【正文】 、石油化工、生物化工、醫(yī)藥、食品等生產過程中廣泛應用的汽液傳質設備 [1]。其作用實現(xiàn)氣 — 液相或液 — 液相之間的充分接觸，從而達到相際間進行傳質及傳熱的過程。根據塔內氣液接觸部件的結構形式，可將塔設備分為兩大類：板式塔和填料塔。 板式塔內沿塔高度裝有若干層塔板，液體靠重力作用由頂部逐板流向塔釜，并在各塊板面上形成流動的液層，氣體靠壓強差推動，由塔底向上依次穿過各塔板上的液層而流向塔頂。氣液兩相在塔內進行逐級接觸，兩相組成沿塔高呈階梯式變化。填料塔則在塔體內裝填填料，液體由上而下流動中在填料上分布匯合，氣體則在填料縫隙中向上流動。填料為氣液傳質提供了較大的氣液接觸面積。 [2] 填料塔的基本特點是結構簡單，壓力降小，傳質效率高，便于采用耐腐蝕材料制造等，對于熱敏性及容易發(fā)泡的物料，更顯出其優(yōu)越性。過去，填料塔多推薦用于 ∽ 以下的塔徑。近年來，隨著高效新型填料和其他高性能塔內件的開發(fā)，以及人們對填料流體力學、放大效應及傳質機理的深入研究，使填料塔技術得到了迅速發(fā)展。 [3] 設計方案的確定 裝置流程的確定 吸收裝置的流程主要有以下幾種。 [4] 塔內氣液兩相流動方式可以是逆流也可以是并流。通常采用逆流操作，氣體自塔低通入，液體從塔頂灑下， 因此溶液從塔底流出前與剛進入塔的氣相接觸，可使溶液的濃度盡量提高，經吸收后的氣體從塔頂排除前與剛入塔的液體接觸，又可使出塔氣體中溶質濃度盡量降低。 在逆流操作下，在相同的進出口組成條件下，逆流吸收流程具有較大的平均傳質推動力，可以減少設備尺寸，提高吸收率和吸收劑使用效率，可以實現(xiàn)多級理論級操作，氣體凈化程度較高，常在工業(yè)上應用。而并流吸收流程是氣液兩相均從塔頂流向塔底，只有一個理論級操作，氣體凈化程度不很高，但卻可以避免塔的液泛現(xiàn)象。 吸收劑部分再循環(huán)操作 在逆流操作系統(tǒng)中，用泵將吸收塔排出液體的一部分冷卻 后與補充的新鮮吸收劑一同送回塔內，即為部分再循環(huán)操作。通常用于已下情況：當吸收劑用量較小，為提高塔的液體噴淋密度；對于非等溫吸收過程，為控制塔內的溫升，需取出一部分熱量。該流程特別適宜于平衡常數 m 很小的情況，通過吸收液的部分再循環(huán)，提高吸收劑的使用效率。 6 多塔串聯(lián)操作 若設計的填料層高度過大，或由于所處理物料等原因需經常清理填料，為便于維修，可把填料層分裝在幾個串聯(lián)的塔內，每個吸收塔通過的吸收劑和氣體量都相等，即為多塔串聯(lián)操作。此種操作因塔內需留較大空間，輸液，噴淋，支撐板等輔助裝置增加，使設備投資加大。 串 — 并聯(lián)混合操作 若吸收處理的液量很大，如果用通常的流程，則液體在塔內的噴淋密度過大，操作氣速勢必很?。ǚ駝t易引起液泛），塔的生產能力很低。實際生產中可采用氣相作串聯(lián)，液相作并聯(lián)的混合流程；若吸收過程處理的液量不大而氣相流量很大時，可采用液相作串聯(lián)，氣相作并聯(lián)的混合流程。 根據以上述說和本設計條件應選擇 :逆流吸收流程 填料的選擇 填料塔的基本特點是結構簡單，壓力降小，傳質效率高，便于采用耐腐蝕材料制造等，對于熱敏性及容易發(fā)泡的物料，更顯出其優(yōu)越性。填料的選擇包括填料的種類、規(guī)格及材質 等。所選的填料既要滿足生產工藝的要求，又要使設備投資和操作費用低。 幾種典型的散裝填料： 填料類型基本分為：散裝填料和規(guī)整填料 一 .散裝填料 散裝填料是一個個具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機的方式堆積在塔內，又稱為亂堆填料或顆粒填料。散裝填料根據結構特點不同，又可分為環(huán)形填料、鞍 7 形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等。現(xiàn)介紹幾種較為典型的散裝填料 : 拉西環(huán)填料、鮑爾環(huán)填料、階梯環(huán)填料、弧鞍填料、矩鞍填料、金屬環(huán)矩鞍填料、球形填料。 拉西環(huán)填料于 1914 年由拉西（ F. Rashching）發(fā)明，為外徑與高度相等的圓環(huán)。拉西環(huán)填料的氣液分布較差，傳質效率低，阻力大，通量小，目前工業(yè)上已較少應用。 鮑爾環(huán)填料是對拉西環(huán)的改進，在拉西環(huán)的側壁上開出兩排長方形的窗孔，被切開的環(huán)壁的一側仍與壁面相連，另一側向環(huán)內彎曲，形成內伸的舌葉，諸舌葉的側邊在環(huán)中心相搭。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開孔，大大提高了環(huán)內空間及環(huán)內表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。與拉西環(huán)相比，鮑爾環(huán)的氣體通量可增加 50%以上，傳質效率提高30%左右。鮑爾環(huán)是一種應用較廣的填料。 矩鞍填 料 將弧鞍填料兩端的弧形面改為矩形面，且兩面大小不等，即成為矩鞍填料。矩鞍填料堆積時不會套疊，液體分布較均勻。矩鞍填料一般采用瓷質材料制成，其性能優(yōu)于拉西環(huán)。目前，國內絕大多數應用瓷拉西環(huán)的場合，均已被瓷矩鞍填料所取代。 階梯環(huán)填料是對鮑爾環(huán)的改進，與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)高度減少了一半并在一端增加了一個錐形翻邊。由于高徑比減少，使得氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣體通過填料層的阻力。錐形翻邊不僅增加了填料的機械強度，而且使填料之間由線接觸為主變成以點接觸為主，這樣不但增加了填 料間的空隙，同時成為液體沿填料表面流動的匯集分散點，可以促進液膜的表面更新，有利于傳質效率的提高。階梯環(huán)的綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)，成為目前所使用的環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種。 金屬環(huán)矩鞍填料 環(huán)矩鞍填料（國外稱為 Intalox）是兼顧環(huán)形和鞍形結構特點而設計出的一種新型填料，該填料一般以金屬材質制成，故又稱為金屬環(huán)矩鞍填料。環(huán)矩鞍填料將環(huán)形填料和鞍形填料兩者的優(yōu)點集于一體，其綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)和階梯環(huán)。 二 .規(guī)整填料 規(guī)整填料是按一定的幾何構形排列，整齊堆砌的填料。規(guī)整填料種類 很多，根據其幾何結構可分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等。 格柵填料是以條狀單元體經一定規(guī)則組合而成的，具有多種結構形式。工業(yè)上應用最早的格柵填料為木格柵填料。目前應用較為普遍的有格里奇格柵填料、網孔格柵填料、蜂窩格柵填料等，其中以格里奇格柵填料最具代表性。格柵填料的比表面積較低，主要用于要求壓降小、負荷大及防堵等場合。 波紋填料目前工業(yè)上應用的規(guī)整填料絕大部分為波紋填料，它是由許多波紋薄板組成的圓盤狀填料，波紋與塔軸的傾角有 30176。和 45176。兩種，組裝時相鄰兩波紋板 反向靠疊。各盤填料垂直裝于塔內，相鄰的兩盤填料間交錯 90176。排列。波紋填料按結構可分為網波紋填料和板波紋填料兩大類，其材質又有金屬、塑料和陶瓷等之分。金屬絲網波紋填料是網波紋填料的主要形式，它是由金屬絲網制成的。金屬絲網波紋填料的壓降低，分離效率很高，特別適用于精密精餾及真空精餾裝置，為難分離物系、熱敏性物系的精餾提供了有效的手段。盡管其造價高，但因其性能優(yōu)良仍得到了廣泛的應用。波紋填料 8 的缺點是不適于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，且裝卸、清理困難，造價高。 脈沖填料是由帶縮頸的中 空棱柱形個體，按一定方式拼裝而成的一種規(guī)整填料。脈沖填料組裝后，會形成帶縮頸的多孔棱形通道，其縱面流道交替收縮和擴大，氣液兩相通過時產生強烈的湍動。在縮頸段，氣速最高，湍動劇烈，從而強化傳質。在擴大段，氣速減到最小，實現(xiàn)兩相的分離。流道收縮、擴大的交替重復，實現(xiàn)了“脈沖”傳質過程。脈沖填料的特點是處理量大，壓降小，是真空精餾的理想填料。 填料材質分為：陶瓷填料、塑料填料及金屬填料 陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性，陶瓷填料價格低廉，具有很好的表面濕潤性能，質脆、易碎是其最大缺點。 在溫度較低時塑料能長期操作而不發(fā)生變形，價格低廉，性能良好。一般多采用聚丙烯材質。可耐一般無機酸、堿和有機溶劑腐蝕。質輕具有良好的韌性，耐沖擊不易碎，可以制成薄壁結構。通量大壓降低，但表面濕潤性差，可以通過適當的表