第八章、填料吸收塔要点解析.ppt

10.2 板式塔 * 返回 甘 煤 校 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 返回 第十章 气液传质设备 10.1 填料塔 10.2 板式塔 10.3 塔设备的比较和选型 10.1.1 填料塔和填料 一、填料塔的结构 填料塔是一种应用广泛的气液两相接触并进行传热、传质的塔设备，可用于吸收（解吸）、精馏和萃取等分离过程。填料塔不仅结构简单，而且具有阻力小和便于用耐腐蚀材料制造等优点，尤其适用于塔直径较小地情形及处理有腐蚀性的物料或要求压强较小的真空蒸馏系统，此外，对于某些液气比较大的蒸馏或吸收操作，也宜采用填料塔。 10.1 填料塔 二、填料 填料式填充于填料塔中的材料，它是填料塔的主要内构件，其作用是增加气、液两相的接触面积，并提高液体的湍动程度以利于传质、传热的进行。因此填料应能使气、液接触面积大、传质系数高，同时通量大而阻力小。表征填料特性的主要参数有： 1．? 比表面积 2．? 空隙度 3．? 单位堆体积内的填料数目n 4．? 堆积密度 5．? 干填料因子及填料因子 6．? 机械强度及化学稳定性 此外，性能优良的填料还必须满足制造容易、造价低廉等多方面的要求。 图10－2 填料的形状 常用的填料可分为两大类：个体填料与规整填料。个体填料由实心的固体块、中空的环形填料、表面开口的鞍形填料等，其常用的构造材料包括陶瓷、金属、塑料（聚丙烯、聚氯乙烯等）、玻璃、石墨。陶瓷填料耐腐蚀，但易碎，空隙率小；金属填料比表面积及空隙率大，通量大，效率高，但不锈钢价贵，普通钢易腐蚀；塑料填料比表面积大，空隙率较高，但不耐高温。工业上常用的一些个体填料如下。 三、填料得选择 1、填料用材的选择 （1）当设备操作温度较低时，塑料能长期操作而不出现变形，在此种情况下如果体系对塑料无溶胀时可考虑使用塑料，因其价格低、性能良好。塑料填料的操作温度一般不超过1000C，玻璃纤维增强的聚丙烯填料可达1200C左右。塑料除浓硫酸、浓硝酸等强酸外，有较好的耐腐蚀性，但塑料表面对水溶液的润湿性差。 （2）陶瓷填料一般用于腐蚀性介质，尤其是高温时，但对HF和高温下的H3PO4与碱不能使用。 （3）金属材料一般耐高温，但不耐腐蚀。不锈钢可耐一般的酸碱腐蚀（含C1－的酸除外），但价格较昂贵。 2、? 填料类型的选择 首先取决于工艺要求，如所需理论级数，生产能力（气量），容许压降，物料特性（液体黏度、气相和液相中是否有悬浮物或生产过程中的聚合等）等，然后结合填料特性来选择，要求所选填料能满足工艺要求，技术经济指标先进，易安装和维修。 由于规则填料气、液分布较均匀，放大效应小，技术指标由于乱堆填料，故近年来规则填料的应用日趋广泛，尤其是大型塔和要求压降低的塔，但装卸清洗较为困难。 对于生产能力（塔径）大，或分离要求较高，压降有限制的塔，选用孔板波纹填料较宜，如苯乙烯—乙苯精馏塔、润滑油减压塔等。 对于一些要求持液量较高的吸收体系中，一般用乱堆填料。乱堆填料中，综合技术性能较优越是金属鞍环、阶梯环、其次是鲍尔环，再次是矩鞍填料。 3、? 填料尺寸的选择 一般，填料尺寸（直径、波峰高）大，则比表面小，通量（容许气速）大，压降低，但效率（每米填料的理论半数）也低，故多用于生产能力（处理气量）大的塔。 大型工业用规整填料塔常用波峰高12mm左右的板波填料（比表面约为250m2/m3）。 对于理论板数很多或塔高受厂房限制的场合，一般用小尺寸、高比表面填料。 对于易结垢或易沉淀的物料通常用大尺寸的栅板（格栅）填料，并在较高气速下操作。 10.1.2填料塔的留题力学性能于传质性能 一、填料塔内的流体流动 1、填料层中的流动 气体在填料层内的流动相当与气体在颗粒层内的流动。 2、? 气液两相流动的交互影响和载点 载干填料层内，气体流量的增大，将使压降按1.8~2.0次方增长。 3、? 填料塔的液泛 当气液量达到某一定值时，两相交互作用恶性发展的结果会导致 液泛现象的出现。此时上升气流对液流的曳力加大到足以阻止液体 下流，于是液体充满填料层空隙，气体只能鼓泡上升。 二、填料塔的水力学性能 1、压力降 反映填料层阻力的压降随填料的类型与尺寸不同而变化。 2、? 液泛 气速通常取泛点气速的50％～80％。填料塔的直径D： 3、载液 从正常到载液的过渡往往是一段圆滑曲线。 4、持液量 持液量指单位体积填料层载其空隙中所持有地液体量。 5、润湿速率 三、填料的传质性能 1.填料润湿表面的计算 2.液相