濕壁塔作為研究氣液相傳質機理的實驗裝置，早為人們所採用，其特點為結構簡單,具有確定的吸收表面積，且液膜厚度可直接觀察和測定。
基本介紹
- 中文名：濕壁塔
- 外文名：wetted wall column
- 套用領域：能源化工
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簡介
濕壁塔是研究氣液傳質機理的實驗裝置。液體沿垂圓管的內壁成為薄膜狀流下，與通過管內的氣體進行傳質及傳熱過程。氣液二相間的接觸面積可以測定，故常用以進行吸收、蒸餾、蒸發、調濕等過程的基礎研究。有時在液體中加入微量表面活性劑，以消除沿壁液膜表面的波動現象。也有用長度300mm以下的短濕壁塔以進行氣液相反應的研究。濕壁塔在工業上也有套用。例如HCl的膜式吸收塔，在管外可同時進行冷卻。
濕壁塔中液體流速分布的研究
關於濕壁塔流體動力學的研究，過去主要集中於穩定段，對液體進口處流動狀態，缺乏理論分析。
液體在濕壁塔中的流動狀態，可分為三個區域：（1）進口附近加速段；（2）穩定段；（3）下部波紋區。下面將分別加以考察。
（1）進口附近加速段
加速段的狀態流動。進口處，由於液體表面張力的作用，形成突起的曲面。據文獻所記載，這一段距離很短，因此，可以近似地認為：液體從0.1厘米的隙縫中進入後（常用濕壁塔的縫隙寬度在0.1厘米左右），受重力作用沿塔壁向下流動，當重力與粘滯力平衡後，流型達到穩定。
（2）穩定段速度分布
此段速度可通過N-S方程求解。
（3）塔下部波紋區
這裡的流動狀態較複雜，目前還缺乏理論分析，對於短濕壁塔，可以不加考慮。
相關研究
濕壁塔煙氣脫硫系統的研究
燃煤鍋爐的煙氣脫硫（FGD）技術，是當今世界上減少二氧化硫排放的主要技術措施。在FGD技術中石灰石-濕法煙氣脫硫（WFGD）是占主導地位的方式方法。傳統的石灰石濕法脫硫通常採用氣液逆流式、鼓泡式、氣液衝擊式、文丘里式等氣液接觸方式的系統，這些系統在運行中存在阻力較大，耗能高，易結垢或脫硫效果不理想等缺點。針對這種特點，有學者設計了一種以管狀或柵板為填料的並流式濕壁塔脫硫系統，研究結果表明，這種系統不僅具有較低的系統阻力，同時系統還擁有較高的脫硫率。
採用濕壁塔氨吸收法去除煙氣中SO2的實驗研究
我國煤炭資源豐富，煤炭在我國能源結構中一直占據較高的比重。由於燃煤發電會形成大面積的酸雨和酸性顆粒沉降，嚴重污染環境，破壞生態資源，造成重大損失，因此近年來煙氣脫硫技術的研究開發成為當前國內外的研究熱點。
國內外對氨法脫硫逐漸重視，進行了一些研究，也取得了一定的進展。其吸收塔大多採用逆流吸收操作，吸收設備多為空塔或填料塔。由於並流濕壁吸收塔具有空塔速率高，壓降低，氣液接觸面積大等優點，從而降低設備投資和運行費用，在石灰石濕法脫硫中已經有了一定的研究，但在氨法脫硫技術中很少見到。有學者採用管狀填料的並流式濕壁塔脫硫系統，以氨水作為吸收液，考察各種因素對SO2吸收率的影響。
並流降膜式多管濕壁塔的質量傳遞特性
化學吸收是化工中的重要分離過程，經常用於氣體混合物的分離。濕壁塔由於具有良好的傳質效果和相對已知的氣液接觸面積而受到重視，已廣泛套用於吸收、解吸、蒸發、冷卻和冷凝化等工業操作中。濕壁塔套用於吸收操作時，液體沿管束壁面下降形成薄膜，由於液體停留時間短，適合瞬時、快速的氣液反應。大多數對濕壁塔的質量傳遞特性研究都集中在單管，對降膜式多管濕壁塔的質量傳遞研究較少，有學者以多根陶瓷管組成的降膜式濕壁塔為例，對其質量傳遞性能研究。
具體結論如下：在內徑為0.1m，由38根內徑為8mm，外徑為10mm，高120mm陶瓷管組成的多管濕壁塔中，採用SO2/Na OH和CO2/H2O系統，研究了20 ℃的氣液傳質速率。實驗結果表明，液相雷諾數在 ReL在55~165之間，氣相雷諾數 ReG在360~2 000之間，液相舍伍德數分別與 ReG的0.662次方和 ReL的0.851次方成正比；氣相舍伍德數分別與 ReG的1.103ReL的0.226次方成正比。
