填料吸收塔設(shè)計(jì)與應(yīng)用及填料選擇

 

填料塔作為一種氣液傳質(zhì)分離設(shè)備，已廣泛應(yīng)用于化工、石化、醫(yī)藥和環(huán)保等行業(yè)的吸收操作中。化工廠吸收工藝可用于混合氣體的分離、原料氣的凈化、混合氣體中某一組分的回收、化工產(chǎn)品的制備等工藝過程。

一、吸收原理

在吸收操作中，選擇合適的溶劑，使氣體混合物中的一種或多種氣體溶解在溶劑中，達(dá)到分離混合氣體的目的。

吸收操作通常分為物理吸收和化學(xué)吸收。物理吸收是指溶質(zhì)氣體溶解在溶劑中，溶質(zhì)和溶劑之間沒有明顯的化學(xué)反應(yīng)。

化學(xué)吸收是指溶質(zhì)與溶劑發(fā)生明顯化學(xué)反應(yīng)的吸收過程。

二、吸收操作的***點(diǎn)

由于氣體的溶解度隨著壓力的增加和溫度的降低而增加，平衡線隨著壓力的增加而下移，增加了吸收過程的驅(qū)動(dòng)力。但如果壓力過高，設(shè)備投資和頻繁運(yùn)行成本會(huì)增加，降溫也會(huì)受到氣溫和運(yùn)行成本的影響，因此需要選擇合適的運(yùn)行壓力和溫度。

三、填料吸收塔工藝流程

***多數(shù)填料吸收塔采用氣液逆流操作工藝，在整個(gè)塔內(nèi)往往有較***的氣液相平均驅(qū)動(dòng)力，從而提高傳質(zhì)效率。但在一些***殊的化學(xué)吸收中，當(dāng)溶解溶質(zhì)與吸收液的反應(yīng)是不可逆過程時(shí)，并流和逆流的平均驅(qū)動(dòng)力沒有區(qū)別，填料是液相反應(yīng)的催化劑。在這種情況下，可以采用并流工藝，如石油工業(yè)中的加氫精制。

填料吸收塔的設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)部分，一是吸收過程的計(jì)算，二是吸收塔的設(shè)計(jì)。根據(jù)物料系統(tǒng)性質(zhì)、被吸收組分的分離純度、操作條件等參數(shù)，進(jìn)行吸收過程的物料和熱平衡計(jì)算；傳質(zhì)計(jì)算，以確定所需的填料層高度；計(jì)算塔設(shè)備的結(jié)構(gòu)，確定塔的直徑和高度，合理設(shè)計(jì)液氣分布器等塔內(nèi)件。

吸收塔分為板式吸收塔和填料式吸收塔，根據(jù)不同的工藝和物料系統(tǒng)要求等設(shè)計(jì)不同的塔體形式。

四.填料的選擇

填料的類型、尺寸和材料應(yīng)根據(jù)材料系統(tǒng)的性質(zhì)、分離難度、操作條件、材料系統(tǒng)的腐蝕性能等因素進(jìn)行選擇。

填料可以是規(guī)整填料或散裝填料。規(guī)整填料空隙率***、壓力低、允許流量***，適用于難分離系統(tǒng)的氣膜控制。然而，與散裝填料相比，規(guī)整填料的制造和安裝更加昂貴和麻煩。散裝填料在吸收中應(yīng)用廣泛，適應(yīng)性強(qiáng)，填料便宜，制造、安裝和清洗方便。規(guī)整填料或散裝填料有各種類型和尺寸，但流體力學(xué)性能、傳質(zhì)性能和運(yùn)行彈性負(fù)荷卻有很***不同。可以先選擇幾種填料，計(jì)算塔徑和壓降，估算設(shè)備投資成本和運(yùn)行成本，通過***化比較確定填料的類型和尺寸。一般來說，吸收過程中的液體量很***，因此應(yīng)使用***型填料。

至于填料材料，金屬、塑料和陶瓷可用于吸收過程，這取決于被分離介質(zhì)的***性和操作條件。金屬材料通常是不銹鋼、碳鋼、鋁、銅和低合金鋼，塑料材料是聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯，陶瓷是耐酸陶瓷和耐堿陶瓷。材料的選擇要根據(jù)材料體系的腐蝕程度，還要考慮塑料材料的耐熱性。