第六節(jié)填料塔1填料塔的結(jié)構(gòu)及填料的特性2填料塔具有生產(chǎn)能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等優(yōu)點(diǎn)。填料塔也有一些不足之處，如填料造價(jià)高；當(dāng)液體負(fù)荷較小時(shí)不能有效地潤(rùn)濕填料表面，使傳質(zhì)效率降低；不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料；對(duì)側(cè)線進(jìn)料和出料等復(fù)雜精餾不太適合等。3填料的類型

填料的種類很多，根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料。拉西環(huán)456填料的性能評(píng)價(jià)填料的幾何特性填料的幾何特性數(shù)據(jù)主要包括比表面積、空隙率、填料因子等，是評(píng)價(jià)填料性能的基本參數(shù)。比表面積單位體積填料的填料表面積稱為比表面積，以a表示，其單位為m2/m3。填料的比表面積愈大，所提供的氣液傳質(zhì)面積愈大。因此，比表面積是評(píng)價(jià)填料性能優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)?？障堵蕟挝惑w積填料中的空隙體積稱為空隙率，以e表示，其單位為m3/m3，或以%表示。填料的空隙率越大，氣體通過(guò)的能力越大且壓降低。因此，空隙率是評(píng)價(jià)填料性能優(yōu)劣的又一重要指標(biāo)。

7填料因子:填料的比表面積與空隙率三次方的比值，即a/e

3，稱為填料因子，以f表示，其單位為1/m。填料因子分為干填料因子與濕填料因子，填料未被液體潤(rùn)濕時(shí)的a/e3稱為干填料因子，它反映填料的幾何特性；填料被液體潤(rùn)濕后，填料表面覆蓋了一層液膜，a和e

均發(fā)生相應(yīng)的變化，此時(shí)的a/e

3

稱為濕填料因子，它表示填料的流體力學(xué)性能，f值越小，表明流動(dòng)阻力越小。8填料的性能評(píng)價(jià)

填料性能的優(yōu)劣通常根據(jù)效率、通量及壓降三要素衡量。在相同的操作條件下，填料的比表面積越大，氣液分布越均勻，表面的潤(rùn)濕性能越好，則傳質(zhì)效率越高；填料的空隙率越大，結(jié)構(gòu)越開敞，則通量越大，壓降亦越低。9填料塔的流體力學(xué)性能

填料塔的流體力學(xué)性能主要包括填料層的持液量、填料層的壓降、液泛、填料表面的潤(rùn)濕及返混等。

填料層的持液量

在一定操作條件下，在單位體積填料層內(nèi)所積存的液體體積，以(m3液體)/(m3填料)表示。一般來(lái)說(shuō)，適當(dāng)?shù)某忠毫繉?duì)填料塔操作的穩(wěn)定性和傳質(zhì)是有益的，但持液量過(guò)大，將減少填料層的空隙和氣相流通截面，使壓降增大，處理能力下降。10填料層的壓降

在逆流操作的填料塔中，從塔頂噴淋下來(lái)的液體，依靠重力在填料表面成膜狀向下流動(dòng)，上升氣體與下降液膜的摩擦阻力形成了填料層的壓降。填料層壓降與液體噴淋量及氣速有關(guān)，在一定的氣速下，液體噴淋量越大，壓降越大；在一定的液體噴淋量下，氣速越大，壓降也越大。

11以線B為例:u較低（點(diǎn)L以下）:線與A線大致平行。u

P

液體下流與流速無(wú)關(guān)u大于uL以后:線斜率增大,上升氣流開始阻礙液體順利下流,Pu大于uF以后:P與u成垂直關(guān)系,表明上升氣體足以阻止液體下流,于是液體填料層充滿填料層空隙,氣體只能鼓泡上升,隨之液體被氣流帶出塔頂,發(fā)生液泛。12液泛在泛點(diǎn)氣速下，持液量的增多使液相由分散相變?yōu)檫B續(xù)相，而氣相則由連續(xù)相變?yōu)榉稚⑾?，此時(shí)氣體呈氣泡形式通過(guò)液層，氣流出現(xiàn)脈動(dòng)，液體被大量帶出塔頂，塔的操作極不穩(wěn)定，甚至?xí)黄茐?，此種情況稱為淹塔或液泛。影響液泛的因素很多，如填料的特性、流體的物性及操作的液氣比等。

填料特性的影響集中體現(xiàn)在填料因子上。填料因子F值越小，越不易發(fā)生液泛現(xiàn)象。流體物性的影響體現(xiàn)在氣體密度、液體的密度和粘度上