VOCs廢氣處理洗滌塔中填料的特點及選用

在很多VOCs廢氣治理項目中，洗滌塔是常見的廢氣（qì）處理設備，但洗滌塔內如何（hé）根據VOCs成分及（jí）風（fēng）量進行合理設計？這裏（lǐ）涉及眾多化工知識，例如需要如何涉及塔高（gāo），直徑，確定風速，確定洗滌液的循環量等等問題。甚至，如果該洗（xǐ）滌塔（tǎ）為填（tián）料（liào）塔，填料層（céng）如何設計，填料的選型該最終如何確定。

一、填（tián）料的定義

填料泛指被填充於其他物體中的物料。

在化學工程中，填料（liào）指裝於填充塔內的惰性固體物料，例如鮑爾環和拉西環等，其（qí）作用是增大氣-液的接（jiē）觸麵，使其相互強烈混合。

在化工產品（pǐn）中，填料又稱填充劑，是指用以改善加工性（xìng）能、製品力學性能並(或)降低（dī）成本的固（gù）體物料。

在汙水處（chù）理領域，主要用於接觸氧化工藝，微生物會在填料的（de）表麵進行累積，以增（zēng）大與汙水的表麵接觸，對（duì）汙（wū）水進行降解處理。

優點：結構（gòu）簡單、壓力降小、易於用耐腐蝕（shí）非金屬材料製造（zào）等。對（duì）於氣（qì）體吸（xī）收、真（zhēn）空蒸餾以及（jí）處理腐蝕性流體的操作，頗為適用。

缺點：當塔頸增大（dà）時（shí），引起氣液分布不均、接觸不良等，造成效率下降（jiàng），即（jí）稱為放大效應。同（tóng）時填料塔還（hái）有重量大、造（zào）價（jià）高、清理檢修麻煩、填料損耗大等缺（quē）點。

二（èr）、填料選用準則

填料的幾（jǐ）何特性數據主要包括比表麵積、空隙率、填料（liào）因子等，是評（píng）價填料性能的基本參數。

(1)比表麵積單（dān）位體積填料的填料表麵（miàn）積稱（chēng）為比表麵積（jī），以a表示，其（qí）單（dān）位為m2/m3。填料的比表麵積愈大，所提供的氣液傳質麵積愈大。因此，比表麵積是（shì）評價（jià）填料（liào）性能優（yōu）劣的一個重要指標。

(2)空隙率單位體積填料中的（de）空隙體積稱為空隙率，以e 表示，其（qí）單位為m3/m3，或以（yǐ）%表示。填料的空隙率越（yuè）大，氣體（tǐ）通過的能力越大且壓降低。因此，空隙率是評價填料性能優（yōu）劣的又一（yī）重要指標。

(3)填料因（yīn）子填料的比表麵積與空隙率三次方（fāng）的比值（zhí），即（jí）a/e 3，稱為填料因（yīn）子，以f表示，其單位為1/m。它表示填料的流體力學性能（néng），f值越小，表明流動阻力越（yuè）小。

填料性（xìng）能優劣主要取決於：

有較（jiào）大的比表麵（miàn）積(m2/m3填料層)

液體在填料表麵有較好的均勻分布性能（néng）

氣流能在填料層中均勻分布（bù）

調料具有較大的（de）空隙率(m3/m3填料層)。

在（zài）相同的操作條件下，填料的比表麵積越大，氣液分布越均勻，表麵的潤濕性能越好，則傳質效（xiào）率越高;填料的空隙率越大，結構越開敞，則通量越（yuè）大，壓降亦越低。

采用模（mó）糊數（shù）學方法對九種常（cháng）用填料的性能進行了評價，絲網波紋填料綜（zōng）合性能最好，拉西環（huán）最差。

填料的選擇包括確定填料的種類、規格及材（cái）質等（děng）。所選填料既要滿足生產工藝（yì）的要求，又要使設備投（tóu）資（zī）和操作費用最低。

1.填料種類的選擇

填（tián）料種類的選擇要（yào）考慮分離工藝的要求,通常考慮以下幾個方（fāng）麵：

1)傳（chuán）質效率要高。一般而言，規整填料的傳質效率（lǜ）高於散裝填料。

2)通量要大。在保證具有較高傳質效率（lǜ）的前提下，應選擇具有較高泛點氣速或氣相動能因子的填料。

3)填料層的壓降要（yào）低。

4)填料抗汙堵性能強，拆裝（zhuāng）、檢修（xiū）方便。

2.填料規格的選擇

填料規（guī）格（gé）是（shì）指填料的公稱尺寸或比表麵積。

(1)散裝填料規（guī）格的（de）選擇

工業塔（tǎ）常（cháng）用（yòng）的散裝（zhuāng）填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾種規格。

同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費用也增加（jiā）很多（duō）。而大尺寸的填料應用於小直徑塔中，又會產生液體分布不良（liáng）及嚴重的壁流，使（shǐ）塔的分離效率降低。

因此，對塔（tǎ）徑與填料尺寸的比值要有一規定，一般塔徑與填料公稱直徑的比值（zhí）D/d應大於（yú）8。

(2)規整填料規格的選（xuǎn）擇

工業上常用規整填料的型（xíng）號和規格的表示方法很多，國內習慣用比表麵積表示，主要有125、150、250、350、500、700等幾種規格。

同種類型的（de）規整填料，其比表麵積越大，傳質效率越高，但阻（zǔ）力增加（jiā），通量減少，填料費用也明顯增加（jiā）。

選用時應從分離要求、通量要（yào）求、場地（dì）條件、物料性質及設備投資、操（cāo）作費用（yòng）等方（fāng）麵綜合考慮，使所選填料既能滿足技術（shù）要求（qiú），又具有經濟合理（lǐ）性。

3.填料材質的選擇

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蝕性及耐熱性，陶瓷填料價格便宜，具有很好的表麵潤（rùn）濕性能，質脆、易碎（suì）是其 最大缺點。在（zài）氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程中應用較為（wéi）普遍。

(2)塑料填料

塑料填料的材質主（zhǔ）要包括聚丙（bǐng）烯(PP)、聚乙烯(PE)及（jí）聚氯乙烯(PVC)等，國內一（yī）般多采用聚丙烯材質。塑料填料的（de）耐腐（fǔ）蝕性能較好，可耐一般的無機酸、堿和有機溶劑的腐蝕。其耐（nài）溫性良（liáng）好，可長（zhǎng）期在100℃以（yǐ）下使用。

塑（sù）料填料質輕、價（jià）廉，具有良好的韌性，耐衝擊、不（bú）易碎，可以製成薄壁結構。它的通（tōng）量大、壓降低，多用於吸收、解吸、萃取、除塵等裝置中。

塑（sù）料填料（liào）的缺點是表（biǎo）麵潤濕性（xìng）能差，但可通過適當的（de）表麵處理來改善其表麵潤濕性能。

(3)金屬填料

金屬填料可用（yòng）多種材質製成，選擇時主要考慮腐蝕問題。

碳鋼填料造價低，且具有良好的表麵（miàn）潤濕性（xìng）能，對於無腐蝕或低腐蝕性物係應優先考慮使用。

不鏽鋼填料耐腐蝕性強，一般能（néng）耐除Cl- 以外常見物係的（de）腐蝕，但其造價較高，且表麵潤濕性能較差，在某些特殊場合(如極低噴淋密度下的減壓精餾過程)，需對其表麵進行處理，才能取得良好的（de）使（shǐ）用效果（guǒ）。

鈦材、特種合金鋼等材質製成的填（tián）料（liào）造價很高，一般（bān）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（gòu），它的通量大、氣體阻力小，且具有很高的抗衝擊性能，能在高溫、高壓、高衝擊強度下（xià）使用，應用範（fàn）圍最為廣泛。

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