填料塔的附属设备：液体喷淋装置

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。

除了用于气液传质的主要部件填料外，填料塔的附属设备主要有液体喷淋装置、除沫装置、液体再分布器及填料支承装置等。本期主要介绍液体喷淋装置。

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。为使液流分布均匀，液体在塔顶的初始分布须均匀。经验表明，对塔径为0.75m以上的塔，每平方米塔横截面上应有40~50个喷淋点；对塔径在0.75m以下的塔，喷淋点密度至少应为每平方米塔截面上160个。为了满足不同塔径、不同液体流量以及不同均布程度的要求，液体喷淋装置有多种结构形式，按操作原理可分为喷洒形、溢流形、冲击形等，按结构又可分为管式、排管式、喷头式、盘式、槽式等形式，如图1所示。

图1  液体喷淋装置结构形式

（1）环管多孔喷淋器：如图1（a）所示，在环管的下部开有 3～5 排孔径为 4～5mm的小孔，开孔总面积与管子截面积大约相等。环管多孔喷淋器结构较简单，喷淋均匀度比直管好，适用于直径小于1200mm的塔设备。

（2）排管式喷淋器：如图1（b）、（c）所示。它由液体进口主管和多列排管组成。主管将进口液体分流给各列排管。每根排管上开有1~3排布液孔，孔径为43~6mm。排管式喷淋器一般采用可拆连接，以便通过人孔进行安装和拆卸。安装位置至少要高于填料表面层150~200mm。当液体负荷小于25m³/（m²·h）时，排管式喷淋器可提供更好的液体分布。

其缺点是当液体负荷过大时，液体高速喷出，易形成雾沫夹带，影响分布效果，且操作弹性不大。

（3）喷头式喷淋器：又叫莲蓬头，是应用较多的液体分布装置。莲蓬头一般由球面构成。莲蓬头直径d为塔径D的 1/5~1/3，开孔总数由计算确定。莲蓬头距填料表面高度约为塔径的（0.5～1）倍。莲蓬头喷淋器结构简单，安装方便，但容易堵塞，一般适用于直径小于600mm的塔设备。这种装置要求液体洁净，以免发生小孔堵塞，影响布液的均匀性。

多孔式喷淋器结构简单，安装、拆卸简便，但喷淋面积小，而且不均匀，只能用于塔径较小，且对喷淋均匀性要求不高的场合。

（4）槽式喷淋器：属于溢流型分布器，其结构如图1（d）、（e）所示。操作时，液体由上部进液管进入分配槽，漫过分配槽顶部缺口流入喷淋槽，喷淋槽内的液体经槽的底部孔道和侧部的堰口分布在填料上。分配槽通过螺钉支承在喷淋槽上，喷淋槽用卡子固定在塔体的支持圈上。

槽式喷淋器的液体不易堵塞，分布均匀，处理量大，操作弹性好，抗污染能力强，适应的塔径范围广，是应用比较广泛的液体分布装置。但因液体是由分配槽的V形缺口流出，故对安装的水平度有一定要求。

（5）挡板式喷淋器：挡板式喷淋器是将管内流出的液体经挡板反溅洒开的液体喷淋装置，其结构简单，不会堵塞，但布液不够均匀。如图1（f）所示。

（6）溢流型盘式喷淋器：图2所示为一溢流型盘式喷淋器。它与多孔式液体喷淋器不同，进入布液器的液体超过堰的高度时，依靠液体的自重通过堰口流出，并沿着溢流管壁呈膜状流下，淋洒至填料层上。溢流型布液装置目前广泛应用于大型填料塔。它的优点是操作弹性大，不易堵塞，操作可靠且便于分块安装。

 

图2  溢流型盘式喷淋器

操作时，液体从中央进液管加到分布盘内，然后从分布盘上的降液管溢出，淋洒到填料上。气体则从分布盘与塔壁的间隙和各升气溢流管上升。升气管有圆形和矩形两种，如图3、图4 所示。降液管一般按正三角形排列。为了避免堵塞，降液管直径不小于15mm，管子中心距为管径的2～3倍。分布盘的周边一般焊有三个耳座，通过耳座上的螺钉，将分布盘支承在支座上。拧动螺钉，还可调整分布盘的水平度，以便液体均匀地淋洒到填料层上。

 

图3  盘式喷淋器圆形升气管

 

图4  盘式喷淋器矩形升气管

（7）冲击型喷淋器：冲击型喷淋器如图5 所示。反射板式喷淋器属于冲击型布液装置，它由中心管和反射板组成，见图5（a）。操作时液体沿中心管流下，靠液体冲击反射板的反射分散作用而分布液体。反射板可做成平板、凸板和锥形板等形状，为了使填料层中央部分有液体喷淋，在反射板中央钻有小孔。当液体喷淋均匀性要求较高时，还可由多块反射板组成宝塔式喷淋器，如图5（b）所示。

冲击型喷淋器喷洒范围大，液体流量大、结构简单、不易堵塞。但应当在稳定的压头下工作，否则影响喷淋范围和效果。

图5  冲击型喷淋器