规整填料塔的分离性能取决于内件,即填料、分布器、收集器等。同时也取决于许多参数,如气体负荷、液体负荷、物料性质、操作压力、填料湿润性能和液体分布不均匀等等。至今不能由填料的几何形状来精确计算塔的分离性能,需要通过填料塔的理论和不同条件下通过试验塔来测定准确数据。用户可根据资料以一级近似程度确定塔的尺寸和需要的填料高度。
1、规整填料分离效率高,精馏塔提取率高空分设备的氧、氮提取率有成套装置的提取率和精馏塔的提取率两种,由于成套装置的提取率与空分设备的容量,液体产品产量及其它因素有关,很难衡量规整填料分离效率高的特点,精馏塔的提取率,尤其是氩的提取率高低更能代表空分设备的设计水平,经实测,已投产使用的新型空分设备。其精馏塔的氧提取率已达到99%以上;氩提取率已达到79%。上塔污氮中含氧量的操作值是精馏搭提取率高低的主要指标,经实测,污氮中的含氧量均可少于0.1%,甚至可达到150~200x10-4%。规整填料上塔及粗氩塔具有很高的分离效率,是由于它们的操作压力大幅度降低所产生的结果,操作压力越低,就大大有利氧、氮、氩的分离,尤其是氧和氩的分离。一般情况氧的提取率可以提高l~3%;氩提取率可以提高5~10%。精馏塔的提取率在很大程度上还取决于进上塔的膨胀空气量大小,尤其对氩的提取率影响甚大,因此不断提高透平膨胀机的等熵效率和增压机的增压比,是提高精馏塔提取率的关键。
2、规整填料的空隙大,生产能力大,塔径缩小便于运输规整填料的空隙率可达95%以上。在筛板塔中孔板面积约占塔横截面的80%,而开孔率约为8~12%,均远远小于填料层的空降率,对同一负荷而言,填料塔的塔径比筛板塔小;一般情况下其截面积只有筛板塔的~70%,这对于大型空分设备来说塔径缩小有利于运输。
3、规整填料持液量少,操作液一气比和弹性较大,变工况迅速筛板塔的操作负荷受到筛孔漏液及液泛速度的限制,填料塔只受到液泛速度的限制,因此它们操作负荷可以在较大的范围内变动,填料塔设计负荷范围可达40~120%,上钢五厂12000m3/h空分设备规整填料上塔氧气产量可在9000~14000m·m3/h范围内调整,操作负荷范围仅为75~117%。由于填料塔的持液量少,一般仅为塔容积的1~6%,而筛板塔的持液量为塔容积的8~N%,持液量少,意味着液体在塔内停留时间短,操作压降小,也有利于变工况操作,但要在今后变工况实际操作中去验证。
4、装置启动时间大幅度缩短空分设备的启动过程为无产品输出运行,因而缩短启动时间是空分设备节能降耗的途径之一,空分设备的启动时间是指启动膨胀机到出氧所需要的时间,上塔采用规整填料后,其正常精馏时所持有的液体量大幅下降后,使空分设备的启动时间大幅度缩短。
多功能填料塔是塔设备的一种。塔内填充适当高度的填料,以增加两种流体间的接触表面。例如应用于气体吸收时,液体由塔的上部通过分布器进入,沿填料表面下降。气体则由塔的下部通过填料孔隙逆流而上,与液体密切接触而相互作用。结构较简单,检修较方便。广泛应用于气体吸收、蒸馏、萃取等操作。
多功能填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。多功能填料塔的塔身是一直立式圆筒,底部装有填料支承板,填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板,以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上,并沿填料表面流下。气体从塔底送入,经气体分布装置(小直径塔一般不设气体分布装置)分布后,与液体呈逆流连续通过填料层的空隙,在填料表面上,气液两相密切接触进行传质。多功能填料塔属于连续接触式气液传质设备,两相组成沿塔高连续变化,在正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。