废气(涉VOCs)洗涤塔中常见填料种类、特点及选择

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在许多挥发性有机化合物废气处理项目中,洗涤器是一种常见的预处理/处理设备,但如何根据挥发性有机化合物的组成和风量合理设计洗涤器呢?这涉及到大量的化学知识,如如何处理塔的高度、直径、风速、洗涤液的循环等。即使洗涤塔是填料塔,如何设计填料层以及如何最终确定填料类型。今天,让我们先来看看挥发性有机化合物废气处理洗涤器中填料的类型和相应的特性。

1填料的定义

填充物通常指填充在其他物体中的材料。

在化学工程中,填料是指安装在填料塔中的惰性固体材料,如鲍尔环和拉西环。它们的功能是增加气-液接触表面,并使它们彼此强烈混合。

在化学产品中,填料,也称为填料,是指用于改善加工性能、产品机械性能和/或降低成本的固体材料。

在污水处理领域,主要用于接触氧化工艺。微生物聚集在填料表面,以增加与污水表面的接触并降解污水。

优点:结构简单,压降小,耐腐蚀非金属材料容易制造等。它非常适合气体吸收、真空蒸馏和处理腐蚀性流体。

缺点:当塔颈增大时,会造成气液分布不均匀、接触不良等。,导致效率降低,这称为放大效应。同时,填料塔存在重量大、成本高、清洗维护麻烦、填料损失大等缺点。

2包装选择标准

填料的几何特征数据主要包括比表面积、空隙率、填料因子等。,这是评估填料性能的基本参数。

(1)比表面积每体积填料的填料表面积称为比表面积,用A表示,单位为m2/m3。填料的比表面积越大,提供的气液传质面积越大。因此,比表面积是评价填料性能的重要指标。

(2)空隙体积单位体积填料中的空隙体积称为空隙体积,用E表示,其单位为m3/m3,或用%表示。填料的孔隙率越大,气体通过能力越大,压力越低。因此,孔隙率是评价填料性能的另一个重要指标。

(3)填料因子填料的比表面积与立方空隙率之比,即(a/e)3,称为填料因子,以f表示,单位为1/m。它表示填料的流体力学性能。F值越小,流动阻力越小。

填料的性能主要取决于:

具有较大的比表面积(m2/m3填料层)

液体在填料表面具有良好的均匀分布性能。

气流可以均匀地分布在填料层中

调味料的空隙率很大(m3/m3填料层)。

在相同的操作条件下,填料的比表面积越大,气液分布越均匀,表面润湿性越好,传质效率越高。填料的孔隙率越大,结构越开放,通量越大,压降越低。

用模糊数学方法评价了9种常用填料的性能。丝网波纹填料综合性能最好,拉西环最差。

填料的选择包括确定填料的类型、规格和材料。所选择的填料不仅要满足生产过程的要求,还要最大限度地降低设备投资和运行成本。

填料类型的选择

填料类型的选择应考虑分离过程的要求,通常考虑以下几个方面:

1)传质效率较高。一般来说,规整填料的传质效率高于散装填料。

2)通量应该大。在保证较高传质效率的前提下,应选择具有较高淹没点气速或气相动能因子的填料。

3)填料层的压降较低。

4)填料防污性能强,便于拆卸、组装和维修。

包装规格的选择

包装规格是指包装的公称尺寸或比表面积。

(1)散装包装规格的选择

工业塔常用的散装填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等规格。

相似填料的尺寸越小,分离效率越高,但阻力增加,通量降低,填料成本也增加很多。然而,当大尺寸填料应用于小直径塔时,会出现液体分布不良和严重的壁流,这将降低塔的分离效率。

因此,应该对塔直径与填料尺寸的比率进行规定。通常,塔直径与填料公称直径的比值D/d应大于8。

(2)规整填料规格的选择

工业上常用的规整填料的类型和规格有多种表达方式。在中国,通常表示比表面积,主要包括125、150、250、350、500、700和其他规格。

同类型规整填料的比表面积越大,传质效率越高,但阻力增加,通量降低,填料成本也明显增加。

选择时,应综合考虑分离要求、通量要求、场地条件、材料性能、设备投资、运行费用等方面,使所选填料既能满足技术要求,又具有经济合理性。

填料的选择

填料分为三类:陶瓷、金属和塑料。

(1)陶瓷填料

陶瓷填料具有良好的耐腐蚀性和耐热性。陶瓷填料价格便宜,表面润湿性好。易碎是它最大的缺点。广泛应用于气体吸收、气体洗涤、液体萃取等过程。

(2)塑料填料

塑料填料的材料主要有聚丙烯、聚乙烯和聚氯乙烯等。聚丙烯在中国被广泛使用。该塑料填料具有良好的耐腐蚀性,能抵抗普通无机酸、碱和有机溶剂的腐蚀。耐温性好,可在100℃以下长期使用。

塑料填料重量轻、价格便宜、韧性好、耐冲击、不易碎,可制成薄壁结构。流量大,压力低,主要用于吸收、解吸、萃取、除尘等设备。

塑料填料的缺点是表面润湿性差,但通过适当的表面处理可以改善其表面润湿性。

(3)金属填料

金属填料可以由各种材料制成,腐蚀是选择的主要考虑因素。

碳钢填料成本低,表面润湿性好。对于无腐蚀性或低腐蚀性的材料,应优先选用。

不锈钢填料具有很强的耐腐蚀性,一般能抵抗除氯离子以外的常见物质的腐蚀,但成本较高,表面润湿性差。在某些特殊场合(如极低喷雾密度下的真空蒸馏过程),必须对其表面进行处理才能获得良好的应用效果。

由钛、特殊合金钢和其他材料制成的填料成本高,通常仅用于一些高腐蚀性材料。

一般来说,金属填料可以制成大流量、小气体阻力和高抗冲击性的薄壁结构。它可以在高温、高压和高冲击强度下使用,应用范围最广。

3种填料

拉西包装

拉西克填料是由拉申在1914年发明的,是一种外径和高度相同的环。拉西环填料气液分布差、传质效率低、阻力大、通量小,在工业上应用较少。

鲍尔环包装

打包机是拉西环的改进。拉西环的侧壁上有两排矩形窗口。切割环壁的一侧仍与壁面连接,另一侧弯入环中形成向内延伸的舌片,舌片的侧边在环的中心重叠。

由于环壁上有孔,贝尔环大大提高了环内部空间和内表面的利用率,气流阻力小,液体分布均匀。与拉西环相比,包环的气体流量可提高50%以上,传质效率可提高30%左右。打包环是一种广泛使用的填料。

级联填料环

级联环填料是对鲍尔环的改进。与鲍尔环相比,叶栅环的高度降低了一半,一端增加了一个锥形翻边。

由于纵横比的减小,气体围绕填料外壁的平均路径大大缩短,并且气体通过填料层的阻力减小。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度,而且使填料由线接触变为点接触,不仅增加了填料之间的间隙,而且成为沿填料表面流动的液体的聚集和分散点,可以促进液膜的表面更新,有利于提高传质效率。

级联环具有比鲍尔环更好的综合性能,成为最优秀的环填料。

马鞍形填料

弧形马鞍形填料是马鞍形填料的一种,它的形状像马鞍,一般由瓷材料制成。

弧形鞍形填料的特点是表面开放,内外不区分,表面两侧液体流动均匀,表面利用率高,流道呈弧形,流阻小。

其缺点是容易重叠,导致部分填料表面重叠,从而降低传质效率。弧形鞍状填料强度和破碎能力差,在工业生产中应用不广泛。

矩形鞍形填料

矩形鞍形填料将弧形鞍形填料两端的弧形面变为矩形面,两个面大小不同,成为矩形鞍形填料。

当堆叠时,矩形鞍状填料不重叠,并且液体分布相对均匀。矩形鞍形填料一般由瓷材料制成,其性能优于拉西环。瓷拉西环在国内的绝大多数应用已经被瓷鞍填料所取代。

金属环力矩鞍形填料

环矩鞍形填料(在国外称为Intalox)是一种考虑环和鞍形结构特点而设计的新型填料。填料通常由金属材料制成,因此也称为环矩鞍填料。

环矩鞍形填料集环填料和鞍形填料的优点于一身,其综合性能优于包环和串级环。它广泛用于散装包装。

球形包装

球形填料通常由塑料注射成型,具有各种结构。球形填充物的特征在于球体是中空的,并且可以允许气体和液体通过。由于球体结构的对称性,堆积密度均匀,不易产生空隙和桥,气液分散性能好。球形填料一般只适用于某些特定的场合,很少用于工程。

除了上述几种典型的散装填料外,还不断开发出具有独特结构的新型填料,如共轭环填料、海尔环填料、纳氏环填料等。

常规包装

规整填料是按一定的几何构型排列并整齐堆放的填料。规整填料有很多种,根据其几何结构可分为网格填料和波纹填料。

格栅包装

格栅填料是由具有一定规则的条形单元体组合而成,具有多种结构形式。工业上最早使用的格栅填料是木质格栅填料。

网格填料、网格填料和蜂窝网格填料应用广泛,其中网格填料最具代表性。格栅填料比表面积低,主要用于压降小、负荷大、防堵塞等场合。

波纹包装

工业上使用的大多数规整填料是波纹填料,它是由许多倾斜30°的波纹薄板组成的盘状填料。和45度。二、组装时,相邻的两块波纹板相对叠放。每个填料盘垂直安装在塔内,相邻两个填料盘错开90度;安排。

波纹填料根据其结构可分为网状波纹填料和板式波纹填料,其材料分为金属、塑料和陶瓷。

丝网波纹填料是丝网波纹填料的主要形式,由丝网制成。丝网波纹填料的压力降低,分离效率高。特别适用于精密精馏和真空精馏装置,为难分离物质和热敏物质的精馏提供了有效手段。尽管它的成本很高,但由于其优异的性能,它仍被广泛使用。

波纹金属板填料是波纹金属板填料的主要形式。填料的波纹板上冲有许多大约F5毫米的小孔,这些小孔可以起到在板上粗略分布液体和加强横向混合的作用。波纹板被卷成细槽,可以起到在板上精细分布液体和增强表面润湿性的作用。金属孔板波纹填料具有较高的强度和耐腐蚀性,特别适用于大直径塔和气体和液体负荷较大的场合。

金属压延多孔板波纹填料是另一种有代表性的波纹填料。它与金属孔板波纹填料的主要区别在于,孔板的表面不是冲孔,而是冲孔。通过轧制在板上轧制出直径为0.4 ~ 0.5毫米的非常致密的小冲孔。其分离能力与网状波纹填料相似,但其抗堵塞能力比网状波纹填料更强,且更便宜,应用更广泛。

原标题:挥发性有机化合物废气处理洗涤塔常用填料的类型、特性及选择标准分析

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