简述轻瓷填料的相关特性分析及探讨

实验装置与流程填料的传质性能可以用液相传质单元高度HOL及液相传质系数KLa表示，亦可用气相传质单元高度HOG及气相传质系数KGa表示，二者的测试方法有所不同。本文以空气-氨-水为物系，通过水吸收氨的过程，测定填料的气相传质单元高度HOG及气相传质系数KGa。实验装置的主体设备为填料塔，塔内径600mm，填料层高度800mm，氨入口浓度在空气-氨-水系统的吸收实验中，氨入口浓度应适宜。浓度太低会影响分析的精度，而浓度太高，一方面耗氨量加大；另一方面因高浓度吸收平衡关系不符合亨利定律，给计算带来麻烦。根据经验，氨入口浓度在0.05-1.0（mol%）范围内较合适。实验中，氨入口浓度采用0.3（mol%）。填料层高度填料层越高，吸收效果越好，填料层上部氨浓度就越低，若氨出口浓度过低，会造成分析上的误差。所以，填料层不能过高，一般可取0.71.0m，本实验选用0.8m，与氨入口浓度相适应。操作范围根据实验装置情况，确定实验操作范围如下：液体喷淋密度：625m3P（m2#h）；气体质量速度：250010000kgP（m2#h）。实验方法传质性能的研究采用固定液体喷淋密度，改变气速的方法。实验开始时先将填料层预液泛，使填料层充分润湿。然后固定在某一液体喷淋密度下，改变气速，测定在不同气速下的操作条件并取样进行分析，计算出填料的气相传质单元高度HOG及气相传质系数KGa。为使实验数据可靠，每个实验点的成份分析均取样两次，每个样品要进行平行分析实验。实验数据处理本实验属气膜控制为主的低浓度气体吸收过程[2]，可认为平衡关系符合亨利定律，用下列公式进行数据处理：NOG=11-mGmLm[（1-mGmLm）y1y2 mGmLm]（1）HOG=ZNOG（2）KGa=GmHOGP8（3）m=CmHP（4）lg（1H）=4.699-1922T（5）式中：NOG-气相传质单元数；HOG-气相传质单元高度，m；KGa-气相传质系数填料层高度，m；8-填料塔横截面积，m2；Gm-气体摩尔流量液体摩尔流量相平衡常数；P-操作压力，kPa；T-操作温度，K；Cm-摩尔浓度亨利常数入塔气相摩尔分数；y2-出塔气相摩尔分数与G的关系在一定的液体喷淋密度下，气相传质单元高度HOG及气相传质系数KGa与气体质量速度G的关系。从HOG与G、KGa与G曲线可看出，在相同的液体喷淋密度下，低气速时HOG及KGa均随气速的增加而加大，当气速达到泛点气速uF的50%右左时，HOG随气速的增加开始下降，而KGa则随气速的增加增长更快。该研究结果与其它散装填料的变化规律是一致的。HOGKGa与L的关系在一定的气速下，气相传质单元高度HOG及气相传质系数KGa与液体喷淋密度L的关系。与塑料花环填料传质性能的比较塑料花环填料是一种散装填料，其性能研究已有文献报导。近年来，该填料在煤气厂的气体净化设备中得到应用，效果良好。塑料花环填料分为L（大）、M（中）、S（小）三种规格，本文所研究的轻瓷球形填料的规格与S花环填料相近，现将两种填料的传质性能数据进行比较，在相同的条件下，轻瓷球形填料的气相传质单位高度HOG低于S花环填料，HOG越低，传质性能越好，故轻瓷球形填料的传质性能优于塑料S花环填料。造成这种差异的主要原因是塑料填料表面润湿性能差，而轻瓷多孔类填料具有优良的表面润湿性能，其传质性能亦好。