【文章內(nèi)容簡介】 西環(huán)填料的氣液分布較差，傳質(zhì)效率低，阻力大，通量小，目前工業(yè)上已較少應(yīng)用。（2） 鮑爾環(huán)填料如圖片鮑耳環(huán)所示，鮑爾環(huán)是對拉西環(huán)的改進，在拉西環(huán)的側(cè)壁上開出兩排長方形的窗孔，被切開的環(huán)壁的一側(cè)仍與壁面相連，另一側(cè)向環(huán)內(nèi)彎曲，形成內(nèi)伸的舌葉，諸舌葉的側(cè)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(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。與拉西環(huán)相比，鮑爾環(huán)的氣體通量可增加50%以上，傳質(zhì)效率提高30%左右。鮑爾環(huán)是一種應(yīng)用較廣的填料。（3） 階梯環(huán)(Stairs wreath)填料如圖片階梯環(huán)所示，填料的階梯環(huán)結(jié)構(gòu)與鮑爾環(huán)填料相似，環(huán)壁上開有長方形小孔，環(huán)內(nèi)有兩層交錯 45176。的十字形葉片，環(huán)的高度為直徑的一半，環(huán)的一端成喇叭口形狀的翻邊。這樣的結(jié)構(gòu)使得階梯環(huán)填料的性能在鮑爾環(huán)的基礎(chǔ)上又有提高，其生產(chǎn)能力可提高約10%，壓降則可降低25%，且由于填料間呈多點接觸，床層均勻，較好地避免了溝流現(xiàn)象。階梯環(huán)一般由塑料和金屬制成，由于其性能優(yōu)于其它側(cè)壁上開孔的填料，因此獲得廣泛的應(yīng)用。（4） 矩鞍填料如圖片矩鞍填料所示，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(zhì)材料制成，其性能優(yōu)于拉西環(huán)。目前，國內(nèi)絕大多數(shù)應(yīng)用瓷拉西環(huán)的場合，均已被瓷矩鞍填料所取代。（5） 金屬環(huán)矩鞍填料如圖片金屬換環(huán)聚鞍填料所示，環(huán)矩鞍填料（國外稱為Intalox）是兼顧環(huán)形和鞍形結(jié)構(gòu)特點而設(shè)計出的一種新型填料，該填料一般以金屬材質(zhì)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)，在散裝填料中應(yīng)用較多。 2．規(guī)整填料 規(guī)整填料是由許多相同尺寸和形狀的材料組成的填料單元，以整砌的方式裝填在塔體中。規(guī)整填料主要包括板波紋填料、絲網(wǎng)波紋填料、格利希格柵、脈沖填料等，其中尤以板波紋填料和絲網(wǎng)波紋填料所用材料主要有金屬絲網(wǎng)和塑料絲網(wǎng)。（1）格柵填料(Space grid filler)是以條狀單元體經(jīng)一定規(guī)則組合而成的，具有多種結(jié)構(gòu)形式。工業(yè)上應(yīng)用最早的格柵填料為如圖片所示的木格柵填料。目前應(yīng)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，其中以圖片所示的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。（2）波紋填料(Ripples filler)目前工業(yè)上應(yīng)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(jié)構(gòu)可分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料兩大類，其材質(zhì)又有金屬、塑料和陶瓷等之分。金屬絲網(wǎng)波紋填料是網(wǎng)波紋填料的主要形式，它是由金屬絲網(wǎng)制成的。金屬絲網(wǎng)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(yīng)用。（d）所示，金屬板波紋填料是板波紋填料的一種主要形式。該填料的波紋板片上沖壓有許多f5mm左右的小孔，可起到粗分配板片上的液體、加強橫向混合的作用。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，特別適用于大直徑塔及氣液負荷較大的場合。（3）金屬壓延孔板波紋填料(The metals presses to postpone the bore plank ripples filler)是另一種有代表性的板波紋填料。它與金屬孔板波紋填料的主要區(qū)別在于板片表面不是沖壓孔，而是刺孔，～。其分離能力類似于網(wǎng)波紋填料，但抗堵能力比網(wǎng)波紋填料強，并且價格便宜，應(yīng)用較為廣泛。波紋填料的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，阻力小，傳質(zhì)效率高，處理能力大，比表面積大（常用的有12150、250、350、500、700等幾種）。波紋填料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。（4）脈沖填料(Pulse filler)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(chǎn)生強烈的湍動。在縮頸段，氣速最高，湍動劇烈，從而強化傳質(zhì)。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(fù)，實現(xiàn)了“脈沖”傳質(zhì)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。因其優(yōu)良的液體分布性能使放大效應(yīng)減少，故特別適用于大塔徑的場合。 選擇填料材質(zhì)應(yīng)根據(jù)吸收系統(tǒng)的介質(zhì)以及操作溫度而定，一般情況下，可以選用塑料，金屬，陶瓷等材料。對于腐蝕性介質(zhì)應(yīng)采用相應(yīng)的抗腐蝕性材料，如陶瓷，塑料，玻璃，石墨，不銹鋼等，對于溫度較高的情況，應(yīng)考慮材料的耐溫性能。 綜合考慮以上各個因素,本設(shè)計中選用拉西環(huán)鋼質(zhì)填料,有關(guān)特性數(shù)據(jù)如下表:表23 拉西環(huán)鋼質(zhì)填料特性數(shù)據(jù)公稱直徑DN mm外徑高厚 d h δ,mm 比表面積α m2/m3空隙率 ε %個數(shù)an m3堆積密度 ρp kg/m3填料因子φ m1767676681870400105 在吸收流程中，當吸收后的溶液事作為產(chǎn)品或溶液排除時，則無需考慮吸收劑的揮手問題，當吸收后的溶液需要進一步回收時，如用——乙醇氨水溶液吸收二氧化碳，乙醇胺與二氧化碳溶液需進一步回收，被回收的乙醇胺可作為吸收劑循環(huán)使用，而二氧化碳可用收手制造尿素等，這時在吸收流程中，就必須考慮吸收劑再生的問題，吸收劑再生是用解吸的方法在解吸塔中進行。解吸條件與吸收條件恰恰相反，吸收是在低溫、高壓下操作，而解吸在高溫、低壓下操作，經(jīng)解吸塔回收解吸劑，它講返回吸收塔循環(huán)使用。解吸塔的操作情況將直接影響到吸收情況。對于物理吸收而言,降低操作溫度,所以一般情況下,.對于化學(xué)吸收,操作溫度應(yīng)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)而定,既要考慮溫度對化學(xué)反應(yīng)速度常數(shù)的影響,也要考慮對化學(xué)平衡的影響,使吸收反應(yīng)具有適宜的反應(yīng)速度.對于再生操作,較高的操作溫度可以降低溶質(zhì)的溶解度,因而有利于吸收劑的再生 對于物理吸收,加壓操作一方面有利于提高吸收過程的傳質(zhì)推動力而提高過程的傳質(zhì)速率,另一方面,也可以減小氣體的體積流率,專門為吸收操作而為氣體加壓,從過程的經(jīng)濟性角度看是不合理的,因而若在前一道工序的壓力參數(shù)下可以進行吸收操作的情況下,一般是以前道工序的壓力作為吸收單元的操作壓力.對于化學(xué)吸收,若過程由質(zhì)量傳遞過程控制,則提高操作壓力有利,若為化學(xué)反應(yīng)過程控制,則操作壓力對過程的影響不大,可以完全根據(jù)前后工序的壓力參數(shù)確定吸收操作壓力,但加大吸收壓力依然可以減小氣相的體積流率,(閃蒸)操作,其操作壓力應(yīng)以吸收劑的再生要求而定,逐次或一次從吸收壓力減至再生操作壓力,逐次閃蒸的再生效果一般要優(yōu)于一次閃蒸效果. 第3章 吸收塔的工藝計算 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)20℃時水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)[1]如下：密度為 kg/m3粘度為 =(mh) 表面張力為 δL=(dyn/cm)=941803(kg/h2) 查手冊得氨氣在水中的擴散系數(shù)為DL=106(m2/h)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為混合氣體的平均密度為混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度,查手冊得時空氣的黏度為: 時氨氣在空氣中的擴散系數(shù)[5]為: m2/h 氣液相平衡數(shù)據(jù) 20℃時氨氣在水中的溶解度數(shù)為H=，常壓下20℃時氨氣在水中的： 亨利系數(shù) E= 相平衡常數(shù)為 m= 溶解度系數(shù) H=進塔氣相摩爾比為：進塔惰性氣相流量為：該吸收過程屬低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比可按下式計算，即 對于純?nèi)軇┪者^程，進塔液相組成為，X2=0.取操作液氣比為= 全塔物料衡算: 可得填料塔直徑的計算采用式子計算 計算塔徑關(guān)鍵是確定空塔氣速 ,采用泛點氣速法確定空塔氣速. 泛點氣速是填料塔操作氣速的上限,但結(jié)果不準確,且不能用于計算機連續(xù)計算,因此可采用貝恩霍根公式[1]計算:式中 代入以上數(shù)據(jù)解得泛點氣速取則塔徑圓整后取 泛點率校核：在50%80%之間,所以符合要求.填料規(guī)格校核：有 即符合要求.液體噴淋密度校核：對于直徑不超過75的散裝填料塔,取最小潤濕速率[1]為：本設(shè)計中填料塔的噴淋密度為:最小噴淋密度: 說明填料能獲得良好的潤濕效果.經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D=700mm能較好地滿足設(shè)計要求。傳質(zhì)過程的影響因素十分復(fù)雜,對于不同的物系、不同的填料及不同的流動狀況與操作條件, ,在進行設(shè)計時多選用一些準數(shù)關(guān)聯(lián)式或經(jīng)驗公式進行計算,其中應(yīng)用較普遍的是修正的恩田()公式:液體質(zhì)量通量為氣膜吸收系數(shù)有下式計算[1]：氣體質(zhì)量通量為：氣膜吸收系數(shù)由下式計算液膜吸