学文网摘 要：液体分布装置是填料塔的重要部件，保证液体分布装置的优良性能对填料塔传质效率有着巨大的影响。本文对液体分布装置的设计要求和结构型式进行了分析，论述了几个设计中的关键点以及常用结构型式的优缺点。
关键词：液体分布装置 设计 结构 分析
填料塔是化学工程传质与分离过程中不可或缺的重要操作设备，填料塔具有结构简单、压力降小且可用各种材料制作等优点。以其独特的的优越性越来越被广泛应用于工程实践中。填料塔的重要部件之一就是液体分布装置。液体分布装置置于一段填料的上端，它将回流液和液相加料均匀地分布到填料表面上，形成液体初始分布和再分布。对于任一装填完毕的填料塔，气速的分布、液相的均匀分布都是非常重要的。由此可见，液体分布装置的设计是填料塔达到预期的分离效果的重要条件。下面从液体分布装置的设计要求和典型结构型式两方面进行分析、阐述。
一、液体分布装置设计要求分析
性能优良的液体分布装置设计时应从以下几个方面考虑和分析。
1.液体均匀分布：
1）喷淋点的设置
喷淋点点数的设计在液体分布装置的设计中至关重要，它是衡量液体分布器性能的关键。在填料塔的设计过程中，为了使液体均匀分布，原则上应增加单位面积的喷淋点数，但是由于结构的限制，不可能将喷淋点数设计无限多，同时如果喷淋点数过多，液量一定，势必每一股液流的流量就小，这样不但容易堵塞也难以保证均匀分布，在实际工程设计时，喷淋点数可参考Eckert建议按下列指标确定，再综合考虑填料类型、塔径大小、操作条件等实际情况进行增大或减小点数。
D≈400mm每30cm2塔截面设一个喷淋点
D≈700mm每60cm2塔截面设一个喷淋点
D≈1200mm每100cm2塔截面设一个喷淋点
一般来说喷淋点数环形填料大于鞍形，新型开孔填料大于拉西环之类的非开孔填料；填料尺寸增大，喷淋点密度减小；低喷淋密度应取较大的喷淋点密度；实验塔高于工业塔；规则填料还可根据比表面大小确定喷淋点密度，比表面积越大，喷淋点越多，其喷淋点密度远大于散堆填料。
2）避免壁流
任何程度的壁流都会降低效率，在填料之间设置液体再分布装置很大程度是考虑避免液体壁流，重新分布，让气液两相能充分接触，以达到提高分离效率的目的。同时考虑便与液体分布装置与塔壁之间的安装，所以在靠近塔壁的10%塔径区域内尽量少设置喷淋点，设置时此范围的分布流量不超过总流量的10%。
2.气相足够的通道和自由空间
气相通道和液体分布喷淋点互相矛盾，气相通道大，则气速小，而液体可分布的喷淋点就要少，这样液体的喷淋速度大，液体分布装置不容易保持一定的液层高度，影响液体均匀分布；但若气流通道太小，则气速过高，液体可分布的喷淋点就要多，这样液体的喷淋速度减小，当气流穿过升气管的压降大于液柱压头时，会发生局部液泛，最终导致塔液泛，这是不允许的。在工程设计时气相通道应至少占塔截面的20%以上。在保证液体分布喷淋点数的情况下尽量加大气相通道。
液体分布装置的安装位置，通常要高于填料层表面150-300mm，以提供足够的自由空间，让上升气流顺利穿过分布器，减小塔压降，尤其适合减压操作的填料塔。
3.操作弹性
液体分布装置的操作弹性定义为能满足各项基本要求的条件下，液体的最大和最小负荷之比。通长设计时要保证操作弹性能达到1.5～4.0。
液体分布器的操作弹性，确定于分布器内出口平均流速u和液头高度H 的上下限。上限决定了最大液流量，下限决定了最小液流量。设计时根据uH的计算，确定合适的操作弹性。一般设计时最佳操作点为液头高度H为100mm，出口流速u为1m/s。
4.结构简单、价格低廉。
在满足各种条件前提下，结构简单，价格低廉也是评价一个分布器性能优良的重要条件。
二、液体分布装置的典型结构型式分析
液体分布装置的类型繁多，结构各异。目前常用的装置主要是溢流型和多孔型两大类。溢流型常见的溢流槽式气液分布装置，多孔型被广泛应用的是可拆槽盘式液体分布装置。
1.溢流槽式液体分布装置
1）结构型式：它的结构是由多个相互平行的和保持一定距离的分配槽和喷淋槽组成。分配槽级数由塔径和液体负荷而异，在1～3个之间选用。槽内流速不高于0.24～0.3m/s，喷淋槽两侧具有三角形或矩形的堰口，堰口下沿在同一水平面上，堰口个数应满足喷淋点数的要求。
2）优缺点：气体通过槽间的缝隙由下自上的流动，自由截面大；液体经过分配槽和喷淋槽后均匀的喷淋到填料层上，液体分布均匀。因此溢流槽式液体分布装置具有液体分布质量高，气相流动阻力低，处理量大，操作弹性好，不易堵塞可处理固体粒子的液体等优点。缺点是结构复杂，安装困难，占用空间较大，液体初始分布很好，再分布较困难。总之溢流槽式液体分布装置是适应性较好的分布器，特别适合大流量、大塔径使用。
2.可拆槽盘式分布装置
1）结构型式：它的结构是分布盘上开有升起的矩形升气槽，矩形槽内焊有倒液角钢，矩形槽上开上部和下部两排小孔。液体收集于盘上，经矩形升气槽小孔流进导液角钢排出。气体通道为矩形升气槽。矩形槽下排小孔数满足喷淋点数要求，通常（95±10）个/m2。矩形槽面积满足气相通道要求，即槽面积占塔截面积的20%，
2）优缺点：这种分布器兼有液体收集、分布和气体分布的作用，操作弹性可高达4以上。适合于液体初始分布和再分布。缺点是液体量大时，液体分布的均匀性受限制。
三、结束语
液体分布装置的设计不仅要考虑液相和气相的均匀分布，还要考虑选择合理的结构型式，从液相特性和气相特性综合考虑，既能保证填料塔的较高的分离效率，同时要考虑结构简单易于安装和加工制作。
作者简历：高和平1990年 天津大学化工设备专业毕业，1990-今 在珠海联邦制药股份有限公司设备部工作。
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