错流与逆流旋转填料床气相压降性能研究

错流反应器研究进展

错流反应器的研究进展 摘要错流反应器是化工生产过程中重要的设备，本文评述了错流反应器的发展现状以及常见错流反应器的特点。 关键字错流反应器 The develomentof the cross-flow reactor research Abstract Thecross-flow reactor is an important equipment in the chemical production process. The development of the cross- flow reactor and the common characteristics of the are reviewed. Key words cross- flow reactor 前言错流反应器是为了对指定反应过程而设计的反应设备，必须对所面向的工艺目标、反应工艺过程、操作条件等有足够深入的认识和了解，才能够设计出符合目的反应器，另外，还必须结合生产实践的经验来进行优化和改进，本文介绍了部分常见错流反应器，具有一定

参考性。 1．错流式生物滴滤反应器 1.1实验装置 例，错流式生物滴滤反应器净化甲苯废气实验装置。 配制的含甲苯废气由反应器左侧进气口进入，营养液通过自动控制。 生物滴滤法是近年来研究最为活跃的一种挥发性有机物净化方法。与常规挥发性有机物控制技术相比，它具有生物量多，反应条件(pH值、湿度)易于控制，净化效率高，费用低且能耗少等特点。目前，对于生物滴滤法的研究大都集中在稳定的工况下填料的优选、目标污染物、反应机理、降解菌及生物膜等内容上。 生物滴滤法采用的传统的设备为生物滴滤塔，气、液在滴滤塔内顺流或逆流接触。 逆流操作方式在滤塔各段生物量分布和去除能力的均匀性上优于顺流方式，但其压力损失比较大。气体流速大时，逆流操作会发生液泛现象。不管采用顺流还是逆流的操作方式，滴滤塔内湿度和生物量分布的不均匀，均会降低滴滤塔的有效降解空间，增大设备体积和投资费用，给操作管理带来不便，进而限制了生物滴滤法在工业中的进一步应用。 错流式生物滴滤反应器，气、液在生物滴滤反应器中错流接触，减少了营养液的流经高度，有效调节反应器内的湿度，解决了传统生物滴滤塔顺流或逆流带来的问题。 2．矩形错流移动床 2. 1实验装置 有机玻璃矩形错流移动床床体结构如下图所示。颗粒由上部进料口1进入床体，在重力作用下由下部出料口6流出，气相通过左右两侧的气室4和9水平穿过移动床，与颗粒发生错流运动。

填料吸收塔课程设计

一设计任务书 （一）设计题目 过程填料吸收塔的设计：试设计一座填料吸收塔，用于脱除焙烧水吸收SO 2 炉送出的混合气体(先冷却)中的SO2，其余为惰性组分，采用清水进行吸收。 （二）操作条件 （1）操作压力常压 （2）操作温度25℃ （三）设计内容 （1）吸收塔的物料衡算； （2）吸收塔的工艺尺寸计算； （3）填料层压降的计算； （4）液体分布器简要设计； （5）吸收塔接管尺寸计算； （6）绘制吸收塔设计条件图； （7）对设计过程的评述和有关问题的讨论。 二设计方案简介 2.1方案的确定 用水吸收SO 属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流 2 不作为产品，故采用纯溶剂。 程。因用水作为吸收剂，且SO 2 2.2填料的类型与选择 的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散对于水吸收SO 2 装填料。在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用DN38聚丙烯阶梯环填料。

阶梯环是对鲍尔环的改进。与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半，并在一端增加了一个锥形翻边。由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。 2.3设计步骤 本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计 （一）吸收塔的物料衡算；（二）填料塔的工艺尺寸计算；主要包括：塔径，填料层高度，填料层压降；（三）设计液体分布器及辅助设备的选型；（四）绘制有关吸收操作图纸。 三、工艺计算 3.1基础物性数据 3.1.1 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，25℃时水的有关物性数据如下： 密度为ρ L =997.1 kg/m3 粘度为μ L =0.0008937 Pa·s=3.2173kg/(m·h) 表面张力为σ L =71.97 dyn/cm=932731 kg/h2 SO 2在水中的扩散系数为 D L =1.724×10-9m2/s=6.206×10-6m2/h （依Wilke-Chang 0.5 18r 0.6 () 1.85910 M T D V φ μ - =?计算，查《化学工程基础》） 3.1.2 气相物性数据 设进塔混合气体温度为25℃， 混合气体的平均摩尔质量为 M Vm=Σy i M i=0.1×64.06+0.9×29=32.506g/mol 混合气体的平均密度为

填料塔计算部分

填料吸收塔设计任务书 一、设计题目 填料吸收塔设计 二、设计任务及操作条件 １、原料气处理量：5000m3/h。 ２、原料气组成：98％空气＋％的氨气。 ３、操作温度：20℃。 ４、氢氟酸回收率：98％。 ５、操作压强：常压。 ６、吸收剂：清水。 ７、填料选择：拉西环。 三、设计内容 1.设计方案的确定及流程说明。 2.填料吸收塔的塔径，填料层的高度，填料层的压降的计算。 3.填料吸收塔的附属机构及辅助设备的选型与设计计算。 4.吸收塔的工艺流程图。 5.填料吸收塔的工艺条件图。

目录 第一章设计方案的简介 (4) 第一节塔设备的选型 (4) 第二节填料吸收塔方案的确定 (6) 第三节吸收剂的选择 (6) 第四节操作温度与压力的确定 (7) 第二章填料的类型与选择 (7) 第一节填料的类型 (7) 第二节填料的选择 (9) 第三章填料塔工艺尺寸 (10) 第一节基础物性数据 (10) 第二节物料衡算 (11) 第三节填料塔的工艺尺寸的计算 (12) 第四节填料层压降的计算 (16) 第四章辅助设备的设计与计算 (16) 第一节液体分布器的简要设计 (16) 第二节支承板的选用 (17) 第三节管子、泵及风机的选用 (18) 第五章塔体附件设计 (20) 第一节塔的支座 (20) 第二节其他附件 (20)

第一章设计方案的简介 第一节塔设备的选型 塔设备是化工、石油化工、生物化工制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。 1、板式塔 板式塔为逐级接触式气液传质设备，是最常用的气液传质设备之一。传质机理如下所述：塔内液体依靠重力作用，由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘，然后横向流过塔板，从另一侧的降液管流至下一层塔板。溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液层。气体则在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板的气体通道（泡罩、筛孔或浮阀等），分散成小股气流，鼓泡通过各层塔板的液层。在塔板上，气液两相密切接触，进行热量和质量的交换。在板式塔中，气液两相逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化，在正常操作下，液相为连续相，气相为分散相。 一般而论，板式塔的空塔速度较高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，操作弹性大，且造价低，检修、清洗方便，故工业上应用较为广泛。 ２、填料塔 填料塔是最常用的气液传质设备之一，它广泛应用于蒸馏、吸收、解吸、汽提、萃取、化学交换、洗涤和热交换等过程。几年来，由于填料塔研究工作已日益深入，填料结构的形式不断更新，填料性能也得到了迅速的提高。金属鞍环，改型鲍尔环及波纹填料等大通量、低压力降、高效率填料的开发，使大型填料塔不断地出现，并已推广到大型汽—液系统操作中，尤其是孔板波纹填料，由于具有较好的综合性能，使其不仅在大规模生产中被采用，且由于其在许多方面优于各种塔盘而越来越得到人们的重视，在某些领域中，有取代板式塔的趋势。近年来，在蒸馏和吸收领域中，最突出的变化是新型填料，特别是规整填料在大直径

2.2.4流体在固定床中的流动特性(精)

2.2.4流体在固定床中的流动特性 （一）流体特性 流体在颗粒的空隙中流动很复杂， ∴ 用简单的扩散模型进行模拟。 流动由两部分组成：液体以平均流速沿轴向作理想置换流动； 液体的径向和轴向的混合扩散：分子扩散（层流时）和涡流扩散（湍流时） 根据不同的混合和扩散程度，将两部分迭加。 （二）气体的分布 问题：①ε分布不均→气流分布不均→物料τ不同→各处不同→沟流、短路。 ②较大气流进入反应器之初，带有相当大的动能，分股冲入反应器。 使气体通过床层均匀分布的方法：①使催化剂床层各部位阻力相同，催化剂大小均一，装填注意保证各部位数量分布；②消除气流初动能和均匀引导：气流入口处设附加导流装置，如在气流入口处装设：分布头，扩散锥或填入环形、栅板形、球形等惰性填料，或在气流入口处设环形进料管或多口螺旋形进料装置等。 （三）流体流过固定床的压降（摩擦阻力，局部阻力） 利用在空圆管流动压降公式，合理修正： ()a f t P u d l f 2200 ρ=?P ~l 管长 ~t d 管内径 ~0u 流体平均流速 在固定床中： ~/ l 气体在固定床中的流动途径L f L L =/ ~u 气体在孔道中的真正平均流速代入上式ε/O u u = ~d 固定床当量直径S e d d ?? ? ??-=εε132 213220??? ???? ? ??-=?P ερεεu d L f f f S L 整理得： ()3201ε ερ-=?P L d u f S f m 实验测定：()e m R f f = B R f ep m +-=ε1180 f S ep G d R μ= 0.4~8.1=B 光滑~粗糙

常用散堆填料

创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* 常用散堆填料汇总 散堆填料是指填料的安装以填料乱堆为主，该类填料是具有一定外形结构的颗粒体。根据填料的形状，此类填料分为许多类型，同一类型的填料按气特殊部位，尺寸的差别分为不同的规格 一环形填料 1.1拉西环填料：高与直径相等的圆环，以环的外径为其特征尺寸。有陶瓷，金属盒非金属材料。 装填方式：大尺寸(100mm以上)采用整砌方式规则填充 小尺寸(75mm以下)采用乱堆方式装填 优点：开发最早，结构简单，价格便宜 缺点：在乱堆填充时填料间容易产生架桥、空穴等现象，影响了填料层液体的流动，使部分填料环内液体不易流入，造成填料层内液体的偏流、沟流、股硫甚至严重的壁流，恶化了填料层的操作工况。同时，由于这种填料层内液体的持液量大，气体通过填料层时的折返路径长，所以气体通过填料层时的阻力大，通量小。 瓷拉西环填料的特性数据

湿填料压降系数（根据液体喷淋密度范围选择填料型号） 1.2开孔环形填料：在环形填料的环壁上开孔，使所开窗孔的孔壁形成一个内弯的舌片指向环的中心。 优点：充分利用了填料的材料表面，而又在原先实体环壁上开出许多窗洞，从而大大改善了气液两相通过填料床层时的流动状况，不但缩短了气体通过填料时的路径行程，而且减少了流动阻力，增大了气体通量，而且使液体分布更趋均匀，能较容易地流入填料环的内部，从而增加了填料床层的润湿表面积，提高了填料的传质效率。 1.2.1 鲍尔环填料 鲍尔环填料是一种高径相等的开孔环形填料，每层窗孔有5个舌叶，每个舌叶内弯指向环心，上下两层窗孔的位置相反错开，一般开孔面积约占环壁总面积的30%左右。有金属和瓷质之分，但是由于瓷质抗冲击强度差，容易破损，故已基本被淘汰。同样材质、同样尺寸的鲍尔环填料与拉西环填料的几何外形尺寸、空隙率、比表面积几乎完全相同，但由于鲍尔环填料在环壁上开了许多窗孔，使得填料塔内的气体和液体能够从窗孔自由通过，所以填料层内的气体和液体分布情况较之拉西环有较大的改善，尤其是填料环内表面容易被液体润湿，使得内表面得以充分利用。因此，同种材质、同样规格的鲍尔环填料，较之拉西环不但具有较大的通过能力和较低的压降，而且使塔的分离效率有所提高，操作弹性也有所增大。一般在同样的压降下，鲍尔环的处理能力较拉西环增加50%以上；在同样的处理量下，鲍尔环填料的压降仅为拉西环的一半；同样材质、同样尺寸的鲍尔环填料，其相对效率可较拉西环高出30%左右，所以鲍尔环填料的性能全面优于同样尺寸的拉西环填料。 塑料鲍尔环填料几何特性数据 (井)系指填料内筋形式为井形内筋 (米)系指内筋形式为两层十字形内筋，其他尺寸塑料鲍尔环填料的内筋均为二层十字形内筋的形式

阳极地床填料的作用和选择标准

阳极地床填料的作用和选择标准阳极地床填料的应用，在阴极保护系统中，如果阳极采用的材料是石墨阳极的时候，那么不管施工过程中采用的是浅埋还是深埋的方式来安装阳极地床都必须要添加回填料。如果阴极保护设计中是采用高硅铁阳极作为阳极地床的材料的时候，大部分情况下都会使用回填料来完成，但是如果施工现场遇到非常特殊的环境也是可以不采用回填料的，比如沼泽、流砂层地区等。阳极地床的回填料有非常重要的作用，比如可以起到降低接地电阻的作用，还可以增加阳极的使用寿命等。因此选择回填料的材料也是有要求的必须有良好的导电性，而且非常重要的一点是价格低，来源丰富。 阳极地床回填料的主要功能和基本要求，阳极地床的主要功能有：第一，因为填料包裹着阳极，所以经过浸泡之后它与阳极可以视为一体，这就可以加大阳极与土壤的接触面积，从而达到降低接地电阻的目的；第二，使用填料还可以转移阳极反应的位置减少阳极的消耗量，增加阴极保护的时间。第三，阳极地床使用回填料可以增加空气的流通，避免产生气体堵塞的情况，影响阴极保护系统的运行。 由于要保证回填料功能的发挥，所以选择回填料的质量也是至关重要的，其中也有一些主要的要求：第一，填料使用的材料一定要选择导电体用以确保阳极和土壤之间可以有非常好的导电性；第二，因为是填料的使用量非常大，所以在保证质量的同时也要保证供量，尽可能的选择价格低，来源广泛的材料，当然也要保证其与土壤有连续的接触面。

回填料材料的性能规格，在阴极保护施工中，回填料是非常重要的一部分，因此选择回填料的材质，性能，规格也是有数据原则的。常用的回填料一般都是焦炭颗粒状的，也可以采用石墨加上石灰来填充，用来保持阳极周围呈碱性。普通情况下使用的焦炭性能规格有两种：煤焦油焦炭粒和煅烧石油焦炭粒。煤焦油焦炭粒的粒径是6毫米到15毫米之间。所占比重是每米641千克到301千克之间，电阻率是每厘米10欧姆到50欧姆之间，灰分要小于百分之十。煅烧石油焦炭粒的粒径是6毫米到15毫米之间，所占比重是每米72千克到1121千克之间，电阻率为每厘米10欧姆到50欧姆之间，灰分小于百分之十。以上数据是选择回填料材料的必要性能规格。

填料吸收传质系数的测定

序号：40 化工原理实验报告 实验名称：填料吸收传质系数的测定 学院：化学工程学院 专业：化学工程与工艺

1、熟悉填料塔的构造与操作。 2、观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。 3、掌握总传质系数K x a 的测定方法并分析影响因素。 4、学习气液连续接触式填料塔，利用船只速率方程处理传质问题的办法。 一、 实验原理 本装置先用吸收柱讲将水吸收纯氧形成富氧水后(并流操作)，送入解吸塔顶再用空气进行解吸，实验需测定不同液量和气量下的解吸总传质系数a x K ，并进行关联，得到 b a V AL K ?=a x 的关联式，同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。本实 验引入了计算机在线数据采集技术，加快了数据记录与处理的速度。 1、填料塔流体力学特性 气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。在双对数坐标系中，此压降对气速作图可得一斜率为1.8～2的直线(图中aa 线)。当有喷淋量时，在低气速下(c 点以前)压降也正比于气速的1.8～2次幂，但大于同一气速下干填料的压降(图中bc 段)。随气速的增加，出现载点(图1中c 点)，持液量开始增大，压降-气速线向上 弯，斜率变陡(图中cd 段)。到液泛点(图中d 点)后，在几乎不变的气速下，压降急剧上升。 图一 填料层压降-空塔气速关系示意图 2、传质实验 填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。在填料塔中，两相传质主要是在填料有效湿表面上进行，需要计算完成一定吸收任务所需填料高度，其计算方法有：传质系数法、传质单元法和等板高度法。 本实验是对富氧水进行解吸。由于富氧水浓度很小，可认为气液两相的平衡关系服从亨利定律，即平衡线为直线，操作线也是直线，因此可以用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。整理得到相应的传质速率方式为： m p x A x V a K G ???=

4.3流体通过固定床的压降

4.3流体通过固定床的压降 固定床中颗粒间存在着网络状的空隙形成许多可供流体通过的细小通道。这些通道是曲折而且互相交联，其截面大小和形状又是很不规则的。流体通过如此复杂的通道时的阻力（压降）自然难以进行理论计算，必须依靠实验来解决问题。现在介绍一种实验规划方法——数学模型法。 4.3.1颗粒床层的简化模型 （1）床层的简化物理模型 在固定床内大量细小而密集的固体颗粒对流体的运动形成了很大的阻力。此阻力一方面可使流体沿床截面的速度分布变的相当均匀，另一方面却在床层两端造成很大压降。工程上感兴趣的主要是床层的压降。为解决流体流过固定床层的压降计算问题，我们必须把图（a ）所示的难以用数学方程描述的颗粒层内的实际流动过程进行大幅度的简化，使之可以用数学方程式加以描述。经简化而得到的等效流动过程称之为原真实流动过程的物理模型。那么如何进行简化可以得到等效流动过程呢？经过分析我们知道，单位体积床层所具有的颗粒表面积（即床层比表面积B a ）和床层空隙率ε对流动阻力有决定性的作用。为得到等效流动过程，简化后的物理模型中的B a 和ε应与真空模型的B a 和ε相等，为此许多研究者将床层中的不规则通道简化成长度为e L 的一组平行细管（图（b ）），并规定： ① 细管的内表面积等于床层颗粒的全部表面； ② 细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙体积。 根据上述假定，可求得这些虚拟细管的当量直径e d e d =4? 通道的截面积湿润周边=4?e e /L V L V ??（通道截面积）（湿润周边）/ =4//V V ? 空隙体积颗粒表面积=4? B a ε = 41a ε ε-（） 按此简化模型，流体通过固定床的压降等同于流体通过一组当量直径为e d 、长度为e L 的细管的压降。 （2）流体压降的数学模型 上述简化的物理模型，已将流体通过具有复杂几何边界（网络状孔道）的床层的压降简化为通过均匀圆管的压降，故可用第一章流体流过圆管的阻力损失作出如下的数学描述 e 1 f e 2 L u h d λ ρ = = p 式中1u 为流体在细管内的流速，由于细管内的流动过程等效与原真实流动过程，故1u 可取为实际填充床中颗粒空隙间的流速。它与表现流速u 的关系为： 体积流量=1u 101A u AA u A Au ε===流动 所以 1u u ε = 单位床层高度的虚拟压强降

填料塔计算部分

二 基础物性参数的确定 1 液相物性数据 对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，2 气相物性参数 设计压力：101.3kPa ,温度：20C ? 氨气在水中的扩散系数：92621.7610/ 6.33610/L D cm s m h --=?=? 氨气在空气中的扩散系数： 查表得，氨气在0°C ，101.3kPa 在空气中的扩散系数为0.17 2/cm s ， 根据关系式换算出20C ?时的空气中的扩散系数： 33 2 2 0002 2 293.150.171273.150.189/0.06804/V P T D D P T cm s m h ??????==?? ? ? ??????? == 混合气体的平均摩尔质量为 m i 0.05170.982929.27V i M y M ==?+?=∑ 混合气体的平均密度为 3 m 101.329.27 1.2178.314293.15 V V m P M kg m R T ρ?= = =? 混合气体的粘度可近似取空气的粘度，查手册得20C ?空气粘度为

51.81100.065()V Pa s kg m h μ-=??=? 3 气液相平衡数据 由手册查得，常压下20C ?时，氨气在水中的亨利系数 76.3a E kP = 相平衡常数 76.30.7532 101.3 E m P = == 溶解度系数 3 s 998.20.726076.318.02 L H km ol kPa m EM ρ= = =?? 4 物料衡算 进塔气相摩尔比 1= 11 0.050.05263110.05 y Y y = =-- 出塔气相摩尔比 3 21(1)0.05263(10.98) 1.05310 A Y Y ?-=-=-=? 混合气体流量 33 0.1013(273.1520) 16.10100.1013273.15V N Q Q m h ? ?+==?? 惰性气体摩尔流量 273.15(10.05)636.1622.4 273.1520 V Q V km ol h = ? -=+ 该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算： 1212 L Y Y V Y m X -??= ? -?? 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成 20X = m in 0.052630.0010530.73810.052630.7532L V -?? == ? ?? 取操作液气比为 m in 1.4L L V V ?? = ??? 1.40.7381 1.0333L V =?= 1.0333636.16657.34L kmol h =?=

生 物 流 化 床 填 料

生物流化床填料 产品特点 活性生物悬浮填料（流化床填料）是一种新型生物活性载体，它采用科学配方，根据不同水质需求，在高分子材料中融合不同种类有利于微生物快速成附着生长的微量元素，经过特殊工艺改性、构造而成，具有比表面积大、亲水性好、流动性好、生物活性高、易挂膜、处理效果好、使用寿命长等优点。 一、主要特点： 特殊配方及加工，加速填料挂膜； 有效比表面积大，生物附着量多； 依靠生物膜处理，可省污泥回流； 高效脱碳除氨氮，提高出水水质； 低能耗节省占地，缩短工艺流程。 二、产品技术核心 1、按流体力学设计几何构型、强化表面附着能力 2、填料比表面积大、附着生物量多 3、无需支架、易流化、节省能耗 4、节省占地，通过增加填充率提升处理能力及效果，无需新增构筑物 （1）按流体力学设计几何构型、强化表面附着能力 填料外部膜更新快活性强，内部膜受到充分保护，微生物生长状态良好，改变传统填料外部生长的方式，使微生物的降解效率更高。 特殊的结构使水中空气气泡和污染物可自由穿过填料内部，增加生物膜与氧气污染物的接触机率，大大提高了系统的传质效率，提高生物的降解活性。 填料内部生物菌群生命周期长，菌种丰富，特别适合硝化菌的生长，并兼有厌氧好氧的特点，硝化反硝化脱氮效果明显。 （2）填料比表面积大、附着生物量多 足够大的载体表面积适合微生物的吸附生长，有效生物浓度高，处理能力强。 较高的生物浓度使来水的水质波动得到充分的分散，并迅速被消减，从而提高了系统的抗冲击负荷能力。 科学的配方使得微生物更容易附着在填料上，使得对难降解和易降解有机物的微生物共同生长，生物丰富，提高了难降解有机物的处理效果。 （3）无需支架、易流化、节省能耗 恰当的比重（挂膜前0.97~0.98.挂膜后~1），使填料在停气时成漂浮态，曝气直处于悬浮流化态，最大限度的降低能耗。 填料自由通畅的旋转，增加对水中气泡的撞击和切割，破碎大的气泡，延长水中停留时间，氧的利用率可提高10%以上，有效的降低了供拉能耗， （4）节省占地，通过增加填充率提升处理能力及效果，无需新增构筑物 活性生物填料生物膜工艺只需在原池基础上增加填料投配量，即可满足提升进水负荷或提

旋转填料床处理氨氮废水的技术经济分析

化工经济 文章编号:1002-1124(2001)03-0042-03 旋转填料床处理氨氮废水的 技术经济分析 柳来栓　刘有智 (华北工学院化学工程系　太原　030051) 摘　要:简要介绍了氨氮废水治理技术,在处理量为100L/h 氨氮废水中试成果基础上,预测了旋转填料床处理氨氮废水的工业化前景,并对它的技术经济性进行分析。结果表明,旋转填料床处理氨氮废水技术以其明显的技术经济优势,在我国化肥企业有广阔的应用前景。 关键词:旋转填料床;氨;废水;处理;技术经济中图分类号:T Q 05111+9 文献标识码:B T echno -E conomic Analysis of I ndustrialization for T reatment of Ammonia -Nitrog W aste w ater with R otating P acked B ed Liu Laishuan Liu Youzhi (N orth China Institute of T echnology T aiyuan 030051China ) Abstract :This paper gives a brief outline on the treatment of amm onia -nitrogen wastewater.Based on 100L/h process development unit tests ,prospect of industrialization for treatment of amm onia -nitrogen wastewater with rotating packed bed is forecast.The technology -economic analysis showed that this process has great industrial significance 1 K eyw ords :R otating packed bed ;Amm onia ;Wastewater ;T reatment ;T echno -Economy 收稿日期:2001-03-01 作者简介:柳来栓,男,1968年生,硕士,讲师。 1　引言 传统化肥工业排放的氨氮废水给水资源及生态 环境造成极大的危害。氨氮污染可能引起江河湖泊水体藻类过度繁殖,形成富营养状态,大量消耗水中的溶解氧,致使鱼类和其它水生物窒息死亡,威胁生物的生长,破坏生态平衡。随着人们环保意识的增强及国民经济可持续发展战略的实施,氨氮废水的治理已越来越为人们所重视。我国于1992年7月颁布的《合成氨工业水污染物排放标准》对合成氨厂废水中的氨氮含量按不同规模及不同原料结构也作了明确规定。 目前,氨氮废水治理方法很多,但不同程度存在许多不足,很难普遍推广,结合我国氨氮废水的实际情况,开发新的氨氮废水治理方法及设备势在必行。 2　国内外研究概况 从70年代后期美国环保局制定氨氮排放标准 后,氨氮废水处理技术层出不穷。目前,氨氮废水处理的方法主要有空气气提法、蒸汽汽提法、预氯化-活性炭吸附法、离子交换法、氧化池法、生物硝化-反硝化法等[1],氨氮废水治理方法的技术经济评估指标如下表[2]。 表1　各种方法的费用比较 氨氮脱除方法 净化能力/m 3/d 处理费用 /美分/m 3 特点 空气气提法2184×104 015操作简单,可靠性高,运行费用低 蒸汽汽提法2163×104 214蒸汽耗量大,热能回收困难 预氯化—活性炭吸附法213×104 1180投资低,消耗氯气,操作费用高沸石离子交换法517×104 313选择性好,投资大,维修困难 电渗析法517×10 4 413预处理要求高,投资和运行费用高 反渗透法517×104 8116氨得到回收利用,膜使用寿命短 硝化法-反硝化法318×104019～111处理时间长,适用于 低浓度废水 由上表可知空气气提法技术可靠,投资费用和 运行费用相对较低,是处理氨氮废水技术中最成熟、运用最广泛、运行成本最低的一种方法。空气气提 Sum 84N o 13 化学工程师 Chemical Engineer 2001年6月

填料塔计算部分 (2)

二基础物性参数的确定 由手册查得，常压下20C ?时，氨气在水中的亨利系数 相平衡常数 溶解度系数 4物料衡算 进塔气相摩尔比 出塔气相摩尔比 混合气体流量 惰性气体摩尔流量 该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算： 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成

取操作液气比为 Eckert 通用关联图： 气体质量流量为 液体质量流量可近似按纯水的流量计算： Eckert 通用关联图的横坐标为 根据关联图对应坐标可得 由表2-4-1可知 F φ=2601m - 取0.80.8 2.360 1.888/F u u m s ==?=

由 1.737 D===m 圆整塔径（常用的标准塔径有400mm、500mm、600mm、800mm、1000mm、1200mm、1400mm、1600mm、 2000mm、2200mm等）本设计方案取D=2000mm。 泛点率校核： 因为填料塔的适宜空塔气速一般取泛点气速的50%-80%，泛点率值在允许范围内。 填料塔规格校核： 2000 808 25 D d ==>（在允许范围之内） 液体喷淋密度校核： max D 取8 h D =，则 计算得填料层高度为4000mm，故不需分段 5.3填料层压降计算 采用Eckert通用关联图计算 横坐标为 由表2-4-1得，1 176 P m φ- = 纵坐标为 查Eckert通用关联图，P ?/Z位于40g~50gPa/m范围内，取 P ?/Z=45g=441.45Pa/m

填料层压降为 ?=441.45?4.0=1765.80Pa P 6液体分布器的简要设计 6.1液体分布器的选型 本设计的吸收塔气液相负荷相差不大，无固体悬浮物和液体粘度不大，加上设计建议是优先选用槽 盘式分布器，所以本设计选用槽盘式分布器。 6.2分布点密度计算 按Eckert建议值，1200 m，由于该塔喷淋密度较小，设计区分喷淋D≥时，喷淋点密度为42点/2 点密度为90点/2 m。 槽宽度为

污水处理中生物填料的种类

（水处理填料，生物填料，组合填料，弹性填料，多孔悬浮球，）污水处理常见方法：生物接触氧化法，生物接触氧化法是以附着在载体（俗称填料）上的生物膜为主，净化有机废水的一种高效水处理工艺。下面给大家介绍下污水处理生物填料的种类及特点。 组合型填料： 组合填料是在软性填料和半软性填料的基础上发展而成的，组合填料兼有两者的优点。由纤维束、塑料环片、套管、中心绳组成,其结构是将塑料环片压扣改成双圈大塑料环，将醛化纤维或涤纶丝压在环的环圈上，使纤维束均匀分布；内圈是雪花状塑料枝条，既能挂膜，又能有效切割气泡，提高氧的转移速率和利用率。使水气生物膜得到充分交换，使水中的有机物得到高效处理。 组合填料单元直径Φ150mm、Φ160mm、Φ180mm、Φ200mm，间距有80mm、100mm两种规格， 特点： 具有散热性能高，阻力小，布水、布气性能好，易长膜，并对污水浓度的适用性好，又有切割气泡作用。球形

悬浮填料： 球形悬浮填料，又称多孔旋转球形悬浮填料，是对国内处理污水、生物膜法处理技术采用的多种填料中开发的最新系列产品。在污水的生化处理中具有全立体结构，比表面积大，直接投放，无须固定，易挂膜，不堵塞。 特点： 具有生物附着力强、比表面积大、孔隙率高、化学和生物稳定性好、经久耐用、不溶出有害物、不引起二次污染、防紫外线、抗老化、亲水性能强等特点，在使用过程中，微生物挂膜快、生物膜易脱落，抗酸碱、耐老化、不受水流影响，使用寿命长，产品耐生物降解，剩余污泥极少，安装方便。 规格有：Φ150，Φ100，Φ80，内芯填料有：瓜片式，组合式，海绵丝，流化床填料等多样。 弹性填料： 弹性填料筛选了聚烯烃类和聚酰胺中的几种耐腐、耐温、耐老化的优质品种，混合以亲水、吸附、抗热氧等助剂，采用特殊的拉丝，丝条制毛工艺，将丝条穿插固着在耐腐、高强度的中心绳上，弹性填料由于选材和工艺配方精良，刚柔适度，使丝条

填料塔计算和设计

填料塔计算和设计

填料塔计算和设计 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】

填料塔设计 2012-11-20 一、填料塔结构 填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的气液传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。在填料的上方安装填料压板，以限制填料随上升气流的运动。液体从塔顶加入，经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设置）分布后，与液体呈逆流接触连续通过填料层空隙，在填料表面气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式的气液传质设备，正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。二、填料的类型及性能评价 填料是填料塔的核心构件，它提供了气液两相接触传质的相界面，是决定填料塔性能的主要因素。填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料两大类。散装填料根据结构特点不同，分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料等；规整填料按其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等，目前工业上使用最为广泛的是波纹填料，分为板波纹填料和网波纹填料； 填料的几何特性是评价填料性能的基本参数，主要包括比表面积、空隙率、填料因子等。1.比表面积：单位体积填料层的填料表面积，其值越大，所提供的气液传质面积越大，性能越优； 2.空隙率：单位体积填料层的空隙体积；空隙率越大，气体通过的能力大且压降低；

3.填料因子：填料的比表面积与空隙率三次方的比值，它表示填料的流体力学性能，其值越小，表面流体阻力越小。 三、填料塔设计基本步骤 1.根据给定的设计条件，合理地选择填料； 2.根据给定的设计任务，计算塔径、填料层高度等工艺尺寸； 3.计算填料层的压降； 4.进行填料塔的结构设计，结构设计包括塔体设计及塔内件设计两部分。 四、填料塔设计 1.填料的选择 填料应根据分离工艺要求进行选择，对填料的品种、规格和材质进行综合考虑。应尽量选用技术资料齐备，适用性能成熟的新型填料。对性能相近的填料，应根据它的特点进行技术经济评价，使所选用的填料既能满足生产要求，又能使设备的投资和操作费最低。 （1）填料种类的选择 填料的传质效率要高：传质效率即分离效率，一般以每个理论级当量填料层高度表示，即HETP值； 填料的通量要大：在同样的液体负荷下，在保证具有较高传质效率的前提下，应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料； 填料层的压降要低：填料层压降越低，塔的动力消耗越低，操作费越小；对热敏性物系尤为重要；

流体通过颗粒层的流动

第4章流体通过颗粒层的流动 概述 由众多固体堆积而成的静止颗粒层称为固定床。工业生产中流体通过固定床流动的典型例子： 1. 固定床反应器----催化剂颗粒堆积成的固定床。 2. 悬浮液的过滤----悬浮液中颗粒沉积形成的滤饼可看成固定床． 本章重点考查流体通过固定床的基本流动规律和过滤操作规律。 ４.2 颗粒床层的特性 颗粒床层由不同大小和形状的颗粒组成，流体在其中的流动与管内流动类似。但颗粒床层内的流道尺寸不同，形状各异，具有复杂的网状结构。对其特性的了解应从组成通道的颗粒着手。 4.2.1 单颗粒的特性 () 球形颗粒的几何特性可用单一参数d p全面表示，如：体积： （ ４－１） 面积： （４－２） 球形颗粒比表面积： （４－３） 非球形颗粒：非球形颗粒的几何特征不能用单一参数全面表示，通常以某种等当的球形颗粒近似表示，以使所考查领域内非球形颗粒的特征与球形颗粒等效。此球的直径称d e。当量直径可用不同方式定义。 (1). 体积当量直径：使当量球形颗粒的体积等于实际颗粒的体积V。 （４－４）

(2). 面积当量直径：使当量球形颗粒的表面积πd es2等于实际颗粒的表面积S。 （４－５） (3). 比表面当量直径：使当量球形颗粒的6/d ea等于实际颗粒的比表面积a （４－６） 非球形颗粒的形状系数：对非球形颗粒，只以一个当量直径不能确定其几何特征，因此定义形状系数。 （４－７） 4．2．2 颗粒群特性 由不同大小、形状颗粒组成的颗粒群，各单个颗粒的尺寸不会完全一样。颗粒群的大小分布用筛分分析得出。 筛分分析——用一组具有不同大小筛孔的利用筛孔的机械阻挡，将颗粒群按其粒度范围分为若干子群即对其分布进行测定（为促使颗粒通过筛孔，筛面应作某种运动）。通过筛孔的颗粒量称为筛过量，截留于筛面的颗粒量称为筛余量。称取各筛面上的颗粒筛余量，即得筛分分析基本数据，筛分分析适用于>70μm的颗粒 () 标准筛--不同国家采用不同的标准筛制，其筛孔为正方形时，其尺寸可直接用边长（mm）表示；也可用筛号或筛目（筛网单位长度上的孔数）表示。相邻筛间尺寸变化通常为或倍。 筛分分析结果--粒度分布常用分布函数表或分布函数曲线、频率分布表或频率函数曲线表示. 分布函数--某号筛（筛孔尺寸为d pi）的筛过量（质量）占试样总量的分率（F i）。不同筛号的F i与d pi标绘在图上，成为分布函数曲线。其特性为： （1）对应某一尺寸d pi的F i值表示直径小于d pi的所有颗粒占全部试样的质量分率； （2）在该批试样的颗粒最大直径处，其F i=1。 频率函数--各种粒径相对应颗粒的质量分率f i或某号筛面上筛余量占全部试样的质量分率。将不同筛号的f i与d pi标绘在图上，成为频率函数曲线，其特性为：（1）在一定粒度范围内的颗粒占全部颗粒的质量分率等于该粒度范围内频率函数曲线下的面积；

MBBR流化床填料池介绍

MBBR流化床填料池介绍 什么是MBBR填料？mbbr填料又叫流化床填料，或者生物悬浮填料：移动床生物膜工艺（MovingBedBiofilmReactor，MBBR）已在世界上很多国家建成了数千套污（废）水处理设施，取得了良好的处理效果。MBBR工艺运用生物膜法的基本原理、同时结合活性污泥法的优点，以悬浮填料作为微生物生长的载体，通过悬浮填料在二级生化池中的充分流化，实现污水的高效处理。 工作原理:移动床生物膜工艺（MovingBedBiofilmReactor，MBBR）需要具有比重接近于水，有效比表面积大，适合微生物附着生长等特点的悬浮填料，目前国内已经有多家设备厂商开发成功，我国也颁布了相应的行业规范。悬浮填料在生化池中轻微搅拌即可悬浮起来，易于随水自由运动，能够很好的形成流化状态。 在好氧条件下，曝气充氧时产生的空气泡上升浮力能够推动填料和周围的水体流动，当气流穿过水流和填料空隙时又被填料阻滞，并被分割成小气泡。在这样的过程中，填料被充分地搅拌并与水流混合，而空气流又被充分地分割成细小的气泡，增加了生物膜与氧气的接触和传氧效率。在厌氧条件下，水流和填料在潜水搅拌器的作用下充分流化起来，达到生物膜和被处理的污染物充分接触而降解的目的。 MBBR工艺的核心是实现悬浮载体填料的充分流化，以达到强化处理污染物的目的。在MBBR工艺的实际应用上，需要考虑的因素主要有生化池池型、悬浮填料投加量、曝气系统、拦截筛网、推进器等。在曝气区内生物填料的流化是系统实现良好处理功能的关键。其主要依靠生化池的好氧区曝气系统来实现。在好氧区中适当的曝气系统能够确保生物载体流化填料的流化效果，保证流化填料在水体中做上下、前后的流动，使填料与污水进行充分的混合、碰撞、接触，有效完成污染物、水、气三向的接触、交换、吸附等过程。填料比重一般选择为0.94-0.97，在培菌期间，填料表面会慢慢附着大量的生物膜，附着量越大，比重逐渐增加，当填料上生物膜到一定厚度时，其比重大于1，填料从非曝气区下沉到水池底部，曝气区底部的冲击力最强，能迅速冲洗掉填料上的残余生物膜，脱膜后的填料比重也随之降低到1以下，并在曝气区上升。 根据挂膜前后的比重变化特点，填料可以随水流在曝气区和非曝气区翻腾，从而交替完成了生物膜的生长和脱落过程，保证生物膜的数量稳定性和活性，使工艺运行较稳定。为了防止流化悬浮填料随混合液进入下一个环节，在好氧区内适当位置设计采用筛网进行简单拦

填料塔工艺尺寸的计算

第三节 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 塔径的计算 1. 空塔气速的确定——泛点气速法 对于散装填料，其泛点率的经验值u/u f =~ 贝恩（Bain ）—霍根（Hougen ）关联式 ，即： 221 3lg V F L L u a g ρμερ?? ?????? ? ?????? ?=A-K 14 18 V L V L w w ρρ???? ? ??? ?? （3-1） 即：1 124 8 0.23100 1.18363202.59 1.1836lg[ ()1]0.0942 1.759.810.917998.24734.4998.2F u ?????? =- ? ? ??????? 所以：2 F u /（100/3）（）= UF=3.974574742m/s 其中： f u ——泛点气速，m/s; g ——重力加速度，9.81m/s 2 23t m /m α--填料总比表面积， 33m /m ε--填料层空隙率 33 V 998.2/1.1836kg /m l kg m ρρ==液相密度。气相密度 W L =㎏/h W V =7056.6kg/h A=； K=； 取u= F u =2.78220m/s 0.7631D = = = （3-2） 圆整塔径后 D=0.8m 1. 泛点速率校核：26000 3.31740.7850.83600 u = =?? m/s

3.31740.83463.9746 F u u == 则 F u u 在允许范围内 2. 根据填料规格校核：D/d=800/50=16根据表3-1符合 3. 液体喷淋密度的校核： (1) 填料塔的液体喷淋密度是指单位时间、单位塔截面上液体的喷淋量。 (2) 最小润湿速率是指在塔的截面上，单位长度的填料周边的最小液体体积流量。对于直径不超过75mm 的散装填料，可取最小润湿速率 ()3min 0.08m /m h w L ?为。 ()32min min 0.081008/w t U L m m h α==?=? （3-3） 22 5358.8957 10.6858min 0.75998.20.7850.8L L w U D ρ= ==>=???? （3-4） 经过以上校验，填料塔直径设计为D=800mm 合理。 填料层高度的计算及分段 *110.049850.75320.03755Y mX ==?= （3-5） *220Y mX == （3-6） 3.2.1 传质单元数的计算 用对数平均推动力法求传质单元数 12 OG M Y Y N Y -= ? （3-7） ()**1 1 2 2* 11* 22() ln M Y Y Y Y Y Y Y Y Y ---?= -- （3-8） = 0.063830.00063830.03755 0.02627ln 0.0006383 -- =