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1 课题介绍塔设备是化工、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。填料塔是塔设备的一种。塔内填充适当高度的填料，以增加两种流体间的接触表面。属于微分接触型的气液传质设备，作用是实现气（汽）-液相或液-液相之间的充分接触，从而达到相际间进行传质与传热的目的。浓硝酸漂白塔上段为筛板式，下段为泡罩式，外部带有蒸汽夹套的精馏塔。目前在国内浓硝酸的生产工艺主要有直接法和间硝法两种。在直接法生产浓硝酸的工艺中，浓硝酸漂白是重要的化工操作单元，也是制取浓硝酸最后一道工序，它的工况将直接影响浓硝酸产品的质量。浓硝酸漂白塔的主要用途是利用蒸汽通过漂白塔夹套间接加热高压釜来的热酸和吸收塔来的冷发烟硝酸，使溶解于其中的氧化氮气体解吸出来，制取符合国家标准的浓硝酸[1]。浓硝酸（HNO3浓度98%）在各类酸中，产量仅次于硫酸居第二位。在我国浓硝酸的消费主要用于化学工业，其次用于冶金工业和医药工业。其中化学工业消费量约占浓硝酸总消费量的69%；冶金工业消费量约占14%；医药工业消费量约占5.5%；其他方面消费量约占11.5%[2]。8514
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2 课题研究的意义
浓硝酸（HNO3浓度98%）是一种重要的化工原料，在化学工业中浓硝酸主要用于生产三硝基甲苯（TNT）、硝化棉、硝基苯、一硝基甲苯、己二酸、甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯基甲撑二异氰酸酯（MDI）、染料中间体和柴油的十优尔烷值增进剂等；在钢铁工业中用于稀土加工酸洗及抛光；电子工业中用于半导体和印刷电路板的清洗；在核工业上用于铀的提取及精制等不甚枚举。
浓硝酸漂白塔是直接法生产浓硝酸（ 俗称直硝） 的主要设备之一：上段为筛板式；下段为泡罩式；外部带有蒸汽夹套的精馏塔。其主要工艺用途是利用蒸汽间接加热发烟硝酸，通过热力漂白脱硝，使酸中四氧化二氮脱解，获得浓硝酸产品。直硝装置浓硝酸漂白塔运行工况是否稳定不仅影响到成品浓硝酸的产品质量，而且还影响到合成浓硝酸产品的质量、产量以及其他配套系统工艺的稳定，并造成蒸汽等物料的消耗增大。因此，在直硝装置生产运行过程中，确保浓硝酸漂白塔工艺的稳定，对安全、环保、节能、经济运行具有重要的意义[3]。
3 国内外填料塔设计的研究进展与主要成果
70年代以前，在大型塔器中，板式塔占有绝对优势，出现过许多新型塔板。随着石油化工的发展，填料塔日益受到人们的重视，此后的20多年间，填料塔技术有了长足的进步，涌现出不少高效填料与新型塔内件，特别是新型高效规整填料的不断开发与应用，冲击了蒸馏设备以板式塔为主的局面，且大有取代板式塔的趋势。最大直径规整填料塔已达14～20m，结束了填料塔只适用于小直径塔的历史。这标志着填料塔的塔填料、塔内件及填料塔本身的综合设计技术进入了一个新阶段。
近年来，人们对填料塔作了大量的实质性研究，并取得了突破性进展，主要表现在一些新型高效塔内件和塔填料的问世，加上人们对传质过程的仿真模拟及放大效应的解决，使填料塔在以前以板式塔应用为主的场合，尤其是大型塔的应用中得到了很好的应用，并取得了很好的经济效果[4]。
3.1 螺旋式浓硝酸漂白塔的研发和应用
四川泸天化股份有限公司针对原来使用的帽罩式浓硝酸漂白塔的不足， 公司设备工艺技术人员结合浓硝酸和氧化氮介质的特点， 在不改变工艺流程的情况下， 自主开发研制出一种新型浓硝酸漂白塔——螺旋式浓硝酸漂白塔。
图3.1 螺旋式浓硝酸漂白塔结构图