【正文】 13 填料層壓降計(jì)算 15 3. 填料塔附件的選擇 15 液體分布器簡要設(shè)計(jì) 15 液體分布器的選擇 16 液體分布器的選型 16 分布點(diǎn)密度計(jì)算 16 輔助設(shè)備的計(jì)算及選型 17 填料支承設(shè)備 18 填料壓緊裝置 18 液體再分布裝置 18 除沫裝置 19 4. 結(jié)論 19 19 20 5 1. 概述與設(shè)計(jì)方案的確定 填料塔簡述 塔設(shè)備在化工、石油化工、生物化工、醫(yī)藥、食品等生產(chǎn)過程中廣泛應(yīng)用的汽液傳質(zhì)設(shè)備 [1]。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部件的結(jié)構(gòu)形式，可將塔設(shè)備分為兩大類：板式塔和填料塔。氣液兩相在塔內(nèi)進(jìn)行逐級接觸，兩相組成沿塔高呈階梯式變化。填料為氣液傳質(zhì)提供了較大的氣液接觸面積。過去，填料塔多推薦用于 ∽ 以下的塔徑。 [3] 設(shè)計(jì)方案的確定 裝置流程的確定 吸收裝置的流程主要有以下幾種。通常采用逆流操作，氣體自塔低通入，液體從塔頂灑下， 因此溶液從塔底流出前與剛進(jìn)入塔的氣相接觸，可使溶液的濃度盡量提高，經(jīng)吸收后的氣體從塔頂排除前與剛?cè)胨囊后w接觸，又可使出塔氣體中溶質(zhì)濃度盡量降低。而并流吸收流程是氣液兩相均從塔頂流向塔底，只有一個(gè)理論級操作，氣體凈化程度不很高，但卻可以避免塔的液泛現(xiàn)象。通常用于已下情況：當(dāng)吸收劑用量較小，為提高塔的液體噴淋密度；對于非等溫吸收過程，為控制塔內(nèi)的溫升，需取出一部分熱量。 6 多塔串聯(lián)操作 若設(shè)計(jì)的填料層高度過大，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)吸收塔通過的吸收劑和氣體量都相等，即為多塔串聯(lián)操作。 串 — 并聯(lián)混合操作 若吸收處理的液量很大，如果用通常的流程，則液體在塔內(nèi)的噴淋密度過大，操作氣速勢必很?。ǚ駝t易引起液泛），塔的生產(chǎn)能力很低。 根據(jù)以上述說和本設(shè)計(jì)條件應(yīng)選擇 :逆流吸收流程 填料的選擇 填料塔的基本特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，壓力降小，傳質(zhì)效率高，便于采用耐腐蝕材料制造等，對于熱敏性及容易發(fā)泡的物料，更顯出其優(yōu)越性。所選的填料既要滿足生產(chǎn)工藝的要求，又要使設(shè)備投資和操作費(fèi)用低。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，又可分為環(huán)形填料、鞍 7 形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等。 拉西環(huán)填料于 1914 年由拉西（ F. Rashching）發(fā)明，為外徑與高度相等的圓環(huán)。 鮑爾環(huán)填料是對拉西環(huán)的改進(jìn)，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。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。 矩鞍填 料 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。矩鞍填料一般采用瓷質(zhì)材料制成，其性能優(yōu)于拉西環(huán)。 階梯環(huán)填料是對鮑爾環(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。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 料間的空隙，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。 金屬環(huán)矩鞍填料 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(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，故又稱為金屬環(huán)矩鞍填料。 二 .規(guī)整填料 規(guī)整填料是按一定的幾何構(gòu)形排列，整齊堆砌的填料。 格柵填料是以條狀單元體經(jīng)一定規(guī)則組合而成的，具有多種結(jié)構(gòu)形式。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，其中以格里奇格柵填料最具代表性。 波紋填料目前工業(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。兩種，組裝時(shí)相鄰兩波紋板 反向靠疊。排列。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。盡管其造價(jià)高，但因其性能優(yōu)良仍得到了廣泛的應(yīng)用。 脈沖填料是由帶縮頸的中 空棱柱形個(gè)體，按一定方式拼裝而成的一種規(guī)整填料。在縮頸段，氣速最高，湍動(dòng)劇烈，從而強(qiáng)化傳質(zhì)。流道收縮、擴(kuò)大的交替重復(fù)，實(shí)現(xiàn)了“脈沖”傳質(zhì)過程。 填料材質(zhì)分為：陶瓷填料、塑料填料及金屬填料 陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性，陶瓷填料價(jià)格低廉，具有很好的表面濕潤性能，質(zhì)脆、易碎是其最大缺點(diǎn)。一般多采用聚丙烯材質(zhì)。質(zhì)輕具有良好的韌性，耐沖擊不易碎，可以制成薄壁結(jié)構(gòu)。 一般耐高溫，但不耐腐蝕，能在高溫、高壓及高沖擊強(qiáng)度下使用，應(yīng)用范圍廣通量大，氣體阻力小但價(jià)高且不容易清理。其對吸收操作過程的經(jīng)濟(jì)性有著十分重要的影響。 2 對溶質(zhì)有較高的選擇性。 4 再生性能好。 6 吸收劑應(yīng)具有良好化學(xué)穩(wěn)定性好，不易燃，無腐蝕性，無毒，易得，廉價(jià)等特點(diǎn)。因用水作吸收劑，若丙酮不作為產(chǎn)品，則采用純?nèi)軇蝗舯鳛楫a(chǎn)品，則采用含一定丙酮的 9 水溶液。對于水吸收丙酮的過程，操作溫度及操作壓力較低，塑料可耐一般的酸堿腐蝕，所以工業(yè)上通常選用塑料散裝填料。 本設(shè)計(jì) 采用水做吸收劑。由手冊 [ 1 ] 查得， 25℃時(shí)水的有關(guān)物性資料如下： 密度為 L? =粘度為 0. 89 37 3. 21 73 / ( )L m P a s k g m h? ? ? ? ? 表面張力為 L? =查手冊 [ 2 ]丙酮在水中的擴(kuò)散系數(shù)為 ： [ 3 ] LD 式中 LD ———— 丙酮在水中的擴(kuò)散系數(shù)， 2ms T———— 溫度， K； ? ———— 溶液的黏度， Pas? ； BM ———— 容積的摩爾質(zhì)量， /kg kmol ； A? ————— 溶質(zhì)的摩爾體積， 3 /m kmol B? ———— 溶劑的締合因子（水為 ） LD = 910?? m2 /s= 610? m2 /h 1 6 1 / 2 1 / 20 . 61 . 1 7 3 1 0 BBAL MTD