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7.2 填料塔
7.2.1 填料塔的结构及填料特性
7.2.2 填料塔的水力学特性
7.2.3 板式塔与填料塔比较返回北京化工大学化工原理电子课件
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7.2.1 填料塔的结构及填料特性一、填料塔结构及作用
1、填料层
—— 提供气液接触的场所。
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2、液体分布器
—— 均匀分布液体，以避免发生沟流现象。
3、液体再分布器
—— 避免壁流现象发生。
4、支撑板
—— 支撑填料层，使气体均匀分布。
5、除沫器
—— 防止塔顶气体出口处夹带液体。
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二、填料作用及特性
1、填料作用
（ 1）提供气液接触面；
（ 2）强化气体湍动，降低气相传质阻力；
（ 3）更新液膜表面，降低液相传质阻力。
2、填料特性
（ 1）比表面积 a
定义：单位堆积体积所具有的表面积，
[m2/m3],[1/m]。
传质面积a
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（ 2）空隙率 ε
定义：单位体积填料中所具有的空隙体积,
[m3/m3]。
生产能力阻力?
大，水力学性能好。阻力小，达到液泛时值小 Fu
（ 3）干填料因子 a /ε 3与（湿）填料因子?
（湿）填料因子 —— 液泛条件下测得的 a/ε 3 。
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（ 4）堆积密度 ρP
单位体积填料所具有的质量,[kg/m3]。
p
气体短路壁流现象严重
，填料尺寸大
，填料尺寸小
a
a
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三、常用填料 （参看,P207 图 5-24）
材料：陶瓷,金属、塑料堆放：整砌、乱堆环形 （拉西环、鲍尔环、阶梯环）
鞍形 （矩鞍形、弧鞍形）
波纹形（板波纹、网状波纹）
形状返回北京化工大学化工原理电子课件
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拉西环 鲍尔环阶梯环?环返回北京化工大学化工原理电子课件
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板波纹 丝网波纹鞍形环 槽式液体分布器返回北京化工大学化工原理电子课件
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7.2.2 填料塔的水力学特性一、气体通过填料层的压降
L=0 干填料
L↑，空隙率 ε↓，气体流通通道减小，同一气速下，喷淋密度大，压降大。
L—— 载点 F—— 泛点返回北京化工大学化工原理电子课件
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1、恒持液量区
L点以上,u大，阻碍液体顺畅下流，持液量增加，此为拦液现象，出现拦液现象时的气速为 载点气速,超过载点气速后,ΔP∝ u>2.0 。
L点以下,u小，气液流动几乎与气速无关。
ΔP∝ u1.8?2.0，且基本与干填料平行。
2、载液区返回北京化工大学化工原理电子课件
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u↑↑,液体在塔内积累而发生液泛，此时的气速称 泛点气速 。 Δ P? u 斜率急剧增加,使填料塔不能正常操作。
3、液泛区
液膜厚度实际气速空塔气速不变 u
液泛、淹塔返回北京化工大学化工原理电子课件
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二、泛点气速的计算（参见 P208图 5-26）
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应用,
求泛点气速
根据允许压降值计算空塔气速或根据空塔气速计算压降。
常压塔,ΔP = 15~50 mmH2O/ m填料；
真空塔,ΔP < 8 mmH2O/ m填料此图显示出压降与泛点、填料因子、液汽比等参数的关系。
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三、持液量定义：操作时单位体积填料层内持有的液体体积。
总持液量 （静持液量与动持液量之和 ）
静持液量：指填料层静止接受喷淋液体并经过规定的滴液时间后，仍然停留在填料层中的液体量。
动持液量：指一定喷淋条件下持于填料层中的液体总量与静持液量之差。
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7.2.3 板式塔与填料塔比较一、板式塔
1、适用于塔径较大；
2、所需传质单元数或理论板数较多；
3、热量需从塔内移除；
4、适于较小液量；
5、适于处理有悬浮物的液体；
6、板式塔便于侧线采出。
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二、填料塔
1、适用于处理有腐蚀性的物料；
2、填料塔压力降较小，适用于真空蒸馏；
3、适用于间歇蒸馏或热敏性物料的蒸馏；
4、适用于处理易发泡的液体。
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7.2 填料塔
7.2.1 填料塔的结构及填料特性
7.2.2 填料塔的水力学特性
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7.2.1 填料塔的结构及填料特性一、填料塔结构及作用
1、填料层
—— 提供气液接触的场所。
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2、液体分布器
—— 均匀分布液体，以避免发生沟流现象。
3、液体再分布器
—— 避免壁流现象发生。
4、支撑板
—— 支撑填料层，使气体均匀分布。
5、除沫器
—— 防止塔顶气体出口处夹带液体。
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二、填料作用及特性
1、填料作用
（ 1）提供气液接触面；
（ 2）强化气体湍动，降低气相传质阻力；
（ 3）更新液膜表面，降低液相传质阻力。
2、填料特性
（ 1）比表面积 a
定义：单位堆积体积所具有的表面积，
[m2/m3],[1/m]。
传质面积a
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（ 2）空隙率 ε
定义：单位体积填料中所具有的空隙体积,
[m3/m3]。
生产能力阻力?
大，水力学性能好。阻力小，达到液泛时值小 Fu
（ 3）干填料因子 a /ε 3与（湿）填料因子?
（湿）填料因子 —— 液泛条件下测得的 a/ε 3 。
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（ 4）堆积密度 ρP
单位体积填料所具有的质量,[kg/m3]。
p
气体短路壁流现象严重
，填料尺寸大
，填料尺寸小
a
a
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三、常用填料 （参看,P207 图 5-24）
材料：陶瓷,金属、塑料堆放：整砌、乱堆环形 （拉西环、鲍尔环、阶梯环）
鞍形 （矩鞍形、弧鞍形）
波纹形（板波纹、网状波纹）
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拉西环 鲍尔环阶梯环?环返回北京化工大学化工原理电子课件
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板波纹 丝网波纹鞍形环 槽式液体分布器返回北京化工大学化工原理电子课件
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7.2.2 填料塔的水力学特性一、气体通过填料层的压降
L=0 干填料
L↑，空隙率 ε↓，气体流通通道减小，同一气速下，喷淋密度大，压降大。
L—— 载点 F—— 泛点返回北京化工大学化工原理电子课件
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1、恒持液量区
L点以上,u大，阻碍液体顺畅下流，持液量增加，此为拦液现象，出现拦液现象时的气速为 载点气速,超过载点气速后,ΔP∝ u>2.0 。
L点以下,u小，气液流动几乎与气速无关。
ΔP∝ u1.8?2.0，且基本与干填料平行。
2、载液区返回北京化工大学化工原理电子课件
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u↑↑,液体在塔内积累而发生液泛，此时的气速称 泛点气速 。 Δ P? u 斜率急剧增加,使填料塔不能正常操作。
3、液泛区
液膜厚度实际气速空塔气速不变 u
液泛、淹塔返回北京化工大学化工原理电子课件
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二、泛点气速的计算（参见 P208图 5-26）
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应用,
求泛点气速
根据允许压降值计算空塔气速或根据空塔气速计算压降。
常压塔,ΔP = 15~50 mmH2O/ m填料；
真空塔,ΔP < 8 mmH2O/ m填料此图显示出压降与泛点、填料因子、液汽比等参数的关系。
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三、持液量定义：操作时单位体积填料层内持有的液体体积。
总持液量 （静持液量与动持液量之和 ）
静持液量：指填料层静止接受喷淋液体并经过规定的滴液时间后，仍然停留在填料层中的液体量。
动持液量：指一定喷淋条件下持于填料层中的液体总量与静持液量之差。
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7.2.3 板式塔与填料塔比较一、板式塔
1、适用于塔径较大；
2、所需传质单元数或理论板数较多；
3、热量需从塔内移除；
4、适于较小液量；
5、适于处理有悬浮物的液体；
6、板式塔便于侧线采出。
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二、填料塔
1、适用于处理有腐蚀性的物料；
2、填料塔压力降较小，适用于真空蒸馏；
3、适用于间歇蒸馏或热敏性物料的蒸馏；
4、适用于处理易发泡的液体。
