引言：塔内件作为提升气相物品与液相物体间接触紧密性的关键设备，其工作状态与设备分离效率、能耗等高低，存在直接联系。现阶段，为保证塔内件应用价值充分发挥，结合二甘醇胺生产需要，开展塔内件设计、选型，能够为后续产品生产稳定推进提供支持。因此，研究此项课题，具有十分重要的意义。

一、塔内件项目的设计准备

塔内件是填料塔的重要组成部分，能够与填料、塔体共同组成完整的化工产品生产塔器在化工生产过程中，塔内的液体原料自上而下流动，气体原料自下而上流动，两种原料在填料表面开展传质传热反应。塔内件的主要作用在于促进两种原料更好接触，提高物质与能量的传递效率，达到提升化工产品生产效益的目的。相较于传统的空分精馏塔内件，本文介绍的二甘醇装置的塔内件与填料在产品结构形式上有所差别。受工艺特点的影响，空分塔并不需要在运转过程中定期更换与维护内部构件，塔内件与填料可以在制造厂内整体性安装。需要注意的是，塔内件与填料结构均为分块形式，因此，在开展化工塔器现场安装操作，同时，为保证塔器安装工作的可靠性，则需要实现单块塔件尺寸、制造精度的严格管控，便于工作人员在塔内完成塔件的装配工作，提高塔器的整体布置效果^[1]。

二、塔内件项目的设备计算

结合本次工程项目中，二甘醇装置配套塔的塔内空间较小、工况变化范围偏大、塔效率要求较高的特点，在正式开展装配工作前，工作人员运用了aspen软件对塔内件的工艺流程、各组分流率、组成性质等内容进行了模拟分析，确定了最优的填料选型与塔内件配置方案。同时，为实现塔内液体收集器中气液通道的畅通，工作人员先应用fluent软件开展了流体力学分析工作，确定了塔内气体的流速、压力等数据，然后构建了数据图，在增强数据分析工作直观性的基础上，为后续塔内件装配工作的优化提供了可靠的数据支持。此外，为保证填料支撑件的支撑强度能够满足工程项目的需求，工作人员应用有限元软件开展了填料支撑装置的受力分析工作，确定了装置的具体支撑强度。

（一）液体分布装置

一般情况下，需控制分布器的最低液位在30mm左右，严禁出现液位低于15mm的情况，同时最高液位可以控制在200—250mm之间，正常操作过程中，液位高度可控制在分布器有效液位高度的60%—70%之间。在本次项目活动中，为实现这一数据的有效管控，工作人员可以利用公式完成布液孔的孔数与孔径加以管控，确保最小液体流量为正常流量的50%，保证最低液位约为50mm。公式中，Q指的是液体体积流量，单位为m³/s；d指的是布液孔的直径，单位为m；n指的是布液孔的数量；C_d指的是孔流系数，取值在0.61—0.62之间；g指的是重力加速度，取值为9.81m/s²；h指的是液位高度，单位为m。

（二）液体收集装置

此项目活动中液体收集器结构为折流板式结构，可以收集上部液体分布下方的上升气体，在实际应用过程中，可以通过控制折流板倾斜角度的方式，使液体先流到两侧的敞开槽体内，再流入一个环状的收集盘中，消除液体的浓度差，同时这一收集盘可以借助下部的分布管，使液体流入下方的液体分布器中。

（三）填料支撑装置

从塔器的角度说，为保证填料支撑装置能够实现填料以及液体的有效支撑，需以填料具体类型为基础，参照《石油化工塔器设计规范》《桥梁型气体喷射式填料支承板》的要求，开展支承板结构设计、参数计算工作。由于该项目所使用的填料为规整填料，因此，填料支承板为格栅板。在设计过程中，需保证这一装置应有足够的机械强度，足以承受填料的自重、塔器运转状态下持液的自重、检修时的附加荷载。同时，填料支撑件应有足够的面积，确保气相、液相原料能够顺利通过支撑件。此外，支撑件的总开口面积应大于填料层的自由截面积，同时需控制支撑件的开孔率超过70%，避免液泛现象的提前发生^[2]。

三、塔内件项目的设备选型

（一）液体分布器

液体分布器位于每段填料的上部分，这一器件在应用时可以将液相原料均匀转移到下部填料器的表面，在填料塔的正常运转过程中，液体的初始分布状态会对填料性能的发挥作用产生最大的影响，因此对于填料塔来说，液体分布器是极为重要的塔内件之一。在实际生产过程中，基于不同工况，当前液体分布器主要有压力型、重力型两种，其中，重力型液体分布器又分为底开孔槽式、侧开孔槽式、盘式这三种类型。侧开孔槽式液体分布器的结构与底开孔槽式分布器结构相似，均是由多根平行直槽与连通槽共同组成，只是两者的开孔方式有所不同。基于本次项目的实际需要，为保证液体分布器能够适应小空间塔体的安装需要，工作人员可以在先将液体分布器设计为可拆卸式分布器，然后在安装前，将分布器分块运输至塔体内，最后由工作人员利用紧固件将分块的分布器组合成完整的部件。同时，在本次项目活动中，为进一步提高空间的利用率，工作人员可以将分布器与填料压圈组合到一起，通过适当提高分布式槽体高度的方式，确保这一部件能够更好地满足工况的变化需求。

（二）填料

化工产品生产过程中，填料可以为气体，液体两种原材料的接触提供场所。填料的性能与填料塔的运转状况之间有着直接的联系，在当前的化工产品生产过程中，填料主要分为散装填料与规整填料两类，其中规整填料又可以分为散块填料与整盘填料两种。在填料塔截面上，规整填料有着较为规整的几何形状，在化工产品生产过程中，这类填料有着具体的气液流路，这一填料的应用可以使沟流、壁流等情况的出现概率有所下降。当前空分精馏塔内较为常用的填料为金属孔板波纹规整填料，这种填料的每个单元是由若干个带斜齿的波纹金属填料片共同组成，填料片上充有小孔，可以有效提高气液两相原材料横向混合的有效性。同时，填料片上细纹或麻点结构的存在，有效增强了反应过程中液膜的形成概率，扩大了反应过程中的有效传质面积。考虑到本次产品生产活动中对于内部件安装方式以及塔工艺参数的特点需求，工作人员在设计过程中采用将整盘填料化为填料块，并在安装过程中应用强电流一次性焊接的方式，保证了填料块运输、安装工作的可靠性^[3]。

结论：总而言之，空分与化工领域中塔内线产品的差异可以归纳为两种类型，规整填料塔的差别。即一类介质较为干净，无需后期开展塔内维护工作，塔内件为整体形式，在塔内件安装过程中更依赖焊接工艺，另一类为介质较为复杂的塔器，需要工作人员定期开展塔内件清洗、填料更换工作。为保证塔内件的应用价值能够得到充分发挥，工作人员可以在明确空分与化工塔器区别的基础上，采用具有针对性的塔内件设计、安装方案，可以为后续化工产品的顺利生产打下坚实的基础。

参考文献：

[1]徐根柱,李志刚.空分铝制塔器填料及塔内件安装监造[J].设备监理,2023(2):24-26+50.

[2]张翠云.加氢装置分馏塔配管设计要点[J].山东化工,2023,52(18):214-219+223.

[3]张先伟,王晓华,李轮轮.模块化工厂建造过程中塔内件安装的施工要点分析[J].中国石油和化工标准与质量,2023,43(22):39-41+44.