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填料塔是以塔内装有大量的填料为相接触构件的气液传质设备。填料塔的结构比较简洁,。填料塔的塔身是始终立式圆筒,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,在填料的上方安装填料压板,以限制填料随上升气流的运动。
塔体是塔设备的主要部件,大多数塔体是等直径、等壁厚的圆筒体,顶盖以椭圆形封头为多。但随着装置大型化,不等直径、不等壁厚的塔体已渐渐增多。塔体除满足工艺条件对它提出的强度和刚度要求外,还应考虑风力、地震、偏心载荷所带来的影响,以及吊装、运输、检验、开停工等状况。
塔体的材质常接受的有:非金属材料(如高分子材料、陶瓷等),碳钢(复层、衬里),不锈耐酸钢等。
塔设备常接受裙式支座(),它应当有充足的强度和刚度,来承受塔体操作重量、风力等引起的载荷。
人孔是安装和检修人员进出塔器的唯一通道。人孔的设置应便于人员进入任一层塔板。对直径大于Φ800mm的填料塔,人孔可设在每段填料层的上、下方,同时兼作填料装卸孔用。设在框架内或室内的塔,人孔的位置可按具体状况考虑。
人孔在设置时,一般在气液进出口等须要常常修理和清理的部位要设置人孔,另外在塔顶和塔釜,也各设置一个人孔。
塔径小于Φ800mm时,在塔顶设置法兰(塔径小于Φ450mm的塔,接受分段法兰连接),不在塔体上开设人孔。
在设置操作平台的地方,-1m,,最小为600mm,人孔开在立面时,在塔釜内部应设置手柄(但人孔和底封头切线米或手柄有碍内件时,可不设置)。
装有填料的塔,应设填料挡板,借以爱护人孔,并能在不卸出填料的状况下更换人孔垫片。
手孔是指手和手提灯能伸入的设备孔口,用于不便进入或不必进入设备即能清理、检查或修理的场合。
手孔又常用作小直径填料塔装卸填料之用,在每段填料层的上下方各设置一个手孔,卸填料的手孔有时附带挡板,以免反应生成物积聚在手孔内。
填料塔的内件有填料、填料支撑装置、填料压紧装置、液体分布装置和液体收集再分布装置等。合理的选择和设计塔内件,对保证填料塔的正常操作及优良的传质性能特别重要。
(1)除沫器当空塔气速较大,塔顶溅液现象严峻,以及工艺过程不允许出塔气体夹带雾滴的状况下,设置除沫装置,从而削减液体的夹带损失,确保气体的纯度,保证后续设备的正常操作。
常用的除沫装置有折板除沫器()丝网除沫器()以及旋流板除沫器。除此以外还有链条型除沫器、多孔材料除沫器及玻璃纤维除沫器等。在分别要求不严格的场合,还将干填料层作除沫器用。
常用的折板除沫器是角钢除沫器,它的压力降一般为50-100Pa。增加折流的次数,能提高其对气液的分别效率。这种除沫器结构比较简洁,但耗用金属多,造价高,在大塔尤为明显,因而渐渐为丝网除沫器所取代。
丝网除沫器具有比表面大、重量轻、孔隙率大及运用便利等优点,尤其是它具有除沫效率高、压降小的特点,从而成为一种普遍的应用的除沫装置。
小型除沫器的丝网厚度依据工艺条件确定,一般为50-150mm,丝网应铺平,相邻每层丝网之间的水纹方向应相错一个角度,上面用支撑板加以固定,丝网支撑栅板的自由截面积应大于90%,安装时栅板应保持水平。
填料的作用是为气、液两相供应充分的接触面,并为提高其湍动程度(主要是气相)创建条件,以利于传质(包括传热)。它们应能使气、液接触面大、传质系数高,同时通量大而阻力小,所以要求填料层空隙率高、比表面积大、表面潮湿性能好,并在结构上还要有利于两相亲密接触,促进湍流。制造材料又要对所处理的物料有耐腐蚀性,并具有确定的机械强度,使填料层底部不致因受压而碎裂、变形。 常用的塔填料可分为两大类:散装填料与规整填料。 (3)填料支撑装置填料支撑装置的作用是支撑塔内填料层,对其要求是:第一,应有充足的强度和刚度,能支撑填料的重量、填料层的持液量及操作中的附加压力等;其次,应具有大于填料层孔隙率的开孔率,以防止在此处首先发生液泛;第三,结构符合常理,有利于气液二相的匀整分布,阻力小,便于拆装。
常用的填料支撑装置有栅板型、孔管型和驼峰型。。选择哪种支撑装置,主要是根据塔径、运用的填料种类和型号、塔体及填料的材质、气液流速而定。
(4)填料压紧装置为保持操作中填料床层为一高度恒定的固定床,从而保持匀整一样的空隙结构,使操作正常、稳定,在填料填装后于其上方安装填料压紧装置。这样,可以有效的预防在高压降、瞬时负荷波动等状况下填料床层发生松动和跳动。
填料压紧装置分为填料压板和床层限制板两大类。,填料压板自由放置于填料层上端,靠自身重力将填料压紧,它适用于陶瓷、石墨制的散装填料,因其易碎,当填料层发生裂开时,填料层孔隙率下降,此时填料压板可随填料层一起下落,仍能紧紧压住填料而不可能会引起填料松动。床层限制板用于金属散装填料、塑料散装填料及全部规整填料。因金属及塑料填料不易裂开,且有弹性,在填装正确时不会使填料下沉。床层限制板要固定在塔壁上,为不影响液体分布器的安装和运用,不能接受连续的塔圈固定,对于小塔可用螺丝固定于塔壁,而大塔则用支耳固定。