本發(fā)明涉及工業(yè)塔內(nèi)填料，尤其是涉及到吸收塔設(shè)備中使用的高效活性傳質(zhì)波紋填料組合體。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前工業(yè)制酸吸收塔設(shè)備中，一般用頂層填料、底層填料和中間填料的組合體作為氣液交換傳質(zhì)界面層，其中中間填料大都是用同一規(guī)格的填料筑砌而成，為了確保中間填料的有足夠的比表面積，使氣液兩相充分接觸，又不造成較大的流動(dòng)阻力，中間填料層高度確定是重要的技術(shù)工藝，現(xiàn)有吸收塔高度的確定是化工設(shè)計(jì)單位根據(jù)產(chǎn)量、液體濃度、流量等要素通過(guò)基本計(jì)算式來(lái)確定塔內(nèi)填料層高度和直徑，但這種確定填料高度和直徑的方式還存在下述不足。該計(jì)算式中對(duì)填料層僅涉及到塔頂、塔底和中間層，而對(duì)于填料層起關(guān)鍵作用的中間層的填料結(jié)構(gòu)與分布未進(jìn)行確定，因而現(xiàn)有吸收塔在實(shí)際施工中中間層大都采用單一規(guī)格種類(lèi)的填料，由于中間層高度與塔頂或塔底填料高度的比值班一般在3以上，因此由單一規(guī)格種類(lèi)的構(gòu)成中間層填料，不僅不利于液體自上而下快速流動(dòng)，影響吸收處理效果，而且加重了塔設(shè)備負(fù)載和損害，增加了能耗，提高了吸收處理成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中吸收塔設(shè)備中填料組合體所存在的問(wèn)題，本發(fā)明根據(jù)吸收塔設(shè)備中氣液傳質(zhì)交換的流動(dòng)特性，提出了一種用不同規(guī)格種類(lèi)構(gòu)成的中間填料層與底層、頂層的填料組合體。
本發(fā)明所述高效活性波紋填料組合體包括從上至下依次位于吸收塔內(nèi)液體分布器與球拱之間的塔頂填料層、塔底填料層和主體填料層，所述塔頂填料層由散堆填料和開(kāi)孔填料構(gòu)成，所述主體填料層自下而上由波紋填料Ⅰ、波紋填料Ⅱ和波紋填料Ⅲ構(gòu)成，所述塔底填料層由規(guī)整填料構(gòu)成，所述塔頂填料層高度與主體填料層和塔底填料層高度之和的比為0.3-0.4∶0.6-0.7，所述波紋填料Ⅲ與開(kāi)孔填料的孔隙率之比為1.0-1.2∶0.8-1.0，所述波紋填料Ⅲ、波紋填料Ⅱ、波紋填料Ⅰ和規(guī)整填料的孔隙率逐漸增大，所述波紋填料Ⅲ、波紋填料Ⅱ和波紋填料Ⅰ的比表面積逐步減小，所述規(guī)整填料的孔隙率不小于90%。
本發(fā)明所述高效活性傳質(zhì)波紋填料組合體的主體填料層由三種不同孔隙率的波紋填料Ⅰ、波紋填料Ⅱ和波紋填料Ⅲ組成，塔頂填料層高度與主體填料層和塔底填料層高度之和的比為0.38∶0.62，在分割線上相接觸的波紋填料Ⅲ與開(kāi)孔填料的孔隙率之比為1.0-1.2∶0.8-1.0，主體填料從上至下孔隙率增大、比表面積逐步減小，氣液依次在波紋填料Ⅲ、波紋填料Ⅱ和波紋填料Ⅰ中充分傳質(zhì)交換后，從規(guī)整填料中快速流出，不僅可提高吸收塔處理效果，又可提高吸收效率，而且可相應(yīng)降低吸收塔高度，減少吸收塔運(yùn)行負(fù)載，節(jié)省能耗，降低吸收處理成本。
所述高效活性波紋填料組合體中各部份填料的構(gòu)造特征是根據(jù)吸收塔中氣液傳質(zhì)交換的流動(dòng)特性，通過(guò)不同高度、孔隙率和比表面積的填料組合設(shè)計(jì)形成的填料組合體。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的組合構(gòu)造關(guān)系示意圖。
在圖中，1、出氣管 2、塔頂填料層 3、主體填料層 4、塔底填料層 5、進(jìn)氣管 6、球拱 7、規(guī)整填料 8、波紋填料Ⅰ 9、波紋填料Ⅱ 10、波紋填料Ⅲ 11、開(kāi)孔填料 12、散堆填料 13、液體分布器 14、分割線 15、出液管 16、底座 17、進(jìn)液管。
具體實(shí)施方式
在圖中，所述高效活性波紋填料組合體包括從上至下依次位于吸收塔內(nèi)液體分布器13與球拱6之間的塔頂填料層2、主體填料層3和塔底填料層4，所述液體分布器位于出氣管1下方，液體分布器與進(jìn)液管17相連，球拱位于進(jìn)氣管5上方并設(shè)置在底座16上，底座上設(shè)置的出液管15，所述塔頂填料層由散堆填料12（如階梯環(huán)填料、拉西環(huán)填料）和開(kāi)孔填料11（開(kāi)孔瓷球、瓷環(huán)填料構(gòu)成，所述主體填料層自下而上由波紋填料Ⅰ8、波紋填料Ⅱ9和波紋填料Ⅲ10構(gòu)成，所述塔底填料層由規(guī)整填料7（如高效六角形環(huán)體填料、窗孔填料）構(gòu)成，所述塔頂填料層高度與主體填料層和塔底填料層高度之和的比為0.3-0.4∶0.6-0.7（比值1.75-2），所述位于分割線14（也稱(chēng)黃金分割線）上的波紋填料Ⅲ10與開(kāi)孔填料11的孔隙率之比為1.0-1.2∶0.8-1.0，所述波紋填料Ⅲ、波紋填料Ⅱ、波紋填料Ⅰ和規(guī)整填料的孔隙率按1∶1.04∶1.08∶1.14逐漸增大，所述波紋填料Ⅲ、波紋填料Ⅱ、波紋填料Ⅰ和規(guī)整填料的比表面積從上至下按2∶1.7∶1.3∶1逐步減小，所述波紋填料Ⅰ高度與規(guī)整填料高度比為2.5∶3，所述規(guī)整填料的孔隙率不小于90%，所述規(guī)整填料是一種孔隙率大、流動(dòng)阻力小、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高的含鋁量高的填料，所述規(guī)整填料是液體凈化吸收的最后通道，也是氣體進(jìn)入塔內(nèi)的第一通道—相當(dāng)于是一個(gè)氣體分布器。
具體地所述波紋填料Ⅲ、波紋填料Ⅱ和波紋填料Ⅰ分別采用Y175型、Y150型和Y125型波紋填料，波紋填料Ⅲ、波紋填料Ⅱ和波紋填料Ⅰ的比表面積分別為230、170、130m2/m3 ,孔隙率分別為80、83、87%，所述規(guī)整填料的比表面積100m2/m3、孔隙率為90%。所述波紋填料Ⅲ、波紋填料Ⅱ、波紋填料Ⅰ和塔底填料層的壓力降分別280-250Pa/m、240-280Pa/m、200-240Pa/m 、170-200Pa/m 和130-170 Pa/m，塔頂壓力降 300-350 Pa/m。
所述分割線（黃金分割線）的確定利用了塔高度及相關(guān)的基本計(jì)算式等，如高度基本計(jì)算式：Z＝V/αΩKy∫x1x2［dz/（X＃-X）］，以及VY1＋LX2＝VY2＋LX1，式中，V-氣體摩爾質(zhì)量，L-吸收液摩爾質(zhì)量，Y1、Y2分別表示出塔時(shí)塔底和塔頂?shù)臍庀酀舛龋琗1、X2分別表示出塔時(shí)塔底和塔頂?shù)囊合酀舛?，α表示單位體積填料層的有效傳質(zhì)面積m2/m3，Ω表示空塔橫截面積。
本發(fā)明依據(jù)上述技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行了一項(xiàng)吸收塔的技術(shù)改進(jìn)：將重慶市南川雙贏化工有限公司原來(lái)的吸收塔有效內(nèi)徑為3200mm的吸收塔改造成有效內(nèi)徑為4000mm，填料總高為由6500mm降為4200mm，按分割線0.38∶0.62計(jì)算， 設(shè)定塔底填料高度為300mm，設(shè)塔頂填料高度為X，則 0.38∶0.62 ＝ X ∶（4200－X），（4200－X）為主體填料層和塔底填料層高度之和，求得塔頂填料高度X約為1600 mm，而主體填料高度為4200―1600―300＝2400mm，主體填料中的波紋填料Ⅲ、波紋填料Ⅱ和波紋填料Ⅰ分別采用Y175型、Y150型和Y125型，波紋填料，波紋填料Ⅲ、波紋填料Ⅱ和波紋填料Ⅰ的比表面積分別為230、170、130m2/m3 ,孔隙率分別為80、83、87%，波紋填料Ⅲ、波紋填料Ⅱ和波紋填料Ⅰ的高度均為800mm，所述規(guī)整填料（塔底填料層）的比表面積100m2/m3、孔隙率為90%。塔頂直料層由800mm高的散堆填料12（如階梯環(huán)填料）和800mm高的開(kāi)孔填料11（開(kāi)孔瓷球）構(gòu)成，散堆填料和開(kāi)孔填料的孔隙率為60-80%。經(jīng)過(guò)測(cè)試，改造后由原來(lái)吸收塔產(chǎn)量60kt/a提高到90kt/a以上，氣速由原來(lái)0.4米/秒提高到1米/秒，吸收效率達(dá)到98%，同時(shí)還可降低能耗，減少人力工時(shí)，提高塔運(yùn)行周期。