吸收5-填料塔设备(2学时)

1、第八章 气体吸收8.5 吸收系数 8.6 其他吸收与解吸 复习： 板式塔与填料塔塔设备n塔器：高径比很大的设备n（1）板式塔：逐级接触式n 处理物料量大、所需塔径较大n（2）填料塔：微分接触式n 处理物料量小、塔径在0.8m以下n 近年来这个格局已被打破。一、板式塔 板式塔为逐级接触式的气液传质设备，它主要由圆柱形壳体、塔板、溢流堰、降液管及受液盘等部件构成。 板式塔的结构 1. 壳体2. 塔板3. 溢流堰4. 受液盘5. 降液管板式塔液相连续相汽相分散相二、板式塔筛孔塔板示意图 1. 筛孔2. 鼓泡层3. 泡沫层4. 降液管 填料塔为连续接触式的气液传质设备，它主要由圆柱形壳体、液体分布器、

2、填料支承板、塔填料、填料压板及液体再分布装置等部件构成。 1.塔壳体；2.液体分布器；3.填料压板；4.填料；5.液体再分布器；6.填料支承板。填料塔结构示意图填料塔液相连续相气相分散相二、填料塔塔设备的两条原则n（1）使气液两相充分接触，适当湍动，以提供尽可能大的传质面积和传质系数，接触后两相又能及时完善分离；n（2）在塔内使气液两相最大限度地接近逆流，以提供最大的传质推动力。塔设备性能评价指标n（1）通量：单位塔截面的生产能力n（2）分离效率：单位压降塔的分离效果n（3）适应能力：操作弹性n（4）其他：流动阻力小、结构简单、n 金属耗量小、造价低、n 易于操作控制等塔设备性能评价指标n一般

3、来说，通量、效率和压力降是互相影响甚至是互相矛盾的。对于工业大规模生产来说，应在保持高通量前提下，争取效率不过于降低；对于精密分离来说，应优先考虑高效率，而通量和压力降则放在第二位。与板式塔相比，填料塔具有以下特点：v 生产能力大v 侧线进料和出料较难v 压力降小，持液量小v 操作弹性大v 分离效率高v 造价较高v 易堵塞板式塔和填料塔的比较8.7.1 塔填料 第八章 气体吸收8.5 吸收系数 8.6 其他吸收与解吸 8.7 填料塔 一、填料的类型 二、填料的性能及其评价 一、填料的类型(1) 环形填料 拉西环勒辛环十字隔板环螺旋环鲍尔环阶梯环扁环改变通量，改善气液流动状况增加填料比表面积1.

4、散装填料拉西环鲍尔环阶梯环扁环(2)鞍形填料与环鞍形填料 弧鞍填料改进矩鞍填料矩鞍填料与环形填料相结合环矩鞍填料一、填料的类型弧鞍填料矩鞍填料金属环矩鞍填料(3)球形填料与花环填料 球形填料 v 多面球填料 v 花环填料 通常用塑料注塑而成v TRI球形填料 v 共轭环填料 v 海尔环填料 v 纳特环填料 花环填料一、填料的类型多面球形填料TRI 球形填料花环填料海尔环填料共轭环填料纳特环填料塑料异型环矩鞍填料(1)格栅填料 格栅填料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。格栅

5、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.规整填料一、填料的类型木格栅填料格里奇格栅填料(2)波纹填料 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。一、填料的类型金属孔板波纹填料金属丝网波纹填料陶瓷板波纹填料塑料板波纹填料二、填料的性能及其评价 (1)比表面积 单位体积填料层的表面积称为比表面积，以 表示，其单位为 m2/m3。 传质面积传质效率流动阻力生产能力分析 1.

6、填料的几何特性 (2)空隙率 单位体积填料层的空隙体积称为空隙率，以 表示，其单位为 m3/m3，或以%表示。 流动阻力塔压降生产能力传质效率流动阻力分析 二、填料的性能及其评价 (3)填料因子 填料的比表面积与空隙率三次方的比值称为填料因子，以 表示，其单位为1/m。 3分析 传质效率流动阻力生产能力二、填料的性能及其评价 干填料因子在操作状态下湿填料因子压降填料因子 P泛点填料因子 F二、填料的性能及其评价 L湿填料因子PP 操作气速 uFPF 泛点气速 uF二、填料的性能及其评价 2.填料的性能评价 填料的性能评价指标 v 生产能力大v 传质效率高v 填料层压降低v 操作弹性大v 造价低

7、 9 种填料综合性能评价 填料名称 评估值 评 价 排序 丝网波纹填料 0.86 很好 1 孔板波纹填料 0.61 相当好 2 金属Intalox填料 0.59 相当好 3 金属鞍形环填料 0.57 相当好 4 金属阶梯环填料 0.53 一般好 5 金属鲍尔环填料 0.51 一般好 6 瓷Intalox填料 0.41 较好 7 瓷鞍形环填料 0.38 略好 8 瓷拉西环填料 0.36 略好 9 二、填料的性能及其评价 三、填料的选择 1.填料类型的选择 填料类型的选择考虑因素 v 填料的传质效率要高v 填料的通量要大v 填料的压降要低v 填料抗污堵性能强v 填料便于拆装、检修2.填料规格的选择

8、 散装填料常用的规格（公称直径） DN16 DN25 DN38 DN50 DN76(1)散装填料规格的选择 填料规格传质效率填料层压降选择原则：D/d 8塔径填料公称直径三、填料的选择 (2)规整填料规格的选择 规整填料常用的规格（比表面积）125 150 250 350 500 700 同种类型的规整填料，其比表面积越大，传质效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用也明显增加。故选用时，应从分离要求、通量要求、场地条件、物料性质以及设备投资、操作费用等方面综合考虑。 三、填料的选择 8.7.1 塔填料 第八章 气体吸收8.7 填料塔 8.7.2 填料塔的流体力学性能与操作特性一、填料塔的流体

9、力学性能 填料层的持液量是指在一定操作的条件下，在单位体积填料层内所积存的液体体积。 持液量总持液量 Ht动持液量 Hc静持液量 Hs1.填料层的持液量 HtHc Hs分析 Ht填料层压降传质效率生产能力m3液体/m3填料填料层的压降形成v 液膜与填料表面的摩擦v 液膜与上升气体的摩擦u 一定L L 一定u填料塔的流体力学性能分析 PPPZP /u单位高度填料层压降一、填料塔的流体力学性能2.填料层的压降 填料层的P u关系液泛区载液区恒持液量区泛点载点二、填料塔的操作特性 气液两相的均匀分布是填料塔设计与操作中十分重要的问题。 气液分布初始分布动态分布1.填料塔内的气液分布 进塔的气液两相通

10、过分布装置所进行的强制分布。 在一定的操作条件下，气液两相在填料层内，依靠自身性质与流动状态所进行的随机分布。 2.液体喷淋密度与填料表面的润湿 单位塔截面积上单位时间内喷淋的液体体积液体喷淋密度。LU3600m3/(m2h)L 液体体积流量，m3/s 填料塔的截面积，m2二、填料塔的操作特性（1）液体喷淋密度 (2)最小液体喷淋密度 为保证填料层的充分润湿，必须保证液体喷淋密度大于某一极限值 最小液体喷淋密度。Uminminmin)(WLU最小液体喷淋密度，m3/(m2h)最小喷淋密度计算式 最小润湿速率，m3/(mh)经验值二、填料塔的操作特性min)(WL 在泛点气速下，持液量的增多使液

11、相由分散相变为连续相，而气相则由连续相变为分散相，此时气体呈气泡形式通过液层，气流出现脉动，液体被带出塔顶，塔的操作极不稳定，甚至被破坏，此种情况称为液泛。 液泛时的空塔气速u泛点气速 uF二、填料塔的操作特性3.液泛(1)填料塔的液泛现象 uF影响液泛的因素填料特性流体物性LLV液气比分析 uFuFuFuF二、填料塔的操作特性VLWW(2)影响液泛的因素 (3)泛点率100Fuu散装填料50规整填料6085%95%二、填料塔的操作特性 为保证填料塔正常操作，其操作气速应低于泛点气速，操作气速与泛点气速的比值称为泛点率。 安全系数uFu(4)泛点气速的计算二、填料塔的操作特性埃克特(Ecker

12、t)通用关联图 散装填料的泛点气速可用埃克特通用关联图计算。埃克特通用关联图5 . 0)(LVVLWW横坐标纵坐标2 . 02)(LLVFFguLO2H泛点填料因子UbaFlglg二、填料塔的操作特性a、b 关联式常数，由有关手册查出。 为了工程计算方便，将散装填料的泛点填料因子进行归纳整理，得到与液体喷淋密度无关的泛点填料因子平均值。 在填料塔内，气液两相的逆流并不呈理想的活塞流状态，而是存在着不同程度的返混。 造成返混现象原因 返混的影响传质推动力变小，传质效率降低放大效应。v 填料层内的气液分布不均v 气体和液体在填料层内的沟流v 气液的湍流脉动使气液微团停留时间不一致二、填料塔的操作特

13、性4.填料塔的返混8.7.1 塔填料 第八章 气体吸收8.7 填料塔 8.7.2 填料塔的流体力学性能与操作特性8.7.3 填料塔的内件一、 填料支承装置填料支承装置的作用是支承塔内的填料。填料支承装置类型栅板型 孔管型 驼峰型 二、填料压紧装置 填料上方安装压紧装置可防止在气流的作用下填料床层发生松动和跳动。 填料压紧装置类型栅板型 网板型 三、液体分布装置 液体分布装置作用是将进塔液体均匀分布，以喷洒在填料层的上方。液体分布装置类型喷头式 盘式 管式 槽式 槽盘式 喷头式液体分布器 盘式液体分布器 管式液体分布器 槽式液体分布器 槽盘式液体分布器 四、液体收集及再分布装置 液体沿填料层向下

14、流动时，有偏向塔壁流动的现象壁流。壁流导致填料层内气液分布不均，使传质效率下降。为减小壁流现象，可间隔一定高度在填料层内设置液体再分布装置。 液体收集及再分布装置类型截锥式 斜板式 槽盘式液体分布器 截锥式液体收集及再分布器 斜板式液体收集器 课外资料：国内常用的填料手册1. 李锡源等. 新型工业塔填料应用手册散装填 料部分. 西安: 化学工业部第六设计院,19892. 刘乃鸿等. 工业塔新型规整填料应用手册. 天 津: 天津大学出版社,19933. 王树楹等. 现代填料塔技术指南.北京:中国石 化出版社,19984. 徐崇嗣等. 塔填料产品及技术手册.北京:化学 工业出版社,1995练 习 题 目思考题1.填料有哪些主要类型？2.填料的几何特性包括哪些参数？3.评价填料性能有那些指标？4. 填料塔的流体力学性能包括哪些方面，对填料 塔的传质