精馏塔填料支承、限定装置及除沫器的设计与应用

精馏塔填料支承、限定装置及除沫器的设计与应用

填料塔作为一种典型的气液传质设备，在化工、石油、环保等多个领域得到广泛应用，尤其在吸收、解吸、蒸馏和萃取等工艺过程中。通过在塔内填充特定填料，该设备能够显著增加气液两相的接触面积，进而提升传质效率。填料塔适用于多种化工过程，包括气体吸收、解吸、蒸馏和萃取等。

填料作为填料塔的核心组成部分，提供了气液两相接触的界面，其与塔体结构共同决定了塔的性能。除了作为气液传质主要部件的填料外，填料塔的辅助设备主要包括液体喷淋装置、除沫装置、液体再分布器以及填料支承、限定装置及除沫器等。本文将重点探讨填料支承、限定装置及除沫器。

 

一、填料支承装置

填料的支承装置对其操作性能具有重要影响。设计不当可能导致填料塔无法正常工作。填料支承装置的基本要求包括：

1.足够的强度和刚度：确保能够支撑填料及其所持有的液体重量（持液量）。

2.足够的开孔率：开孔率通常需大于填料的孔隙率，以减少气液两相通过时的阻力，防止在支承处发生液泛。

3.均匀分布：装置结构应有利于气液相的均匀分布，同时阻力不应超过20Pa。

4.制造、安装、拆卸便捷：便于维护和检修。

常见的填料支承装置类型包括栅格板、格栅板和波形板。其中：

（1）栅格板：通常由扁钢组焊而成，结构简单且强度高，特别适用于规整填料的支承，是填料塔中较为常用的一种支承方式。

（2）格栅板：由格条、栅条及边圈组成，同样适用于规整填料的支承。

波形板：由开孔金属平板冲压成波形，具有较高的自由截面率，允许较高的气液负荷，气体通过时产生的压降小。波形结构提高了刚度和强度，适合散堆填料的支承。

二、填料限定装置

为了保证填料塔在工作状态下填料床层的稳定性，防止高气相负荷或负荷突变时填料层发生松动，破坏填料层结构，甚至导致填料流失，必须在填料层顶部设置填料限定装置。填料限定装置主要分为两类：

1.填料压板：放置于填料上端，仅依靠自身重力将填料压紧。适用于陶瓷填料，防止陶瓷填料移动撞击导致破碎。

2.床层限定板：固定于塔壁上，适用于金属和塑料填料，防止填料层膨胀改变初始堆积状态，导致流体分布不均。

填料压板主要有两种形式：

栅条形压板：栅条间距为填料直径的0.6~0.8倍。

丝网压板：用金属丝编织的大孔金属网焊接于金属支承圈上，网孔大小应确保填料无法通过。压板的重量需适中，通常按每平方米1100N设计，必要时需加装压铁以满足重量要求。

三、除沫装置

气体从塔顶流出时，会夹带少量液滴。为使这些液滴重新返回塔内，通常在塔内液体喷淋装置上方安装除沫器。常用的除沫器类型包括：

1.折流板式除沫器：气体流经曲折通道时，气流中的液滴因惯性附着于折流板壁，然后流回塔内。

2.填料层式除沫器：气流通过填料层时，气流中的液滴附着于填料表面流回塔内。过去曾使用拉西环除沫，但其阻力大，效果不理想。现代多采用金属丝网或尼龙丝网填料层，填料层高度为0.1~0.15m，压降小于25mmH2O（1mmH2O = 9.80665Pa），可有效去除大于5μm的液滴，效率可达98%~99%。

通过合理设计和选用填料支承装置、填料限定装置及除沫装置，可以显著提升填料塔的操作性能和稳定性。

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