【正文】 （313）KL=()2/3()()1/3()==104 m/s④依式KG=()()1\3() （314）=()()1/3() () =()()(106)=105kmol/(m2s)Dg25mm塑料階梯環(huán)(亂堆)特性：＝25mm＝； ＝228m2/m3； c=54dyn/cm=54103 N/m，有關(guān)形狀系數(shù)=（階梯環(huán)為開(kāi)孔環(huán)）。液體的質(zhì)量流速：LG`== kg/(m2s；= m2/s (以式計(jì)算)，式中為溶質(zhì)在常壓沸點(diǎn)下的摩爾體積，為溶劑的分子量，為溶劑的締合因子。①列出備關(guān)聯(lián)式中的物性數(shù)據(jù)氣體性質(zhì)(以塔底20℃，)：＝ kg/m3 (前已算出)；＝ Pah U= 經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D=900mm合理。s=(m?h)查手冊(cè)得HCL在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為Dg=105 m2/s= m2/h由手冊(cè)[10]查得20℃時(shí)HCL在水中的亨利系數(shù)E=相平衡常數(shù)為m= (33)溶解度系數(shù)為H= (34)進(jìn)塔氣相摩爾比為Y1=出塔氣相摩爾比為Y2==104混合氣量＝ 3350（） ＝ ／h混合氣中氯化氫量＝ ＝ kmol／h進(jìn)塔惰性氣相流量為G== kmol／h混合氣進(jìn)出塔的（物質(zhì)的量）組成： ＝，=(水)的用量L該吸收過(guò)程為低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比按下式計(jì)算，即 對(duì)于純?nèi)軇┪者^(guò)程，進(jìn)塔液組成為X2=0 （35）取操作液氣比為L(zhǎng)/G==故吸收劑用量 L=(L/G)G == 依物料衡算式： 根據(jù)G(Y1Y2)=L(X1X2) （36） 得出X1= 氣相質(zhì)量流量為 WG=3350=液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計(jì)算即WL==Eckert通用關(guān)聯(lián)圖橫坐標(biāo)為 （37）如圖31查關(guān)聯(lián)圖31得 （38）具體如下圖：圖31 Eckert通用關(guān)聯(lián)圖圖中： Vˊ﹑Lˊ―分別為氣液相流率，kg/h， ,―分別為氣液相密度，kg/， ―液相黏度，mPa?s， —液相密度核正系數(shù)，=/， Φ—實(shí)驗(yàn)測(cè)取的填料因子，各種填料的Φ值載于填料性能表中 g—重力加速度，m/s2查塑料階梯環(huán)特性數(shù)據(jù)表表[10]得取u=== （39）圓整塔徑，取D=泛點(diǎn)率校核u=填料規(guī)格校核：液體噴淋密度校核，取最小潤(rùn)濕速率為（LW）min=s=(m經(jīng)吸收后的混合氣體由塔頂排除，吸收了氯化氫的水由填料塔的下端流出。 列出幾種常見(jiàn)的吸收過(guò)程如圖22（a） 并流 （b）逆流圖22吸收流程 用水吸收HCL屬高溶解度的吸收過(guò)程，為提高傳質(zhì)效率和分離效率，所以，本設(shè)計(jì)選用逆流吸收流程。(5) 串聯(lián)并聯(lián)混合操作 若吸收過(guò)程處理的液量很大，如果用通常的流程，則液體在塔內(nèi)的噴淋密度過(guò)大，操作氣速勢(shì)必很小（否則易引起塔的液泛），塔的生產(chǎn)能力很低。 (4)多塔串聯(lián)操作 若設(shè)計(jì)的填料層高度過(guò)大，或由于所處理物料等原因需經(jīng)常清理填料，為便于維修，可把填料層分裝在幾個(gè)串聯(lián)的塔內(nèi)，每個(gè)吸收塔通過(guò)的吸收劑和氣體量都相等，即為多塔串聯(lián)操作。該流程特別適宜于相平衡常數(shù)m值很小的情況，通過(guò)吸收液的部分再循環(huán)，提高吸收劑的使用效率。 (3)吸收劑部分再循環(huán)操作 在逆流操作系統(tǒng)中，用泵將吸收塔排出液體的一部分冷卻后與補(bǔ)充的新鮮吸收劑一同送回塔內(nèi)，即為部分再循環(huán)操作。并流操作的特點(diǎn)是，系統(tǒng)不受液流限制，可提高操作氣速，以提高生產(chǎn)能力。工業(yè)生產(chǎn)中多用逆流操作。 綜上所述選用25mm聚丙烯階梯環(huán)塔填料，其主要性能參數(shù)查表23得：比表面積a—228 空隙率—干填料因子—表23 國(guó)內(nèi)階梯環(huán)特性數(shù)據(jù)材質(zhì)外徑d，mm外徑高厚dHδ比表面積at，m2/m3空隙率ε，m3/m3個(gè)數(shù)n，個(gè)/m3堆積密度ρp，kg/m3干填料因子at/ε3，m1填料因子Φ，m1塑料2538507625381915030763732288150027200998034203131122401208072 吸收裝置的流程主要有以下幾種： (1)逆流操作 氣相自塔底進(jìn)入由塔頂排出，液相自塔頂進(jìn)入由塔底排出，此即逆流操作。而大尺寸的填料應(yīng)用于小塔徑中，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。工業(yè)塔常用的散裝填料主要有DN1DN2DN3DN50、DN76等幾種規(guī)格。①散裝填料規(guī)格的選擇。階梯環(huán)與鮑爾環(huán)相比，其高度減少了一半，并在一端增加了一個(gè)錐形翻邊[1]。 聚丙烯階梯環(huán)填料為外徑是高度的兩倍的圓環(huán)，在側(cè)壁上開(kāi)出兩排長(zhǎng)方形的窗孔，并在一端增加了一個(gè)錐形翻邊，被切開(kāi)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，各舌葉的側(cè)邊在環(huán)中心相搭。為此，對(duì)聚丙烯填料表面進(jìn)行處理，以提高其潤(rùn)濕及傳質(zhì)性能的研究日益受到人們的重視。聚丙烯材質(zhì)填料作為塔填料的重要一類，在化工上應(yīng)用較為廣泛，與其他材質(zhì)的填料相比，聚丙烯填料具有質(zhì)輕、價(jià)廉、耐蝕、不易破碎及加工方便等優(yōu)點(diǎn)，但其明顯的缺點(diǎn)是表面潤(rùn)濕性能差。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。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。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無(wú)機(jī)酸、堿和有機(jī)溶劑的腐蝕。(3)塑料填料。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(wú)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)，一般能耐以外常見(jiàn)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。(2)金屬填料。陶瓷填料因其質(zhì)脆、易碎，不易在高沖擊強(qiáng)度下使用。(1)陶瓷填料。綜上所述，經(jīng)分析各填料特點(diǎn)、性能，本課題選擇散裝階梯環(huán)填料。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。波紋板片上軋成細(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。金屬板波紋填料是板波紋填料的主要形式。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。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。規(guī)整填料種類很多，根據(jù)幾何結(jié)構(gòu)可分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等。環(huán)矩鞍填料將環(huán)形填料和鞍形填料兩者的優(yōu)點(diǎn)集于一體，其綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)和階梯環(huán)，是工業(yè)應(yīng)用最為普遍的一種金屬散裝填料。(6)環(huán)矩鞍填料。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)。將弧鞍填料兩端的弧形面改成矩形面，且兩面大小不等，即成為矩鞍填料?；“疤盍蠌?qiáng)度較差，容易破碎，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用不多。弧鞍填料的特點(diǎn)是表面全部敞開(kāi)，不分內(nèi)外，液體在表面來(lái)那個(gè)側(cè)均勻的流動(dòng)，表面利用率高，流道呈弧形，流動(dòng)阻力小。(4)弧鞍填料。錐形翻邊不僅增加了填料的機(jī)械強(qiáng)度，而且使填料之間由線接觸為主變成以點(diǎn)接觸為主，這樣不但增加了填料間的間隙，同時(shí)成為液體沿填料表面流動(dòng)的匯集分散點(diǎn)，可以促進(jìn)液膜的表面更新，有利于傳質(zhì)效率的提高。階梯環(huán)是對(duì)鮑爾環(huán)的改進(jìn)，與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)高度減少了一半，并在一端增加了一個(gè)錐形翻邊。