填料塔 - 图文

2026/1/27 14:14:25

(4)再生性能好

由于在吸收剂再生过程中,一般要对其进行升温或气提等处理,能量消耗较大,因而,吸收剂再生性能的好坏,对吸收过程能耗的影响极大,选用具有良好再生性能的吸收剂,往往能有效地降低过程的能量消耗。

以上四个方面是选择吸收剂时应该考虑的主要问题,其次,还应该注意所选择地吸收剂应该具有良好的物理、化学性能和经济性。其良好的物理性能主要指吸收剂的粘度要小,不易发泡,以保证吸收剂具有良好的流动性能和分布性能。良好的化学性能主要指具有良好的化学稳定性和热稳定性,以防止在使用中发生变质,同时要求吸收剂尽可能无毒、无易燃易爆性,对相关设备无腐蚀性(或较小的腐蚀性)。吸收剂的经济性主要指应尽可能选择用廉价易得的溶剂,工业常用吸收剂和两种吸收剂如下:

表2-1 工业常用吸收剂

溶质 氨 氯化氢 溶剂 水、硫酸 水 水 煤油、洗油 溶质 丙酮蒸汽 二氧化碳 硫化氢 一氧化碳 溶剂 水 水、碱液 碱液、有机溶剂 铜氨液 二氧化硫 苯蒸汽 表2-2 物理吸收剂和化学吸收剂的选择

物理吸收剂 (1)吸收容量溶解度正比于溶质分压 (2)吸收热效应很小(近于等温) (3)常用降压闪蒸解吸 化学吸收剂 (1)吸收容量对溶质分压不太敏感 (2)吸收热效应显着 (3)用低压蒸汽气提解吸 (4)适于溶质含量高,而净化度要求不(4)适于溶质含量不高,而净化度要求太高的场合 很高的场合 (5)对设备腐蚀性小,不易变质 (5)对设备腐蚀性大,易变质 [2]本设计采用水作为吸收剂,二氧化硫作为溶质3、操作温度与压力的确定

对于物理吸收而言,降低操作温度,对吸收有利.但低于环境温度的操作温度

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因其要消耗大量的制冷动力而一般是不可取的,所以一般情况下,取常温吸收较为有利.对于特殊条件的吸收操作方可采用低于或高于环境的温度操作.

对于化学吸收,操作温度应根据化学反应的性质而定,既要考虑温度对化学反应速度常数的影响,也要考虑对化学平衡的影响,使吸收反应具有适宜的反应速度.

对于再生操作,较高的操作温度可以降低溶质的溶解度,因而有利于吸收剂的再生.

而对本设计而言,由吸收过程的气液关系可知,温度降低可增加溶质组分的溶解度,即低温有利于吸收,但操作温度的低限应有吸收系统的具体情况决定。依据本次设计要求,操作温度定为20℃。

操作压力的选择根据具体情况的不同分为三种: 对于物理吸收,加压操作一方面有利于提高吸收过程的传质推动力而提高过程的传质速率,另一方面,也可以减小气体的体积流率,减小吸收塔径.所以操作十分有利.但工程上,专门为吸收操作而为气体加压,从过程的经济性角度看是不合理的,因而若在前一道工序的压力参数下可以进行吸收操作的情况下,一般是以前道工序的压力作为吸收单元的操作压力.

对于化学吸收,若过程由质量传递过程控制,则提高操作压力有利,若为化学反应过程控制,则操作压力对过程的影响不大,可以完全根据前后工序的压力参数确定吸收操作压力,但加大吸收压力依然可以减小气相的体积流率,对减小塔径仍然是有利的.

对于减压再生(闪蒸)操作,其操作压力应以吸收剂的再生要求而定,逐次或一次从吸收压力减至再生操作压力,逐次闪蒸的再生效果一般要优于一次闪蒸效果.

本设计中由吸收过程的气液平衡可知,压力升高可增加溶质组分的溶解度,即加压有利于吸收。但随着操作压力的升高,对设备的加工制造要求提高,且能耗增加,综合考虑,采用常压101.325kPa。

二、填料的类型与选择

塔填料是填料塔中的气液相间传质组件,是填料塔的核心部分。其种类繁多,性能上各有差异。

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图 2--3 1、填料的类型与选择

填料的种类很多,根据装填方式的不同,可分为散装填料和规整填料两大类。 (1)散堆填料 目前散堆填料主要有环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料。所用的材质有陶瓷、塑料、石墨、玻璃及金属等

①拉西环填料拉西环填料于1914年由拉西(F. Rashching)发明,为外径与高度相等的圆环,如图片拉西环所示。拉西环填料的气液分布较差,传质效率低,阻力大,通量小,目前工业上已较少应用。

② 鲍尔环填料如图片鲍耳环所示,鲍尔环是对拉西环的改进,在拉西环的侧壁上开出两排长方形的窗孔,被切开的环壁的一侧仍与壁面相连,另一侧向环内弯曲,形成内伸的舌叶,诸舌叶的侧边在环中心相搭。鲍尔环由于环壁开孔,大大提高了环内空间及环内表面的利用率,气流阻力小,液体分布均匀。与拉西环相比,鲍尔环的气体通量可增加50%以上,传质效率提高30%左右。鲍尔环是一种应用较广的填料。

③ 阶梯环(Stairs wreath)填料如图片阶梯环所示,填料的阶梯环结构与鲍尔环填料相似,环壁上开有长方形小孔,环内有两层交错 45°的十字形叶片,环的高度为直径的一半,环的一端成喇叭口形状的翻边。这样的结构使得阶梯环填料的性能在鲍尔环的基础上又有提高,其生产能力可提高约10%,压降则可降低25%,且由于填料间呈多点接触,床层均匀,较好地避免了沟流现象。阶梯环一般由塑料

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和金属制成,由于其性能优于其它侧壁上开孔的填料,因此获得广泛的应用。

④ 矩鞍填料如图片矩鞍填料所示,将弧鞍填料两端的弧形面改为矩形面,且两面大小不等,即成为矩鞍填料。矩鞍填料堆积时不会套叠,液体分布较均匀。矩鞍填料一般采用瓷质材料制成,其性能优于拉西环。目前,国内绝大多数应用瓷拉西环的场合,均已被瓷矩鞍填料所取代。

⑤ 金属环矩鞍填料如图片金属换环聚鞍填料所示,环矩鞍填料(国外称为Intalox)是兼顾环形和鞍形结构特点而设计出的一种新型填料,该填料一般以金属材质制成,故又称为金属环矩鞍填料。环矩鞍填料将环形填料和鞍形填料两者的优点集于一体,其综合性能优于鲍尔环和阶梯环,在散装填料中应用较多。

(2)规整填料 规整填料是由许多相同尺寸和形状的材料组成的填料单元,以整砌的方式装填在塔体中。规整填料主要包括板波纹填料、丝网波纹填料、格利希格栅、脉冲填料等,其中尤以板波纹填料和丝网波纹填料所用材料主要有金属丝网和塑料丝网。

①格栅填料(Space grid filler)是以条状单元体经一定规则组合而成的,具有多种结构形式。工业上应用最早的格栅填料为如图片3-12(a)所示的木格栅填料。目前应用较为普遍的有格里奇格栅填料、网孔格栅填料、蜂窝格栅填料等,其中以图片3-12(b)所示的格里奇格栅填料最具代表性。格栅填料的比表面积较低,主要用于要求压降小、负荷大及防堵等场合。

②波纹填料(Ripples filler)目前工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填料,它是由许多波纹薄板组成的圆盘状填料,波纹与塔轴的倾角有30°和45°两种,组装时相邻两波纹板反向靠叠。各盘填料垂直装于塔内,相邻的两盘填料间交错90°排列。波纹填料按结构可分为网波纹填料和板波纹填料两大类,其材质又有金属、塑料和陶瓷等之分。金属丝网波纹填料是网波纹填料的主要形式,它是由金属丝网制成的。金属丝网波纹填料的压降低,分离效率很高,特别适用于精密精馏及真空精馏装置,为难分离物系、热敏性物系的精馏提供了有效的手段。尽管其造价高,但因其性能优良仍得到了广泛的应用。

③金属压延孔板波纹填料(The metals presses to postpone the bore plank ripples filler)是另一种有代表性的板波纹填料。它与金属孔板波纹填料的主要区别在于板片表面不是冲压孔,而是刺孔,用辗轧方式在板片上辗出很密的孔径为0.4~0.5mm小刺孔。其分离能力类似于网波纹填料,但抗堵能力比网波纹填料强,并且价格便宜,应用较为广泛。波纹填料的优点是结构紧凑,阻力小,传质

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