【正文】 料層高度表示，即HETP值；填料的通量要大：在同樣的液體負荷下，在保證具有較高傳質效率的前提下，應選擇具有較高泛點氣速或氣相動能因子的填料；填料層的壓降要低：填料層壓降越低，塔的動力消耗越低，操作費越??；對熱敏性物系尤為重要；填料抗污堵性能強，拆裝、檢修方便。 （2）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；（a）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；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定限制，一般塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應大于8。 （b）規(guī)整填料規(guī)格的選擇：國內習慣用比表面積表示規(guī)整填料的型號和規(guī)格，主要有12150、250、350、500、700；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，通量減小，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。對于同一座填料塔，可以選用不同類型、不同規(guī)格的填料，也可以同時使用散裝填料和規(guī)整填料。（3）填料材質的選擇 填料的材質分為陶瓷、金屬和塑料三大類 （a）陶瓷填料陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性，可在低溫、高溫下工作，具有一定的抗沖擊性但不宜在高沖擊強度下使用，質脆、易碎是陶瓷填料的最大缺點。陶瓷填料價格便宜、具有很好的表面潤濕性能，在氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程中應用較為普遍。 （b）金屬填料金屬填料可用多種材質制成，金屬材質的選擇主要根據(jù)物系的腐蝕性及金屬材質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，對于無腐蝕性或低腐蝕性物系有限考慮使用；不銹鋼填料耐腐蝕性強，一般能耐Cl以外常見物系的腐蝕，但其造價較高，且表面潤濕性能較差；有時需要對其表面進行處理，才能取得良好的使用效果。金屬填料通過大、氣阻小，具有很高的抗沖擊性能，能在高溫、高壓、高沖擊強度下使用，應用范圍最為廣泛。 （c）塑料填料主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）及聚氯乙烯（PVC），國內一般多采用聚丙烯材質。塑料填料質輕、價廉，具有良好的韌性，耐沖擊、不易碎，耐腐蝕性較好，可長期在100℃以下使用；它的通量大、壓降低，多用于吸收、解析、萃取、除塵等裝置中；塑料填料的缺點是表面潤濕性能差，需對其表面進行處理[15]。 （1）塔徑的計算：采用下式進行計算，其核心問題是確定空塔氣速u。 泛點氣速法：泛點氣速是填料塔操作氣速的上限，填料塔的操作空塔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。對于散裝填料：u/uF=對于規(guī)整填料：u/uF= 泛點率的選擇主要考慮兩方面因素： 第一，物系的發(fā)泡情況，對于易起泡沫的物系，泛點率應取低限值，而無泡沫的物系，可取較高的泛點率； 第二，填料塔的操作壓力，對于加壓操作的塔，應取較低的泛點率，對于減壓操作的塔，應取較高的泛點率。泛點氣速一般通過經(jīng)驗方程式進行計算貝恩—霍根關聯(lián)式：式中 uF2為泛點氣速，m/s g為重力加速度， a為填料比表面積，m2/m3 ε為填料層空隙率，m3/m3 ρv、ρL為氣相、液相密度，Kg/m3 μL為液體粘度，mPa?s WL、WV為液相、氣相的質量流量，Kg/h A、K為關聯(lián)常數(shù) 氣體動能因子法：氣相動能因子簡稱F因子，其定義式為 計算時，先從手冊或圖表中查出填料在操作條件下的F因子，然后依據(jù)上式即可計算出操作空塔氣速u。氣相負荷因子法：氣相負荷因子簡稱Cs因子，其定義式為： 采用氣相負荷因子計算操作空塔氣速，先計算出最大氣相負荷因子Cs,max，然后依據(jù)Cs=,max計算出Cs。Cs,max的數(shù)值見有關填料手冊。氣相動能因子法和氣相負荷因子法一般只適用于規(guī)整填料，且液體粘度不大于2103Pa?s。 （2）填料層高度計算 填料層高度的計算可分為傳質單元法和等板高度法。在工程上，傳質單元法多用于吸收、解吸、萃取等填料塔的設計計算，而對于精餾填料塔，則習慣用等板高度法計算填料層高度。等板高度法計算填料層的基本公式為： 由上式可看出，當工藝計算出完成規(guī)定分離任務所需的理論板層數(shù)NT后，關鍵是確定填料層的等板高度HETP。等板高度不僅取決于填料的類型和尺寸，而且受系統(tǒng)物性、操作條件和設備尺寸的影響。一般是通過實驗測定，或從工業(yè)應用的實際經(jīng)驗中選取HETP值。采用上述方法計算出填料層高度后，還應留出一定的安全系數(shù)。根據(jù)設計經(jīng)驗，填料層的設計高度一般為Zˊ=（）Z （3）填料層壓降的計算填料層壓力降是填料塔壓力降的主要組成部分。通常，根據(jù)設計（或操作）參數(shù)，由通用關聯(lián)圖（或壓降曲線）先求得每米填料層的壓降值，然后再乘以填料層高度，即得出填料層的壓力降。 散裝填料的壓降計算，散裝填料的壓降值可從有關填料手冊中查得，也可由?？颂赝ㄓ藐P聯(lián)圖計算。計算時先根據(jù)氣液負荷及有關物性數(shù)據(jù)，求出橫坐標；再根據(jù)操作空塔氣速、壓降填料因子及有關物性參數(shù)，求出縱坐標；通過作圖得出交點，讀出過交點的等壓線數(shù)值，即可得出每米填料層壓降值。Φp為壓降填料因子，ψ為液體密度校正系數(shù)，ρ水/ ρL 規(guī)整填料的壓降計算,通過填料的壓降關聯(lián)式計算，規(guī)整填料的壓降通常關聯(lián)成以下形式： 式中 p/Z為每米填料層高度的壓力降，Pa/mu為空塔氣速，m/sρv為氣體密度，Kg/m3 α、β為關聯(lián)式常數(shù)，可從填料手冊中查出本設計中采用板式精餾塔，進料為露點進料，年產量為60000噸三氯化磷液體。塔頂設計溫度78℃，塔底為85℃三氯化磷蒸汽，夾帶著部分黃磷液滴。實際生產過程中，取塔板效率E=。塔高計算公式如下：則可得精餾塔工藝參數(shù)： 原料處理量 F=1300kg/h 塔頂溫度 tD=78℃ 塔頂物流量 D=1210kg/h 塔底溫度 tW=85℃ 塔底物流量 W=90kg/h 冷凝器熱負荷 Q= 操作回流比 R= 進料塔板溫度 tF=85℃ 理論塔板數(shù) NT=12 塔徑 D=762mm 進料塔板序號 NF=12 塔徑圓整為800mm 塔頂壓力 pD= 塔板間距400mm 塔底壓力 pW= 塔高 H=5000mm 冷凝器經(jīng)精餾塔精餾過來三氯化磷蒸汽進入冷凝器，流量約為1210kg/h，采用列管式冷凝器，三氯化磷蒸汽走管程，冷卻水走殼程，冷卻水由20℃升溫到60℃，三氯化磷由78℃降溫至25℃，變?yōu)橐后w。冷凝器熱負荷 Q= Q=。定性溫度下流體物性如下表：密度，kg/m3比熱容，kJ/（）粘度，導熱系數(shù)，W/（）三化蒸汽1547水994計算熱負荷和冷卻水流量[15] Q= Q= =5436 kg/h計算兩流體的平均溫度和平均溫差。暫時按單殼程、多管程進行計算。逆流時平均溫差為： =而 P= R= 查得 所以 初選冷凝器規(guī)格。根據(jù)流體的情況，假設K=120W/（m2.故 由于，因此需要考慮熱補償。據(jù)此，選定換熱器規(guī)格如下：殼徑，mm公稱壓強，MPa公稱面積，m2管程數(shù)6002管子尺寸，mm管長，m管子總數(shù)管子排列方法35圓形實際傳熱面積若采用此換熱器，則要求過程中總傳熱系數(shù)為120W/（） 管程壓強降（走水） 其中。 管程流通面積 （湍流） 設管壁粗糙度，由關系圖中查得： 所以 則 殼程的壓強降（走蒸汽） 其中。管子為正方形斜轉450排列，F(xiàn)=。取折流擋板間距。 殼程流通面積 所以 計算表明，管程和殼程壓強降都能滿足設計要求。 核算總傳熱系數(shù) 管程對流傳熱系數(shù)（走水）=7657（湍流） 殼程對流傳熱系數(shù)（走蒸汽） 取換熱器列管中心距t=35mm。 流體通過管間最大截面積為 殼程中EC蒸汽被冷凝，取。所以 污垢熱阻 管內、外側污垢熱阻分別取為 總傳熱系數(shù)K。 管壁熱阻可忽略時，總傳熱系數(shù)K。為 由前面計算可知，選用這種規(guī)格的冷凝器時要求過程的總傳熱系數(shù)為，在規(guī)定的流動條件下，計算出的K。為，故設計的換熱器是合適的。安全系數(shù)為第六章 三廢處理示意圖洗滌塔不凝氣冷凝器PCl3成品PCl3(液)洗 滌 塔PCl3(氣)PCl3(氣)廢液池堿液吸收水三個月清一釜氯化反應釜磷靜置槽黃磷計量槽壓磷水壓磷水PCl3貯槽液態(tài)黃磷來自黃磷工廠PCl3成品管輸PCl3(液)去亞磷酸二甲酯工段氣化管輸氯氣緩沖罐液氯汽化器（來自燒堿裝置）液氯主流程(氣相) 主流程(液相) 主流程(固相) 污染物(氣態(tài)) 污染物(液態(tài)) 污染物(固態(tài)) 其 它 圖 例 清釜廢液清釜廢氣廢氣排入廢水處理站廢堿液達標排放定期排入廢水處理站三氯化磷生產裝置污染物產生及處置情況類別污染物名稱污染物來源污染物組成污染物治理措施及排放途徑廢氣洗滌塔不凝氣三氯化磷洗滌冷卻產生廢氣量： Nm3/h，主要含HCl、PCl3去水吸收后經(jīng)25m排氣筒外排清釜廢氣定期清理反應釜時外排煙氣量： Nm3/h，主要含HCl、Cl2去堿液吸收后經(jīng)25m排氣筒外排廢水吸收含Cl2不凝氣外排廢酸液水吸收洗滌塔不凝氣后產生廢酸液量：，含Cl、ClO等鹽類定期送廢水處理站清釜廢氣經(jīng)堿洗吸收外排廢堿液堿液吸收清釜廢氣后產生廢堿液量：，含Cl、ClO等鹽類固廢清釜廢液定期清釜外排產生量：，含磷酸、亞磷酸等經(jīng)石灰處置后桶裝返回供貨商排水系統(tǒng)根據(jù)清污分流原則，主要分為生活污水系統(tǒng)、生產污水系統(tǒng)、初期污染雨水及沖洗排水系統(tǒng)、事故消防廢水系統(tǒng)、清凈雨水排水系統(tǒng)。排水口分別設在界區(qū)東北角和東南角。本項目定員800人，每人每天用水量以100L計，本項目生活用水量為80 m179。/d，產污系數(shù)按80 %計算，生活污水量為68 m179。/d。生活污水先經(jīng)化糞池預處理后，進入基地生活污水處理系統(tǒng)處理后，回用到項目廠區(qū)的綠化用水。埋地自流生活污水管采用HDPE雙壁波紋管，熱熔連接；上外管生活污水管采用碳鋼管，焊接或法蘭連接。生活污水系統(tǒng)排水檢查井采用鋼筋混凝土檢查井。本系統(tǒng)污水主要來自各裝置單元濃度較高的工藝生產廢水，生產污水總量為3200t/d。各裝置單元排出的生產污水經(jīng)分類收集由明管匯入廢水池，經(jīng)預處理后經(jīng)廢水提升泵加壓上外管架，送至廠區(qū)新建的綜合污水處理站進行處理。后循環(huán)使用。只有部分達到GB18918－2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A標指標的清凈下水可以外排。上管架有壓生產污水管道采用碳鋼管，焊接或法蘭連接。本系統(tǒng)主要用于收集和排放裝置及罐區(qū)內可能受污染區(qū)域的地面初期雨水、地面沖洗水以及事故排水。裝置區(qū)及罐區(qū)內污染雨水先通過四周設置圍堰，經(jīng)排水溝有組織排至初期雨水收集池。初期雨水收集池的容積應能容納污染區(qū)地面15~30mm降雨量的水量。初期雨水收集池內廢水經(jīng)廢水提升泵加壓上外管架，送至廠區(qū)綜合污水處理廠進行處理。在裝置內污染雨水管道采用碳鋼管道，污染雨水檢查井和污染雨水收集池應采用鋼筋混凝土結構井。本系統(tǒng)主要包括兩部分清凈雨水，第一部分清凈雨水為本項目非污染區(qū)雨水。屋面雨水經(jīng)雨水斗收集，與道路雨水匯入廠區(qū)雨水總管后，排至市政雨水管網(wǎng)。第二部分清凈雨水主要是污染區(qū)的后期清潔雨水，這部分雨水則通過圍堰內排水溝收集，在污染區(qū)后期雨水清凈雨水溝末端，設置清污分流切換井。在生產正常運行時，即沒有火災發(fā)生時，污染區(qū)后期清潔雨水，經(jīng)重力流排入清凈雨水管網(wǎng)。雨水量參照云南昆明地區(qū)雨水計算公式如下：Q=Fψqq=700（1+）/式中： Q——雨水設計流量（L/s）；ψ——徑流