【文章內(nèi)容簡介】 m25**2549716027338*19*3189050*28*111600填料尺寸mm比表面積m/m空隙率m/m個數(shù)n/ m堆積重量kg/ mDg25*20*185101160119Dg38*30*11236600365Dg50*40*110400291Dg76*60*3320國內(nèi)階梯環(huán)特性數(shù)據(jù)國內(nèi)金屬環(huán)矩鞍填料特性數(shù)據(jù)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(jù)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（1）格柵填料是以條狀單元體經(jīng)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(wǎng)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（2）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(nèi)，相鄰的兩盤填料間交錯90176。排列。波紋填料按結構可分為網(wǎng)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。［10］四、填料選用準則對于某種特殊應用，填料填料的最佳標準是根據(jù)復合材料所期望達到的性能而定，但必須考慮到下述基本原則。填料在加工過程中必須保持其原有結構，并保持惰性、不溶性、熱穩(wěn)定性、不揮發(fā)性、無催化活性和低的吸附性。填料必須與基材能夠相容，無腐蝕性。容易處理，堆積密度高，水分含量低，低塵，無毒性。必須易得，貨源充足，價格適中，質量穩(wěn)定。［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。（1） 散裝填料規(guī)格的選擇 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，通量減少，填料費用也增加很多。而大尺寸的填料應用于小直徑塔中，又會產(chǎn)生液體分布不良及嚴重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對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應大于8。（2） 規(guī)整填料規(guī)格的選擇 工業(yè)上常用規(guī)整填料的型號和規(guī)格的表示方法很多，國內(nèi)習慣用比表面積表示，主要有12150、250、350、500、700等幾種規(guī)格，同種類型的規(guī)整填料，其比表面積越大，傳質效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費用也明顯增加。選用時應從分離要求、通量要求、場地條件、物料性質及設備投資、操作費用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足技術要求，又具有經(jīng)濟合理性。應予指出，一座填料塔可以選用同種類型，同一規(guī)格的填料，也可選用同種類型不同規(guī)格的填料；可以選用同種類型的填料，也可以選用不同類型的填料；有的塔段可選用規(guī)整填料，而有的塔段可選用散裝填料。設計時應靈活掌握，根據(jù)技術經(jīng)濟統(tǒng)一的原則來選擇填料的規(guī)格。第四章 吸收塔的工藝計算 基礎物性數(shù)據(jù) 液相物性數(shù)據(jù)對低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。［11］由手冊查得，25oC時水的有關物性數(shù)據(jù)如下：密度為：ρL=黏度 ： μL=103pas=(mh)表面張力為：σL=SO2在水中的擴散系數(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，查手冊得25oC空氣的黏度為： μv=105pas=(mh)查手冊得SO2在空氣中的擴散系數(shù)為: Dv=105m2/s=(依D=D0(P0/P)(T/T0)，其中273k時，105m2/s,查《化學工程基礎》 氣液相平衡數(shù)據(jù)由手冊查得。常壓下25oC時，SO2在水中的亨利系數(shù)為：E=103kpa相平衡常數(shù)為:m=E/P=(103)/≈溶解度系數(shù)為：H=ρL/EMS=(103)≈(kpam3) 物料衡算全塔物料衡算圖2－12所示是一個定態(tài)操作逆流接觸的吸收塔，圖中各符號的意義如下:V－惰性氣體的流量，kmol/h。L－純吸收劑的流量；kmol/h。Y1,Y2－進出吸收塔氣體的摩爾比；X1,X2－出塔及進塔液體中溶質物質量的比。注意：本課程設計中塔底截面一律以下標“l(fā)”表示，塔頂截面一律以下標“2”表示。進塔氣體摩爾比：Y1===出塔氣體摩爾比：Y2=Y1(1ΦA)=()=進塔惰性氣體的流量：V=()=由設計任務知該吸收過程屬于低濃度吸收，平衡關系為直線，最小液氣比可按下式計算，即:()min=對于純?nèi)軇┪者^程，進塔液相組成為：X2=0代入數(shù)值，得：()min==，即=()min所以==又因為V=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)因為= Y2= X2=0所以：Y=+ 填料塔的工藝尺寸的計算通常由泛點氣速來確定空塔操作氣速。泛點氣速是填料塔操作氣速的上限，填料塔的操作氣速必須小于泛點氣速，操作空塔氣速與泛點氣速之比稱為泛點率。［12］填料的泛點氣速可由Eckert通用關聯(lián)圖查得， 氣相質量流量為：WG=qvρvm=2604=液相質量流量可近似按純水的流量計算，即：WL==采用Ecekert通用關聯(lián)圖法計算泛點氣速UF。通用填料塔泛點和壓降的通用關聯(lián)圖如下：圖一填料塔泛點和壓降的通用關聯(lián)圖（引自《化工原理》）圖中u0——空塔氣速，m/s；φ——濕填料因子，簡稱填料因子，1/m；ψ——水的密度和液體的密度之比；g——重力加速度，m/s2ρG、ρL——分別為氣體和液體的密度，kg/m3。WG、WL——分別為氣體和液體的質量流量，kg/s。此圖適用于散裝填料，如拉西環(huán)、弧鞍形填料、矩鞍形填料、鮑爾環(huán)等，其上還繪制了整砌拉西環(huán)和弦柵填料兩種規(guī)整填料的泛點曲線。對于其他填料，尚無可靠的填料因子數(shù)據(jù)。使用該圖時首先根據(jù)塔的氣液相負荷和氣液密度計算橫坐標參數(shù)X，然后在圖中散堆填料泛點線上確定與其對應的縱坐標參數(shù)Y。［12］Eckert通用關聯(lián)圖的橫坐標為：X=()=()=查圖得縱坐標值為Y==式中：WL—液體的質量流速，kg/h； WG—氣體的質量流速，kg/h； ρG—氣體密度，kg/m3； ρL—液體密度，kg/m3； φ—實驗填料因子，m1； μ—液體的黏度，mPas； uF—泛點氣速，m/s；ψ—水密度與液體之比。常用散裝填料的泛點填料因子填料尺寸/mm填料名稱DN16DN25DN38DN50DN76瓷拉西環(huán)1300832600410瓷矩鞍1100550200226塑料鮑爾環(huán)55028018414092金屬鮑爾環(huán)410117160塑料階梯環(huán)260170127金屬階梯環(huán)260160140金屬環(huán)矩鞍170150135120（《化工單元過程及設備課程設計》表68）查表地φF=200m1uF= ==取u=uF==因為D=所以D=≈圓整塔徑,取D=泛點率校核：由于泛點附近流體力學性能的不穩(wěn)定性，一般較難穩(wěn)定操作，故一般要求泛點率在50%85%之間，而對于易起泡的物系可低于40%；［13］u====100％=52％(在允許范圍50%85%內(nèi))填料規(guī)格校核==8(在允許范圍內(nèi))以上式中：uF—泛點氣速，m/s； u空塔氣速,m/s；ρL—液體密度，kg/m3；ρG—氣體密度，kg/m3；WG，WL—氣液相質量流量，kg/h；g—重力加速度，；μL—液體黏度，mp/s； φ填料因子，1/ m；：填料塔的液體噴淋密度是指單位時間、單位塔截面上液體的噴淋量，其計算式為：U=式中：U—液體噴淋密度，m3/(mh)； Lh—液體噴淋量，m3/h； D—填料塔直徑，m。為使填料能獲得良好的潤濕，塔內(nèi)液體噴淋量應不低于某一極限值，此極限值稱為最小噴淋密度，以Umin表示。對于散裝填料，其最小噴淋密度通常采用下式計算：Umin=(Lw)minαt式中：Umin—最小噴淋密度,m3/(m2h)；（Lw）min—最小潤濕速率,m3/(mh)；αt—填料的總比表面積,m2/m3。最小潤濕速率是指在塔的截面上，單位長度的填料周邊的最小液體體積流量。對于直徑不超過75mm的散裝填料，可取最小潤濕速率:［14］(Lw)min=(mh)本次設計選用瓷矩鞍填料，其αt=138m2/m3，代入數(shù)值，得最小噴淋密度為：Umin=(Lw)minαt=138=(m2h)最小噴淋密度的校核：求得液體噴淋密度為：U===〉Umin所以液體噴淋密度符合要求，即填料塔直徑D=1400mm合理。干填料比表面積為αt，實際操作中潤濕的填料比表面積為αw，由于只有在潤濕的填料表面才可能發(fā)生氣、液傳質，故α