【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 紋填料、脈沖填料等。工業(yè)上應(yīng)用的規(guī)整填料絕大部分為波紋填料。波紋填料按結(jié)構(gòu)分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料兩大類，可用陶瓷、塑料、金屬等材質(zhì)制造。 金屬絲網(wǎng)波紋填料是網(wǎng)波紋填料的主要形式，是由金屬絲網(wǎng)制成的。其特點(diǎn)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(jià)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mmmm 6~4 ?? 的小孔，可起到粗分配板片上的液體，加強(qiáng)橫向混和作用。波紋 6 板片上軋成細(xì)小溝紋，可起到細(xì)分配板片上的液體、增強(qiáng)表面潤(rùn)濕性能的作用。金屬孔板波紋填料強(qiáng)度高，耐腐蝕性強(qiáng)，特別適用于大氣直徑塔及氣、液負(fù)荷較大的場(chǎng)合。 波紋填料的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，阻力小，傳質(zhì)效率高，處理能力大，比表面積大。其缺點(diǎn)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(jià)高。 綜上所述，經(jīng)分析各填料特點(diǎn)、性能，本課設(shè)選擇散裝階梯環(huán)填料。 填料規(guī)格的選擇 工業(yè)塔常 用的散裝填料主要有 Dn16\Dn25\Dn38\ 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(fèi)用也增加很多。而大尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中，又會(huì)產(chǎn)生液體分布不良及嚴(yán)重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對(duì)塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定。 常用填料的塔徑與填料公稱直徑比值 D/d 的推薦值列于。 表 31 填料種類 D/d的推薦值 拉西環(huán) D/d? 20~30 鞍環(huán) D/d? 15 鮑爾環(huán) D/d? 10~15 階梯環(huán) D/d8 環(huán)矩鞍 D/d8 填料材質(zhì)的選擇 工業(yè)上，填料的材質(zhì)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(jī)酸、有機(jī)酸的腐蝕，對(duì)強(qiáng)堿介質(zhì)，可以選用耐堿配方制造的耐堿陶瓷填料。 陶瓷填料因其質(zhì)脆、易碎，不易在高沖擊強(qiáng)度下使用。陶瓷填料價(jià)格便宜，具有很好的表面潤(rùn)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。 7 (2)金屬填料。金屬填料可用多種材質(zhì)制成，金屬材料的選擇主要根據(jù)物系的腐蝕性和金屬材質(zhì)的耐腐蝕性來綜合考慮。碳鋼填料造價(jià)低，且具有良好的表面濕潤(rùn)性能，對(duì)于無腐蝕或低腐蝕性物系應(yīng)優(yōu)先考慮使用；不銹鋼填料耐腐蝕性強(qiáng)，一般能耐 cl ? 以外常見物系的腐蝕，但其造價(jià)較高；鈦材、特種合金鋼等材質(zhì)制成的填料造價(jià)級(jí)高，一般只在某些腐蝕性極強(qiáng)的物系下使用。 金屬填料可制 成薄壁結(jié)構(gòu)（ ~），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(qiáng)度下使用，工業(yè)應(yīng)用主要以金屬填料為主。 (3)塑料填料。塑料填料的材質(zhì)主要包括聚丙烯、聚乙烯及聚氯乙烯等，國(guó)內(nèi)一般多采用聚丙烯材質(zhì)。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無機(jī)酸、堿和有機(jī)溶劑的腐蝕。其耐溫性良好，可長(zhǎng)期在 100℃以下使用。聚丙烯填料在低溫（低于 0℃）時(shí)具有冷脆性，在低于 0℃的條件下使用要謹(jǐn)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(zhì)、廉 價(jià)、耐沖擊、不易破碎等優(yōu)點(diǎn)，多用于吸收、解吸、萃取、除塵等裝置中。塑料填料的缺點(diǎn)是表面潤(rùn)濕性能較差，在某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合，需要對(duì)其表面進(jìn)行處理，以提高表面潤(rùn)濕性能。所以本次課設(shè)選用聚丙烯填料。 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) 液相物性數(shù)據(jù) 對(duì)低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊(cè)查得 20 ℃ 水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下： 1. 399 /l kg m? ? 2. . / .l pa s k g m h? ??黏 度 ： 3. 表面張力為 : 272 .6 / 94 08 96 /z dy n c m k g h? ?? 4. 3320 : 25 /C N H H k m ol m k pa? ? ? 5. 62320 : 7. 34 10 /lCNH D m h?? ? ? 8 6. 2232 0 : 0 .2 2 5 / /vCNH D c m s m h? ?? 氣相物性數(shù)據(jù) 1. 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 )/()( k m o lkgM ?????? 2. 混合氣體的平均密度 333 / mkgRTMPV ?? ????? ?? R= 3 /m KPa kmol K?? 3. 混合氣體黏度可近似取為空氣黏度。查手冊(cè)得 20C? 時(shí)，空氣的黏度 3 10 62 28 10 /v pa s k g m h? ??? ? ? ? ? ? 注： 21 1 /N kg m s?? 1 221 1 / 1 /P a N m kg s m? ? ? 1Pa..s=1kg/ 氣液相平衡數(shù)據(jù) 由手冊(cè)查得，常壓下， 200C 時(shí)， NH3 在水中的亨利系數(shù)為 E= 0 320 NHC時(shí) , 在水中的溶解度 : H=相平衡常數(shù)： ?????? PHMPEm SL? 溶解度系數(shù) : )/( 3 kp amkm o lH ?? 物料橫算 1. 進(jìn)塔氣相摩爾比為 0869 ???Y 2. 出 塔 氣相摩爾比為 ?Y 對(duì)于純?nèi)軇┪者^程，進(jìn)塔液相組成為： 02?X (清水 ) 9 混合氣體流量： )/( 12932733200 hk m ol??? 惰性氣體流量： )/( 2 2)( 3 3 hk mo lV ???? 最小液氣比： 00 8 6 9 8 6 9 )(21212121m in???????????XmYYYXXYYVL 取實(shí)際液氣比為最小液氣比的 ，則可得吸收劑用量為： )/( hk m o lL ???? 04 61 00 69 )( 211??????LYYVX V—— 單位時(shí)間內(nèi)通過吸收塔的惰性氣體量， kmol/s。 L—— 單位時(shí)間內(nèi)通過吸收塔的溶解劑， kmol/s。 Y Y2—— 分別為進(jìn)塔及出塔氣體中溶質(zhì)組分的摩爾比， koml/koml。 X X2—— 分別為進(jìn)塔及出塔液體中溶質(zhì)組分的摩爾比， koml/koml。 液氣比 ?? ??VL?? 經(jīng)計(jì)算該吸收過程為低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性 數(shù)據(jù)?；旌蠚怏w的黏度可近似取為空氣的黏度。 10 第 二 節(jié) 填料塔工藝尺寸的計(jì)算 填料塔工藝尺寸的計(jì)算包括塔徑的計(jì)算、填料能高度的計(jì)算及分段 塔徑的計(jì)算 混合氣體的密度 333 / mkgRTMPG ?? ??????? 填料總比表面積： 32 / mmat ? 水的黏度 smPaL ?? ? 采用貝恩 霍根泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)式計(jì)算泛點(diǎn)速度： )()(]l g [81418/14/132?????????????????????????????LVVLLLVtFwwKAagu?????? smugauFLLVtF/9 9 6 3 4 3 3 4 332??? ???????? ? μ F—— 泛點(diǎn)氣速， m/s； g—— 重力加速度， 9． 81m/s2 at—— 填料總比表面積， m2／ m3 ε —— 填料層空隙率， m3／ m3； ρ V,ρ L—— 氣相、液相密度， k/m3； μ L—— 液體粘度， mPa s。 A,K—— 關(guān)聯(lián)常數(shù)。 A、 K 值 散裝填料類型 A K 規(guī)整填料類型 A K 塑料鮑爾環(huán) 金屬階梯環(huán) 11 金屬鮑爾環(huán) 瓷矩鞍 塑料階梯環(huán) 金屬環(huán)矩鞍 取泛點(diǎn)率為 ，即 smuu F / ???? smuVD S/ 320214??? ??? ? 圓整后取 mD ? D—— 塔徑， m； V—— 操作條件下混合氣體的體積流量， m3/s 。 u —— 空