填料支承结构与压紧装置的设计优化

3.7.3.1　填料支承装置

吸收操作时液泛往往首先在气液通道最小的塔截面上发生。填料层底部的支承板在设计中很容易被忽略,也可能因此而引起液泛,特别是在采用孔板作为支承板时。

在设计支承板时应满足下列三个基本条件:①自由截面不少于填料的空隙率;②要有足够的强度承受填料重量及填料空隙的液体;③要有一定的耐腐蚀性。

用竖扁钢制成的栅板作为支承板最为常用,如图3-15(a)所示。栅板可以制成整块或分块的。一般直径小于500 mm时,可制成整块;直径为600～800 mm时,可以分成两块;直径在900～1 200 mm时,分成三块;直径大于1 400 mm时,分成四块;使每块宽度约在300～400 mm之间,以便装卸。

栅板条之间的距离应约为填料环外径的0.6～0.7。在直径较大的塔中,当填料环尺寸较小的,也可采用间距较大的栅板,先在其上布满尺寸较大的十字分隔瓷环,再放置尺寸较小的瓷环。这样,栅板自由截面较大,如图3-15(c)所示。

当栅板结构不能满足自由截面要求时,可以采用如图3-15(b)所示的升气管式支承板或《化工原理(第四版)》教材[1]中图10-53(c)中的条形升气管式支承板。气相走升气管齿缝,液相由小孔及缝底部溢流而下。这类支承板,当有足够齿缝时,气相的自由截面积可以超过整个塔的横截面积,所以决不会在此造成液泛。

栅板的结构、尺寸和支承方法可参阅文献[6]。

图3-15　填料支承板(www.xing528.com)

3.7.3.2　填料压紧装置

为保证在工作状态下填料床层能够稳定,防止高气相负荷或负荷突然变动时填料层发生松动,破坏填料层结构,甚至造成填料流失,必须在填料层顶部设置填料限定装置。填料限定装置可分为两类,一类是由放置于填料上端,仅靠自身重力将填料压紧的填料限定装置,称为填料压板;另一类是将填料限定装置固定于塔壁上,称为床层限定板。填料压板常用于陶瓷填料,以免陶瓷填料发生移动撞击,造成填料破碎。床层限定板多用于金属和塑料填料,以防止由于填料层膨胀,改变其初始堆积状态而造成流体分布不均匀现象。

(1)填料压板填料压板主要有两种形式,一种是栅条形压板(如图3-16所示),另一种是丝网压板(如图3-17所示)。栅条形压板的栅条间距为填料直径的0.6～0.8。丝网压板是用金属丝纺织的大孔金属网焊接于金属支撑圈上,网孔的大小应以填料不能通过为限。填料压板的重量要适当,过重可能会压碎填料,过轻则难以起到作用,一般需要按1 100 N/m2设计,必要时需加装压铁以满足重量要求。

图3-16　栅条形压板

图3-17　丝网压板

(2)床层限制板床层限制板可以采用与填料压板类似的结构,但其重量较轻,一般为300 N/m2。