VOCs廢氣（qì）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處理設備，但洗滌塔內如何根據VOCs成分及風量進行合理設計（jì）？這裏涉及眾多化工知識，例如需要如何（hé）涉及塔高，直徑，確（què）定風速，確定洗滌（dí）液的循環量等等（děng）問（wèn）題（tí）。甚至，如果該洗滌塔為填料塔，填料層如何設（shè）計，填料的選型（xíng）該最終如何確定。

一、填料的定義

填料泛（fàn）指被填充（chōng）於其他物體中的物料。

在化學工程中，填料指裝於填充塔內的惰（duò）性固（gù）體物料，例如鮑爾環和拉西環等，其作用（yòng）是增大氣-液的接觸麵，使其（qí）相互強烈混合。

在化工產品中，填料又（yòu）稱填充劑，是指用以改善加工性能、製品力學性能並(或)降低成本的固體物（wù）料。

在汙水處理領（lǐng）域，主要（yào）用於接觸氧化工藝，微生物會在（zài）填料的表麵進行累積，以增大與汙水的表麵接觸，對汙水進（jìn）行降解處理。

優（yōu）點：結構簡單（dān）、壓力降小、易於用耐腐蝕非金屬材料製造等。對於氣體吸收、真空蒸餾以及處理腐蝕性流體的操作，頗為（wéi）適用。

缺點：當塔頸增大時，引起氣（qì）液分布不均、接觸不（bú）良等，造成效率下降，即稱為放大效應。同時填（tián）料塔還有重量（liàng）大、造價高、清理檢修麻煩（fán）、填料損耗大等缺點。

二、填料選用準（zhǔn）則

填料的幾何特性數據主要（yào）包括比表麵積、空隙率、填（tián）料因子等，是評價（jià）填料（liào）性能的基（jī）本參數。

(1)比表麵積單位體積填料的（de）填（tián）料（liào）表麵積（jī）稱為比表麵積，以a表（biǎo）示，其（qí）單位為（wéi）m2/m3。填料（liào）的比（bǐ）表麵積愈大，所提供的氣液傳質麵積愈大。因此，比表麵積是評價填料性能優劣的一個重要指標。

(2)空隙率單位體積填料中的空隙體積稱為空隙率，以e 表示，其單位為m3/m3，或以%表示。填（tián）料的空隙率越大，氣體通過的能力越大且壓（yā）降低。因此，空隙（xì）率是評價填（tián）料性（xìng）能（néng）優劣的又（yòu）一重要指標。

(3)填料因子填料的比（bǐ）表（biǎo）麵積與（yǔ）空隙率三次方的（de）比值，即a/e 3，稱為填料因子，以f表示，其（qí）單（dān）位為1/m。它表示填料的流體力學性能，f值越小，表（biǎo）明流動阻力越小。

填料性能優（yōu）劣主要取決於：

有（yǒu）較（jiào）大的比表麵積(m2/m3填料層)

液體在填料表麵有較好的（de）均勻分布性能

氣流能在填料（liào）層中均勻分（fèn）布

調料具有較大的空隙率(m3/m3填料層)。

在相（xiàng）同的操作條件下，填料（liào）的比（bǐ）表麵（miàn）積越大，氣液分布越均勻，表麵的潤濕（shī）性能越（yuè）好，則傳質效率越高;填料的空隙率越大，結構越開敞，則通量越大，壓降（jiàng）亦（yì）越低。

采用（yòng）模糊數學方法對九種常用填（tián）料的性能進行了評價，絲網波紋填料綜合性能最好，拉西環最差。

填料的（de）選擇包括確定填料的種類、規格及材質等（děng）。所選填料既要滿足生產工藝的（de）要求，又要使設備投資和操作費用最（zuì）低。

1.填（tián）料種類的（de）選擇

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

1)傳質效率（lǜ）要高（gāo）。一（yī）般而（ér）言，規整填料的傳質效率高於散裝填料。

2)通（tōng）量要（yào）大。在保證具有較高傳質效率的前提下，應選擇具有較高泛點氣速（sù）或（huò）氣相動能（néng）因子的填料。

3)填料層的壓降要（yào）低。

4)填料（liào）抗汙堵性（xìng）能強，拆裝、檢修方便。

2.填料規格（gé）的選擇（zé）

填料規格是指填料（liào）的公稱尺寸或比表（biǎo）麵積（jī）。

(1)散裝填料規格的選擇

工業塔（tǎ）常用的散（sàn）裝（zhuāng）填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾種規格。

同類填料（liào），尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加（jiā），通量減少，填料費用也增加很多。而大尺寸的填料應用於小直徑塔中，又會產生液體（tǐ）分布不良及嚴（yán）重的壁（bì）流，使塔的分離效率（lǜ）降（jiàng）低。

因此（cǐ），對塔徑與填料尺寸的比值要有一規定（dìng），一（yī）般塔徑與填料公稱直徑（jìng）的比值D/d應大於8。

(2)規（guī）整填料（liào）規格的（de）選擇

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

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

選用時應（yīng）從分離要求、通量要求、場地條件、物料性質及設備投資、操作費用等方麵綜合考慮，使所選填料既能滿足技（jì）術要（yào）求，又具有經濟合理性。

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（tián）料

陶瓷填料具有很好的耐（nài）腐蝕性及耐熱性，陶瓷填料（liào）價格便宜，具有很好的表麵潤濕性能，質脆、易碎是其 最大缺點。在氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程中應用（yòng）較為普遍。

(2)塑料填料

塑料填（tián）料的材質（zhì）主要包（bāo）括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)及聚氯乙烯(PVC)等，國內一般（bān）多采用（yòng）聚丙烯材質。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無機酸、堿（jiǎn）和有機溶劑的腐蝕。其耐溫性良（liáng）好，可長期在100℃以下使用。

塑料填料質輕、價廉，具有良好的韌性，耐衝擊、不易碎，可以製成薄壁（bì）結（jié）構。它的（de）通量大、壓降（jiàng）低，多用於吸收、解吸、萃取、除塵等（děng）裝置中。

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

(3)金屬填料

金屬填料可用多種材質製成，選擇時主要考慮腐蝕問題。

碳鋼填料（liào）造價（jià）低，且具有良好的表麵潤濕（shī）性能，對於無腐（fǔ）蝕或低腐蝕（shí）性物係應優（yōu）先考慮使用。

不鏽（xiù）鋼（gāng）填料耐腐蝕性強，一般能耐除Cl- 以外常（cháng）見物係的腐蝕，但其造價較高，且（qiě）表麵潤（rùn）濕性能較差，在某（mǒu）些特殊場合(如極低噴淋密度下的減（jiǎn）壓精餾過（guò）程)，需（xū）對其表麵進行處理，才能取得良好的使用（yòng）效果。

鈦材、特種合金鋼（gāng）等材質製成的填料（liào）造（zào）價（jià）很高，一般隻在某些腐蝕性極（jí）強的（de）物係下使用。

一般來說，金（jīn）屬填料可製成薄壁結構，它的通量大、氣體阻力小，且具（jù）有很高的抗衝擊性能，能（néng）在高溫、高壓（yā）、高衝擊（jī）強度下使用，應用範（fàn）圍最為廣泛。

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