同样的塔径、同样的填料总量,装成一层和装成三层,处理效果能差出一截。差别不在填料,在液体到底有没有均匀地流过它们。

液体为什么会跑偏

填料层里最靠近塔壁的一圈,空隙率天生比中心区高——球是圆的,塔壁是平的,贴壁处堆不密实。液体总往阻力小的地方走,于是越往下走,贴壁的流量越大,中心区越干。这就是壁流

还有一种叫沟流:液体在填料层内部找到一条相对通畅的路径,顺着它一路下来,两边的填料基本不参与传质。装填不均匀、局部有破碎堵塞、初始喷淋不匀,都会诱发沟流。

这两件事的共同结果是:塔里有相当一部分填料是在陪跑的。你按总表面积算出来的处理能力,实际打了折。而且层越高,偏得越厉害——所以问题的答案不是把填料装得更高,是把它切开。

分层的意义就是重新洗牌

每一层结束的位置把液体收集起来、重新分配一次,前面积累的偏流就被清零。下一层重新从均匀开始。这就是分层和层间再分布的全部道理。

单层高度定多少,主要看塔径:塔径越大,横向偏流走得越远,单层就该越矮,通常按塔径的若干倍这个量级来控制,同时还有一个绝对上限。另外塔径和填料公称尺寸的比值也不能太小,比值过小时壁效应会大到无法接受——小塔配大球是常见的错配。

层间要有的东西

  • 液体再分布器。把上一层流下来的液体收齐再撒开。形式有槽式、盘式、斗式,小塔用简易的开孔盘也够用,关键是开孔均匀、不易堵。
  • 壁流挡圈。装在塔壁内侧的一圈斜挡板,把贴着壁走的液体拨回中心区。构造简单、见效明显,但必须和塔壁焊严——焊不严,液体从挡圈背后溜过去,等于没装。
  • 支撑格栅和压网。下面托住,上面压住。高气速时没有压网,填料会被顶起来互相磨。
  • 足够的层间空间。要留出安装和检修的高度。图纸上层间只留十几公分,现场的分布器根本装不进去,这种事不少见。

装填时的几个动作,决定了初始分布

再好的分层设计,装料时糟蹋掉也是白搭。整袋从人孔口一股脑倒下去,球会在正下方堆成一个锥,四周稀、中间密,从第一天起分布就是偏的。正确的做法是分批往里送、边送边扒平,每装一段停下来看一眼表面是不是水平。

另外两点:装填前把塔内清干净,上一轮的碎球和垢块留在里面,就是天然的沟流通道;装完后表面要扒平并压好压网,不能中间高四周低。这些活儿花不了多少时间,但省不得。

气相同样会走偏

液体的事说完,别忘了气体。进气口正对面的区域气速高,靠近进气口背侧的区域气速低,如果进气段没有导流或者气体分布板,塔的下半截其实是斜着在工作的。填料层本身有一定的均布作用,但要它把进气的偏差全部纠正过来,代价是白白多出来的阻力。

判断有没有偏流,最直接的办法是停机后开人孔看填料表面:颜色深浅不均、干湿分明、局部结垢,就是在告诉你液体没走匀。金浩丰的客户里有做喷淋塔的老手,每次检修必拍一张填料表面的照片存档,几年下来一对比,塔的毛病看得清清楚楚。

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