学习情境五 吸收操作.ppt

* * * * 传质单元数可以采用平均推动力法 式中 传质单元数也可用吸收因数法计算 式中 -------吸收因数 【例】含烃摩尔比为0.0255的溶剂油用水蒸气在一塔截面积为1m2的填料塔内逆流吸收，已知溶剂油流量为10kmol/h，操作气液比为最小气液比的1.35倍，要求解吸后溶剂油中烃的含量减少至摩尔比为0.0005。该操作条件下，系统的平衡关系为，液相体积吸收总系数。假设溶剂油不挥发，蒸汽在塔内不冷凝，塔内温度维持恒定。求： （1）解吸所需水蒸气量为多少kmol/h； （2）所需填料层高度。 一、填料塔的结构与特点 1. 填料塔的结构 再分布器 塔体 填料 支承装置 液体分布装置 压紧装置 任务七、填料塔的特点及填料选择 2. 填料塔的特点 与板式塔相比，填料塔具有以下特点： 1.结构简单，便于安装，小直径的填料塔造价低 2.压力降较小，适合减压操作，且能耗低 3.分离效率高，用于难分离的混合物，塔高较低 4.适于易起泡物系的分离 5.适用于腐蚀性介质 6.适用于热敏性物料 7.操作弹性较小，对液体负荷的变化特别敏感 8.不易处理易聚合或含有固体颗粒的物料 二、填料的类型及性能评价 空隙率 比表面积 填料因子 单位堆积体积的填料数目 ? ? ?/?3 填料尺寸不应大于塔径D的1/10~1/8？ 1．填料特性 类型 结构 特点及应用 拉 西 环 外径与高度相等的圆环 拉西环形状简单，制造容易，操作时有严重的沟流和壁流现象，气液分布较差，传质效率低。填料层持液量大，气体通过填料层的阻力大，通量较低。拉西环是使用最早的一种填料，曾得到极为广泛的应用，目前拉西环工业应用日趋减少。 鲍 尔 环 在拉西环的侧壁上开出两排长方形的窗孔，被切开的环壁一侧仍与壁面相连，另一侧向环内弯曲，形成内伸的舌叶，舌叶的侧边在环中心相搭， 鲍尔环填料的比表面积和空隙率与拉西环基本相当，气体流动阻力降低，液体分布比较均匀。同一材质、同种规格的拉西环与鲍尔环填料相比，鲍尔环的气体通量比拉西环增大50％以上，传质效率增加30％左右。鲍尔环填料以其优良的性能得到了广泛的工业应用。 阶 梯 环 对鲍尔环填料改进，其形状如图所示。阶梯环圆筒部分的高度仅为直径的一半，圆筒一端有向外翻卷的锥形边，其高度为全高的1/5。 是目前环形填料中性能最为良好的一种。填料的空隙率大，填料个体之间呈点接触，使液膜不断更新，压力降小，传质效率高。 鞍 形 填 料 是敞开型填料，包括弧鞍与矩鞍。 弧鞍形填料是两面对称结构，有时在填料层中形成局部叠合或架空现象，且强度较差，容易破碎影响传质效率。矩鞍形填料在塔内不会相互叠合而是处于相互勾联的状态，有较好的稳定性，填充密度及液体分布都较均匀，空隙率也有所提高，阻力较低，不易堵塞，制造比较简单，性能较好。是取代拉西环的理想填料。 2．填料种类 类型 结构 特点及应用 金 属 鞍 环 如图所示，采用极薄的金属板轧制，既有类似开孔环形填料的圆环、开孔和内伸的叶片，也有类似矩鞍形填料的侧面。 综合了环形填料通量大及鞍形填料的液体再分布性能好的优点而研制合发展起来的一种新型填料，敞开的侧壁有利于气体和液体通过，在填料层内极少产生滞留的死角，阻力减小，通量增大，传质效率提高，有良好的机械强度。金属鞍环填料性能优于目前常用的鲍尔环和矩鞍形填料。 球 形 填 料 一般采用塑料材质注塑而成，其结构有许多种。 球体为空心，可以允许气体、液体从内部通过。填料装填密度均匀，不易产生空穴和架桥，气液分散性能好。球形填料一般适用于某些特定场合，工程上应用较少。 波 纹 填 料 由许多波纹薄板组成的圆盘状填料，波纹与水平方向成45°倾角，相邻两波纹板反向靠叠，使波纹倾斜方向相互垂直。各盘填料垂直叠放于塔内，相邻的两盘填料间交错90°排列。 优点是结构紧凑，比表面积大，传质效率高。填料阻力小，处理能力提高。其缺点是不适于处理粘度大、易聚合或有悬浮物的物料，填料装卸、清理较困难，造价也较高。金属丝网波纹填料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。金属孔板波纹填料特别适用于大直径蒸馏塔。金属压延孔板波纹填料主要用于分离要求高，物料不易堵塞的场合。 脉 冲 填 料 脉冲填料是由带缩颈的中空棱柱形单体，按一定方式拼装而成的一种整砌填料。 流道收缩、扩大的交替重复，实现了“脉冲”传质过程。脉冲填料的特点是处理量大，压降小。是真空蒸馏的理想填料；因其优良的液体分布性能使放大效应减少，特别使用于大塔径的场合。 陶瓷拉西环 塑料拉西环 聚丙烯阶梯环填料 金属阶梯环填料 多孔球形悬浮填料 球形填料 丝网波纹填料 规整孔板波纹填料 几种填料综合性能评价 填料名称 评估值 评价 排序 填料名称 评估值 评价 排序 丝网波纹