1。1。2  填料塔概述

塔器是一种用来分离和处理物质的工艺设备，与其他处理设备相比，具有很多的优点，如：操作简单便利、运行过程稳定、构成结构简单。在处理气体和液体时，它可以使气体和液体相互间进行传质或热传导。由于这些优越性，塔器在化工、炼油、医药等部门也被大量的使用[7]。塔器设备中，有两种应用最为普遍，分别是填料塔和板式塔。 

板式塔出现较早，研究也较为充分，运行模型相对成熟，与填料塔相比，有放大生产、造价低廉等优势，因此在七十年代之前，板式塔一直处于优势地位，广泛运用于各种物质处理中。不过，在七十年代初期，全球范围内出现了能源紧张的危机，由于板式塔节能效果一般，所以这就使人们的研究方向转向填料塔。填料塔作为一种专门处理气体和液体的设备，从产生到现在，已经被应用了一百余年。1914年，拉西环填料的出现，改变了填料塔当时的窘状，使其发展速度大大加快。填料塔技术在二十多年中，获得了飞速的发展，在工业应用的比例逐渐增大，最后改变了板式塔技术占据主要地位的状态[7]。

填料塔由许多不同的零件构成，主要零件是筒体、填料和塔内件。其中塔内件包括：液体分布装置、压紧装置、进料装置、气体分布装置等[8]。通过填料塔结构图（图1。1。），我们可以看出：一旦填料塔中填料层安置过高，液体沿着筒体向下流动时，就会产生壁流的现象，此时需要在填料塔中间部位安置再分布的装置，这样就可以解决壁流效应引起的物质分布不均问题。液体再分布的装置，一般分为两个部分，一个是液体收集的器具，另一个是液体再分布的器具[9]。

图1。1  填料塔结构图[14]

这些年，由于研究的推进，不断出现新型高效的填料塔，塔器的结构也发展出许多不同的样式，这样就可以选择对应的结构去处理不同的物质，这使填料塔具有了更加优越的性能。因此，填料塔不停地被推广，被广泛运用于工业之中，这改变了板式塔一统天下的局面。与板式塔相比，新研究出来的填料塔具有以下这些特点[8]：

（1）生产能力大

在填料塔中，上升的液体蒸汽与填料表面的逆流液体相互接触，最终实现物质的传质过程。如果对填料塔中塔内件的设计进行优化，就能够增加填料塔的生产能力，一般情况下，填料塔的生产能力都高于板式塔。

（2）分离效率高

塔器的分离功率由许多因素共同决定，如：塔器的性能是否优越、操作状态是否良好、分离物质是否相同、是否易于分离。分离物质相同的时候，填料塔的分离功率会高一些。操作状态会影响分离功率，一般情况下，真空和常压操作时，填料塔的功率高于板式塔；高压操作时，板式塔的分离功率高于填料塔。但是，分离物质的操作大部分都是处于常压或真空的状态，因此填料塔的优越性更强。

（3）压力降小

填料塔内部空隙多，因此填料塔内部压强低于板式塔。塔器内部压强小，有利于操作，能大量减少操作的能耗。大部分物质进行分离时，塔器内部压力越低，物质挥发度越高。新型填料塔还可以降低塔器的高度，缩小塔器的直径，这样就能减少液体回流，从而实现能量的节约和产品质量的提高。另外，低压强的塔器能够更好的实现热泵精馏之类的节能操作。

（4）操作弹性大

操作弹性是指塔器对操作反应的接受能力，也是塔器对操作负荷的的一种适应。填料本身对操作负荷具有很强的适应性，所以塔器的操作弹性由塔内件的操作弹性决定。特别是液体分布器的操作弹性，极大地影响了塔器的操作弹性。液体分布器可以进行不同的设计，不同的设计可以带给填料塔不同的操作弹性。因此，填料塔的操作弹性可以通过液体分布器的设计进行合理的调整。反之，板式塔的操作弹性由于各种因素的限制，不能进行相应的调整，弹性较小。文献综述