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篩板吸收塔

篩板吸收塔
篩板吸收塔是實現吸收操作的設備。
按氣液相接觸形態分為三類:
第一類是氣體以氣泡形態分散在液相中的板式塔、鼓泡篩板吸收塔、攪拌鼓泡篩板吸收塔;
第二類是液體以液滴狀分散在氣相中的噴射器、文氏管、噴霧塔;
第三類為液體以膜狀運動與氣相進行接觸的填料篩板吸收塔和降膜篩板吸收塔。  
塔內氣液兩相的流動方式可以逆流也可并流。通常采用逆流操作,吸收劑以塔頂加入自上而下流動,與從下向上流動的氣體接觸,吸收了吸收質的液體從塔底排出,凈化后的氣體從塔頂排出。】
 
 工業篩板吸收塔應具備以下基本要求:  
1.塔內氣體與液體應有足夠的接觸面積和接觸時間。  
2.氣液兩相應具有強烈擾動,減少傳質阻力,提高吸收效率。  
3.操作范圍寬,運行穩定。  
4.設備阻力小,能耗低。  
5.具有足夠的機械強度和耐腐蝕能力。  
6.結構簡單、便于制造和檢修。  
幾種常用的篩板吸收塔:  
1.填料塔    它由外殼、填料、填料支承、液體分布器、中間支承和再分布器、氣體和液體進出口接管等部件組成,塔外殼多采用金屬材料,也可用塑料制造。填料是填料塔的核心,它提供了塔內氣液兩相的接觸面,填料與塔的結構決定了塔的性能。填料必須具備較大的比表面,有較高的空隙率、良好的潤濕性、耐腐蝕、一定的機械強度、密度小、價格低廉等。常用的填料有拉西環、鮑爾環、弧鞍形和矩鞍形填料,20世紀80年代后開發的新型填料如QH—1型扁環填料、八四內弧環、刺猬形填料、金屬板狀填料、規整板波紋填料、格柵填料等,為先進的填料塔設計提供了基礎。  填料塔適用于快速和瞬間反應的吸收過程,多用于氣體的凈化。該塔結構簡單,易于用耐腐蝕材料制作,氣液接觸面積大,接觸時間長,氣量變化時塔的適應性強,塔阻力小,壓力損失為300~700Pa,與板式塔相比處理風量小,空塔氣速通常為0.5~1.2m/s,氣速過大會形成液泛,噴淋密度6~8m3/(m2,h)以保證填料潤濕,液氣比控制在2~10L/m3。填料塔不宜處理含塵量較大的煙氣,設計時應克服塔內氣液分布不均的問題。  
2.湍球塔    它是填料塔的一種特殊形式,運行時塔內填料處于運動狀態,以強化吸收過程。在塔內柵板間放置一定數量的輕質小球填料(直徑29~38mm),吸收劑自塔頂噴下,濕潤小球表面,氣體從塔底進入,小球被吹起湍動旋轉,由于氣、液、固三相充分接觸,小球表面液膜不斷更新,增加了吸收推動力。提高了吸收效率。  該塔制造、安裝、維修較方便,可以用大小、質量不同的小球改變操作范圍。該塔處理風量較大,空塔氣速1.5~6.0m/s,噴淋密度20~110m3/(m2·h),壓力損失1 500~3 800Pa,而且還可處理含塵氣體。其缺點是塑料小球不能承受高溫,小球易裂(一般0.5~1年),需經常更換,成本高。  
3.板式塔  板式塔是在塔內裝有一層層的塔板,液體從塔頂進入。氣體從塔底進入,氣液的傳質、傳熱過程是在各個塔板上進行。板式塔種類很多。大致可分為二類:一類是降液管式,如泡罩塔、篩孔板塔、浮閥塔、S形單向流板塔、舌形板塔、浮動噴射塔等;另一類是穿流式板塔,如穿流柵孔板塔(淋降板塔)、波紋穿流板塔、菱形斜孔板塔、短管穿流板塔等。  
(1)篩孔板塔
    篩孔直徑一般取5~10mm,篩孔總面積占篩板面積的10%~18%。為使篩板上液層厚度保持均勻,篩板上設有溢流堰,液層厚度一般為40mn左右,篩板空塔風速約為1.0~3.5m/s,篩板小孔氣速6~13m/s,每層篩板阻力300~600Pa。篩孔板塔主要優點是構造簡單,處理風量大,并能處理含塵氣體。不足之處是篩孔堵塞清理較麻煩,塔的安裝要求嚴格,塔板應保持水平;操作彈性較小。   
 (2)斜孔板塔  斜孔板塔是篩孔板塔的另一形式。斜孔寬10~20m,長10~15mm,高6mm。空塔氣流速度一般取1~3.5m/s,篩孔氣流速度取10~15m/s。氣體從斜孔水平噴出,相鄰兩孔的孔口方向相反,交錯排列,液體經溢流堰供至塔板(堰高30mm),與氣流方向垂直流動,造成氣液的高度湍流,使氣液表面不斷更新,氣液充分接觸,傳質效果較好,凈化效率高,同時可以處理含塵氣體,不易堵塞,每層篩板阻力約為400~600Pa。該塔結構比篩孔板塔復雜,制造較困難,安裝要求嚴格,容易發生偏流。
    (3)文氏管吸收器  文氏管吸收器通常由文氏管、噴霧器和旋風分離器組成,操作時將液體霧化噴射到文氏喉管的氣流中,氣流速度為60~100m/s,處理100m3/min的廢氣需液體霧化噴人量為40L/min。文氏管吸收器結構簡單、設備小、占空間少、氣速高、處理量大、氣液接觸好、傳質較容易,特別適用于捕集氣流中的微小顆粒物。但因氣液并流,氣液接觸時間短,不適合難溶或反應速度慢的氣液吸收,而且壓力損失大(800~9000h),能耗高。
填料塔的吸收設計  
 用以進行吸收操作的塔器。利用氣體混合物在液體吸收劑中溶解度的不同,使易溶的組分溶于吸收劑中,并與其他組分分離的過程稱為吸收。操作時,從塔頂噴淋的液體吸收劑與由塔底上升的氣體混合物在塔中各層填料或塔盤上密切接觸,以便進行吸收。伴有化學反應的吸收叫化學吸收。按吸收時氣液作用方式篩板吸收塔可分為表面式、膜式、噴淋式和鼓泡式等。
 
新型垂直篩板塔塔板 New-VST
New-VST
(一)結構
新型垂直篩板塔塔板(New-VST)結構有多種形式:它是在塔板上開有升氣孔(有圓形、方形、矩形孔等),孔上相應布置有各種形式的帽罩(如圓柱形、臺柱形、矩形、方形、梯矩形見圖1)并設有降液管。降液管的設置與普通塔板(浮閥、篩板、泡罩塔板)基本一樣。New-VST.的特點主要體現在帽罩的構造上,其中最普通也是最典型的圓形帽罩(稱為標準帽罩)。由罩體、頂蓋、導向擋板組成,其材料可用碳鋼、低合金鋼或陶瓷。
1 帽罩單元 2 氣液流動接觸狀況
(二)操作原理
New-VST上氣液流動接觸呈噴射狀態,其氣液流動接觸狀態見圖2。來自上一層塔板的液體從降液管流出,橫向穿過各排帽罩,往帽罩底隙流入罩內,從孔板上升的來自下一層塔板的氣體把液體拉膜,氣流與液在罩內進行激烈的熱質交換,而后兩相流從罩壁的噴射孔沿水平方向噴射而出。氣相和液滴在板滴間空間翻騰并分離后,氣相升至上一層塔板,而各帽罩噴射出的液滴由于相互撞擊,一些小液滴撞合變大,與原來的大液滴一起落到塔板上,其中一部分又被吸進帽罩再次被拉膜、破碎。其余部分隨板上液流進入下一排帽罩或迂回于一個帽罩內外,最后經降液管流到下層塔板。氣液流動接觸狀況可歸納為由以下連續四段組成:①托液拉膜段; ②破膜粉碎段; ③氣液噴射段; ④氣液分離段。這連續四段中均存在氣液傳質作用,尤其第④段更重要。帽罩中的拉膜并非均勻厚度的圓環膜,其厚薄很不均勻,很不穩定,近似“窩頭”狀。此“窩頭”狀膜的高度與厚度隨氣速變化,氣速增加膜厚變薄,因而容易破碎,液滴粒度也較細小,在氣相中分散得也更好,而且帽罩中氣流與液滴沖撞以及噴出帽罩后在罩體外的翻騰也更加激烈。
() 技術性能
1)處理能力大
其氣(汽)速可達普通塔板(浮筏、泡罩、篩板,下同)的1.5~2.0倍,這主要是因為它與普通塔板的氣速上限為過量液沫夾帶控制,而其帽罩結構決定了氣液呈水平方向噴出,這就使它降低了液沫夾帶量,也即可以提高其通過的空塔氣速。另外,由于其操作彈性決定了進入降液管的液體幾乎是清夜,因而降液管內液體停留時間大大減少,降液管體積可以減小,也即可以使塔板有效面積增加,使塔板的開孔率提高。

2)傳質效率高
噴射態的操作通過帽罩內的氣液激烈接觸,使液體分散成細小的液滴和霧沫(此時液體為分散相,氣相為連續相,這與傳統塔板有質的區別。)從而大大增加了氣液接觸傳質面積,并且由于表面更新快,可大大提高傳質系數,提高傳質效率。比普通塔板提高15%~20%。
3)壓降小
New-VST塔板氣(汽)相并不象其他工況操作的塔板那樣,必須通過板上液層以克服其壓頭,而只需要克服被氣體提升的那部分液體的重力。實踐證明:被提升的液體厚度,要比板上液層厚度小許多,僅為板上液層厚度的幾分之幾。
4)操作彈性良好
與普通塔板相比,其板孔動能因子F0可在更大數值下正常操作,即操作上限(過量液沫夾帶)動能因子大,因而操作彈性與浮閥塔板(公認的操作彈性最好的塔板)相當,甚至更好。操作彈性可達3~4以上。
5)操作條件適應性強
可適應于高壓強與較低真空以及低液氣比值下操作。在不同情況下,雖然液面波動范圍大,但對板效率卻影響不大。
6)防堵塞能力好
New-VST塔板的氣流速度大。因此具有很強的自我沖刷清洗能力。工業應用已證明對有機物(如氯乙烯)自聚堵塞,具有很好的預防作用,且由于板開孔大,無升氣管,又無其他遮攔,故對含固體顆粒的物料具有很好的適應性。
7)操作穩定性好
New-VST塔板從開孔啟動到穩定運行時間很短,這與它具有良好的傳質效率有關,且能持續穩定生產。
8)塔板間距小
一般情況可在300~400㎜范圍,這是由于這類塔板的空間充分利用,塔板上不存在鼓泡層,液面較低且平穩,分離空間也不要求很大,這樣就相應降低了設備的整體高度,節約一次性投入。
() 新型垂直篩板塔(New VST)與浮閥塔板(F1)相比,其特性
1、處理能力大,提高50%-100%左右
2、傳質效率高,提高15%-20%
3、阻力小,降低約50%
4、操作彈性好,與浮閥塔(F1)相當
5、具有消泡性能,特別適用于易發泡物料處理
6、具有獨特的防有機物自聚堵塞與懸浮固體粒子堵塞得能力
二、 立體連續傳質塔板(LLCT)比New VST具有更優異的特性。
1、生產能力更大,再提高50%-70%左右。
2、傳質效率更高,再提高5%-10%左右。
3、操作彈性更好,再提高35%左右。
4、壓降(阻力)更小,降低35%左右。
5、霧沫夾帶降低,下降≥80%。
另外,在處理易發泡物系、防有機物自聚堵塞與懸浮固體粒子堵塞的能力方面與New VST相同。
五、訂貨須知 
   1、產生廢氣的工藝設備和工況。例如:廢氣性質、排風量、廢氣產源面積及相關參數。 
   2、相關工藝參數,如:氣體的溫度、含塵濃度、有機物濃度、無機物濃度、產氣源位置、面積等。 
   3、處理廢氣的物理性質:溫度、性質、自燃性和爆炸性等化驗報告。 
   4、生產車間的房屋建筑和生產設備的布置方位以及車間外的地理環境。 
   5、提出裝配形式的要求,如出風口、塔體定位等平面布置方位。 
   6、增購其他輔機和配件,例如:風機,當訂購風機時,需注明型號、規格、轉速、風量、風壓、出口方向和電機功率等參數,若需訂購管道、吸氣罩、煙囪等,需提供相關的圖紙,另外是否需訂購部分濾料作為備件需提供數量。 
   7、是否需要委托本公司代辦選型、設計、運輸及安裝等事宜。   
 



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