【正文】 元，以整砌的方式裝填在塔體中。(5) 金屬環(huán)矩鞍填料 如圖金屬換環(huán)聚鞍填料所示，環(huán)矩鞍填料（國(guó)外稱(chēng)為 Intalox）是兼顧環(huán)形和鞍形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而設(shè)計(jì)出的一種新型填料，該填料一般以金屬材質(zhì)制成，故又稱(chēng)為金屬環(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)。(4) 矩鞍填料 如圖矩鞍填料所示，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。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(diǎn)接觸，床層均勻，較好地避免了溝流現(xiàn)象。(3) 階梯環(huán) 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(kāi)有長(zhǎng)方形小孔，環(huán)內(nèi)有兩層交錯(cuò) 45176。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。(2) 鮑爾環(huán)填料 如圖片鮑耳環(huán)所示，鮑爾環(huán)是對(duì)拉西環(huán)的改進(jìn)，在拉西環(huán)的側(cè)壁上開(kāi)出兩排長(zhǎng)方形的窗孔，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，諸舌葉的側(cè)邊在環(huán)中心相搭。(1)拉西環(huán)填料 拉西環(huán)為外徑與高度相等的圓環(huán)，如圖片拉西環(huán)所示，是使用最早的填料。 填料的選擇填料的種類(lèi) [3]： 目前散堆填料主要有環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料。此外，填料塔阻力小，效率高，有利于過(guò)程節(jié)能，所以對(duì)于吸收過(guò)程來(lái)說(shuō)，以采用填料塔居多。在液體流率很低難以充分潤(rùn)濕填料，或塔徑過(guò)大，使用填料塔不很經(jīng)濟(jì)的情況下，以采用板式塔為宜。而進(jìn)行這一項(xiàng)工作則需對(duì)吸收過(guò)程進(jìn)行充分的研究后，并經(jīng)多方案對(duì)比方能得到較滿意的結(jié)果。流程如圖 .。為提高傳質(zhì)效率，一般采用逆流吸收流程。反之，對(duì)氣相流量很大而液相流量不大的場(chǎng)合可采用液相作串聯(lián)、氣相作并聯(lián)來(lái)提高生產(chǎn)能力。(4)多塔串聯(lián)逆流流程當(dāng)填料塔的填料層高度或溶質(zhì)的溶解熱較大時(shí)，以及填料需要經(jīng)常清理時(shí)，為降低吸收系統(tǒng)的溫度、便于維修，還可以將單塔逆流流程拆分為多塔串聯(lián)逆流流程。通常用于以下情況：在吸收劑用量較小時(shí)，為提高塔的液體噴淋密度；提高吸收劑的使用效率；為控制塔內(nèi)的升溫，借此取出部分熱量。缺點(diǎn)是向下流動(dòng)的液體會(huì)受到上升氣體的阻礙，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致液泛，限制了填料塔所允許的氣、液流量。逆流操作時(shí)，下降至塔底的液體與入塔混合氣體接觸，有利于提高出塔液體的濃度，減少吸收劑的用量，有利于溶劑再生過(guò)程的進(jìn)行；上升至塔頂?shù)臍怏w與剛剛進(jìn)塔的新鮮吸收劑接觸，有利于降低出塔氣體的濃度，提高溶質(zhì)的吸收率。缺點(diǎn)是吸收劑用量特別大，出塔液相中溶質(zhì)的濃度很低，不利于溶劑的再生循環(huán)，操作成本高。(1)并流流程氣液兩相均從塔頂流向塔底，此即為并流操作。近年來(lái)由于填料結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，新型高效高負(fù)荷填料的開(kāi)發(fā)，既提高了塔的通過(guò)能力和分離能力，又保持了壓力降小及性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，因此填料塔已被推廣應(yīng)用到大型氣液操作中，而且，在某些場(chǎng)合，還代替了傳統(tǒng)的板式塔。填料塔的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓力降小，可用各種材料的填料，特別是處理易產(chǎn)生泡沫的物料以及用于真空操作，具有獨(dú)特的優(yōu)越性。下列情況下，可考慮優(yōu)先選用板式塔：（1）塔內(nèi)液體滯液量較大，要求塔德操作負(fù)荷變化范圍較寬，對(duì)進(jìn)料濃度變化要求不敏感，要求操作易于穩(wěn)定；（2）液相負(fù)荷較小，因?yàn)檫@種情況下填料塔會(huì)由于填料表面濕潤(rùn)不充分而降低其分離效率；（3）含固體顆粒，容易結(jié)垢，有結(jié)晶的物料，因?yàn)榘迨剿蛇x用液流通道較大，堵塞的危險(xiǎn)較?。唬?）在操作過(guò)程中伴隨有放熱或需要加熱的物料，需要在塔內(nèi)設(shè)置內(nèi)部換項(xiàng)目 填 料 塔 板 式 塔壓降小尺寸填料，壓降較大，而大尺寸填料及規(guī)整填料，則壓降較小較大空塔氣速小尺寸填料氣速較小，而大尺寸填料及規(guī)整填料則氣速可較大較大塔效率傳統(tǒng)的填料，效率較低，而新型亂堆及規(guī)整填料則塔效率較高較穩(wěn)定，效率較高液氣比 對(duì)液體量有一定要求 較大持液量 較小 較容易安裝、檢修較難 較大材質(zhì) 金屬及非金屬材料均可 一般用金屬材料造價(jià) 新型填料，投資較大大直徑時(shí)造價(jià)較低河北聯(lián)合大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院6熱組件，如加熱盤(pán)管，需要多個(gè)進(jìn)料口或多個(gè)側(cè)線出料口，這是因?yàn)橐环矫姘迨剿慕Y(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)，此外，塔板上有較多的滯液量，以便與加熱管或冷卻管進(jìn)行有效地傳熱。選型時(shí)沒(méi)有絕對(duì)的選擇標(biāo)準(zhǔn)，而只能參考各項(xiàng)條件。人們對(duì)于高效率、大生產(chǎn)能力、穩(wěn)定操作和低壓力降的追求，推動(dòng)著塔設(shè)備新結(jié)構(gòu)型式的不斷出現(xiàn)和發(fā)展。(5)耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。這將大大節(jié)省生產(chǎn)中的動(dòng)力消耗，以降低經(jīng)常操作費(fèi)用。并且塔設(shè)備應(yīng)保證能長(zhǎng)期連續(xù)操作。(2)操作穩(wěn)定、彈性大。(1) 生產(chǎn)能力大。作為主要用于傳質(zhì)過(guò)程的塔設(shè)備，首先必須使氣（汽）液兩相能充分接觸，以獲得較高的傳質(zhì)效率。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，塔設(shè)備的投資費(fèi)用占整個(gè)工藝設(shè)備投資費(fèi)用的較大比例；它所耗用的鋼材重量在各類(lèi)工藝設(shè)備中也屬較多。此外，工業(yè)氣體的回收、氣體的濕法凈制和干燥以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等 [1]。它可使氣液或液液兩相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。硝酸生產(chǎn)尾氣含一氧化氮等有害氣體，均須用吸收方法除去。(4)廢氣的治理。(3)某些產(chǎn)品的制取。(2)原料氣的凈化。氣體的吸收在化工生產(chǎn)中主要用來(lái)達(dá)到以下幾種目的 ：(1)有用組分的回收。物質(zhì)在相間的轉(zhuǎn)移過(guò)程稱(chēng)為物質(zhì)傳遞過(guò)程。 吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用在化工生產(chǎn)中所處理的原料﹑中間產(chǎn)物﹑粗產(chǎn)品等幾乎都是混合物，而且大部分是均相混合物，為進(jìn)一步加工和使用，常需將這些混合物分離為較純凈或幾乎純態(tài)的物質(zhì)。 課題來(lái)源塔設(shè)備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。實(shí)驗(yàn)表明該復(fù)合塔板與垂直篩板相比，具有效率高、壓降小和操作彈性大的特點(diǎn)，其霧沫夾帶與垂直篩板相當(dāng)。該塔板吸收了新型垂直篩板帽罩中氣液并流高效混合傳質(zhì)的特點(diǎn)，同時(shí)又溶人了規(guī)整填料的傳質(zhì)效率高、壓降小及通量大的優(yōu)勢(shì)，形成了氣液混合并流在填料中傳質(zhì)分離的過(guò)程。在國(guó)內(nèi)，復(fù)合塔板已在溶劑回收、酒精、丙酮和甲醇精餾中成功應(yīng)用。其目的在于將塔板的優(yōu)點(diǎn)和填料的優(yōu)勢(shì)加以互補(bǔ)。進(jìn)人 20 世紀(jì) 90 年代，高效填料塔成套分離工程技術(shù)開(kāi)始向行業(yè)化、復(fù)合化、節(jié)能化、大型化方向展，如復(fù)合塔。而且，20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，以“高效填料及塔內(nèi)件”為主要技術(shù)代表的新型填料塔成套分離工程技術(shù)在國(guó)內(nèi)受到普遍重視。例如燃料級(jí)乙醇的生產(chǎn)。綜合考察各分離過(guò)程的優(yōu)缺點(diǎn)，從工藝流程角度，將高連續(xù)、低熱效的蒸餾與高選擇性、高熱效的吸附、膜分離等合為一體，建立復(fù)合分離技術(shù)是一項(xiàng)全新而有效的節(jié)能技術(shù)。 工藝流程的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)高效填料塔技術(shù)用于各類(lèi)工業(yè)物系的分離，雖然設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在塔體及塔內(nèi)件等核心部分，但與之相配套的外部工藝和換熱系統(tǒng)應(yīng)視具體的工程特殊性作相應(yīng)的改進(jìn)。如天津天久新技術(shù)公司發(fā)明的虹吸式高彈性液體分布器，河北聯(lián)合大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院2已獲得國(guó)家專(zhuān)利。近年為進(jìn)一步改善塔內(nèi)氣體的分布，提高傳質(zhì)效率，又開(kāi)發(fā)了許多性能優(yōu)良的氣體分布器。在大直徑填料塔中通常采用的氣體分布裝置有:支承式氣體分布器、軸徑向氣體分布器。對(duì)大直徑塔(如大于 2m)，特別當(dāng)填料高度較低時(shí)，氣體的分布非常重要。液體從分布器中流出的形式有小孔型、溢流型及噴灑型等。目前，對(duì)液體的初始分布器和再分布器的研究，相對(duì)來(lái)說(shuō)較多，也較為充分和成熟。因此，塔內(nèi)件的設(shè)計(jì)，特別是液體分布器和進(jìn)氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，成為開(kāi)發(fā)大型填料塔的核心問(wèn)題。否則填料的高性能就不可能得以充分發(fā)揮，特別是對(duì)于大直徑、多側(cè)線及淺床層塔器，氣液分布是非常重要的，往往是成敗的關(guān)鍵。填料塔的分離性能首先取決于填料，其次取決于塔內(nèi)件等。 塔內(nèi)件的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)塔內(nèi)件包括氣體分布器、填料支承板、床層限位器、液體分布器、壁流收集分配錐、液體收集器和再分布器等。規(guī)整填料不僅在一般情況下能夠提高填料塔的分離效率，節(jié)約能耗，且還能適宜于一些特殊情況的應(yīng)用，如難分離物系、熱敏物系以及對(duì)壓力降較為敏感的真空蒸餾等。其 80 型(比表 線，并自已開(kāi)發(fā)了碳鋼滲鋁板波紋填料；清華大學(xué)和面積80m2/m3)的傳質(zhì)效率與 MelaPak350Y 型( 比 上?；ぱ芯吭悍謩e開(kāi)發(fā)了壓延板網(wǎng)波紋填料；中表面積 350 耐/m 3)相當(dāng)；天津大學(xué)填料塔新技術(shù)公 石化洛陽(yáng)工程公司開(kāi)發(fā)了 LH 型規(guī)整填料。天津大學(xué)與英國(guó) Aston 大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)出了以 UnaPak 命第 1 章 緒論1名的脈沖規(guī)整填料。與顆粒填料不同，規(guī)整填料用于大型塔時(shí)，其效率降低較少。即使在較大負(fù)荷下規(guī)整填料的壓降也是比較小的，這是其顯著特點(diǎn)。規(guī)整填料本身的彈性比可高達(dá) 100，但實(shí)際填料塔的彈性比主要受到塔內(nèi)液體分布器操作彈性的限制。規(guī)整填料允許的氣、液通量較大，所以與相同塔徑的板式塔相比，其產(chǎn)量一般可大幅度增加。如金屬絲網(wǎng)填料每米高的理論板數(shù)可達(dá) 10 塊以上。規(guī)整填料的特點(diǎn)為:分離效率高。規(guī)整填料是繼散堆填料之后在近 20 余年來(lái)發(fā)展的高效新型填料，國(guó)外有許多品種。對(duì)塔填料改進(jìn)與更新的目的在于:改善流體的均勻分布，提高傳遞效率，減少流動(dòng)阻力，增大流體的流量以滿足降耗、節(jié)能、設(shè)備放大、高純產(chǎn)品制備等各種需要。塔填料的性質(zhì)決定了填料塔的操作，只有性能優(yōu)良的塔填料再輔以理想的塔內(nèi)件，才有望構(gòu)成技術(shù)上先進(jìn)的填料塔?，F(xiàn)從填料塔的塔填料、塔內(nèi)件、工藝流程，特別是塔填料三方面來(lái)說(shuō)明填料塔技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。但用于大直徑的塔時(shí)則有效率低、重量大、造價(jià)高以及清理檢修麻煩且填料損耗大等缺點(diǎn)。 sulfur dioxide目錄II目 錄摘 要 .............................................................................................................................IAbstract..........................................................................................................................II第 1 章 緒論 ..................................................................................................................1 填料塔國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)狀 ..........................................................................1 塔填料的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) ...........................................................................1 塔內(nèi)件的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) ...........................................................................2 工藝流程的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) .......................................................................3 塔板一填料復(fù)合塔板 ...................................................................................3 課題來(lái)源 .............................................................................................................4 吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 .................................................................................4 塔設(shè)備概述 .........................................................................................................4 塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的作用和地位 ...........................................................4 塔設(shè)備選型 ...................................................................................................5第 2 章 吸收塔的設(shè)計(jì)方案 ..........................................................................................8 吸收流程選擇 ......................................................................................................8 吸收塔設(shè)備及填料的選擇 .................................................................................9 吸收塔設(shè)備的選擇 .................................................................