填料塔
填料塔是塔設備的一種。塔內填充適當高度的填料，以增加兩種流體間的接觸表面。例如應用于氣體吸收時，液體由塔的上部通過分布器進入，沿填料表面下降。
氣體則由塔的下部通過填料孔隙逆流而上，與液體密切接觸而相互作用。結構較簡單，檢修較方便。廣泛應用于氣體吸收、蒸餾、萃取等操作。
填料塔的結構
填料層：提供氣液接觸的場所。
液體分布器：均勻分布液體，以避免發生溝流現象。
液體再分布器：避免壁流現象發生。
支撐板：支撐填料層，使氣體均勻分布。
除沫器：防止塔頂氣體出口處夾帶液體。
氣體從塔底送入，經氣體分布裝置（小直徑塔一般不設氣體分布裝置）分布后，與液體呈逆流連續通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質。
填料塔屬于連續接觸式氣液傳質設備，兩相組成沿塔高連續變化，在正常操作狀態下，氣相為連續相，液相為分散相。
填料塔的附件
通常情況下，填料塔的附件有填料支撐裝置、液體分布裝置、液體再分布器、除沫裝置、填料壓緊裝置這五種。
主要用途是支承塔內的填料，同時又能保證氣液兩相順利通過。若設計不當，填料塔的液泛可能首先在填料支承裝置上發生。
對填料支承裝置的要求：
對于普通填料，支承裝置的自由截面積應不低于全塔面積的50%，并且要大于填料層的自由截面積；
具有足夠的機械強度、剛度；
結構要合理，利于氣液兩相均勻分布，阻力小，便于拆裝。
液體在填料塔內均勻分布，可以增大填料的潤濕表面積。以提高分離效率，因此液體的初始分布十分重要。
常用的液體分布裝置有：蓮蓬式、盤式、齒槽式及多孔環管式分布器等。
液體分布器的性能主要由分布器的布液點密度（即單位面積上的布液點數），各布液點均勻性，各布液點上液相組成的均勻性決定，設計液體分布器主要是決定這些參數的結構尺寸。
對液體分布器的選型和設計，一般要求：液體分布要均勻；自由截面率要大；操作彈性大；不易堵塞，不易引起霧沫夾帶及起泡等；可用多種材料制作，且操作安裝方便，容易調整水平。
液體再分裝置作用是減小壁流現象。
壁流現象：在亂堆填料層內存在的液體逐漸流向塔壁的現象。
在填料層內每隔一定高度設置液體再分布裝置。
常用的液體再分裝置有：椎體形、槽形、升氣管形等。
在通常情況下，一般將液體收集器與液體分布器同時使用，構成液體收集及再分布裝置。液體收集器的作用是將上層填料流下的液體收集，然后送至液體分布器進行液體再分布。
液體再分布器有與百葉窗式集液器配合使用的管式或槽盤式液體再分布器、多孔盤式再分布器和截錐式液體再分布器。最簡單的液體再分布裝置為截錐式再分布器，其結構簡單，安裝方便，一般多用于直徑小于0.6m的填料塔中，以克服壁流作用對傳質效率的影響。
由于此次設計填料層高度為8m需分段，根據實際情況選取多孔盤式液體再分布器。為防止上一填料層來的液體直接流入升氣管，應于升氣管上設蓋帽。
當塔內操作氣速較大或液沫夾帶現象嚴重時，可在液體分布器的上方設置除沫裝置，主要用途是除去出口氣流中的液滴。
由于氣體在塔頂離開填料塔時，帶有大量的液沫和霧滴，為回收這部分液相，經常需要在頂設置除沫器。
常用的除沫器有以下幾種
折流板式除沫器，它是一種利用慣性使液滴得以分離的裝置，一般在小塔中使用。旋流板式除沫器，由幾塊固定的旋流板片組成，氣體通過時，產生旋轉運動，造成一個離心力場，液滴在離心力作用下，向塔壁運動實現了氣液分離。適用于大塔徑凈化要求高的場合。
絲網除沫器，它由金屬絲卷成高度為100-150的盤狀使用。安裝方式多種多樣，氣體通過除霧沫器的壓強降約為120-250Kp，絲網除沫器的直徑由氣體通過絲網的最大氣速決定。
安裝在填料層上端。作用是保持填料層為一高度固定的床層，從而保持均勻一致的空隙結構，使操作正常、穩定，防止在高壓降、瞬時負荷波動等情況下，填料層發生松動或跳動。
分為：
填料壓板：自由放置于填料上端，靠自身重量將填料壓緊。適用于陶瓷、石墨材質的散裝填料。
床層限制板：固定在填料上端。
填料壓板自由放置于填料層上端，靠自身重量將填料壓緊，它適用于陶瓷、石墨制成的散裝填料。它的作用是在高氣速（高壓降）和負荷突然波動時，阻止填料產生相對運動，從而避免填料松動、破損。
由于填料易碎，當碎屑淤積在床層填料的空隙間，使填料層的空隙率下降時，填料壓板可隨填料層一起下落，緊緊壓住填料而不會形成填料的松動、降低填料塔的生產能力及分離效率。
填料是塔的核心部件，提供氣-液兩相接觸的傳質和換熱表面，與塔的其他內件共同決定塔的性能。
填料的作用
提供氣液接觸面積；
強化氣體湍動，降低氣相傳質阻力；
更新液膜表面，降低液相傳質阻力。
選擇填料的一般原則
比表面積a大——提供氣液接觸面積
空隙率ε大——提供氣體通道，阻力小
填料形狀有利于氣液分布及減少阻力
填料有足夠的機械強度，不易破碎，重量輕，耐磨損，耐腐蝕，價廉，濕潤性能好。
一般情況下，填料分為散裝填料和整規填料兩大類。
散裝填料
散裝填料：安裝時以亂堆為主，也可以整砌。具有一定外形結構和顆粒，又稱為顆粒填料。
一般情況下，散裝填料分為環形、鞍形、環鞍形。
拉西環
外形是高度與外徑相等的圓柱體。由陶瓷、金屬、塑料等制成。
大尺寸的拉西環（100mm以上）一般采用堆砌方式裝填，小尺寸的拉西環（75mm以下）多采用亂堆方式填充。
亂堆的缺點：
填料間易產生架橋，相鄰填料外表形成線接觸，填料層內形成積液、液體的偏流、溝流、股流，阻力較大，通量較小。
θ環、十字環及內螺旋填料
θ環、十字環填料：在拉西環內分別增加一豎直隔板及十字隔板。
特點：表面積增加、分散效率提高，但是傳質效率并沒有提高。
裝填：大尺寸的十字環填料，多采用整砌裝填于填料支撐上作為散裝亂堆砌填料的過渡支撐。
內螺旋環填料：在拉西環內增加螺旋形隔板。螺旋環填料尺寸較大，一般采用整砌方式裝填。
在環形填料的環壁上開孔，使斷開窗口的孔壁形成具有一定曲率指向環中心的內彎舌片。
開孔環形填料既充分利用了環形填料的表面又增加了許多窗孔，大大改善了氣液兩相物料通過填料層時流動狀況，增加了氣體通量，減少了氣相的阻力，增加了填料層的濕潤表面，提高了填料層的傳質效率。
鮑爾環
在環的側壁上開一層或兩層長方形小孔，小孔的母材并不脫離側壁而是形成向內彎的葉片。上下兩層長方形小孔位置交錯。
同尺寸的鮑爾環與拉西環雖有相同的比表面積和空隙率，但鮑爾環在其側壁上的小孔可供氣液流通，使環的內壁面得以充分利用。
比之拉西環，鮑爾環不僅具有較大的生產能力和較低的壓降，且分離效率較高，溝流現象也大大降低。
鮑爾環填料的優良性能使它一直為工業所重視，應用十分廣泛?？捎商沾?、金屬或塑料制成。
階梯環填料
階梯環填料的結構與鮑爾環填料相似，環壁上開有長方形小孔，環內有兩層交錯 45°的十字形葉片，環的高度為直徑的一半，環的一端成喇叭口形狀的翻邊。
這樣的結構使得階梯環填料的性能在鮑爾環的基礎上又有提高，其生產能力可提高約10%，壓降則可降低25%，且由于填料間呈多點接觸，床層均勻，較好地避免了溝流現象。
階梯環一般由塑料和金屬制成，由于其性能優于其它側壁上開孔的填料，因此獲得廣泛的應用。
鞍形填料類似馬鞍形。它的特點是：弧形的液體通道，空隙率較環形填料連續，氣體向上主要沿弧形通道流動，改善了氣-液流動狀況。
弧鞍形填料
一種表面全部展開的具有馬鞍形狀的瓷質型填料 (馬鞍填料)?；“疤盍显谒瘸氏嗷ゴ罱訝顟B，形成弧形氣體通道。
弧鞍形填料空隙率高，氣體阻力小，液體分布性能較好，填料性能優于拉西環。但是，相鄰填料易相互套疊，使填料有效表面降低，從而影響傳質速率。
矩鞍形填料
兩端為矩形，且填料兩面大小不等?？朔嘶“疤盍舷嗷ブ丿B的缺點，填料的均勻性得到改善。液體分布均勻，氣液傳質速率得到提高。瓷矩鞍填料是目前采用最多的一種瓷質填料。
規整填料
規整填料：一般由波紋狀的金屬網絲或多孔板重疊而成。
使用時根據填料塔的結構尺寸，疊成圓筒形整塊放入塔內或分塊拼成圓筒形在塔內砌裝。
規整填料空隙大，生產能力大，壓降小。流道規則，只要液體初始分布均勻，則在全塔中分布也均勻，因此規整填料幾乎無放大效應，通常具有很高的傳質效率。但是，造價較高，易堵塞難清洗，因此工業上一般用于較難分離或分離要求很高的情況。
波紋填料
波紋填料是由許多層波紋薄片組成，各片高度相同但長短不等，搭配組合成圓盤狀，填料波紋與水平方向成45°傾角，相鄰兩片反向重疊使其波紋互相垂直。圓盤填料塊水平放入塔內，相鄰兩圓盤的波紋薄片方向互成90°角。
波紋填料因波紋薄片的材料與形狀不同分成板波紋填料和網波紋填料。
板波紋填料可由陶瓷、塑料、金屬、玻璃鋼等材料制成。填料的空隙率大，阻力小，流體通量大、效率高，而且制造方便、價格低，正向通用化、大型化方向發展。
格柵填料
以條狀單元體經一定規則組合而成，其結構隨條狀單元體的形式和組合規則而變，具有多種結構形式。特點是比表面積較低，主要用于低壓降、大負荷、防堵的場合。
填料性能
填料性能的優劣常根據效率、通量及壓降三要素衡量。
相同條件下，比表面積愈大，氣液分布愈均勻，表面的潤濕性能愈優良，傳質效率愈高；
空隙率愈大，則通量愈大，壓降也愈低；
絲網波紋填料綜合性能最好，拉西環最差。
填料塔的操作是從物料平衡、熱量平衡、相平衡及填料塔性能等幾個方面考慮，通過控制系統建立并調節塔的操作條件，使填料塔滿足分離要求。
填料塔的操作方式
液體從塔頂經液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下；
氣體從塔底送入，經氣體分布裝置分布后，與液體呈逆流連續通過填料層的空隙；
在填料表面上，氣液兩相接觸進行傳質。
填料塔的操作特點
填料塔屬于微分接觸式氣液傳質設備，兩相組成沿塔高連續變化；
在正常操作狀態下，氣相為連續相，液相為分散相。
填料塔的流體力學性能主要包括填料層的持液量、填料層的壓降、液泛等。
在一定操作條件下，由于液膜與填料表面的摩擦以及液膜與上升氣體的摩擦，有部分液體停留在填料表面及其縫隙中。
【定義】單位體積填料層內所積存的液體體積，以（m3液體）/（m3填料）表示。
【持液量的影響】一般來說，適當的持液量對填料塔操作的穩定性和傳質是有益的，可以提供更大的氣液相接觸面積；
但持液量過大，將減少填料層的空隙和氣相流通截面，使壓降增大，處理能力下降。
【結論】持液量不宜太小，也不宜太大。
【產生原因】在操作過程中，從塔頂噴淋下來的液體，依靠重力在填料表面成膜狀向下流動，上升氣體與下降液膜的摩擦阻力形成了填料層的壓降。
【影響因素】壓降與液體噴淋量及氣速有關：
一定的氣速下，液體噴淋量越大，壓降越大；
在一定的液體噴淋量下，氣速越大，壓降也越大。
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