槽式液体分布器

1、液体分布器设计要求
    在设计填料塔时，通常假设气相和液相沿塔截面是均匀分布的，但大量试验表明，液体在填料层内不是呈均匀的柱塞流状态，而是有壁流、沟流等横向流动，这种不均匀分布会降低塔的分离性能。造成液体不均匀分布的因素很多，除了填料本身固有的对液体的分散特性外，液体分布器则是影响液体分布的关键因素之一，液体在塔截面上的分布点不可能是无限的。对于小孔式分布点，常希望孔数越多越好，这样可提高均匀分布程度，但对于一定的液体流量，孔数越多，则孔径越小。孔径过小必然对固体杂质敏感，孔易被堵塞．孔数多反而造成分布不均匀，孔径的下限应视物料中固体颗粒情况而定。填料塔的操作弹性往往不是由填料性能决定，而是由液体分布器的操作弹性所决定。连续操作的填料塔，液体回流量或喷淋量比较稳定。通用型液体分布器的操作弹性一般为30%～99%，*可以满足连续操作塔的要求。对于分批精馏塔，在1个操作周期中回流比有大幅变动。多用途塔的被分离物经常变换，回流比或喷淋量变化也很大。这种场合下液体分布器的操作弹性很高，需要进行特殊设计，否则塔的分离性能会时好时坏。对于大多数物，填料塔的效率除与填料本身特性有关外，与液体的均布程度也有很大关除采用填料外，还必须有结构合理的塔内件，特别是性能良好的液体分布器。
    良好的液体分布器应具备下列特点：液体分布均匀，气相通过的自由截面大，阻力小，操作弹性大，不易堵塞，不易造成雾沫夹带和泡沫，制造容易，安装方便。就液体分布的推动力来讲，液体分布器可分为压力型和重力型2大类，笔者将对填料塔中常用的重力型槽式分布器进行讨论。
2、喷淋密度确定
    液体在填料塔内的不良分布可分为小规模(自然)和大规模不良分布2种。小规模不良分布是由填料层内液体的沟流而造成。国外研究表明，这种不良分布的影响可以通过沟流的相互混合而减小，对填料塔的效率影响不大。大规模的液体不良分布主要是由于分布器初始分布不良而造成的，它可以使整个填料塔的效率明显下降。荷兰Delft大学Hoek在其博士论文中指出，填料层内部会形成一定数量的优先流动途径，若液体分布器单位面积上的喷淋数大于上述单位面积上优先流动途径数，则填料效率能够得到充分提高。液体喷入填料层后，在向下流动过程中莲渐分散，zui后达到稳定的流动途径数。在这段填料层中有一液体逐渐达到均匀分散的过程，故其中的填料表面并未被充分和全部利用。当单位面积上的喷淋点数小于单位面积上优先流动途径时，这一分散过程所需填料层高度加大，亦即未充分发挥填料分离性能的液体分布段将加长。严重时液体流到填料层下端出口处，未达到稳定的流动途径数，则整个填料层效率明显下降。因此，规整填料对液体的分布有1个单位面积上喷淋点数的要求，根据实验结果，工程上一般均采用填料的比表面积来确定单位面积上的喷淋点数
3、设计计算
    槽式液体分布器是将液体通过喷淋孔分布到填料层的上端，在已知喷淋量的前提下，需对喷淋孔数量进行必要的计算。按照流体力学的孔流公式，重力式分布器的排液量与小孔数目以及孔径存在着以下关：
Q=2(π／4)dnCd(2gh)1/2 (2)式中，Q为流体流率，m/s；Cd为孔流数；d为喷淋孔直径，m；n为小孔数目；h为小孔以上液位高度，m；g为重力加速度，m/s。
    根据工程实际应用经验，为简化计算，孔流数根据打孔方式取值，冲孔时Cd=0.7，钻孔时Cd=0.62～0.63。根据我厂实际使用情况及经验，小孔液位高度应满足h>25 mm，否则，将导致分布质量严重下降。zui大高度hmax距离分布器上端应至少应25 mm，考虑到实际生产中进液量的波动，设计液位应为分布器高度的50%~70%,。由式(1)可知，zui小喷淋孔数由表l确定后，d就仅与Q和h有关，应通过计算确定，一般不应小于2.5mm，在易堵场合应选用大孔径。
4、结构
    槽式液体分布器是由长短不等的槽组成，有主副槽之分，副槽有独立式和连通式。液体首入主槽，再由主槽分配到各副槽，然后再把液体喷淋到填料表面上。为防止液体飞溅和主槽内液面波动，液体进料管中布液孔流速不应超过1.2m/s。通常将槽式分布器设计成分体式，以便从孔送入塔内进行组装，通常每2～3个槽连为一体，使这些槽内液面保
持一致，以利于液体均匀分布。为了改善槽式液体分布器的分布效果，在设计结构时，常在喷淋孔附近设置挡板，将由喷淋孔射出的液体流击碎成液滴群，将点喷淋化为线喷淋，从而使分布均匀。
5、质量评价
    液体分布器的设计主要基于实验分析，因而从理论上进行质量评价十分困难，目前尚属于新的领域 Spiegd提出1种较简易的评价方法，在工程上得到广泛应用。其评价方法为，在单位面积内(如0.1～0.2 m2 )，将实测液体分布器的液流率与相同面积内标准液流率相比，按下式计算相对偏差，并认为△L／L<4%为优，△L／L=4%~6%为良，△L／L=6%~10%为中，△L／L≥10%为差。                                
6、结语

    是一种新型液体分布器，其质量高低对填料塔的操作影响很大，设计时应该按实验结论及理论公式进行详细分析，充分发挥其布液均匀，操作弹性大的优点，以改善填料塔的操作性能。