【正文】 力，以適應物料的變化及塔內溫度變化。此外，所選的填料要便于安裝、拆卸和檢修。 填料種類很多，根據填料方式不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。 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，可分為環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等。現介紹幾種典型的散裝填料。(1)拉西環(huán)填料。其結構為外徑與高度相等的圓環(huán)，可用陶瓷、塑料、金屬等材質制造。拉西環(huán)填料的氣液分布較差，傳質速率低，阻力大，通量小，目前工業(yè)上已很少用了。(2)鮑爾環(huán)填料。鮑爾環(huán)是在拉西環(huán)的基礎上改進而得。其結構為在拉西環(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，可用陶瓷、塑料、金屬等材質制造。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，氣體阻力小，液體分布均勻。與拉西環(huán)相比，其通量可增加50%左右。鮑爾環(huán)是目前應用較廣的填料之一。(3)階梯環(huán)填料。階梯環(huán)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間隙，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)，成為目前使用的環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種。(4)弧鞍填料。弧鞍填料屬鞍形填料的一種，其形狀如同馬鞍，一般采用瓷質材料制成?；“疤盍系奶攸c是表面全部敞開，不分內外，液體在表面來那個側均勻的流動，表面利用率高，流道呈弧形，流動阻力小。其缺點是易發(fā)生套疊，致使一部分填料表面被重合，使傳質效率降低。弧鞍填料強度較差，容易破碎，工業(yè)生產應用不多。(5)矩鞍填料。將弧鞍填料兩端的弧形面改成矩形面，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，均已被矩鞍填料所取代。(6)環(huán)矩鞍填料。環(huán)矩鞍填料是兼顧環(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)，是工業(yè)應用最為普遍的一種金屬散裝填料。下圖為幾種實體填料：拉西環(huán) 鮑爾環(huán) 階梯環(huán) 弧鞍形填料 矩鞍形填料圖21 幾種實體填料 規(guī)整填料規(guī)整填料是按一定的幾何圖形排列，整齊堆砌的填料。規(guī)整填料種類很多，根據幾何結構可分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等。工業(yè)上應用的規(guī)整填料絕大部分為波紋填料。波紋填料按結構分為網波紋填料和板波紋填料兩大類，可用陶瓷、塑料、金屬等材質制造。金屬絲網波紋填料是網波紋填料的主要形式，是由金屬絲網制成的。其特點是壓降低、分離效率高，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，但因性能優(yōu)良仍得到廣泛使用。金屬板波紋填料是板波紋填料的主要形式。該填料的波紋板片上沖壓有許多的小孔，可起到粗分配板片上的液體，加強橫向混和作用。波紋板片上軋成細小溝紋，可起到細分配板片上的液體、增強表面潤濕性能的作用。金屬孔板波紋填料強度高，耐腐蝕性強，特別適用于大氣直徑塔及氣、液負荷較大的場合。波紋填料的優(yōu)點是結構緊湊，阻力小，傳質效率高，處理能力大，比表面積大。其缺點是不適用于處理黏度大、易聚合或有懸浮物的材料，且裝卸、清理困難，造價高。綜上所述，經分析各填料特點、性能，本課題選擇散裝階梯環(huán)填料。工業(yè)上，填料的材質分為陶瓷、金屬和塑料三大類。(1)陶瓷填料。陶瓷填料具有良好的耐腐蝕性及耐熱性，一般能耐除氫氟酸以外的常見的各種無機酸、有機酸的腐蝕，對強堿介質，可以選用耐堿配方制造的耐堿陶瓷填料。陶瓷填料因其質脆、易碎，不易在高沖擊強度下使用。陶瓷填料價格便宜，具有很好的表面潤濕性，工業(yè)上，主要用于氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程。(2)金屬填料。金屬填料可用多種材質制成，金屬材料的選擇主要根據物系的腐蝕性和金屬材質的耐腐蝕性來綜合考慮。碳鋼填料造價低，且具有良好的表面濕潤性能，對于無腐蝕或低腐蝕性物系應優(yōu)先考慮使用；不銹鋼填料耐腐蝕性強，一般能耐以外常見物系的腐蝕，但其造價較高；鈦材、特種合金鋼等材質制成的填料造價級高，一般只在某些腐蝕性極強的物系下使用。金屬填料可制成薄壁結構（~），與同種類型、同種規(guī)格的陶瓷、塑料填料相比，它的通量大、氣體阻力小，且具有很高的抗沖擊性能，能在高溫、高壓、高沖擊強度下使用，工業(yè)應用主要以金屬填料為主。(3)塑料填料。塑料填料的材質主要包括聚丙烯、聚乙烯及聚氯乙烯等，國內一般多采用聚丙烯材質。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無機酸、堿和有機溶劑的腐蝕。其耐溫性良好，可長期在100℃以下使用。聚丙烯填料在低溫（低于0℃）時具有冷脆性，在低于0℃的條件下使用要謹慎，可選用耐低溫性能好的聚氯乙烯填料。塑料填料具有輕質、廉價、耐沖擊、不易破碎等優(yōu)點，多用于吸收、解吸、萃取、除塵等裝置中。塑料填料的缺點是表面潤濕性能較差，在某些特殊應用場合，需要對其表面進行處理，以提高表面潤濕性能。所以本次畢設選用聚丙烯填料。聚丙烯材質填料作為塔填料的重要一類，在化工上應用較為廣泛，與其他材質的填料相比，聚丙烯填料具有質輕、價廉、耐蝕、不易破碎及加工方便等優(yōu)點，但其明顯的缺點是表面潤濕性能差。研究表明，聚丙烯填料的有效潤濕面積僅為同類規(guī)格陶瓷填料的 40 % ，由于聚丙烯填料表面潤濕性能差，故傳質效率較低，使應用受到一定的限制。為此，對聚丙烯填料表面進行處理，以提高其潤濕及傳質性能的研究日益受到人們的重視。近年來，國內外一些學者做了該方面的研究工作，研究結果表明，聚丙烯填料經表面處理后，潤濕及傳質性能得到了較大的提高[3]。 聚丙烯階梯環(huán)填料為外徑是高度的兩倍的圓環(huán)，在側壁上開出兩排長方形的窗孔，并在一端增加了一個錐形翻邊，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，各舌葉的側邊在環(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。階梯環(huán)與鮑爾環(huán)相比，其高度減少了一半，并在一端增加了一個錐形翻邊[1]。通常，散裝填料與規(guī)整填料的規(guī)格標示方法不同，選擇地方法亦不盡相同。①散裝填料規(guī)格的選擇。散裝填料的規(guī)格通常是指填料的公稱直徑。工業(yè)塔常用的散裝填料主要有DN1DN2DN3DN50、DN76等幾種規(guī)格。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減小，填料費用也增加很多。而大尺寸的填料應用于小塔徑中，又會產生液體分布不良及嚴重的壁流，使塔的分離效率降低。本課題處理量不大，所用的塔直徑不會太大，可選用25mm。 綜上所述選用25mm聚丙烯階梯環(huán)塔填料，其主要性能參數查表23得：比表面積a—228 空隙率—干填料因子—表23 國內階梯環(huán)特性數據材質外徑d，mm外徑高厚dHδ比表面積at，m2/m3空隙率ε，m3/m3個數n，個/m3堆積密度ρp，kg/m3干填料因子at/ε3，m1填料因子Φ，m1塑料2538507625381915030763732288150027200998034203131122401208072 吸收裝置的流程主要有以下幾種： (1)逆流操作 氣相自塔底進入由塔頂排出，液相自塔頂進入由塔底排出，此即逆流操作。逆流操作的特點是傳質平均推動力大，傳質速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。工業(yè)生產中多用逆流操作。 (2)并流操作 氣、液兩相均從塔頂流向，此即并流操作。并流操作的特點是，系統(tǒng)不受液流限制，可提高操作氣速，以提高生產能力。并流操作通常用于以下情況：當吸收過程的平衡曲線較平坦時，流向對推動力