板片上轧成细小沟纹，可起到细分配板片上的液体、增强表面润湿性能的作用。金属孔板波纹填料强度高，耐腐蚀性强，特别适用于大气直径塔及气、液负荷较大的场合。
波纹填料的优点是结构紧凑，阻力小，传质效率高，处理能力大，比表面积大。其缺点是不适用于处理黏度大、易聚合或有悬浮物的材料，且装卸、清理困难，造价高。
综上所述，经分析各填料特点、性能，本课设选择散装阶梯环填料。 1.4.2 填料规格的选择
工业塔常用的散装填料主要有Dn16\\Dn25\\Dn38\\ Dn76等几种规格。同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加，通量减小，填料费用也增加很多。而大尺寸的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率降低。因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一规定。 常用填料的塔径与填料公称直径比值D/d的推荐值列于。 表3-1
填料种类 拉西环 鞍环 鲍尔环 阶梯环 环矩鞍
1.4.3 填料材质的选择
工业上，填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类.
(1)陶瓷填料。陶瓷填料具有良好的耐腐蚀性及耐热性，一般能耐除氢氟酸以外的常见的各种无机酸、有机酸的腐蚀，对强碱介质，可以选用耐碱配方制造的耐碱陶瓷填料。
陶瓷填料因其质脆、易碎，不易在高冲击强度下使用。陶瓷填料价格便宜，具有很好的表面润湿性，工业上，主要用于气体吸收、气体洗涤、液体萃取等过程。
6
D/d的推荐值 D/d?20~30 D/d?15 D/d?10~15 D/d>8 D/d>8
(2)金属填料。金属填料可用多种材质制成，金属材料的选择主要根据物系的腐蚀性和金属材质的耐腐蚀性来综合考虑。碳钢填料造价低，且具有良好的表面湿润性能，对于无腐蚀或低腐蚀性物系应优先考虑使用；不锈钢填料耐腐蚀性强，一般能耐cl?以外常见物系的腐蚀，但其造价较高；钛材、特种合金钢等材质制成的填料造价级高，一般只在某些腐蚀性极强的物系下使用。
金属填料可制成薄壁结构（0.2~0.1mm），与同种类型、同种规格的陶瓷、塑料填料相比，它的通量大、气体阻力小，且具有很高的抗冲击性能，能在高温、高压、高冲击强度下使用，工业应用主要以金属填料为主。
(3)塑料填料。塑料填料的材质主要包括聚丙烯、聚乙烯及聚氯乙烯等，国内一般多采用聚丙烯材质。塑料填料的耐腐蚀性能较好，可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐蚀。其耐温性良好，可长期在100℃以下使用。聚丙烯填料在低温（低于0℃）时具有冷脆性，在低于0℃的条件下使用要谨慎，可选用耐低温性能好的聚氯乙烯填料。
塑料填料具有轻质、廉价、耐冲击、不易破碎等优点，多用于吸收、解吸、萃取、除尘等装置中。塑料填料的缺点是表面润湿性能较差，在某些特殊应用场合，需要对其表面进行处理，以提高表面润湿性能。所以本次课设选用聚丙烯填料。
1.5 基础物性数据 1.5.1 液相物性数据
对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得 20 ℃水的有关物性数据如下：
3??998.2kg/ml1.
2. 黏度：?l?0.001pa.s?3.6kg/m.h
2??72.6dyn/cm?940896kg/hz3. 表面张力为:
4. 20?CNH3:H?0.725kmol/m3?kpa 5. 20?CNH3:Dl?7.34?10?6m2/h
7
6. 20?CNH223:Dv?0.225cm/s?m/h 1.5.2 气相物性数据
1. 混合气体的平均摩尔质量为
M?0.08?17?(1?0.08)?29?28.04(kg/kmol) 2. 混合气体的平均密度
?PM?101.3?103?28.04?10?3?3VRT8.315?293?1.166kg/m
R=8.314 m3?KPa/kmol?K
3. 混合气体黏度可近似取为空气黏度。查手册得20?C时，空气的黏度?v?1.73?10?5pa?s?6228?10?5kg/m?h
注：1N?1kg?m/s2 11Pa?1N/m2?1kg/s2?m 1Pa..s=1kg/m.s 1.5.3 气液相平衡数据
由手册查得，常压下，200C时，NH3在水中的亨利系数为 E=76.3kpa
200C时,NH3在水中的溶解度: H=0.725kmol/m 相平衡常数：m?EP??LHM?998.20.725?18.02?101.3?0.754 SP溶解度系数: H?0.725kmol/(m3?kpa) 1.5.4 物料横算 1. 进塔气相摩尔比为
Y1?0.081?0.08?0.08696
2. 出塔气相摩尔比为
Y2?0.0004
对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为：X2?0(清水)
8
混合气体流量：3200?2731??133.11(kmol/h) 29322.4惰性气体流量：V?133.11?(1?0.08)?122.46(kmol/h)
Y?Y2L()min?1VX1??X2最小液气比：
Y1?Y20.08696?0.0004???0.0.7505Y10.08696?0?X20.754m取实际液气比为最小液气比的2.5倍，则可得吸收剂用量为：
L?0.7231?122.46?2.5?229.77(kmol/h)
V(Y1?Y2)L
0.08696?0.0004??0.046130.7505?2.5X1?V——单位时间内通过吸收塔的惰性气体量，kmol/s; L——单位时间内通过吸收塔的溶解剂，kmol/s;
Y1、Y2——分别为进塔及出塔气体中溶质组分的摩尔比，koml/koml; X1、X2——分别为进塔及出塔液体中溶质组分的摩尔比，koml/koml; 液气比
?L229.77?18??1.108 ?V3200?1.166经计算该吸收过程为低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。混合气体的黏度可近似取为空气的黏度。
9
第二节 填料塔工艺尺寸的计算
填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料能高度的计算及分段 2.1 塔径的计算
PM101.3?103?28.04?10?3??1.166kg/m3 混合气体的密度 ?G?RT8.315?293填料总比表面积：at?132.5m2/m3 水的黏度?L?1.004mPa?s
采用贝恩-霍根泛点关联式计算泛点速度：
?wL?uat?V0.2?lg[?3???L]?A?K???g??Lw?V?12F1/4??V???????L?11/8137.859?1841.1668?0.204?1.75?()?()3200?1.166998.2??0.4755uFat?V?L0.2?0.33463g??LuF?2
30.3346?9.81?0.91?998.2?3.9961m/s132.5?1.166?1.0040.2μF——泛点气速，m/s； g——重力加速度，9．81m/s2 at——填料总比表面积，m2／m3 ε——填料层空隙率，m3／m3； ρV,ρL——气相、液相密度，k/m3； μL——液体粘度，mPa·s;
A,K——关联常数。
3.1不同类型填料的A、K值 散装填料类型 A K 1.75 规整填料类型 金属阶梯环 A 0.106 K 1.75 10
塑料鲍尔环 0.0942