
长春理工大学学报 （自然科学版）
Journal of Changchun University of Science and Technology （Natural Science Edition）
Vol.34 No.3 Sep.2011
排管式液体分布器的设计研究
（2）
罗彩霞
（太原科技大学 摘 化学与生物工程学院，太原 030021） 要：液体初始分布质量直接关系到填料性能和填料塔效率的发挥，液体初始分布要通过液体分布器实现。以简化的修
正动量方程为理论基础，给出了排管式液体分布器的设计方法，并且通过一个实例来阐明具体设计过程。 关键词：填料塔；液体分布器；设计 中图分类号：TQ053 文献标识码：A 文章编号：1672-9870(2011)03-0122-04
收稿日期：2011-05-29
m/s； ； u —主流速度， ρ —流体密度 kg/m3； λ —管道
ห้องสมุดไป่ตู้
作者简介：罗彩霞(1974-)，女，硕士，讲师，主要从事化工设备与机械方面的教学研究，E-mail：lcxlcx1974@
第三期
罗彩霞：排管式液体分布器的设计研究
123
图 1 分布器性能对 HETP 的影响 Fig.1 Influnce of distributor function to HETP
Design of Calandria Liquid Distributor in Packed Columns
LUO Caixia
( Institute of Chemical and Biological Technology Tai Yuan University of Science ＆ Technology，Tai Yuan，030021) Abstract： The quality of liquid initial distribution directly related to packing performance and efficiency of packed columns， liquid initial distribution is achieved by liquid distributor.simplified revisions momentum equations are given for the theoretical basis， the liquid calandria distributor's design method is also given， and through an example to illustrate the specific design process. Key words：packed columns； Liquid distributor； design
液体流速， m/s 上述各式是分析和测定排管内流体静压力和穿 孔速度沿管道变化规律的理论基础。 现用 M f 表示多孔管流动的不均匀程度，
é N æQ -Q ˉ 0i ö2 ù 0i 1 ú （7） Mf = ê ç êN ∑ ú ˉ 0i ÷ Q ø I = 1è ë û Q 0I 为 N 个小孔的平均流量。 M f 越小， 流量分
0.5
应用上式描述变质量流的管内静压分布， 关键 在于 λ 和 K ′ 值的确定。而这两个值目前尚无统一 定论。可对修正动量方程作相应处理。对于有 n 个 孔口的多孔管， 假设液体沿各孔口均匀分布即孔口 流量相等， 将上式作用于第 i 个孔有
2 P i - P i - 1 + K i ρ(u2 i - u i - 1) = 0
图 2 液体初始分布质量对填料性能的影响 Fig.2 Influnce of the quality of liquid initial distribution to filler function
图 3 排管式液体分布器 Fig.3 calandria liquid distributor
D —管内径， 摩擦系数； mm。
填料塔是化工生产中广泛使用的连续接触式的 气液传质设备。它具有结构简单、 压力降小、 分离效 率高等优点， 尤其是在处理有腐蚀性的物料以及真 空操作时， 有其独特的优越性。液体分布器作为填 料塔重要的塔内件之一， 作用是使液体均匀喷淋到 填料表面上， 其设计的好坏直接影响填料性能和全 塔效率的发挥。实验证明， 即使性能良好的填料也 会因为液体的不良分布而导致湿润、 面积减少以及 严重的沟流， 从而使塔效率降低， 图 1 和图 2 说明