填充塔
正文
又稱填料塔，是一類用於氣液和液液系統的微分接觸傳質設備，主要由圓筒形塔體和堆放在塔內對傳質起關鍵作用的填料等組成，用於吸收、蒸餾和萃取，也可用於接觸式換熱、增濕、減濕和氣液相反應過程。填充塔的套用始於19世紀中葉，起初在空塔中填充碎石、磚塊和焦炭等塊狀物，以增強氣液兩相間的傳質。1914年德國人F.拉西首先採用高度與直徑相等的陶瓷環填料（現稱拉西環）推動了填充塔的發展。此後，多種新填料相繼出現，填充塔的性能不斷得到改善，近30年來,填充塔的研究及其套用取得巨大進展,不僅開發了數十種新型高效填料，還較好地解決了設備放大問題。到60年代中期，直徑數米乃至十幾米的填充塔已不足為奇。現在，填充塔已與板式塔並駕齊驅，成為廣泛套用的傳質設備。
結構 用於氣液系統的填充塔（圖1）,由塔體、填料、填料的壓板和支承板、液體分布器和液體再分布器等組成。填料堆於支承板上，有些可以任意堆放,有些則必須規整排列。填充塔逆流操作時,氣體自塔底進入,在填料間隙中向上流動；液體自塔頂加入,通過液體分布器均勻噴灑於整個塔截面上。液體分布器（圖2）的性能對塔的性能有很大影響,液體在填料表面形成液膜，向下流動時形成不斷更新的傳質表面。液體沿任意堆放的填料層向下流動時，沿塔壁流動的液體逐漸增多，稱為壁流現象。壁流現象影響到氣液的均勻接觸，因此填料層較高時，宜每隔一定距離設定液體再分布器，使液體重新均勻分布。規整排列的填料，一般可不設再分布器，但對液體在塔頂初始分布的均勻性要求則更高。有時在塔頂還設定除沫器，以除去氣流中的霧沫。
填充塔
填充塔填料 是填充塔的基本構件，填充塔內兩相接觸傳質狀況主要由填料特性決定。填料的主要特性參數是：①比表面積。即單位體積填料層所具有的表面積，比表面積應儘可能大；②空隙率。填料層內空隙所占的體積分率，為減少氣體的流動阻力，提高填充塔的通過能力，空隙率應儘可能大。此外，性能優良的填料還必須易於製造，價格低廉，耐腐蝕並具有一定的機械強度。
工業上常用的填料(圖3)
種類很多,按填料在塔內的填充方式，可分為亂堆填料與整砌填料。按幾何形狀可分為：①環形填料，包括拉西環、鮑爾環和階梯環等。②鞍形填料，包括弧鞍形填料、矩鞍形填料及環鞍形填料等。③規整填料，有格柵填料、波紋填料和絲網填料等。填料還可分為用陶瓷、塑膠、金屬等製成的實體填料，和用金屬絲網製成的網體填料。實體填料價格便宜，是常用的類型,但當液氣流量比很小時,為保證填料表面充分潤濕，宜採用網體填料。 流動特性 氣液兩相在填充塔內的流動特性,可用氣體通過填料層的壓力降與氣液兩相流量的關係曲線（圖4）
來表述。在低氣速下，氣體與液膜之間的摩擦阻力極小 ,填料層內的液膜厚度主要取決於液體流量,氣體流量的影響可忽略,氣體通過濕填料層的壓降，與氣體流量的關係幾乎同乾填料層一樣,即與氣體流量的1.8～2.0次方成正比（圖中的線1～2）。增加液體流量,液膜增厚，氣體在填料間隙中的實際流速增加，壓力降也隨之增大(線1′～2′)。當氣體流量增加到某一數值時，氣體對液膜的摩擦阻力已不能忽略，開始攔液，此時液膜隨氣體流量增加而增厚，壓力降曲線變陡（線2～3與線2′～3′）。壓力降曲線變陡的起點（點 2與點2′）稱為載點。當氣體流量高達某一值時，填料層內的液膜急劇增厚，壓力降急劇增加，壓力降曲線近乎垂直，最終或者使液體轉化為連續相，而氣體成分散相以氣泡形式穿過液層；或者使液體從塔頂溢出,此種現象稱為液泛。操作進入液泛的轉折點（點3與點3′）稱為泛點。在設計填充塔時，一般取泛點氣速的50％～80％作為操作氣速。 填充塔的特點 填充塔用於氣液系統時，與板式塔相比，有如下特點：①氣相壓力降小；②易用耐腐蝕材料製造；③塔內持液量小；④有破碎泡沫的作用；⑤小直徑塔（0.6m以下）的造價便宜；⑥為保證填料的充分潤濕，液氣比太小的操作不相宜；⑦對於氣、液相流量變化的適應性差；⑧易被固體雜質堵塞，清理又不方便；⑨塔內部很難進行換熱，難以從側線抽出產品。
填充塔用於液液系統時，因其分離效果較差，使用不廣。隨著對填充塔研究的深入，將會繼續創製新型高效填料，放大問題將得到更可靠的解決，填充塔的套用範圍可望進一步擴大。(見彩圖)
填充塔蕭成基等著：《氣液傳質設備》（《化學工程手冊》第13篇），化學工業出版社，北京，1979。
