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Dg50 陶瓷阶梯环填料性能的研究
陶瓷阶梯环填料是20世纪70年代中期由英国传质公司(Mass Transforl Ltd)应用价值分析技术开发的 一种新型开孔环型塔填料，称为Cascade Mini-Ring, 可以用金属、塑料等材质制造。在德黑兰化工展览 会上是否有瓷质阶梯环填料无人知晓。
阶梯环填料不仅较古老的拉西环填料性能优 越，而且与较新的金属、塑料鲍尔环填料相比，亦具有通量大、阻力小、效率高等优点，近年来国外的许多塔器改造中已被普遍釆用。我国自1987年以来对塑料及金属材质的阶梯环填料进行了试制研究， 证实了阶梯环填料具有上述优点，并已在化肥、化 工、炼油、环保等行业中广泛应用，取得了良好的效果。
继对塑料、金属材质阶梯环填料的开发研究之 后，在原化工部科技局、规划局的组织安排下，进行了瓷质阶梯环填料的开发研究工作，填料由萍乡厂家生产、天津大学化工系负责实验研 究、林甸磷肥厂生产应用的协作组。对八种不同尺 寸、不同结构、公称直径为50 mm的瓷质阶梯环填料进行了试制和研究,通过大量的实验数据筛选了其中两种性能优越的填料结构作为定型产品。并将其在黑龙江林甸磷肥厂硫酸车间©1 360 mm的干燥 塔和吸收塔中进行工业生产试验。
实验室中的实验和长期工业生产试验结果都证明了陶瓷阶梯环填料的 性能优于相同公称尺寸的瓷质矩鞍填料，更优于相 同公称直径的瓷质拉西环填料。本文仅就实验中测 定的公称直径为50 mm的陶瓷阶梯环填料 性能作一介绍。
实验是在一内径为600 mm的冷模实验装置 中进行的,流体力学实验时塔内装填约1.2 m高的 填料，传质性能实验时塔内约装0.6 m高的填料。 流体力学性能的研究是以空气一水系统为研究n(NH3/MgO)5：l,这种工艺条件下镁的沉淀率 可达到80%。1、研究瓷质阶梯环填料在不同喷淋密度下的最大通量（即泛点气速）和气速与压力降的变化关系。
传质性能的研究是以空气一氨一水为研究对 象，研究瓷质阶梯环填料的气相传质单元高度与气 体质量速率、液体质量速率间的变化关系。2填料的性能及比较
填料的几何特性数据
通过实验研究，最后由相同公称直径的8种不 同结构的填料中筛选出两种性能最优的瓷质阶梯环 填料，内筋为米字形的瓷质阶梯环填料称为Dg50 （米）；内筋为井字形的称为Dg50（井）。其几何特 性数据列于表1,表中同时列出Dg50瓷质拉西环填 料及公称尺寸为50mm瓷质矩鞍填料的几何特性 数据，以供参考比较。
2、填料的流体力学性能
在不同喷淋密度下两种Dg50瓷质阶梯环填料 的气速与压力降关系见图1、2。
两种Dg50瓷质阶梯环填料的泛点气速与喷淋 密度间的实验数据列于表2,表中同时列出了瓷质 拉西环填料及瓷质矩鞍［标］填料的数据。两种Dg50瓷质阶梯环填料在各种不同喷淋密 度下的压力降与在同样气速下瓷质矩鞍［标］填料 的压力降数据列于表3.
表1 Dg50瓷质阶梯环填料的几何特性数据
|
填料名称 |
壁厚/mm |
堆积数/个?米T |
堆积密度/kg - m-3 |
比表面积An? ? m-3 |
空隙率/?? ? m-3 |
|
Dg50（井） |
5 |
9 300 |
483 |
105.6 |
0.774 |
|
Dg50（米） |
5 |
9 010 |
516 |
108.8 |
0.787 |
|
Dg50瓷质拉西环 |
6 |
5 600 |
570 |
86.9 |
0.767 |
|
50 mm瓷质矩鞍［标］ |
5 |
8 243 |
470 |
105.4 |
0.790 |
注:实验用的公称尺寸为50 mm瓷质矩鞍填料尺寸为80 mmx40mmx5 mm,以下统称瓷质矩鞍［标］
表2 Dg50瓷质阶梯环填料的流体力学特性数据
|
喷淋密度 g /dL溜 |
液泛时的空塔气速/m ? sec-1 D^0 50 mm 瓷 50 mm 瓷 D^0 （米）质矩鞍［标］质矩鞍（法）瓷质曜西环 |
||||
|
10 |
3.17 |
3.12 |
3.15 |
— |
2.09 |
|
20 |
3.00 |
2.85 |
2.85 |
2.51 |
1.77 |
|
30 |
2.55 |
2.53 |
2.60 |
— |
1.52 |
|
40 |
2.29 |
2.30 |
2.24 |
— |
1.37 |
|
50 |
2.19 |
2.10 |
2.10 |
1.96 |
1.25 |
|
60 |
2.00 |
1.90 |
1.88 |
— |
1.08 |
|
70 |
1.85 |
1.80 |
1.80 |
1.68 |
0.99 |
|
80 |
1.75 |
1.70 |
1.61 |
— |
0.87 |
|
90 |
1.60 |
1.50 |
1.51 |
1.53 |
0.82 |
注：1、50 mm瓷质矩鞍（法）是利用南京栖霞山化肥厂引进法国 设备中的填料测试数据；2、Dg50瓷质拉西环数据由Fellinger提供。
表3公称尺寸50 mm的三种瓷质填料的压力降
|
|
喷淋密度 /m3 ? m ~2 , h ~1 |
空塔气速- /m ? s |
压力降 |
|||||||
|
瓷质矩鞍［标］ |
Dg50(井) |
Dg50(米) |
||||||||
|
Pa |
mmH20 |
Pa |
mmH20 |
降低/I |
Pa |
mmH20 |
降低/I |
|||
|
|
10 |
2.13 |
455 |
46.4 |
343 |
35.0 |
24.6% |
314 |
32.5 |
30.0% |
|
|
|
1,90 |
353 |
36.0 |
268 |
27.3 |
24.2% |
250 |
25.5 |
29.2% |
|
|
|
1.58 |
259 |
26.4 |
180 |
18.3 |
30.7% |
172 |
17.5 |
33.7% |
|
|
|
1.15 |
133 |
13.6 |
86 |
8.8 |
35.3% |
87 |
8.9 |
34.6% |
|
|
20 |
2.30 |
1 232 |
125.6 |
736 |
75.0 |
40.3% |
785 |
80.0 |
36.3% |
|
|
|
2.00 |
746 |
76.0 |
437 |
44.5 |
41.4% |
451 |
46.0 |
39.5% |
|
|
|
1.66 |
412 |
42.0 |
265 |
27.0 |
35.7% |
248 |
25.3 |
39.8% |
|
|
|
1.42 |
275 |
28.0 |
186 |
19.0 |
32.1% |
177 |
18.0 |
35.7% |
|
- |
|
1.00 |
118 |
12.0 |
78 |
8.0 |
33.3% |
87 |
8.9 |
25.8% |
|
|
30 |
1.86 |
1 240 |
126.4 |
589 |
60.0 |
52.5% |
628 |
64.0 |
49.4% |
|
|
|
1.70 |
824 |
84.0 |
432 |
44.0 |
47.6% |
441 |
45.0 |
46.4% |
|
|
|
1.49 |
491 |
50.0 |
314 |
32.0 |
36.0% |
275 |
28.0 |
44.0% |
注:表中Dg50（井）、Dg50（米）的压力降降低值均以公称尺寸50 mm瓷质矩鞍［标］填料的压力降为准，进行比较