揚(yáng)州pp吸收塔設(shè)備工藝

填料塔

它由外殼、填料、填料支承、液體分布器、中間支承和再分布器、氣體和液體進(jìn)出口接管等部件組成，塔外殼多采用金屬材料，也可用塑料制造。

吸收塔

填料是填料塔的核心，它提供了塔內(nèi)氣液兩相的接觸面，填料與塔的結(jié)構(gòu)決定了塔的性能。

填料必須具備較大的比表面，有較高的空隙率、良好的潤濕性、耐腐蝕、一定的機(jī)械強(qiáng)度、密度小、價(jià)格低廉等。

常用的填料有拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、弧鞍形和矩鞍形填料，20世紀(jì)80年代后開發(fā)的新型填料如QH-1型扁環(huán)填料、八四內(nèi)弧環(huán)、刺猬形填料、金屬板狀填料、規(guī)整板波紋填料、格柵填料等，為先進(jìn)的填料塔設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。

填料塔適用于快速和瞬間反應(yīng)的吸收過程，多用于氣體的凈化。

該塔結(jié)構(gòu)簡單，易于用耐腐蝕材料制作，氣液接觸面積大，接觸時(shí)間長，氣量變化時(shí)塔的適應(yīng)性強(qiáng)，塔阻力小，壓力損失為300～700Pa，與板式塔相比處理風(fēng)量小，空塔氣速通常為0.5～1.2m/s，氣速過大會(huì)形成液泛，噴淋密度6～8m3/（m2，h）以保證填料潤濕，液氣比控制在2～10L/m3。

填料塔不宜處理含塵量較大的煙氣，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)克服塔內(nèi)氣液分布不均的問題。 

湍球塔

它是填料塔的一種特殊形式，運(yùn)行時(shí)塔內(nèi)填料處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以強(qiáng)化吸收過程。

在塔內(nèi)柵板間放置一定數(shù)量的輕質(zhì)小球填料（直徑29～38mm），吸收劑自塔頂噴下，濕潤小球表面，氣體從塔底進(jìn)入，小球被吹起湍動(dòng)旋轉(zhuǎn)，由于氣、液、固三相充分接觸，小球表面液膜不斷更新，增加了吸收推動(dòng)力，提高了吸收效率。

該塔制造、安裝、維修較方便，可以用大小、質(zhì)量不同的小球改變操作范圍。

該塔處理風(fēng)量較大，空塔氣速1.5～6.0m/s，噴淋密度20～110m3/(m2·h），壓力損失1500～3 800Pa，而且還可處理含塵氣體。

其缺點(diǎn)是塑料小球不能承受高溫，小球易裂（一般0.5～1年），需經(jīng)常更換，成本高。 

板式塔

板式塔是在塔內(nèi)裝有一層層的塔板，液體從塔頂進(jìn)入。氣體從塔底進(jìn)入，氣液的傳質(zhì)、傳熱過程是在各個(gè)塔板上進(jìn)行。

板式塔種類很多。

大致可分為二類：一類是降液管式，如泡罩塔、篩孔板塔、浮閥塔、S形單向流板塔、舌形板塔、浮動(dòng)噴射塔等；另一類是穿流式板塔，如穿流柵孔板塔（淋降板塔）、波紋穿流板塔、菱形斜孔板塔、短管穿流板塔等。

（1）篩孔板塔

篩孔直徑一般取5～10mm，篩孔總面積占篩板面積的10%～18%。

為使篩板上液層厚度保持均勻，篩板上設(shè)有溢流堰，液層厚度一般為40mn左右，篩板空塔風(fēng)速約為1.0～3.5m/s，篩板小孔氣速6～13m/s，每層篩板阻力300～600Pa。

篩孔板塔主要優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單，處理風(fēng)量大，并能處理含塵氣體。

不足之處是篩孔堵塞清理較麻煩，塔的安裝要求嚴(yán)格，塔板應(yīng)保持水平；操作彈性較小。

（2）斜孔板塔

斜孔板塔是篩孔板塔的另一形式。斜孔寬10～20m，長10～15mm，高6mm。空塔氣流速度一般取1～3.5m/s，篩孔氣流速度取10～15m/s。

氣體從斜孔水平噴出，相鄰兩孔的孔口方向相反，交錯(cuò)排列，液體經(jīng)溢流堰供至塔板（堰高30mm），與氣流方向垂直流動(dòng)，造成氣液的高度湍流，使氣液表面不斷更新，氣液充分接觸，傳質(zhì)效果較好，凈化效率高，同時(shí)可以處理含塵氣體，不易堵塞，每層篩板阻力約為400～600Pa。

該塔結(jié)構(gòu)比篩孔板塔復(fù)雜，制造較困難，安裝要求嚴(yán)格，容易發(fā)生偏流。

（3）文氏管吸收器

文氏管吸收器通常由文氏管、噴霧器和旋風(fēng)分離器組成，操作時(shí)將液體霧化噴射到文氏喉管的氣流中，氣流速度為60～100m/s，處理100m3/min的廢氣需液體霧化噴人量為40L/min。

文氏管吸收器結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備小、占空間少、氣速高、處理量大、氣液接觸好、傳質(zhì)較容易，特別適用于捕集氣流中的微小顆粒物。

但因氣液并流，氣液接觸時(shí)間短，不適合難溶或反應(yīng)速度慢的氣液吸收，而且壓力損失大（800～9000h），能耗高。

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失效模式的判別

壓力容器失效過程信息是指由內(nèi)部誘發(fā)因素推斷的物理、化學(xué)過程信息，具體包含各類規(guī)則、機(jī)制、模型等，它通過樹結(jié)構(gòu)方式，利用科學(xué)的搜索對(duì)策，采取一定的解釋程序進(jìn)一步推理失效過程。

力容器失效機(jī)理分析

1）韌性斷裂失效機(jī)理

構(gòu)件斷裂之前出現(xiàn)的顯著宏觀塑性變形稱為韌性斷裂，它是金屬材料失效破壞的方式之一。對(duì)于韌性良好的材料而言。當(dāng)材料所承受的壓力載荷大于材料自身的強(qiáng)度極*，容易造成韌性斷裂。韌性斷裂的失效特點(diǎn)為：材料的斷口周圍出現(xiàn)了明顯的宏觀塑性變形；且拉伸斷口呈現(xiàn)杯錐狀，斷口方向與主應(yīng)力垂直，錐面方向和切應(yīng)力平行，但有時(shí)整個(gè)宏觀斷口方向和切應(yīng)力平行，且會(huì)產(chǎn)生 45°的剪切斷口；斷口的顏色為灰暗色，表面呈纖維狀。

2）脆性斷裂失效機(jī)理

脆性斷裂失效是指構(gòu)件的裂紋在穩(wěn)定的擴(kuò)展過程中，并未出現(xiàn)明顯的塑性變形而造成的斷裂失效模式。實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，脆性斷裂是十分危險(xiǎn)的一種失效模式。脆性斷裂的失效特點(diǎn)為：在斷裂之前沒發(fā)現(xiàn)明顯的塑性變形，但實(shí)際分析案例中發(fā)現(xiàn)，通常其斷口垂直于正應(yīng)力，且斷口表面齊平；但往往其邊緣會(huì)缺少剪切唇口，或者斷口的剪切唇口較小。構(gòu)件脆性斷裂的斷口顏色呈現(xiàn)光亮或偏暗的情況。有時(shí)脆性斷裂的光亮斷口宏觀浮雕在迅速擴(kuò)展裂紋過程中，產(chǎn)生了發(fā)射性的線條，當(dāng)脆性斷口發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)反光的小平面；而對(duì)于脆性偏暗的斷口；其宏觀狀態(tài)則形成粗糙且未定型的表面，偶爾其斷口的外形也會(huì)出現(xiàn)晶粒。

3）疲勞斷裂失效機(jī)理

在交變載荷與應(yīng)變長時(shí)間作用下的金屬材料或者零件，其損傷因不斷積累而造成的斷裂形成疲勞斷裂失效。疲勞裂紋的具體過程是疲勞裂縫發(fā)生、損傷擴(kuò)展為疲勞裂縫亞臨界狀態(tài)、擴(kuò)展為疲勞裂縫失穩(wěn)。其失效特點(diǎn)為：在交變載荷作用下，經(jīng)過一定量的周次循環(huán)而產(chǎn)生的斷裂問題；疲勞斷裂的過程中會(huì)出現(xiàn)低應(yīng)力脆斷突發(fā)特點(diǎn)；疲勞斷裂失效過程體現(xiàn)為局部區(qū)域性；在交變載荷作用下，金屬構(gòu)件的失效斷口周圍沒有出現(xiàn)宏觀的塑性變形特點(diǎn)，斷口呈現(xiàn)出明顯的貝殼紋花樣。

4）蠕變斷裂失效機(jī)理

恒溫恒應(yīng)力長期作用于金屬材料而形成緩慢塑性變形即為金屬蠕變。其失效特點(diǎn)為：工作條件為恒溫、恒力與長期作用，緩慢的變形速度；宏觀斷口存在顯著的氧化色或者黑色；微觀斷口一般是沿晶斷裂，不會(huì)產(chǎn)生疲勞條痕特點(diǎn)。

5）均勻腐蝕失效機(jī)理

金屬整個(gè)表面均勻地出現(xiàn)腐蝕作用，其失效特點(diǎn)為：受腐蝕的金屬構(gòu)件化學(xué)成分均勻的以及顯微組織的表面平均，均勻地腐蝕環(huán)境不受限制的覆蓋于金屬表面；均勻腐蝕可以理解為在金屬表面出現(xiàn)的局部電解腐蝕；均勻腐蝕下的金屬有色澤偏暗且光滑的表面形貌，或因大片金屬遭遇腐蝕而使表面較為粗糙。

6）點(diǎn)腐蝕失效機(jī)理

點(diǎn)腐蝕失效指游離物質(zhì)在金屬材料和環(huán)境中發(fā)生化學(xué)作用造成的失效。其失效特點(diǎn)為：構(gòu)件局部區(qū)域出現(xiàn)腐蝕，有明顯的尖銳小孔，小孔進(jìn)一步擴(kuò)展為深孔甚至發(fā)生穿透；在潮濕的環(huán)境或者大氣中水膜凝聚于金屬表面，使得金屬表面時(shí)常發(fā)生點(diǎn)腐蝕；點(diǎn)蝕坑經(jīng)直觀放大發(fā)現(xiàn)其邊沿平滑，且由于孔底被腐蝕產(chǎn)物所覆蓋，坑底為深灰色；蝕坑經(jīng)過磨片垂直觀察，發(fā)現(xiàn)蝕坑大部分體現(xiàn)為圓形或者多邊形。

7）應(yīng)力腐蝕失效機(jī)理

在靜載拉力和腐蝕環(huán)境共同作用下，金屬材料形成的局部腐蝕破裂稱為應(yīng)力腐蝕失效。其失效特點(diǎn)為：敏感的腐蝕介質(zhì)和應(yīng)力作用的工作環(huán)境中；腐蝕斷裂區(qū)和瞬斷區(qū)兩區(qū)域出現(xiàn)宏觀斷口。應(yīng)力腐蝕斷裂區(qū)表現(xiàn)為暗灰色，斷口組織較為粗糙，同時(shí)被腐蝕產(chǎn)物所覆蓋；瞬斷區(qū)出現(xiàn)的新鮮斷口大多呈現(xiàn)纖維狀且伴隨著輻射棱線；應(yīng)力腐蝕裂紋呈現(xiàn)樹枝狀形貌，分叉裂紋也是腐蝕產(chǎn)物累積效應(yīng)形成的結(jié)果。 

失效原因的判斷及預(yù)防措施

1、失效原因判斷

失效原因的判斷應(yīng)分別從是選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、環(huán)境、運(yùn)行操作等方面實(shí)施分析。

（1）選材：材料的選擇是否合理，材料的化學(xué)成分、冶金過程質(zhì)量、表面狀態(tài)是否正常，尤其需要了解材料強(qiáng)度、剛度、韌性等各類因素。若無法正確選材，應(yīng)用溫度明顯比材料蠕變溫度高；或材質(zhì)劣化，長期在高溫環(huán)境中應(yīng)用時(shí)易造成材質(zhì)滲碳。

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：構(gòu)件的幾何形狀、截面大小、圓角半徑大小、表面光潔程度等是否科學(xué)；結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的缺陷，形成了較大的殘余應(yīng)力等。

（3）環(huán)境因素：金屬所處環(huán)境中擁有較高或者較低濃度的腐蝕劑；溫度的提高也會(huì)增加金屬的腐蝕速率；金屬材料和環(huán)境介質(zhì)的相容性較差，且因濕度不適應(yīng)而直接破壞了材料表面的氧化膜；材料表面呈現(xiàn)出不均勻的狀態(tài)。

（4）運(yùn)行操作因素：違規(guī)進(jìn)行操作或安全附件失靈導(dǎo)致出現(xiàn)溫度突變或操作溫度比材料韌性轉(zhuǎn)變溫度低；使壓力容器內(nèi)部發(fā)生了化學(xué)異常反應(yīng)；下或者交變載荷作用下，使得應(yīng)力集中區(qū)域疲勞裂紋逐漸向失穩(wěn)斷裂擴(kuò)展；在交變載荷與腐蝕介質(zhì)的共同作用下，產(chǎn)生腐蝕疲勞斷裂。

2、 失效預(yù)防措施

（1）科學(xué)選材，在低溫下嚴(yán)格禁止采用非低溫用鋼，選擇高抗蝕的材料。

（2）改良結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，盡量采用圓滑過度以減少構(gòu)件的應(yīng)力集中；設(shè)備運(yùn)行過程中，應(yīng)盡可能地避免頻繁的交變載荷，避免超溫運(yùn)作及局部過熱，防止出現(xiàn)水停滯，通過熱處理對(duì)殘余應(yīng)力有效消除。

（3）強(qiáng)化材質(zhì)性能的定期檢驗(yàn)，對(duì)金屬構(gòu)件或設(shè)備所處的環(huán)境的腐蝕劑濃度實(shí)行嚴(yán)格檢測，并降低環(huán)境介質(zhì)的有效溫度等。

（4）改善介質(zhì)環(huán)境，減少氧化陽離子，將適當(dāng)元素添加至材料中，提升材料的抗蝕能力，采用表面防護(hù)方法。

通過相應(yīng)的公式計(jì)算吸收塔內(nèi)壁所承受應(yīng)力值，由所計(jì)算出的結(jié)果可知，吸收塔的周向應(yīng)力值大。但由于焊縫與噴嘴附近的應(yīng)力過于集中，以及焊縫在焊接殘余應(yīng)力和熱應(yīng)力的共同作用下，終使得吸收塔的內(nèi)壁形成較大的應(yīng)力，這為應(yīng)力腐蝕提供了十分重要的條件。通過對(duì)失效破壞的吸收塔進(jìn)行深入分析發(fā)現(xiàn)，吸收塔的失效是由于集中應(yīng)力與腐蝕敏感介質(zhì)的共同作用，從而產(chǎn)生了樹枝狀形貌的裂紋，在微觀斷口出現(xiàn)腐蝕產(chǎn)物，在晶界面上有腐蝕凹坑。因此可判斷，吸收塔屬于應(yīng)力腐蝕失效。吸收塔的局部區(qū)域應(yīng)力集中較高，如殘余應(yīng)力和熱應(yīng)力，以及因 KOH 引起材料的堿脆，這些因素加劇了吸收塔的應(yīng)力腐蝕失效。科學(xué)選材，改良條件，盡可能避免腐蝕環(huán)境；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，為避免應(yīng)力過于集中，在吸收塔應(yīng)力集中區(qū)域安裝環(huán)形角鋼支撐架，從而降低殘余應(yīng)力。壓力容器損壞事故中由于逐漸擴(kuò)展的疲勞裂紋問題大概占 40%，因此，對(duì)疲勞失效特點(diǎn)、原因和措施進(jìn)行系統(tǒng)研究具有重要意義。