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吸收设备安全技术目前,工业生产中运用的汲取塔的主要类型有板式塔、填料塔、湍球塔、喷洒塔和喷射式汲取器等
一、汲取塔完成汲取操作的装备是汲取塔塔装备的主要作用是为气液两相提供充足接触外表,使两相间的传质与传热过程能够充足有效地进行,并能使接触之后的气液两相按时分开,互不夹带其性能的好坏直接影响到产品质量、生产力量、汲取率及消耗定额等因此在实际生产中选用汲取塔时,通常要求汲取塔具备生产力量大、别离效率高、操作稳定、结构简洁等特点
(一)填料塔填料塔是汲取操作中运用最广泛的一种塔型填料塔由填料、塔内件及塔体构成,它的结构如图11—13所示塔体多为圆筒形,两端有封头,并装有气液体进、出口接管,塔下部装有支承栅板,板上填充肯定高度的填料,填料可以乱堆,亦可以整砌塔顶有填料压板和液体喷洒装置,以保证液体匀称地喷淋到整个塔的截面上液体自塔顶经分布装置分散后沿填料外表流下,由于填料层中的液体往往有向塔壁流淌的倾向,故填料层较高时,常将其分若干段,每两段之间设有液体再分布装置,可将向塔壁流淌的液体重新喷洒到截面中心,保证整个填料外表都能得到很好的潮湿在填料塔的操作中,气体在压强差的推动下,自下而上通过填料间的间隙由塔的底部流向顶部;汲取剂则由塔顶喷淋装置喷出分布于填料层上,靠重力作用沿填料外表向下流淌形成液膜,由塔底引出气液两相在塔内互成逆流接触,两相的传质通常是在填料外表的液体与气体间的界面上进行填料塔属于连续接触式的气液传质装备,两相组成沿塔高连续改变,在正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相填料塔的长处是生产力量大、别离效率高、阻力小、操作弹性大、结构简洁、易用耐腐蚀材料制作、造价低
(二)湍球塔湍球塔也是汲取操作运用较多的一种塔型它的结构如图11—“所示它的主要构件有支承栅板、球形填料、挡网、雾沫别离器、液体喷嘴等操作运用时把肯定数量的球形填料放在栅板上,气体由塔底引入,液体由塔顶入经喷嘴喷洒而下当气速到达肯定值时,便使小球悬浮起来并形成湍动旋转和互相碰撞的任意方向的三相湍流运动和搅拌作用,使液膜外表不断更新,从而强化了传质作用此外,由于小球向各个方向做无规章运动,球面互相碰撞而又起到自己清洗自己的作用湍球塔的长处是结构简洁,气液分布匀称,操作弹性及处理力量大,不易被固体和黏性物料堵塞,由于传质强化而使塔高可以降低缺点是小球无规章湍动有肯定程度的返混,另外因小球常用塑料制成,操作温度受到肯定限制
(三)喷射式汲取器喷射式汲取器是目前工业生产中应用非常广泛的一种汲取装备它的结构如图11—15所示操作时汲取剂靠泵的动力送到喉头处,由喷嘴喷成细雾或极细的液滴,在喉管处由于汲取剂流速的急剧改变,使部分静压能转化为动能,在气体进口处形成真空,从而使气体吸入喷射式汲取器的长处是汲取剂喷成雾状后与气相接触,这样两相接触面积增加,汲取速率高,处理力量大,此外汲取剂利用压力流过喉管雾化而吸气,因此不需要加设送风机,效率较高缺点是汲取剂用量较大,但循环运用时可以节约汲取剂用量并提高汲取液中汲取质的浓度
二、填料安全分析
(一)填料选择的安全原则填料是填料塔的核心构件,它提供了气液两相接触传质的相界面,是确定填料塔性能的主要因素为了使填料塔高效率地操作,可按以下原则选择填料
(1)有较大的比外表积单位体积填料层所具有的外表积称为比外表积,用符号a表示,单位为m2/m3在汲取塔中,填料的外表只有被流淌的液相所润湿,才可能构成有效的传质面积填料的比外表积越大,所提供的气液传质面积越大,对汲取越有利因此应选择比外表积大的填料,此外还要求填料有良好的润湿性能及有利于液体匀称分布的外形2有较高的空隙率单位体积填料孔具有的空隙体积称为空隙率,用符号e表示,单位为m3/m3当填料的空隙率较高时,气流阻力小,气体通过的力量大,气液两相接触的时机多,对汲取有利;同时,填料层质量轻,对支承板要求低,也是有利的3具有适合的填料尺寸和积累密度单位体积填料的质量为填料的积累密度单位体积内积累填料的数目与填料的尺寸大小有关对同一种填料而言,填料尺寸小,积累的填料数目多,比外表积大,空隙率小,则气体流淌阻力大;反之填料尺寸过大,在靠近塔壁处,由于填料与塔壁之间的空隙大,易造成气体由此短路通过或液体沿壁下流,使气液两相沿塔截面分布不匀称,为此,填料的尺寸不应大于塔径的1/10-1/8o4有充足的机械强度为使填料在堆砌过程及操作中不被压碎,要求填料具有充足的机械强度5对于液体和气体均须具有化学稳定性二填料安全性能气液两相在填料外表进行逆流接触,填料不仅提供了气液两相接触的传质外表,而且促使气液两相分散,并使液膜不断更新填料性能的优劣通常依据效率、流量及压降三要素衡量在相同的操作条件下,填料的比外表积越大,气液分布越匀称,外表的润湿性能越优良,则传质效率越高;填料的空隙率越大,结构越开敞,则流量越大,压降亦越低三填料的类型填料的种类许多,大致可以分为实体填料与网体填料两大类实体填料包括环形填料如拉西环、鲍尔环和阶梯环鞍形填料如弧鞍、矩鞍以及栅板填料和波纹填料等,由陶瓷、金属、塑料等材质制成网体填料主要是由金属丝网制成的各种填料,如鞍形网、多孔网、波纹网等常用填料的外形见图11—16o1拉西环拉西环是工业上最老的应用最广泛的一种填料它的构造如图11—16a所示,是外径和高度相等的空心圆柱在强度答应的情况下,其壁厚应当尽量减薄,以提高空隙率并减小积累填料的重度拉西环虽然应用很广,但存在着肯定的缺点在填料塔内,由于拉西环堆放的不匀称,而使一部分填料不能和液体接触,形成沟流及壁流,减小了汽液两相实际接触面,因此效率随塔径及层高的增加而显著下降;对气体流速的改变敏感、操作弹性范围较窄;气体阻力较大等这些都不能顺应当前工业发展的需要2鲍尔环鲍尔环是针对拉西环存在的缺点加以改进而研制胜利的一种填料,它的构造如图11—16b所示,在一般拉西环的壁上开上下两层长方形窗孔,窗孔部分的环壁形成叶片向环中心弯入,在环中心相搭,上下两层小窗位置交叉由于鲍尔环填料在环壁上开了很多窗孔,使得填料塔内的气体和液体能够从窗孔自由通过,填料层内气体和液体分布得到改善,同时降低了气体流淌阻力鲍尔环的长处是气体阻力小,压强降低,液体分布比拟匀称,稳定操作范围比拟大,操作及掌握简洁3阶梯环阶梯环是对鲍尔环进一步改进的产物阶梯环的总高为直径的5倍,圆筒一端有向外翻卷的喇叭口,如图11—16c所示这种填料的孔隙率大,而且填料个体之间呈点接触,可使液膜不断更新,具有压力降小和传质效率高等特点,是目前运用的环形填料中性能最为良好的一种阶梯环多用金属及塑料制造4矩鞍形填料如图11—16d所示,矩鞍形填料是一种放开的填料,散装于塔内相互处于套接状态,不简单形成大量的局部不匀称区矩鞍形填料的长处是有较大的空隙率,阻力小,效率较高,且因液体流道通畅,不易被悬浮物堵塞,制造也比拟简单,并能采纳价格廉价又耐腐蚀的陶瓷和塑料等实践证明,矩鞍形填料是工业上较为理想而且很有发展前途的一种填料5波纹填料与波纹网填料波纹填料是由很多层波纹薄板制成,各板高度相同但长短不等,搭配排列而成圆饼状,波纹与水平方向成45倾角,相邻两板反向叠靠,使其波纹倾斜方向相互垂直圆饼的直径略小于塔壳内径,各饼竖直叠放于塔内相邻的上下两饼之间,波纹板片排列方向互成90”角如图n—16e所示波纹填料的特点是结构紧凑,比外表积大,流体阻力小,液体经过一层都得到一次再分布,故流体分布匀称,传质效果好同时,制作便利,简单加工,可用多种材料制造,以顺应各种不同腐蚀性、不同温度、压力的场合丝网波纹填料是用丝网制成肯定外形的填料这是一种高效率的填料,其外形有多种长处是丝网细而薄,做成填料体积较小,比外表积和空隙率都比拟大,因此传质效率高波纹填料的缺点是制造价格很高,通道较小,清理不便利,简单堵塞,不适合于易结垢和含固体颗粒的物料,故它的应用范围受到很大限制。