丙酮气体吸收装置的工艺设计.doc

塔填料的选择是填料塔设计中最重要的一环，一般要求塔填料具有较大的通量，较低的压强，较高的传质效率，同时操作弹性大，性能稳定，能满足物系的腐蚀性，污堵性，热敏性等特殊要求，填料的强度要求高，便于塔的拆装，检修，并且价格要低廉。 为此填料应具有较大的比表面积，较高的空隙率，结构要敞开，死角空隙小，液体的再分布性能好，填料的类型，尺寸，材质选择恰当。 一填料类型 现代工业填料按形状和结构可分为规整填料和颗粒型填料两大类型。 （一）颗粒型填料（乱堆填料） 颗粒型填料一般为湿法或干法乱堆的散装的填料。 ?? 拉西环 拉西环是应用最早的一种填料。其结构简单，价廉，可用陶瓷，钢材，硅，有色金属，塑料等多种材料制造。 拉西环在塔内易产生壁流效应和内部沟流，其通量与传质效率均逊于其他颗粒填料，目前应用也日趋减少。 ?? 鲍尔环 鲍尔环是在拉西环壁上加开一层或两层长方形内弯的小窗。与拉西环相比，鲍尔环由于环壁开孔，对气流的阻力较小，通量大，传质效率高，操作弹性大。可用金属，塑料，陶瓷制造，是目前应用最多的一种填料，但价格较拉西环高。 ?? 矩鞍填料 矩鞍填料是在弧鞍填料基础上改进的一种敞开式填料。矩鞍填料在填料床层中相互重叠部分比弧鞍填料明显少，床层均匀，空隙率大，对气流的较拉西环小，传质效率高，多用陶瓷制作。 ?? 阶梯环 阶梯环是近年开发的一种填料。填料高度为鲍尔环高度的一半，在一端环壁上开有长方形孔，环内有两层交错 45 ° 的十字形翅片，另一端为喇叭口。 由于绕填料外壁流过的气体平均路径较鲍尔环短，而喇叭口又增加了填料的非对称性，使填料在床层中以点接触为主，床层均匀，空隙率大，气流阻力小，点接触利于下流液体的汇聚与分散，利于液膜的表面更新，故传质效率高，通量较鲍尔环提高 10% ，压强减少约 25% 。 阶梯环可用陶瓷，塑料，金属材料制作。 ?? 金属环矩鞍 金属环矩鞍填料是介于开孔环填料与矩鞍填料之间的一种新型颗粒填料。它既有类似开孔环形填料的圆形开孔和内伸舌片，又有类似矩鞍填料的侧面，使其侧壁极开放，利于气液通过，内部滞液死角极少，填料层内液体分布状况改善，壁流减少，气液阻力小，通量大，效率提高。 一般来说，颗粒环形填料具有通量大的优点，但其液体的再分布性能较差，鞍形填料具有较好的液体分布性能，但通量较小，鞍环类填料则是综合环形和鞍形填料优点的综合性能优于鲍尔环和阶梯环的一种新型填料。 （二）规整填料（组合填料，预制成型填料） 规整填料是由于若干形状和几何尺寸相同单元组成的填料，以整砌方式装填在塔内。有波纹填料，格栅填料，绕卷填料等多种。目前工业应用最广的是波纹填料，包括波纹网和波纹板。 ?? 波纹形填料 填料由平行丝网波纹片垂直排列组装而成，网片波纹方向与塔轴一般成 30 °或 45°的倾角，相邻网片的波纹倾斜方向相反，使波纹片之间形成系列相互交错的三角形通道，相邻两盘成90°交叉放置。直径小于1500mm的塔用整体填料盘，直径大于1500mm的塔采用分块式填料，由人孔将填料块送入塔内后组装成盘。 ?? 波纹拌填料 波纹板填料与波纹网填料的结构相同，可用多种金属，塑料及陶瓷板材制作，其价格较波纹网低，刚度较大。 以上两类规整填料均适用于精馏，吸收，解吸等单元操作。而波纹网填料更适用于热敏性，难分离或要求高纯度产品的物系的分离，特别是高真空精馏分离。 二 . 填料尺寸 颗粒填料尺寸直接影响塔的操作和设备投资。一般同类型填料随尺寸减少分离效率提高，但填料层对气流的阻力增加，通量减少，对具一定生产能力的塔，填料的投资费用将增加；而较大尺寸的填料用于小直径塔中，将产生气液分布不良，气流短路和严重的液体壁流等问题，降低塔的分离效率。 实践证明，塔径与填料外径尺寸之比值有一个下限值，若径比低于此下限值时，塔壁附近的填料层空隙率大而不均匀，气流易走短路，液体壁流剧增。 各种填料的径比（ D/d ）下限为： 拉西环 20~30 （最小不低于 8~10 ） 鲍尔环 10~15 （最小不低于 8 ） 鞍形填料 15 （最小不低于 8 ） 对一定塔径而言，满足径比下限的填料可能有几种尺寸，需根据填料性能及经济因素选定。一般推荐，当塔径 D ≤ 300mm 时，选用 25mm 的填料； 300mm ≤ D≤900mm时，选用25 ~38 的填料； D ≥ 900mm 时，选用 50~76mm 的填料。 三 . 填料的材质 填料材质应根据物料的腐蚀性，材料的耐蚀性，操作温度并综合填料性能及经济因素选用。常用的为金属，陶瓷和塑料等材质。主要金属材质有碳钢， 1Cr18Ni9Ti 不锈钢，铝和铝合金，低碳合金钢等。塑料材质主要有聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯及其增强塑料和其他工程塑料等。塑料填料耐蚀性能好，质量