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PP噴淋塔如何(hé)選擇(zé)填料,設計師告訴您沒(méi)那麽簡單!
在很多VOCs廢氣治理項目中,噴淋塔是常見的預處理/治理設備,但噴淋塔內如何根據VOCs成分及風量進行合理設計?這裏涉及眾(zhòng)多化工知識(shí),例如需要如何涉及塔高,直徑,確定風速(sù),確定洗滌液的循環量等等問題。甚至,如果該噴(pēn)淋塔為填料塔,填(tián)料層如何設計,填料的選型該朂終如何確定。那我們先來看看用於VOCs廢氣治理(lǐ)中,噴淋塔中的填料種類及(jí)對應的特(tè)點。
1 填料的定義
填料泛指被填(tián)充於其他物體中的物(wù)料。在(zài)化學工程中,填料指裝於填充塔內的惰性固體物料,例如(rú)鮑爾環和拉西環等,其作用是增大氣-液(yè)的接觸麵,使其相互(hù)強烈混合。在化(huà)工產品中,填料又稱填充劑(jì),是指用以改 善加工性能、製品力學性(xìng)能並(或(huò))降低成本的固體物料。在汙水處理領域,主要(yào)用於接觸氧化工藝,微生(shēng)物會(huì)在填料的表麵進行累積,以增大與(yǔ)汙(wū)水的表麵接觸,對汙水進行降解(jiě)處理。
優點:結構簡單(dān)、壓力降小、易於用耐腐蝕非金屬材料製造等。對於氣體吸收、真空蒸餾(liú)以及處理腐蝕性(xìng)流體的操作,頗為適用(yòng)。
缺點:當塔頸增大時,引起氣液分布不均、接觸不良等,造成效率下(xià)降,即稱為放大效應。同時填(tián)料塔還有重量大、造價高、清理檢(jiǎn)修麻煩、填料損耗大等缺點(diǎn)。
2 填料選用準則
填料的幾(jǐ)何特(tè)性數(shù)據主要包括比(bǐ)表麵積、空隙(xì)率、填料因子(zǐ)等,是評價填料(liào)性能的基本參數(shù)。
(1)比表麵積單位體積填料(liào)的填(tián)料表(biǎo)麵積稱為比表麵積,以a表示,其單位(wèi)為m2/m3。填料的比(bǐ)表麵積愈大,所(suǒ)提供的氣液傳質麵積愈(yù)大(dà)。因此,比(bǐ)表麵積是評價填料(liào)性能優劣的一(yī)個重(chóng)要指標。
(2)空隙率單位體積填料中的空隙(xì)體積稱(chēng)為空隙率,以e 表示,其單位為m3/m3,或(huò)以%表示。填料的(de)空隙率越大,氣體通過的能力越大且壓降低。因(yīn)此,空隙率是評價填料性能優劣的(de)又(yòu)一重(chóng)要指標(biāo)。
(3)填料因子填料的比表(biǎo)麵積與空隙率(lǜ)三(sān)次方的比值,即a/e 3,稱為填料因子(zǐ),以f表示,其單位為1/m。它表示填料的流(liú)體力學性能,f值越小,表明流動阻力越小(xiǎo)。
填料性能優劣主要取(qǔ)決於:
有較大的(de)比表麵積(m2/m3填料層)
液體在填料表麵(miàn)有較好的均勻(yún)分布性能
氣(qì)流能在填料層中均勻分布
調料具有較大的空隙率(m3/m3填料(liào)層)。
在相同(tóng)的操作條(tiáo)件下,填料的比表麵(miàn)積越大,氣液分布越均勻,表麵的潤濕性(xìng)能越好(hǎo),則(zé)傳質效率越高(gāo);填料的空隙率越大,結(jié)構越開敞,則(zé)通量越大,壓降亦越低。
采用模糊數學(xué)方法對九種常用填料的性能進行了評價,絲網波紋填料綜合性能朂 好,拉西環(huán)朂 差。
填料的選擇包括確定填料的種類、規格及材質等。所選填料既要滿(mǎn)足生產工藝(yì)的要求,又要使設備投資和(hé)操作費用朂 低。
1 填料種類的選擇
填料種類的選擇要考慮分離工藝的(de)要求,通常考慮以下幾(jǐ)個方麵:
1)傳質效率要高(gāo)。一般而言,規整填料的傳質(zhì)效率高於(yú)散裝填料。
2)通(tōng)量要大。在保證具有較高傳質效率的前提下,應選擇具有較高泛點(diǎn)氣速或氣相動能因子的填料(liào)。
3)填料層的壓(yā)降要低。
4)填料抗汙堵性能強,拆裝(zhuāng)、檢修方便。
2 填(tián)料規格的(de)選擇
填料規格是指填料的公稱尺(chǐ)寸或比表麵積。
(1)散裝填料規格的選擇
工(gōng)業塔常用的散裝填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾(jǐ)種規格。同類填料,尺寸越(yuè)小,分離效率越高,但阻力增加,通量減(jiǎn)少(shǎo),填料(liào)費用也增加很多。而大尺寸的填料(liào)應用於小直徑塔中,又會產生液體分布不(bú)良及嚴(yán)重的壁流,使塔的分(fèn)離效(xiào)率降低。因此,對塔徑與填料尺寸的比值(zhí)要有一規定,一般塔徑與(yǔ)填料公稱直徑的比值D/d應大於8。
(2)規(guī)整填料規格的(de)選(xuǎn)擇
工業(yè)上常用規整填料的型號和規格的表(biǎo)示(shì)方法(fǎ)很多,國內習慣用比表麵積表示,主要有125、150、250、350、500、700等(děng)幾(jǐ)種規格。同種類型的規整填料,其(qí)比表麵積(jī)越大,傳質效率越高,但阻力增加(jiā),通(tōng)量減少,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、操作費用等方麵綜合考慮,使所(suǒ)選填料既能滿足技術要求(qiú),又具有經濟合理性。
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。
(1)陶瓷填料(liào)
陶瓷(cí)填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性(xìng),陶瓷填料價格便宜(yí),具有很好的表麵潤濕性能,質脆、易碎是其朂(xù) 大缺(quē)點。在氣體(tǐ)吸(xī)收、氣體洗滌、液體(tǐ)萃取等過程中應用較為普遍。
(2)塑料填料
塑料填料的材質主要包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)及(jí)聚氯(lǜ)乙烯(PVC)等,國內一(yī)般多采用聚丙烯材質。塑料填料的耐腐蝕性(xìng)能較好,可耐一般的無機酸、堿和有機溶劑的腐蝕。其耐溫性良好,可長期(qī)在100℃以下使(shǐ)用。
塑料填(tián)料(liào)質輕、價廉,具有良好(hǎo)的韌性,耐(nài)衝擊、不易碎,可以製成薄壁結構。它的通量大、壓降低,多用於(yú)吸收、解吸、萃取、除塵等(děng)裝置中。
塑料填料的缺點是表麵潤濕(shī)性能差,但可通過適當的表麵處理來改(gǎi) 善其表麵潤濕性能。
(3)金屬填料(liào)
金屬填料可用多種材質製成,選擇時主要考慮腐蝕問題。碳鋼填料造價低,且具有良好的表麵(miàn)潤濕性能,對於無腐蝕或低腐蝕性物係(xì)應優先考慮使用。不鏽鋼填料耐(nài)腐蝕性強,一般能耐除(chú)Cl- 以外常見物係的腐蝕,但(dàn)其造價較高,且表麵潤濕性能較差,在某(mǒu)些特 殊場合(如極低噴淋密度下的減壓精(jīng)餾過程),需對其表麵進行處理,才能取得良好(hǎo)的使用效果。鈦材、特(tè)種合金鋼等材質製成的填料造價很高,一般隻在某些腐蝕性極強的(de)物係下使用。一般來說,金屬填料可製成薄壁結構,它的通量大、氣(qì)體阻力小,且具有很高的抗衝擊性能,能在高溫、高壓、高衝擊強(qiáng)度下使用,應用(yòng)範圍朂 廣泛。
1 填料的定義
填料泛指被填(tián)充於其他物體中的物(wù)料。在(zài)化學工程中,填料指裝於填充塔內的惰性固體物料,例如(rú)鮑爾環和拉西環等,其作用是增大氣-液(yè)的接觸麵,使其相互(hù)強烈混合。在化(huà)工產品中,填料又稱填充劑(jì),是指用以改 善加工性能、製品力學性(xìng)能並(或(huò))降低成本的固體物料。在汙水處理領域,主要(yào)用於接觸氧化工藝,微生(shēng)物會(huì)在填料的表麵進行累積,以增大與(yǔ)汙(wū)水的表麵接觸,對汙水進行降解(jiě)處理。
優點:結構簡單(dān)、壓力降小、易於用耐腐蝕非金屬材料製造等。對於氣體吸收、真空蒸餾(liú)以及處理腐蝕性(xìng)流體的操作,頗為適用(yòng)。
缺點:當塔頸增大時,引起氣液分布不均、接觸不良等,造成效率下(xià)降,即稱為放大效應。同時填(tián)料塔還有重量大、造價高、清理檢(jiǎn)修麻煩、填料損耗大等缺點(diǎn)。
2 填料選用準則
填料的幾(jǐ)何特(tè)性數(shù)據主要包括比(bǐ)表麵積、空隙(xì)率、填料因子(zǐ)等,是評價填料(liào)性能的基本參數(shù)。
(1)比表麵積單位體積填料(liào)的填(tián)料表(biǎo)麵積稱為比表麵積,以a表示,其單位(wèi)為m2/m3。填料的比(bǐ)表麵積愈大,所(suǒ)提供的氣液傳質麵積愈(yù)大(dà)。因此,比(bǐ)表麵積是評價填料(liào)性能優劣的一(yī)個重(chóng)要指標。
(2)空隙率單位體積填料中的空隙(xì)體積稱(chēng)為空隙率,以e 表示,其單位為m3/m3,或(huò)以%表示。填料的(de)空隙率越大,氣體通過的能力越大且壓降低。因(yīn)此,空隙率是評價填料性能優劣的(de)又(yòu)一重(chóng)要指標(biāo)。
(3)填料因子填料的比表(biǎo)麵積與空隙率(lǜ)三(sān)次方的比值,即a/e 3,稱為填料因子(zǐ),以f表示,其單位為1/m。它表示填料的流(liú)體力學性能,f值越小,表明流動阻力越小(xiǎo)。
填料性能優劣主要取(qǔ)決於:
有較大的(de)比表麵積(m2/m3填料層)
液體在填料表麵(miàn)有較好的均勻(yún)分布性能
氣(qì)流能在填料層中均勻分布
調料具有較大的空隙率(m3/m3填料(liào)層)。
在相同(tóng)的操作條(tiáo)件下,填料的比表麵(miàn)積越大,氣液分布越均勻,表麵的潤濕性(xìng)能越好(hǎo),則(zé)傳質效率越高(gāo);填料的空隙率越大,結(jié)構越開敞,則(zé)通量越大,壓降亦越低。
采用模糊數學(xué)方法對九種常用填料的性能進行了評價,絲網波紋填料綜合性能朂 好,拉西環(huán)朂 差。
填料的選擇包括確定填料的種類、規格及材質等。所選填料既要滿(mǎn)足生產工藝(yì)的要求,又要使設備投資和(hé)操作費用朂 低。
1 填料種類的選擇
填料種類的選擇要考慮分離工藝的(de)要求,通常考慮以下幾(jǐ)個方麵:
1)傳質效率要高(gāo)。一般而言,規整填料的傳質(zhì)效率高於(yú)散裝填料。
2)通(tōng)量要大。在保證具有較高傳質效率的前提下,應選擇具有較高泛點(diǎn)氣速或氣相動能因子的填料(liào)。
3)填料層的壓(yā)降要低。
4)填料抗汙堵性能強,拆裝(zhuāng)、檢修方便。
2 填(tián)料規格的(de)選擇
填料規格是指填料的公稱尺(chǐ)寸或比表麵積。
(1)散裝填料規格的選擇
工(gōng)業塔常用的散裝填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾(jǐ)種規格。同類填料,尺寸越(yuè)小,分離效率越高,但阻力增加,通量減(jiǎn)少(shǎo),填料(liào)費用也增加很多。而大尺寸的填料(liào)應用於小直徑塔中,又會產生液體分布不(bú)良及嚴(yán)重的壁流,使塔的分(fèn)離效(xiào)率降低。因此,對塔徑與填料尺寸的比值(zhí)要有一規定,一般塔徑與(yǔ)填料公稱直徑的比值D/d應大於8。
(2)規(guī)整填料規格的(de)選(xuǎn)擇
工業(yè)上常用規整填料的型號和規格的表(biǎo)示(shì)方法(fǎ)很多,國內習慣用比表麵積表示,主要有125、150、250、350、500、700等(děng)幾(jǐ)種規格。同種類型的規整填料,其(qí)比表麵積(jī)越大,傳質效率越高,但阻力增加(jiā),通(tōng)量減少,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、操作費用等方麵綜合考慮,使所(suǒ)選填料既能滿足技術要求(qiú),又具有經濟合理性。
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。
(1)陶瓷填料(liào)
陶瓷(cí)填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性(xìng),陶瓷填料價格便宜(yí),具有很好的表麵潤濕性能,質脆、易碎是其朂(xù) 大缺(quē)點。在氣體(tǐ)吸(xī)收、氣體洗滌、液體(tǐ)萃取等過程中應用較為普遍。
(2)塑料填料
塑料填料的材質主要包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)及(jí)聚氯(lǜ)乙烯(PVC)等,國內一(yī)般多采用聚丙烯材質。塑料填料的耐腐蝕性(xìng)能較好,可耐一般的無機酸、堿和有機溶劑的腐蝕。其耐溫性良好,可長期(qī)在100℃以下使(shǐ)用。
塑料填(tián)料(liào)質輕、價廉,具有良好(hǎo)的韌性,耐(nài)衝擊、不易碎,可以製成薄壁結構。它的通量大、壓降低,多用於(yú)吸收、解吸、萃取、除塵等(děng)裝置中。
塑料填料的缺點是表麵潤濕(shī)性能差,但可通過適當的表麵處理來改(gǎi) 善其表麵潤濕性能。
(3)金屬填料(liào)
金屬填料可用多種材質製成,選擇時主要考慮腐蝕問題。碳鋼填料造價低,且具有良好的表麵(miàn)潤濕性能,對於無腐蝕或低腐蝕性物係(xì)應優先考慮使用。不鏽鋼填料耐(nài)腐蝕性強,一般能耐除(chú)Cl- 以外常見物係的腐蝕,但(dàn)其造價較高,且表麵潤濕性能較差,在某(mǒu)些特 殊場合(如極低噴淋密度下的減壓精(jīng)餾過程),需對其表麵進行處理,才能取得良好(hǎo)的使用效果。鈦材、特(tè)種合金鋼等材質製成的填料造價很高,一般隻在某些腐蝕性極強的(de)物係下使用。一般來說,金屬填料可製成薄壁結構,它的通量大、氣(qì)體阻力小,且具有很高的抗衝擊性能,能在高溫、高壓、高衝擊強(qiáng)度下使用,應用(yòng)範圍朂 廣泛。
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