VOCs廢(fèi)氣處理洗滌塔中填料的特點(diǎn)及選用
在很多VOCs廢(fèi)氣治理項目中,洗滌(dí)塔是常見的(de)廢氣處理設備,但洗滌塔內如(rú)何(hé)根據VOCs成分及風量進行合理設計?這裏涉及眾多化工知識,例如需要如何涉及塔高,直徑,確定風速,確定洗滌(dí)液的循環(huán)量等等問題。甚(shèn)至(zhì),如果該洗滌塔為填料塔,填料層如何設計,填料的選型該(gāi)最終如何確定。
一、填料的(de)定義
填料泛指被填充於其他物體中的物料。
在(zài)化學工程中,填料指裝於填充塔內的惰性固體物料,例如鮑爾(ěr)環和拉西環等,其作用(yòng)是增大氣-液的(de)接觸麵,使其相互強烈混合(hé)。
在化工產品中,填(tián)料又稱填(tián)充劑,是指用以改善加工性能、製品力學性能並(或)降低成本的固體物(wù)料。
在汙水處(chù)理領域,主要用於接觸氧化工藝,微生(shēng)物(wù)會在填料的表麵進行累積,以增大與汙(wū)水的表麵接觸,對汙水進行降解處理。
優點:結構簡單、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(zhēn)空蒸餾以及(jí)處(chù)理腐蝕性(xìng)流體(tǐ)的操作,頗為適用。
缺點:當塔頸增(zēng)大(dà)時,引起氣液(yè)分布不均、接觸不良等,造成效率下降,即稱為放大效應。同時(shí)填料塔還有重量大、造(zào)價高、清理檢修麻煩、填料損耗大等缺點。
二、填料選用準(zhǔn)則
填(tián)料的幾何特性數據主要包括比表麵積、空(kōng)隙率、填料因子(zǐ)等,是評價填(tián)料性能的基本參數。
(1)比表麵積單位體積填料的填料表麵積稱為(wéi)比表麵積,以a表示,其單位為m2/m3。填料的比表麵積愈大,所提(tí)供的氣液傳質麵積愈大。因此,比表麵(miàn)積是評價填料性能優劣的一個重要指標。
(2)空隙率單位體積填料(liào)中的空隙體積稱為空隙(xì)率,以e 表(biǎo)示,其單位(wèi)為m3/m3,或以%表示。填料的空隙率越大,氣體通(tōng)過(guò)的能力越大且壓(yā)降低。因此(cǐ),空隙(xì)率是評價填料性能優劣的又一重要指標。
(3)填料因子填料的比表麵積與空隙率三次方的比值,即a/e 3,稱為填料因子,以f表示,其單位(wèi)為1/m。它表(biǎo)示填料的流體(tǐ)力學性(xìng)能(néng),f值越小,表明流動阻力越小。
填料性能優劣主要取決於:
有較大的比表麵積(m2/m3填料層)
液體在填料表麵有(yǒu)較好的均(jun1)勻分布性能
氣流能在填料層中均勻分布(bù)
調料具有較大(dà)的空(kōng)隙率(m3/m3填(tián)料層)。
在相同的操作條(tiáo)件(jiàn)下,填料的比表麵積越大,氣液(yè)分布越均勻,表麵的(de)潤濕性能(néng)越好,則傳質效率(lǜ)越高;填料的空隙率越大,結構越開敞,則通量越大,壓降亦越低。
采用(yòng)模糊(hú)數學方(fāng)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最好,拉西環最差。
填料的選(xuǎn)擇包括確定填料的種類、規格及材質等。所選填料既要滿足生產工藝的要求,又要使設(shè)備投資和操作費用(yòng)最低。
1.填料種類的選擇
填料種類的選擇要考慮分離工藝的要求(qiú),通常(cháng)考慮以下幾個方麵:
1)傳質效率要高。一般而言,規整填料的傳質效率高於散裝填料(liào)。
2)通量要大。在保證具(jù)有較高傳質效率的前提下,應選擇具有較高泛點氣速或氣相動(dòng)能因子的(de)填料。
3)填(tián)料層的壓降要低。
4)填料(liào)抗汙堵性能強,拆裝、檢修方(fāng)便。
2.填料規格的選擇
填料規格是(shì)指填料的公稱尺寸或比表(biǎo)麵積。
(1)散裝填料規格(gé)的選(xuǎn)擇
工業塔常用的散裝填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾種規格(gé)。
同類填料,尺寸越小,分離效率越(yuè)高,但阻力增加,通量減少,填料費用也增(zēng)加很多。而大尺寸的(de)填料(liào)應用於小直徑塔(tǎ)中,又會產生液(yè)體分布不良及嚴重的壁流,使塔(tǎ)的分離效率降低。
因此,對塔(tǎ)徑與填料尺寸的(de)比(bǐ)值要有一規定,一般(bān)塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應大於8。
(2)規整填(tián)料(liào)規格的(de)選擇
工業上常用規整(zhěng)填料的型號和(hé)規格(gé)的表示方法很多,國內習(xí)慣用比表(biǎo)麵積表示,主要有(yǒu)125、150、250、350、500、700等幾種規格。
同種類型(xíng)的規整填料,其比表麵積越大,傳質效率越高,但阻力增加,通量(liàng)減少,填(tián)料費用(yòng)也(yě)明顯增加。
選用時應從分(fèn)離要求、通量要求(qiú)、場地條件、物料性質(zhì)及設備投資、操作費用等方麵綜(zōng)合考慮,使所選填料(liào)既能滿足技術要求,又具有經濟合理性。
3.填(tián)料材質的(de)選擇
填料的材質分為陶瓷、金屬和塑料三大類。
(1)陶瓷填料
陶瓷填料具有很好的耐腐(fǔ)蝕性及耐熱性,陶瓷填(tián)料價格便宜,具有(yǒu)很好(hǎo)的表麵潤濕性能,質脆、易碎是其 最大缺點。在(zài)氣體吸(xī)收、氣體洗滌、液(yè)體萃取等過(guò)程中應用較(jiào)為普遍。
(2)塑料填料
塑料填料的材(cái)質(zhì)主要包括聚丙(bǐng)烯(xī)(PP)、聚乙烯(PE)及聚氯乙烯(PVC)等,國內一般多(duō)采(cǎi)用聚丙烯材質(zhì)。塑(sù)料填(tián)料的耐(nài)腐蝕性能較好,可耐一般的無機酸、堿和有機(jī)溶劑的(de)腐蝕。其耐溫性良好,可長期(qī)在100℃以(yǐ)下使用(yòng)。
塑料填料質輕、價廉,具有良好的韌性,耐衝擊、不易碎,可以製成薄壁結構。它的(de)通量大、壓降(jiàng)低,多用於(yú)吸(xī)收(shōu)、解吸、萃取、除塵等裝置中。
塑(sù)料填料的缺點(diǎn)是表麵(miàn)潤濕性能差,但可通過適當的表麵處理來改善(shàn)其表麵潤(rùn)濕性能。
(3)金屬填料
金屬填料(liào)可用多種材質製成(chéng),選擇時主要考慮腐蝕問題。
碳(tàn)鋼填(tián)料造價低,且具有良好的表(biǎo)麵潤濕性能,對於無腐蝕(shí)或低(dī)腐蝕性(xìng)物係應優先考慮使用。
不鏽鋼填料耐腐蝕性強,一般(bān)能耐除Cl- 以外常見物係的腐蝕(shí),但其造價較高,且(qiě)表麵潤濕性能較差,在某些特殊場合(hé)(如極低噴淋密(mì)度下的(de)減壓精餾過程),需對(duì)其表麵進行處理,才(cái)能取得良好的使用(yòng)效果。
鈦材、特種合金鋼等材質製成(chéng)的填料造價很高,一般隻在某些腐蝕性極強的物係下使用。
一般(bān)來說,金屬填料可製成薄壁結構,它的通量大、氣體阻力小,且具有很高的抗衝擊性能,能在高(gāo)溫、高壓(yā)、高衝(chōng)擊強度下使用,應(yīng)用範圍最為廣(guǎng)泛。
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