槽式液體分布器

1、液體分布器設(shè)計要求
    在設(shè)計填料塔時，通常假設(shè)氣相和液相沿塔截面是均勻分布的，但大量試驗表明，液體在填料層內(nèi)不是呈均勻的柱塞流狀態(tài)，而是有壁流、溝流等橫向流動，這種不均勻分布會降低塔的分離性能。造成液體不均勻分布的因素很多，除了填料本身固有的對液體的分散特性外，液體分布器則是影響液體分布的關(guān)鍵因素之一，液體在塔截面上的分布點不可能是無限的。對于小孔式分布點，常希望孔數(shù)越多越好，這樣可提高均勻分布程度，但對于一定的液體流量，孔數(shù)越多，則孔徑越小。孔徑過小必然對固體雜質(zhì)敏感，孔易被堵塞．孔數(shù)多反而造成分布不均勻，孔徑的下限應(yīng)視物料中固體顆粒情況而定。填料塔的操作彈性往往不是由填料性能決定，而是由液體分布器的操作彈性所決定。連續(xù)操作的填料塔，液體回流量或噴淋量比較穩(wěn)定。通用型液體分布器的操作彈性一般為30%～99%，*可以滿足連續(xù)操作塔的要求。對于分批精餾塔，在1個操作周期中回流比有大幅變動。多用途塔的被分離物經(jīng)常變換，回流比或噴淋量變化也很大。這種場合下液體分布器的操作彈性很高，需要進行特殊設(shè)計，否則塔的分離性能會時好時壞。對于大多數(shù)物，填料塔的效率除與填料本身特性有關(guān)外，與液體的均布程度也有很大關(guān)除采用填料外，還必須有結(jié)構(gòu)合理的塔內(nèi)件，特別是性能良好的液體分布器。
    良好的液體分布器應(yīng)具備下列特點：液體分布均勻，氣相通過的自由截面大，阻力小，操作彈性大，不易堵塞，不易造成霧沫夾帶和泡沫，制造容易，安裝方便。就液體分布的推動力來講，液體分布器可分為壓力型和重力型2大類，筆者將對填料塔中常用的重力型槽式分布器進行討論。
2、噴淋密度確定
    液體在填料塔內(nèi)的不良分布可分為小規(guī)模(自然)和大規(guī)模不良分布2種。小規(guī)模不良分布是由填料層內(nèi)液體的溝流而造成。國外研究表明，這種不良分布的影響可以通過溝流的相互混合而減小，對填料塔的效率影響不大。大規(guī)模的液體不良分布主要是由于分布器初始分布不良而造成的，它可以使整個填料塔的效率明顯下降。荷蘭Delft大學(xué)Hoek在其博士論文中指出，填料層內(nèi)部會形成一定數(shù)量的優(yōu)先流動途徑，若液體分布器單位面積上的噴淋數(shù)大于上述單位面積上優(yōu)先流動途徑數(shù)，則填料效率能夠得到充分提高。液體噴入填料層后，在向下流動過程中蓮漸分散，zui后達到穩(wěn)定的流動途徑數(shù)。在這段填料層中有一液體逐漸達到均勻分散的過程，故其中的填料表面并未被充分和全部利用。當單位面積上的噴淋點數(shù)小于單位面積上優(yōu)先流動途徑時，這一分散過程所需填料層高度加大，亦即未充分發(fā)揮填料分離性能的液體分布段將加長。嚴重時液體流到填料層下端出口處，未達到穩(wěn)定的流動途徑數(shù)，則整個填料層效率明顯下降。因此，規(guī)整填料對液體的分布有1個單位面積上噴淋點數(shù)的要求，根據(jù)實驗結(jié)果，工程上一般均采用填料的比表面積來確定單位面積上的噴淋點數(shù)
3、設(shè)計計算
    槽式液體分布器是將液體通過噴淋孔分布到填料層的上端，在已知噴淋量的前提下，需對噴淋孔數(shù)量進行必要的計算。按照流體力學(xué)的孔流公式，重力式分布器的排液量與小孔數(shù)目以及孔徑存在著以下關(guān)：
Q=2(π／4)dnCd(2gh)1/2 (2)式中，Q為流體流率，m/s；Cd為孔流數(shù)；d為噴淋孔直徑，m；n為小孔數(shù)目；h為小孔以上液位高度，m；g為重力加速度，m/s。
    根據(jù)工程實際應(yīng)用經(jīng)驗，為簡化計算，孔流數(shù)根據(jù)打孔方式取值，沖孔時Cd=0.7，鉆孔時Cd=0.62～0.63。根據(jù)我廠實際使用情況及經(jīng)驗，小孔液位高度應(yīng)滿足h>25 mm，否則，將導(dǎo)致分布質(zhì)量嚴重下降。zui大高度hmax距離分布器上端應(yīng)至少應(yīng)25 mm，考慮到實際生產(chǎn)中進液量的波動，設(shè)計液位應(yīng)為分布器高度的50%~70%,。由式(1)可知，zui小噴淋孔數(shù)由表l確定后，d就僅與Q和h有關(guān)，應(yīng)通過計算確定，一般不應(yīng)小于2.5mm，在易堵場合應(yīng)選用大孔徑。
4、結(jié)構(gòu)
    槽式液體分布器是由長短不等的槽組成，有主副槽之分，副槽有獨立式和連通式。液體首入主槽，再由主槽分配到各副槽，然后再把液體噴淋到填料表面上。為防止液體飛濺和主槽內(nèi)液面波動，液體進料管中布液孔流速不應(yīng)超過1.2m/s。通常將槽式分布器設(shè)計成分體式，以便從孔送入塔內(nèi)進行組裝，通常每2～3個槽連為一體，使這些槽內(nèi)液面保
持一致，以利于液體均勻分布。為了改善槽式液體分布器的分布效果，在設(shè)計結(jié)構(gòu)時，常在噴淋孔附近設(shè)置擋板，將由噴淋孔射出的液體流擊碎成液滴群，將點噴淋化為線噴淋，從而使分布均勻。
5、質(zhì)量評價
    液體分布器的設(shè)計主要基于實驗分析，因而從理論上進行質(zhì)量評價十分困難，目前尚屬于新的領(lǐng)域 Spiegd提出1種較簡易的評價方法，在工程上得到廣泛應(yīng)用。其評價方法為，在單位面積內(nèi)(如0.1～0.2 m2 )，將實測液體分布器的液流率與相同面積內(nèi)標準液流率相比，按下式計算相對偏差，并認為△L／L<4%為優(yōu)，△L／L=4%~6%為良，△L／L=6%~10%為中，△L／L≥10%為差。                                
6、結(jié)語

    是一種新型液體分布器，其質(zhì)量高低對填料塔的操作影響很大，設(shè)計時應(yīng)該按實驗結(jié)論及理論公式進行詳細分析，充分發(fā)揮其布液均勻，操作彈性大的優(yōu)點，以改善填料塔的操作性能。