化工單元操作-氣體吸收

1、4.3吸收設(shè)備及其操作4.3.1 填料塔的結(jié)構(gòu) 金屬或陶瓷塔體一般均為圓柱形 大型耐酸石或耐酸磚則以砌成放形或年多角形為便氣液傳質(zhì)設(shè)備的基本功能：形成氣液兩相充分接觸的相界面，使質(zhì)、熱的傳遞快速有效地進(jìn)行，接觸混合與傳質(zhì)后的氣、液兩相能及時(shí)分開，互不夾帶等。氣液傳質(zhì)設(shè)備的分類：氣液傳質(zhì)設(shè)備的種類很多，按接觸方式可分為連續(xù)（微分）接觸式（填料塔）和逐級(jí)接觸式（板式塔）兩大類，在吸收和蒸餾操作中應(yīng)用極廣 。操作原理：操作原理：在圓柱形殼體內(nèi)裝填一定高度的填料，液體經(jīng)塔頂噴淋裝置均勻分布于填料層頂部上，依靠重力作用沿填料表面自上而下流經(jīng)填料層后自塔底排出；氣體則在壓強(qiáng)差推動(dòng)下穿過(guò)填料層的空隙，由塔的

2、一端流向另一端。氣液在填料表面接觸進(jìn)行質(zhì)、熱交換，兩相的組成沿塔高連續(xù)變化。 溶劑填料塔氣體一、一、 填料塔的結(jié)構(gòu)填料塔的結(jié)構(gòu) 塔體塔體：一般取為圓筒形，可由金屬、塑料或陶瓷制成，金屬筒體內(nèi)壁常襯以防腐材料。 填料：填料：大致可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類，是傳熱和傳質(zhì)的場(chǎng)所。塔內(nèi)件：塔內(nèi)件：包括填料支承與壓緊裝置、液體與氣體分布器、液體再分布器以及氣體除沫器等。液體分布器液體分布器液體再分布器液體再分布器支承板支承板除沫器除沫器填料填料 填料塔的結(jié)構(gòu)填料塔的結(jié)構(gòu)54.3.2 填料填料填料是填料塔的核心，是氣液兩相接觸進(jìn)行質(zhì)填料是填料塔的核心，是氣液兩相接觸進(jìn)行質(zhì)、熱傳遞的場(chǎng)所。填料的流體力學(xué)

3、和傳質(zhì)性能、熱傳遞的場(chǎng)所。填料的流體力學(xué)和傳質(zhì)性能與填料的材質(zhì)、大小和幾何形狀緊密相關(guān)，材與填料的材質(zhì)、大小和幾何形狀緊密相關(guān)，材質(zhì)一定時(shí)，表征填料特性的數(shù)據(jù)主要有：質(zhì)一定時(shí)，表征填料特性的數(shù)據(jù)主要有：值越小，流動(dòng)阻力越小。機(jī)械強(qiáng)度機(jī)械強(qiáng)度大，化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性好以及價(jià)格低廉價(jià)格低廉等也是優(yōu)良填料應(yīng)盡量兼有的性質(zhì)。注意：注意：一些難以定量表達(dá)的因素(幾何形狀)對(duì)填料的流體力學(xué)和傳質(zhì)性能也有重要的影響。新型填料的開發(fā)一般是改進(jìn)填料幾何形狀使之更為合理，從而獲得高的填料效率。 4）堆積密度）堆積密度 p ：?jiǎn)挝惑w積填料的質(zhì)量(kg/m3)。在機(jī)械強(qiáng)度允許的條件下，填料壁要盡量薄，以減小填料的堆積

4、密度，從而既可降低成本又可增加空隙率。4.3.34.3.3填料塔的附件填料塔的附件 （1）填料支承板）填料支承板用以支承填料的部件。它應(yīng)具有：用以支承填料的部件。它應(yīng)具有：(1) 足夠的機(jī)械強(qiáng)度以承受設(shè)計(jì)載荷量，支承板的設(shè)計(jì)載荷主要包足夠的機(jī)械強(qiáng)度以承受設(shè)計(jì)載荷量，支承板的設(shè)計(jì)載荷主要包括填料的重量和液泛狀態(tài)下持液的重量。括填料的重量和液泛狀態(tài)下持液的重量。(2) 足夠的自由面積以確保氣、液兩相順利通過(guò)?？傞_孔面積應(yīng)盡足夠的自由面積以確保氣、液兩相順利通過(guò)。總開孔面積應(yīng)盡可能不小于填料層的自由截面積。開孔率過(guò)小可導(dǎo)致液泛提可能不小于填料層的自由截面積。開孔率過(guò)小可導(dǎo)致液泛提前發(fā)生。一般開孔率在

5、前發(fā)生。一般開孔率在 70% 以上。以上。常用的支承板有柵板、升氣管式和氣體噴射式等類型。常用的支承板有柵板、升氣管式和氣體噴射式等類型。填料支承板（填料支承板（Packing support plate ）柵板 (support grid)：優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低；缺點(diǎn)是柵板間的開孔容易被散裝填料擋住，使有效開孔面積減小。填料支承板（填料支承板（Packing support plate ）升氣管式：具有氣、液兩相分流而行和開孔面積大的特點(diǎn)。氣體由升氣管側(cè)面的狹縫進(jìn)入填料層。 填料支承板（填料支承板（Packing support plate ）氣體噴射式 (multibeam packin

6、g support plate)：具有氣、液兩相分流而行和開孔面積大的特點(diǎn)。氣體由波形的側(cè)面開孔射入填料層。 （2）液體分布器（）液體分布器（Liquid distributor） 作用：將液體均勻分布于填料層頂部。液體初始分布質(zhì)量將直接影響到液體在整個(gè)填料層的分布，從而影響填料塔的分離效率和操作彈性，因此液體分布器是填料塔的一個(gè)極為重要的內(nèi)部構(gòu)件。蓮蓬頭分布器：噴頭的下部為半球形多孔板，噴頭直徑為塔徑的1/31/5，一般用于直徑在0.6m以下的塔中。它的主要缺點(diǎn)是噴灑孔易堵塞，且氣量較大時(shí)液沫夾帶量大。 液體分布器（液體分布器（Liquid distributor） 壓力型多孔管式分布器：有

7、環(huán)形和梯形兩種。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、易于支承。自由面積較大 (一般在70%以上)，氣體阻力小，適用于氣體流量很大的場(chǎng)合。其操作彈性在 2:12.5:1 之間。缺點(diǎn)：也存在小孔易堵塞的問(wèn)題，故被噴淋的液體不能有固體顆粒或懸浮物。 液體分布器（液體分布器（Liquid distributor） 梯形二級(jí)槽式液體分布器二級(jí)槽式液體分布器液體分布器（液體分布器（Liquid distributor） 優(yōu)點(diǎn)：具有較多的噴淋點(diǎn)數(shù)，分布質(zhì)量比較高，且操作彈性可高達(dá) 4:1。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)較高，對(duì)安裝水平度要求高。氣體通過(guò)阻力較大，一般適用于氣體負(fù)荷不太大的場(chǎng)合?？琢鞣植计鳎河斜P式和槽式兩種。盤式

8、孔流分布器：氣、液流道分離，液體自盤底的噴淋孔流下，盤中維持有一定高度的液位，氣體則從盤中設(shè)置的圓管中上升。液體分布器（液體分布器（Liquid distributor） 優(yōu)點(diǎn)：抗堵、抗腐蝕能力強(qiáng)，操作可靠，可處理含固體的物料，操作彈性和處理量較大，操作彈性可達(dá)到 4:1。缺點(diǎn)：分布質(zhì)量極易受液面的波動(dòng)和分布器水平度的影響，故通常必須裝有水平調(diào)節(jié)裝置。 槽式溢流分布器：液體從通常為V字形的溢流口中溢出。一般適用于直徑大于 1.0 m 的填料塔中。（3）液體再分布器（）液體再分布器（Liquid redistributor） 隨液體流經(jīng)的填料層厚度的增加，偏流程度增加，液體的大尺度不良分布就越嚴(yán)

9、重。解決方法：每隔一定高度設(shè)置一液體再分布器。偏流效應(yīng)越嚴(yán)重，設(shè)置液體再分布器的填料間隔應(yīng)越小，如拉西環(huán)每段填料高度一般約為塔徑的 3 倍，而鮑爾環(huán)和鞍形填料可分為塔徑的 510 倍。再分布器的形式：有盤式、槽式及截錐式等。盤式液體再分布器截錐式再分布器（4）氣體分布器（）氣體分布器（Gas distributor）對(duì)于直徑小于3000塔，可采用單管底部雙排孔分布器。不僅氣體分布均勻、阻力小，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低。超過(guò)3000塔可采用多排管式或升氣管式氣體分布器。還可以采用雙效氣體分布器，既提供良好的氣體分布，又具有較高的傳質(zhì)效率。（5）液體收集器（）液體收集器（Liquid collecto

10、r）氣液流率的偏差會(huì)造成局部氣液比不同，使塔截面出現(xiàn)徑向濃度差，如不及時(shí)重新混合，就會(huì)越來(lái)越壞。一般1520個(gè)理論級(jí)需進(jìn)行一次氣液再分布。在各床層間用液體收集器將流下的液體完全收集并混合，再進(jìn)入液體分布器，以消除塔徑向質(zhì)與量的偏差。斜板式液體收集器盤式液體收集器（6）除沫器（）除沫器（Demister） 當(dāng)塔內(nèi)氣速較高，液沫夾帶較嚴(yán)重時(shí)，在塔頂氣體出口處需設(shè)置除沫裝置。折板除沫器 (Angle Vane-type Demisters)：阻力較小 (50100Pa)，但只能除去 50m 以上的液滴。除沫器（除沫器（Demister） 絲網(wǎng)除沫器 (Wire gauze demister)：造價(jià)較

11、高，可除去 5m 的液滴，但壓降較大(約250Pa)。除沫器（除沫器（Demister） TJCW型除霧器（TJCW Demister）：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、易安裝、除霧效率高、操作彈性大。對(duì)于 5m 的液滴除霧率達(dá)到99.8%以上，對(duì) 840m 的液滴，除霧效率可達(dá)100%。TJCW型除霧器除霧機(jī)理各種形式TJCW型除霧器5400 TJCW型除霧器（7）防壁流圈）防壁流圈在填料安裝過(guò)程中，填料與塔壁之間存在一定的縫隙，為防止產(chǎn)生氣液因壁流而短路，需在此間隙加防壁流圈。防壁流圈可與填料做成一體，也可分開到塔內(nèi)組裝。小直徑整圓盤填料的防壁流圈常與填料做成一體，有時(shí)身兼兩職，既做防壁流圈，又起捆綁填料的作用；300板波紋填料防壁流圈分塊式防壁流圈對(duì)于大直徑的塔，可采用分塊的防壁流圈。三三 、填料支承裝置、填料支承裝置 刪板填料支承 升氣管式支承四、四、 液體的分布裝置液體的分布裝置 1 塔頂液體分布裝置 a 蓮蓬頭式噴灑器 b 盤式分布器