填料塔结构
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分，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冷却介质来实现传热过程。
介质通过塔体的外壁或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。
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。
填料塔反应器的操作与控制—填料塔反应器的操作与控制
填料塔工艺设计与选型
• 二、填料塔工艺设计及选型 • 3、操作温度及压力 • 由吸收过程的气液平衡关系可知，温度降低可增加溶质组分的溶解度，
即低温有利于吸收。 • 由吸收过程的气液平衡关系可知，压力的升高可增加溶质组分的溶解
一、填料塔结构 5、液体再分布装置
填料塔工艺设计与选型
一、填料塔结构 5、除沫装置
填料塔工艺设计与选型
• 二、填料塔工艺设计及选型 • 1、填料塔装置流程 • 装置的流程主要有：逆流操作、并流操作、吸收剂部分再循环操作、
多塔串联操作、串联—并联混合操作。 • 2、液相的选择（吸收剂的选择） • 吸收过程是依靠气体溶质在吸收剂中的溶解度来实现的，因此，吸收
度，即加压有利于吸收。
填料塔工艺设计与选型
• 二、填料塔工艺设计及选型 • 4、填实塔计算 • 填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算，填料层的高度计算及分段等。 • （1）塔径 • 填料塔的直径D与空塔气速u及气体体积流量Vs之间的关系也可用圆
管内流量公式表示，即
D 4VS
u
填料塔工艺设计与选型
和碎屑 • （4）水洗 在接触塔升压前，用脱盐水洗涤接触塔和预饱和罐。运行
洗涤水流量控制器、液位控制器和压差记录。建立预饱和罐液位并用 洗涤水泵循环洗涤水。 • （5）碱洗 在大约70℃温度下，用4.5% • （6）加入碳酸盐 加入一定量的碳酸钾制成30%（质量分数）的碳酸 盐溶液 • （7）通过碳酸盐系统的循环气体干运转
与气体流量的关系； • 7. 列出实验结果与计算示例。
细认真，这是做好本试验的关键。
填料塔CO2吸收的操作与控制
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。
填料塔的结构及其工作原理
创作编号：GB8878185555334563BT9125XW创作者：凤呜大王*填料塔的结构及其工作原理填料塔的作用是起到吸收作用，是化工、石油化工和炼油生产中最重要的设备之一。
以下讲一下填料塔的结构特点：填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。
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。
填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。
液体从塔顶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（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。
填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。
当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。
壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。
因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。
液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。
填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。
填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。
填料的分类填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料。
1．散装填料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。
现介绍几种较为典型的散装填料:拉西环鲍尔环阶梯环弧鞍填料矩鞍填料金属环矩鞍填料球形填料（1）拉西环填料于1914年由拉西（F. Rashching）发明，为外径与高度相等的圆环。
填料塔_10
1
填 料 塔
一、填料塔的总体结构
1、结构： • 填料塔由塔体、喷淋装置、填料、液体再分布器、 填料支撑装置、支座以及进出口等部件组成。 • 各层之间设置液体再分布器的目的是将液体重新 均匀分布于塔截面上，以防止壁流的产生。在不 同部位设置的液体分布装置作用相同，结构不同， 为区别将最上层填料上部的液体分布装置称为喷 淋装置，而将填料层之间设置的分布装置称为液 体再分布器。 2、工作原理： • 液体自塔上进入，通过液体喷淋装置均匀淋洒在 塔截面上，气体由塔底进入塔内，通过填料缝隙 中的自由空间上升，从塔上部排出，气液两相在 填料塔内呈逆流，得到充分接触，从而达到传热 和传质的目的。 填料塔总体结构
图3-42 开孔波形板
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填 料 塔
（三）液体喷淋装置
• 填料塔在操作时，保证在任一截面上气液的分布均匀十分 重要，它直接影响到塔内填料表面的有效利用率，进而影 响传质效率。而气液是否能均匀分布，取决于液体能否均 匀分布，所以，液体从管口进入塔内的均匀喷淋，是保证 填料塔达到预期分离效果的重要条件。液体能否初始分布 均匀，依赖于液体喷淋装置的结构与性能。 • 选择喷淋装置的原则是能使液体均匀地分布在填料上，使 整个塔截面的填料表面湿润、结构简单、制造和检修方便。 • 喷淋装置的位置，通常高于填料表面150 ~ 300mm，以提 供足够的自由空间，让上升的气体不受约束地穿过喷淋装 置。 • 为了满足不同塔径、不同液体流量以及不同均匀程度的要 求，液体喷淋装置有多种结构形式，
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填 料 塔 小结
• 填料种类繁多，性能各有差异。选用时 应从生产能力、物料性质、操作条件、 传质效率、压降大小、安装、检修难易 程度、填料价格及供应情况等方面综合 考虑，以确定填料的类型、填料的材料 以及填料的尺寸规格等，其中效率、通 量和压降是三个非常重要的性能参数。
化工原理下册第三章-填料塔-本科
二、填料的性能及其评价
(2)空隙率 单位体积填料层的空隙体积称为空隙率，以 表示，其单位为 m3/m3，或以%表示。 分析
～ 流动阻力 ～ 塔压降 ～ 生产能力 ～ 流动阻力 ～ 传质效率
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二、填料的性能及其评价
(3)填料因子 填料的比表面积与空隙率三次方的比值称为填 料因子，以 表示，其单位为1/m。
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二、填料塔工艺尺寸的计算
2.填料层高度的计算 (1)传质单元高度法
Z H OG NOG
(2)等板高度法
Z NT HETP
注意问题： ①填料层的分段； ②设计填料层高度 Z 1.3 ~ 1.5 Z。
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三、填料层压降的计算
1.散装填料压降的计算
计算方法：由埃克特通用关联图计算。 2.规整填料压降的计算 计算方法： ①由压降关联式计算； ②由实验曲线计算。
2.填料规格的选择 (1)散装填料规格的选择 散装填料常用的规格（公称直径）有 DN16 DN25 DN38 DN50 DN76 填料规格
～ 传质效率 ～ 填料层压降
填料 公称 直径
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选择原则：D/d ≥ 8
塔 径
一、填料的选择
(2)规整填料规格的选择 规整填料常用的规格（比表面积）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，通量减少，填料费用 也明显增加。故选用时，应从分离要求、通量要 求、场地条件、物料性质以及设备投资、操作费 用等方面综合考虑。
经验值
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第3章 蒸馏和吸收塔设备
3.2 填料塔 3.2.4 填料塔的内件
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一、填料支承装置
填料塔的构造
第四节填料塔一、填料塔的构造填料塔操作时，液体自塔上部进入，通过液体分布器均匀喷洒在塔截面上并沿填料表面成膜状流下。
当塔较高时，由于液体有向塔壁面偏流的倾向，使液体分布逐渐变得不均匀，因而经过一定高度的填料层需要设置液体再分布器，将液体重新均匀分布到下段填料层的截面上，最后液体经填料支承装置由塔下部排出。
气体自塔下部经气体分布装置送入，通过填料支承装置在填料缝隙中的自由空间上升并下降的液体相接触，最后从塔上部排出。
为了除去排出气体中夹带的少量雾状液滴，在气体出口处常装有除沫器。
填料层内气液两相呈逆流接触，填料的润湿表面即为气液两相接触的有效传质面积。
二、填料及其特性1．填料特性填料是具有一定几何形体结构的固体元件。
填料塔操作性能的优劣，与所选择的填料密切相关，因此，根据填料特性，合理选择填料显得犹为重要。
填料的主要性能可由以下特征参数表示。
α填料的比表面积是指单位体积填料的表面积，其单位为㎡/m3。
（1）比表面积填料的比表面积越大，提供的气液接触面积越大。
但是由于填料堆积过程中的互相屏蔽，以及填料润湿并不完全，因此实际的气液接触面积必小于填料的比表面积。
（2）空隙率ε填料的空隙率是指单位体积填料层所具有的空隙体积，是一个无单位的量。
空隙率越大，所通过的气体阻力越小，通过能力也越大。
（3）单位体积内堆积填料的数目n单位体积内堆积填料的数目与填料尺寸大小有关。
对同一种填料，减小填料尺寸则填料数目增加，单位体积填料的造价增加，填料层的比表面积增大而空隙率下降，气体阻力也相应增加。
反之，填料尺寸若过大，在靠近壁面处，α与空隙率ε均有所不同，可用（4）填料因子在填料被润湿前后，其比表面积α，单位为1/m，干填料因子和湿填料因子来表征这种差别。
干填料因子定义为3其值由试验测定；湿填料因子又简称填料因子，用符号Φ表示，其单位为 1/m，其值亦由试验测定。
ρ填料的堆积密度是指单位体积填料的质量，单位为㎏/m3。
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一、填料塔
填料塔是塔设备的一种。塔内填充适当高度的填料，以增加两种流体间的接 触表面。例如应用于气体吸收时，液体由塔的上部通过分布器进入，沿填料表面 下降。气体则由塔的下部通过填料孔隙逆流而上，与液体密切接触而相互作用。 结构较简单，检修较方便。广泛应用于气体吸收、蒸馏、萃取等操作。为了强化 生产，提高气流速度，使在乳化状态下操作时，称乳化填料塔或乳化塔。 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。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。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器 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 塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填 料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备， 两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。 当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量 逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从 而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装 置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液 体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。 填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。 填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填 料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进 料和出料等复杂精馏不太适合等。
Hale Waihona Puke