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填料吸收塔的設計應用與填料的選型

點擊次數:5176 更新時間:2021-02-10

       填料塔作為氣液傳質分離設備,已在化工、石油化工、醫藥、環保等行業的吸收操作中得到廣泛的應用。在化工裝置中吸收過程可用于混合氣體的分離、原料氣體凈化、回收混合氣體中某組分、制取化工產品等工藝過程;
一、吸收原理
       在吸收操作中選用適當的溶劑,使氣體混合物中一種或多種氣體溶解在溶劑中,達到混合氣體分離目的。
       吸收操作通常分為物理吸收和化學吸收,物理吸收是溶質氣體溶解在溶劑中,溶質與溶劑之間不發生顯著的化學反應。
化學吸收是指溶質與溶劑發生明顯的化學反應的吸收過程。
二、吸收操作的特點
       因為氣體的溶解度隨壓力增加、溫度的降低而增加,同時提高壓力使平衡線下移,增加吸收過程的推動力。但壓力太高也會使設備投資及經常操作費用增加,同樣降低溫度也受氣溫及操作費用的影響,為此要選擇適宜的操作壓力及溫度。
三、填料吸收塔的工藝過程
       大部分的填料吸收塔采用氣液逆流操作流程,這種操作過程在全塔范圍內氣液相平均推動力往往較大,因而傳質效率提高。但在某些特殊的化學吸收中,當被溶解的溶質與吸收液的反應屬不可逆過程時,則并流和逆流的平均推動力沒有什么差別,填料是液相反應的催化劑,這種情況可采用并流流程,比如石油工業中的加氫精制。
       填料吸收塔設計主要包括兩部分內容,一是吸收過程計算,二是吸收塔設計。根據吸收系統的物系性質、被吸收組分分離純度、操作條件等參數,對吸收過程進行物料、熱量 平衡計算;傳質計算確定需要填料層高度;塔設備的結構計算,確定塔的直徑、高度,并合理設計液體及氣體分布器及其他的塔內件。

吸收塔分板式吸收塔、填料吸收塔,根據不同的工藝、物系要求等,設計不同的塔體形式:

                           板式吸收塔示意圖

                           填料吸收塔示意圖

四、填料的選擇
       填料選型需根據物系性質,分離的難易程度,操作條件,物系的腐蝕性能等因素選擇填料的類型、尺寸及材質。
      填料可用規整填料,亦可用散裝填料。規整填料空隙率大,壓降低,允許通量大,對于氣膜控制的難分離物系用它較為合適,但與散裝填料相比,規整填料價格較高,制造安裝比較麻煩,散裝填料在吸收中應用廣泛,適應性強,填料價格便宜,制造、安裝、清洗方便。無論規整填料或散裝填料,都有各種不同型號及尺寸,而各種填料的流體力學性能、傳質性能、操作彈性負荷等都有較大差異,可初選幾種填料,進行塔徑、壓降計算,估計設備的投資費用及操作費用,進行優化比較,確定填料類型和尺寸,一般情況下,吸收過程的液量都很大,宜用大尺寸的填料。
      關于填料的材質,對于吸收過程選用金屬、塑料及陶瓷均可,應視被分離介質的特性及操作條件而定,金屬材質通常有不銹鋼、碳鋼、鋁、銅、低合金鋼等,塑料材質有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等,陶瓷類有耐酸陶瓷、耐堿陶瓷等。應按物系腐蝕程度選材,對塑料材質還需要考慮材質的耐熱性。

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