【文章內(nèi)容簡介】 。（2） 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φ4 mm~φ6 mm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） 波紋填料的優(yōu)點是結構緊湊，阻力小，傳質(zhì)效率高，處理能力大，比表面積大。其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。 填料的選擇包括確定填料的種類、規(guī)格及材質(zhì)等。所選填料既要滿足生產(chǎn)工藝的要求，又要使設備投資和操作費用較低。 填料種類的選擇 填料種類的選擇要考慮分離工藝的要求，通常考慮以下幾個方面：（1） 傳質(zhì)效率。傳質(zhì)效率即分離效率，它有兩種表示方法：一是以理論級進行計算的表示方法，以每個理論級當量的填料層高度表示，即HETP值；另一是以傳質(zhì)速率進行計算的表示方法，以每個傳質(zhì)單元相當?shù)奶盍蠈痈叨缺硎荆碒TU值。在滿足工藝要求的前提下，應選用傳質(zhì)效率高，即HETP(或HTU值)低的填料。對于常用的工業(yè)填料，其HETP(或HTU)值可由有關手冊或文獻中查到，也可通過一些經(jīng)驗公式來估算。（2） 通量。在相同的液體負荷下，填料的泛點氣速愈高或氣相動能因子愈大，則通量愈大，塔的處理能力亦越大。因此，在選擇填料種類時，在保證具有較高傳質(zhì)效率的前提下，應選擇具有較高泛點氣速或氣相動能因子的填料。對于大多數(shù)常用填料，其泛點氣速或氣相動能因子可由有關手冊或文獻中查到，也可通過一些經(jīng)驗公式來估算。（3） 填料層的壓降。填料層的壓降是填料的主要應用性能，填料層的壓降愈低，動力消耗越低，操作費用愈小。選擇低壓降的填料對熱敏性物系的分離尤為重要。比較填料的壓降有兩種方法，一是比較填料層單位高度的壓降△P/Z；另一是比較填料層單位傳質(zhì)效率的比壓降△P/NT。填料層的壓降可用經(jīng)驗公式計算，亦可從有關圖表中查出。（4） 填料的操作性能。填料的操作性能主要指操作彈性、抗污堵性及抗熱敏性等。所選填料應具有較大的操作彈性，以保證塔內(nèi)氣液負荷發(fā)生波動時維持操作穩(wěn)定。同時，還應具有一定的抗污堵、抗熱敏能力，以適應物料的變化及塔內(nèi)溫度的變化。此外，所選的填料要便于安裝、拆卸和檢修。 填料規(guī)格的選擇通常，散裝填料與規(guī)整填料的規(guī)格表示方法不同，選擇的方法亦不盡相同，現(xiàn)分別加以介紹。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。選用時應從分離要求、通量要求、場地條件、物料性質(zhì)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工藝要求，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。 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酸、有機酸的腐蝕，對強堿介質(zhì)，可以選用耐堿配方制造的耐堿陶瓷填料。陶瓷填料價格便宜，具有很好的表面潤濕性能，工業(yè)上，主要用于氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程。陶瓷填料因其質(zhì)脆、易碎，不宜在高沖擊強度下使用。（2） 金屬填料。金屬填料可用多種材質(zhì)制成，金屬材質(zhì)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。碳鋼填料造價低，且具有良好的表面潤濕性能，對于無腐蝕或低腐蝕性物系應優(yōu)先考慮使用；鈦材、特種合金鋼等材質(zhì)制成的填料造價極高，一般只在某些腐蝕性極強的物系下使用；不銹鋼填料耐腐蝕性強，一般能耐除Cl以外常見物系的腐蝕，但其造價較高。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(zhì)主要包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)及聚氯乙烯(PVC)等，國內(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℃的條件下使用要慎重，可選用耐低溫性能好的聚氯乙烯填料。塑料填料具有質(zhì)輕。價廉、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。 填料塔工藝尺寸的計算 填料塔參數(shù)確定（1） 填料的規(guī)格及相關參數(shù) 本設計擬選用5050（亂堆）。填料參數(shù)為： （2） 計算泛點氣速uf 本設計采用質(zhì)量分數(shù)5％的NaOH為吸收液（參數(shù)近似取水的物理參數(shù)）。取液氣比因，即 （411）所以 （412）查?？颂赝ㄓ藐P聯(lián)圖知 （413）圖49 ?？颂仃P聯(lián)圖吸收液溫度為20℃，μL=1mPas可得 （414）（3） 計算操作氣速u操作氣速為 （415）（4） 計算塔徑 填料塔中的混合氣體體積流量為（416）取D= （417）（5） 利用圓整后的塔徑重新計算操作氣速u （418）（6） 校核填料直徑與塔體直徑的比 符合要求 （419）（7） 校核填料塔的噴淋密度 當填料時，填料最小潤濕率為填料層高度的計算：由設計資料得 （420）當?shù)卮髿鈮? （421）入塔氣體中污染物體積含量 （422）出塔氣體中污染物體積含量 （423）則入塔氣體中污染物的分壓 （424）則出塔氣體中污染物的分壓 （425）吸收液中活性則組分的臨界濃度 （426）填料塔液相進口的臨界濃度 （427）填料塔液相進口的臨界濃度 （428）液相進口處活性組分的濃度 （429）液相總 （430）由物料平衡式知得 （431）即 （432）則 （433）因,所以塔中反應為界面反應。求25℃時氣體的摩爾體積V 因,則 （434）得 （435）氣體的摩爾流率： （436）流體的摩爾流率： （437）填料塔床層高： （438） 填料塔床層壓降的計算 （439）查埃克特通用關聯(lián)圖知:，查?？颂赝ㄓ藐P聯(lián)圖可知填料塔床層壓降：=2000pa （440） 填料塔附件選擇（1） 選用斜口氣體分布器，進口管直徑450mm，阻力約500Pa；（2） 選用柵板支承板，阻力約200Pa；（3） 選用多孔盤管式液體分布器，阻力約為50Pa；（4） 選用液封排液裝置；（5） 選用折板除霧器，出口管直徑250mm，阻力約100Pa。 填料塔總壓降 （441） 吸附塔的設計計算 基本原理 吸附原理在用多孔性固體物質(zhì)處理流體混合物時，流體中的某一些組分可以被吸引到固體表面并濃集其上，此現(xiàn)象稱為吸附，吸附處理廢氣時，吸附的對象是氣態(tài)污染物，被吸附的氣體組分稱為附質(zhì)，多孔性物質(zhì)稱為吸附劑。固體表面吸附了吸附質(zhì)后，一部分被吸附的吸附質(zhì)可從吸附劑表面脫離，此現(xiàn)象稱為脫附。而當吸附進行一段時間后，由于表面吸附質(zhì)的濃集，使其吸附能力明顯下降而不能滿足吸附凈化的要求，此時需要采用一定的措施使吸附劑上已吸附的吸附質(zhì)脫附，已恢復吸附劑的吸附能力，這個過程稱為吸附劑的再生。因此，在實際工作中，正是利用吸附劑的吸附再生吸附的循環(huán)過程，達到除去廢氣中污染物質(zhì)并回收廢氣中有用組分的目的。由于多孔性固體吸附劑表面存在著剩余吸引力，固表面具有吸附力。根據(jù)吸附劑表面與被吸附物質(zhì)之間作用力的不同，吸附可分為物理吸附和化學吸附，但同一污染物可在較低溫度下發(fā)生物理吸附，而在較高溫度下發(fā)生化學吸附，或者兩種吸附同時發(fā)生，兩者之間沒有嚴格的界限。兩者的主要區(qū)別見下表43[15]：表43 兩種吸附比較性質(zhì)物理吸附化學吸附吸附力范德華力化學鍵力吸附層數(shù)單層活多層單層吸附熱小(近于液化熱)大(近于反應熱)選擇性無或很差較強可逆性可逆不可逆吸附平衡易達到不易達到吸附劑與吸附質(zhì)間的吸附力不強，當氣體中吸附質(zhì)分解壓降低或溫度升高時，容易發(fā)生脫附。工業(yè)上的吸附操作正是利用這種可逆進行吸附劑的再生及吸附質(zhì)的回收利用的。 吸附等溫線與吸附等溫方程式 吸附等溫線在氣體吸附中，其平衡關系可表示為：A=f（p，T） （442）式中A——平衡吸附量；P——吸附平衡時吸附質(zhì)在氣相中的分壓力；T——吸附溫度根據(jù)需要，對一定的吸附體系可測得如下關系：（1） 當保持T不變，可測得A與P的變化關系；（2） 當保持P不變，可測得A與T的變化關系；（3） 當保持A不變，可測得P與T的變化關系。依據(jù)上述變化關系，可分別會出相應的關系曲線，分別為吸附等溫線，吸附等壓線和吸附等量線。由于吸附過程中，吸附溫度一般變化不大，因此吸附等溫線最為常用。吸附等溫線描述的是在吸附溫度不變的情況下，平衡時，吸附劑的吸附量隨氣相中組分壓力的不同而變化的情況。根據(jù)對大量的不同氣體與蒸汽的吸附測定，吸附等溫線形式可歸納為六種基本類型。（1） 朗格謬爾方程式朗格謬爾吸附理論假定：①吸附僅是單分子層的；②氣體分子在吸附劑表面上吸附于脫附呈動態(tài)平衡；③吸附劑表面性質(zhì)是均一的，被吸附的分子之間相互不受影響；④氣體的吸附速率與該氣體在氣相的分壓成正比。根據(jù)上述假設，可推導出朗格繆爾等溫式： （443）式中θ——吸附劑表面被吸附分子覆蓋的百分數(shù)；A——吸附系數(shù)，是吸附作用的平衡常數(shù)；P——氣相分壓。朗格繆爾等溫式的另一種表現(xiàn)形式為： （444）式中Vm——單分子層覆蓋滿時（θ=1）的吸附量；V——在氣相分壓p下的吸附量。在壓力很低時，或者吸附很難時，上式變成： （445）由朗格繆爾等溫式得到的結果與許多實驗現(xiàn)象相符合，能夠解釋很多實驗結果，因此，它目前仍是常用的基本的等溫式。在很多體系中，朗格繆爾等溫式不能在較大的θ范圍內(nèi)與實驗結果相吻合。（2） 弗羅因德利希方程式 （446）式中：q——固體吸附氣體的量，kg/kg吸附劑；P——平衡時氣體分壓；k,n——經(jīng)驗常數(shù)。在一定溫度下，對一定體系而言是常數(shù)，k和n隨溫度變化而變化；m——吸附質(zhì)質(zhì)量，kg；x——被吸附氣體的質(zhì)量。費羅因德利系等溫方程式只是一個經(jīng)驗式，它所適用的θ范圍比朗格繆爾式要大些，可用于未知組成物質(zhì)的吸附，如有機物或礦物油的脫色，通過實驗來確定k與n。有資料認為它在高壓范圍內(nèi)不能很好地吻合實驗值。（3） BET方程由于朗格繆爾的單分子層吸附理論及其等溫方程對中壓合高壓物理吸附不能很好地吻合，在此基礎上發(fā)展了BET理論。它除了接受朗格繆爾理論地幾條假定，即固體表面是均勻的，被吸附分子不受其他分子的影響，吸附與脫附在吸附表面達到動態(tài)平衡以外，還以為在吸附劑表面吸附了一層分子以后，由于