【正文】 已趨于成熟。也有人建議開(kāi)發(fā)適用于高壓蒸餾的組合式填料。國(guó)外一些大公司，如德國(guó)的Linde公司，美國(guó)的APCI公司(空氣制品與化學(xué)品公司)、英國(guó)的BOC公司(氧氣公司)和法國(guó)的空氣液化公司等，均已開(kāi)始把填料塔應(yīng)用于空分方面的研究，瑞士Sulzer公司作為填料生產(chǎn)廠商與上述公司積極合作，已取得可喜成績(jī)。［3］吸收過(guò)程通常在吸收塔中進(jìn)行。原料氣的凈化。如用洗油處理焦?fàn)t氣以回收其中的芳烴。如煙道氣中的CO2和SO2的脫除，既達(dá)到了回收其中有用組分的目的，又解決了SO2等有害氣體對(duì)空氣的污染問(wèn)題。其作用是將除塵后的煙氣中SO2被石灰漿液吸收,經(jīng)除霧器除霧后進(jìn)入煙道。其特點(diǎn): 一是開(kāi)孔大, 考慮為使入口煙氣在塔內(nèi)分布均勻, 矩形入口管寬/高比較大, 入口開(kāi)孔之寬達(dá)塔徑的80% 以上, 加上開(kāi)孔的上部有噴漿管及除霧器等較重部件沿軸向壓下, 故該設(shè)備的大開(kāi)孔加強(qiáng)計(jì)算較復(fù)雜?！? 氣液兩相應(yīng)具有強(qiáng)烈擾動(dòng)，減少傳質(zhì)阻力，提高吸收效率?！　〗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于制造和檢修。若混合氣體中只有一個(gè)組分進(jìn)入液相，其余組分不溶（或微溶）于吸收劑，這種吸收過(guò)程稱為單組分吸收。 (3) 低濃度吸收與高濃度吸收 在吸收過(guò)程中，若溶質(zhì)在氣液兩相中的摩爾分率均較低（），這種吸收稱為低濃度吸收；反之，則稱為高濃度吸收。［7］工業(yè)生產(chǎn)中的吸收過(guò)程以低濃度吸收為主。因此，吸收劑性能的優(yōu)劣往往是決定吸收效果的關(guān)鍵。 (3) 揮發(fā)度 在吸收過(guò)程中，吸收尾氣往往為吸收劑蒸汽所飽和。［8］ 工業(yè)上常用的吸收劑有：硅膠、活性氧化鋁、活性炭、分子篩等，另外還有針對(duì)某種組分選擇性吸收而研制的吸收材料。 V2 ?* b常用吸收劑的性能簡(jiǎn)介如下+ B* B* j+ ~amp。工業(yè)上用的硅膠分成粗孔和細(xì)孔兩種。 Z9 h% p　　活性氧化鋁是由鋁的水合物加熱脫水制成，它的性質(zhì)取決于最初氫氧化物的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，一般都不是純粹的Al2O3,而是部分水合無(wú)定形的多孔結(jié)構(gòu)物質(zhì)，其中不僅有無(wú)定形的凝膠，還有氫氧化物的晶體。+ p6 D4 z1 . t0 l) D4 o/ R) Zamp。氣體活化法是把活性炭原料在非活性氣氛中加熱，通常在700℃以下除去揮發(fā)組分以后，通入水蒸氣、二氧化碳、煙道氣、空氣等，并在700~1200℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)使其活化。m% z5 t7 h u( ? X　　式中M2(Ⅰ)和M(Ⅱ)分別為為一價(jià)和二價(jià)金屬離子，多半是鈉和鈣，n稱為沸石的硅鋁比，硅主要來(lái)自于硅酸鈉和硅膠，鋁則來(lái)自于鋁酸鈉和Al(HO)3等，它們與氫氧化鈉水溶液反應(yīng)制得的膠體物，經(jīng)干燥后便成沸石，一般n=2~10,m=0~9。5 z$ n m: |8 i! ~ [4 I O k, e+ v6 D6 c0 pamp。 B( J5 c6 B其次還有分子篩、硅膠、活性鋁、聚合物吸收劑和生物吸收劑等等。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，又可分為環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開(kāi)孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。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(guò)填料層的阻力。環(huán)矩鞍填料將環(huán)形填料和鞍形填料兩者的優(yōu)點(diǎn)集于一體，其綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)和階梯環(huán)，在散裝填料中應(yīng)用較多。規(guī)整填料種類很多，根據(jù)其幾何結(jié)構(gòu)可分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等。格柵填料的比表面積較低，主要用于要求壓降小、負(fù)荷大及防堵等場(chǎng)合。各盤填料垂直裝于塔內(nèi)，相鄰的兩盤填料間交錯(cuò)90176。填料在加工過(guò)程中必須保持其原有結(jié)構(gòu)，并保持惰性、不溶性、熱穩(wěn)定性、不揮發(fā)性、無(wú)催化活性和低的吸附性。［10］五、填料規(guī)格的選擇填料規(guī)格是指填料的公稱尺寸或比表面積。因此，對(duì)塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定，一般塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應(yīng)大于8。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)靈活掌握，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一的原則來(lái)選擇填料的規(guī)格。h)表面張力為：σL=SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù)為：DL=105cm2/s=106m2/h 氣相物性數(shù)據(jù)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為：Mvm=∑yiMi=+29=混合氣體的平均密度為：ρvm= =≈混合氣體的黏度可近似取為空氣的黏度，查手冊(cè)得25oC空氣的黏度為： μv=105pam3) 物料衡算全塔物料衡算圖2－12所示是一個(gè)定態(tài)操作逆流接觸的吸收塔，圖中各符號(hào)的意義如下:V－惰性氣體的流量，kmol/h。進(jìn)塔氣體摩爾比：Y1===出塔氣體摩爾比：Y2=Y1(1ΦA(chǔ))=()=進(jìn)塔惰性氣體的流量：V=()=由設(shè)計(jì)任務(wù)知該吸收過(guò)程屬于低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比可按下式計(jì)算，即:()min=對(duì)于純?nèi)軇┪者^(guò)程，進(jìn)塔液相組成為：X2=0代入數(shù)值，得：()min==，即=()min所以==又因?yàn)閂=所以L==由V(Y1Y2)=L(X1X2)， 求得吸收液出塔濃度為：X1==依操作線方程Y=X+(Y2 X2)因?yàn)? Y2= X2=0所以：Y=+ 填料塔的工藝尺寸的計(jì)算通常由泛點(diǎn)氣速來(lái)確定空塔操作氣速。WG、WL——分別為氣體和液體的質(zhì)量流量，kg/s。［12］Eckert通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為：X=()=()=查圖得縱坐標(biāo)值為Y==式中：WL—液體的質(zhì)量流速，kg/h； WG—?dú)怏w的質(zhì)量流速，kg/h； ρG—?dú)怏w密度，kg/m3； ρL—液體密度，kg/m3； φ—實(shí)驗(yàn)填料因子，m1； μ—液體的黏度，mPa為使填料能獲得良好的潤(rùn)濕，塔內(nèi)液體噴淋量應(yīng)不低于某一極限值，此極限值稱為最小噴淋密度，以Umin表示。最小潤(rùn)濕速率是指在塔的截面上，單位長(zhǎng)度的填料周邊的最小液體體積流量。干填料比表面積為αt，實(shí)際操作中潤(rùn)濕的填料比表面積為αw，由于只有在潤(rùn)濕的填料表面才可能發(fā)生氣、液傳質(zhì)，故αw具有實(shí)際意義。不同填料材質(zhì)的臨界表面張力σC材質(zhì)σC/(dyn/cm)材質(zhì)σC/(dyn/cm)材質(zhì)σC/(dyn/cm)表面涂石蠟20石墨56鋼75聚四氟乙烯陶瓷61聚乙烯75聚苯乙烯31玻璃73聚丙烯54（《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》表611）得σC=61dyn/cm=790560kg/h2UL==［kg/(m2氣體質(zhì)量通量為：UV==［kg/（m2代入數(shù)值得：KL=（）2/3()1/2()1/3=(m/s)由kGα=常見(jiàn)填料塔的形狀系數(shù)填料類型球形棒形拉西環(huán)弧鞍開(kāi)孔環(huán)Ψ值1本設(shè)計(jì)填料類型為開(kāi)孔環(huán) 所以 ψ=；得kGα==138=［kmol/(m3kPa）；P—所選用的壓強(qiáng)，kPa；Ω—塔截面積，m。 填料層壓降的計(jì)算在逆流操作的填料塔中，從塔頂噴淋下來(lái)的液體，依靠重力在填料表面成膜狀向下流動(dòng)，上升氣體與下降液膜的摩擦阻力形成了填料層的壓降。式中：u—空塔氣速，即按空塔截面積計(jì)算的混合氣體線速度，m/s；WV，WL—?dú)庖合噘|(zhì)量流量，kg/h；ρL—液體密度，kg/m3；ρv—?dú)怏w密度，kg/m3；μL—液體黏度，mpψ—水密度與液體之比。為使液體分布器具有較好的分布性能，必須合理確定布液孔數(shù)，布液孔數(shù)應(yīng)依所用填料所需的質(zhì)量要求決定。其靠重力分布液體，因而屬重力型液體分布器。取布液孔直徑為5mm，則液位保持管中的液位高度可由式得出:h=()2/2g=〔2/（2）=式中：Vs—液體流量，m3/s；d—布液孔直徑，m；n—開(kāi)孔數(shù)目：k—孔流系數(shù)，～065；h—液體高度，m；g—重力加速度，m/s。本裝置的直徑較小可采用簡(jiǎn)單的進(jìn)氣分布裝置,同時(shí)排放的凈化氣體中的液相夾帶要求嚴(yán)格,應(yīng)設(shè)除液沫裝置,為防止填料由于氣流過(guò)大而是翻,應(yīng)在填料上放置一個(gè)篩網(wǎng)裝置,防止填料上浮.多孔型液體分布器系借助孔口以上的液層靜壓或泵送壓力使液體通過(guò)小孔注入塔內(nèi)。此形分布器用于塔徑600～800㎜，對(duì)液體的均布要求不高的場(chǎng)合。一般每根支管上可開(kāi)1～3排小孔，孔中心線與垂直線的夾角可取15176。等，取決于液流達(dá)到填料表面時(shí)的均布狀況。支撐板大體分為兩類，一類為氣液逆流通過(guò)的平板支撐板，板上有篩孔或?yàn)闁虐迨?；另一類斯氣體噴射型，可分為圓柱升氣管式的氣體噴射型支撐板和梁式氣體噴射型支撐板。當(dāng)塔內(nèi)氣液負(fù)荷較大或負(fù)荷波動(dòng)較大時(shí)，塔內(nèi)填料將發(fā)生浮動(dòng)或相互撞擊，破壞塔的正常操作甚至損壞填料，為此，一般在填料層頂部設(shè)壓板或床層限制板。對(duì)500mm直徑以下的小塔，可使進(jìn)氣管伸到塔中心位置，管端切成45176。最簡(jiǎn)單的裝置是在氣體出口處裝一除沫擋板，或填料式、絲網(wǎng)式除霧器，對(duì)除沫要求高時(shí)可采用旋流板除霧器。h)SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù)106m2/hSO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)m2/h重力加速度m/s2氣相平衡數(shù)據(jù)SO2在水中的亨利系數(shù)E相平衡常數(shù)m溶解度系數(shù)H103 kpash)Umin——最小液體噴淋密度，m3/(m2s； ρ——密度，kg/m3； σ——表面張力，N/m； φ——開(kāi)孔率或孔流系數(shù)，無(wú)因次； Φ——填料因子，l/m； ψ——液體密度校正系數(shù)，無(wú)因次。因此，發(fā)揮主觀能動(dòng)性獨(dú)立地去通過(guò)書(shū)籍、網(wǎng)絡(luò)等各種途徑查閱資料、查找數(shù)據(jù)，確定設(shè)計(jì)方案。這無(wú)疑會(huì)對(duì)自己的工作和生活產(chǎn)生影響。快樂(lè)是因?yàn)樵谶@次設(shè)計(jì)中，我得到了同學(xué)的無(wú)限幫助和鼓舞，并且學(xué)到了一些知識(shí)，增加了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。理論和實(shí)際的結(jié)合也是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，為日后從事相關(guān)工作打下了一定的基礎(chǔ)。多思考多想辦法，努力去完成每件事情，盡力去做好每件事