填料吸收塔的設計應用與填料的選型

時間：2021-02-09

填料塔作為氣液傳質分離設備，已在化工、石油化工、醫(yī)藥、農藥、環(huán)保等行業(yè)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?shù)娜軇?，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(fā)生顯著的化學反應。
化學吸收是指溶質與溶劑發(fā)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(jīng)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(yè)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(jù)吸收系統(tǒng)的物系性質、被吸收組分分離純度、操作條件等參數(shù)，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(jù)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(jù)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(guī)整填料，亦可用散裝填料。規(guī)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(guī)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*，制造、安裝、清洗方便。無論規(guī)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(yōu)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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