天津大學(xué)版《化工原理》第八章吸收

1、化工原理第八章 吸收 第一節(jié) 概述 一、吸收劑的選擇 實(shí)踐證明，吸收的好壞與吸收劑用量關(guān)系很大，而吸收劑用量又隨吸收劑的種類而變?？梢姡x擇吸收劑是吸收操作的重要環(huán)節(jié)。選擇吸收劑時，通常從以下幾個方面考慮： 1溶解度 吸收劑對于溶質(zhì)組分應(yīng)具有較大的溶解度，這樣可以加快吸收過程并減少吸收劑本身的消耗量。 2選擇性 吸收劑要在對溶質(zhì)組分有良好吸收能力的同時，對混合氣體中的其他組分卻能基本上不吸收或吸收甚微，否則不能實(shí)現(xiàn)有效的分離。第一節(jié) 概述 3揮發(fā)度 操作溫度下吸收劑的蒸汽壓要低，即揮發(fā)度要小，以減少吸收過程中吸收劑的損失。 4腐蝕性 吸收劑若無腐蝕性，則對設(shè)備材質(zhì)無過高要求，可以減少設(shè)備費(fèi)用。

2、 5黏性 操作條件下吸收劑的黏度要低，這樣可以改善吸收塔內(nèi)的流動狀況從而提高吸收速率，且有助于降低輸送能耗，還能減小傳熱阻力。第一節(jié) 概述 6其他 吸收劑還應(yīng)具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，不易產(chǎn)生泡沫，無毒性，不易燃，凝固點(diǎn)低，價廉易得等經(jīng)濟(jì)和安全條件。 實(shí)際生產(chǎn)中，滿足上述全部條件的吸收劑是很難找到的，往往要對可供選擇的吸收劑進(jìn)行全面的評價以做出經(jīng)濟(jì)合理的選擇。 第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 一、吸收中常用的相組成表示法 在吸收操作中氣體的總量和液體的總量都隨操作的進(jìn)行而改變，但惰性氣體和吸收劑的量始終保持不變。因此，在吸收計(jì)算中，相組成以比質(zhì)量分?jǐn)?shù)或比摩爾分?jǐn)?shù)表示較為方便。 1比質(zhì)量分?jǐn)?shù)與比摩爾分

3、數(shù) （1）比質(zhì)量分?jǐn)?shù) 混合物中某兩個組分的質(zhì)量之比稱為比質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用符號表示。即： （8-1）KgBKgAwwwwWAABAA/1第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 （2）比摩爾分?jǐn)?shù) 混合物中某兩個組分的摩爾數(shù)之比稱為比摩爾分?jǐn)?shù)，用符號（或）表示。即： kmolA/kmolB (8-2a) 如果混合物是雙組分氣體混合物時，上式則用與的關(guān)系表示為： kmolA/kmolB （8-2b） （3）比質(zhì)量分?jǐn)?shù)與比摩爾分?jǐn)?shù)的換算關(guān)系 （8-3）AABAAxxxxX1AABAAyyyyY1BAABBAABAAMMXMnMnmmW第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 式中 、 分別為混合物中、組分的千摩爾質(zhì)量，kg/km

4、ol 。 在計(jì)算比質(zhì)量分?jǐn)?shù)或比摩爾分?jǐn)?shù)的數(shù)值時，通常以在操作中不轉(zhuǎn)移到另一相的組分作為組分。在吸收中，組分是指吸收劑或惰性氣，組分是指吸收質(zhì)。 2質(zhì)量濃度與物質(zhì)的量濃度 質(zhì)量濃度是指單位體積混合物內(nèi)所含物質(zhì)的質(zhì)量。對于組分,有 （8-4） 式中 混合物中組分的質(zhì)量濃度，/m3； 混合物的總體積，m3。AMBMVmAAAV第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 物質(zhì)的量濃度是單位體積混合物內(nèi)所含物質(zhì)的量（用千摩爾數(shù)表示）。對于氣體混合物，在壓強(qiáng)不太高、溫度不太低的情況下，可視為理想氣體，則組分，有 （8-5） 式中 混合物中組分的物質(zhì)的量濃度，kmol/m3。VncAARTpAAc第二節(jié) 吸收過程的相平衡

5、關(guān)系 二、氣液相平衡關(guān)系 吸收的相平衡關(guān)系，是指氣液兩相達(dá)到平衡時，被吸收的組分（吸收質(zhì)）在兩相中的濃度關(guān)系，即吸收質(zhì)在吸收劑中的平衡溶解度。 1氣體在液體中的溶解度 在恒定的壓力和溫度下，用一定量的溶劑與混合氣體在一密閉容器中相接觸，混合氣中的溶質(zhì)便向液相內(nèi)轉(zhuǎn)移，而溶于液相內(nèi)的溶質(zhì)又會從溶劑中逸出返回氣相。隨著溶質(zhì)在液相中的溶解量增多，溶質(zhì)返回氣相的量也在逐漸增大，直到吸收速率與解吸速率相等時，溶質(zhì)在氣液兩相中的濃度不再發(fā)生變化，此時氣液兩相達(dá)到了動平衡。平衡時溶質(zhì)在氣相中的分壓稱為平衡分壓，用符號 表示；溶質(zhì)在液相中的濃度稱為平衡溶解度，簡稱溶解度；它們之間的關(guān)系稱為相平衡關(guān)系。Ap第二節(jié)

6、 吸收過程的相平衡關(guān)系 相平衡關(guān)系隨物系的性質(zhì)、溫度和壓力而異，通常由實(shí)驗(yàn)確定。圖8-1是由實(shí)驗(yàn)得到的SO2和NH3在水中的溶解度曲線，也稱為相平衡曲線。圖中橫坐標(biāo)為溶質(zhì)組分(SO2 、NH3)在液相中的摩爾分?jǐn)?shù) ，縱坐標(biāo)為溶質(zhì)組分在氣相中的分壓 。從圖中可見：在相同的溫度和分壓條件下，不同的溶質(zhì)在同一個溶劑中的溶解度不同，溶解度很大的氣體稱為易溶氣體，溶解度很小的氣體稱為難溶氣體；同一個物系，在相同溫度下，分壓越高，則溶解度越大；而分壓一定，溫度越低，則溶解度越大。這表明較高的分壓和較低的溫度有利于吸收操作。在實(shí)際吸收操作過程中，溶質(zhì)在氣相中的組成是一定的，可以借助于提高操作壓力 來提高其分

7、壓 ；當(dāng)吸收溫度較高時，則需要AxApApp第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 采取降溫措施，以增大其溶解度。所以，加壓和降溫對吸收操作有利。反之，升溫和減壓則有利于解吸。對于同樣濃度的溶液，易溶氣體在溶液上方的氣相平衡分壓小，難溶氣體在溶液上方的平衡分壓大。 圖8-1氣體溶解度曲線第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 2亨利定律 （1）亨利定律 在一定溫度下，對于稀溶液，在氣體總壓不高（500kpa）的情況下，吸收質(zhì)在液相中的濃度與其在氣相中的平衡分壓成正比： （8-6） 式中 溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓，kPa； 溶質(zhì)在溶液中的摩爾分?jǐn)?shù)； 亨利系數(shù)，其單位與壓力單位一致。 式（8-6）即為亨利定律的數(shù)學(xué)表達(dá)

8、式，它表明稀溶液上方的溶質(zhì)平衡分壓 與該溶質(zhì)在液相中的摩爾分?jǐn)?shù) 成正比，比例系數(shù)稱為亨利系數(shù)。亨利系數(shù)的數(shù)值可由實(shí)驗(yàn)測得，表8-1列出了某些氣體水溶液的亨利系數(shù)值。 AAExpApAxEApAx第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系表8-1某些氣體水溶液的亨利系數(shù)值（E10-6/kPa） 由表8-1中的數(shù)值可知：不同的物系在同一個溫度下的亨利系數(shù)不同；當(dāng)物系一定時，亨利系數(shù)隨溫度升高而增大，溫度愈高，溶解度愈小。所以亨利系數(shù)值愈大，氣體愈難溶。在同一溶劑中，難溶氣體的值很大，而易溶氣體的值很小。 （2）亨利定律的其他表達(dá)形式 由于互成平衡的氣、液兩相組成各可采用不同的表示法，因而亨利定律有不同的表達(dá)形式

9、。第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 用量濃度表示 若將亨利定律表示成溶質(zhì)在液相中的量濃度與其在氣相中的分壓之pA* 間的關(guān)系，則可寫成如下形式，即： （8-7） 式中 H溶解度系數(shù)，kmol/(m3Pa)。由實(shí)驗(yàn)測定， 其值隨溫度的升高而減小。 H值的大小反映氣體溶解的難易程度，對于易溶氣體， 值很大；對于難溶氣體，值很小。 溶解度系數(shù)與亨利系數(shù)的關(guān)系如下： （8-8）HcpAA*劑劑EMH第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 式中 溶劑的密度，kg/m3； 溶劑的千摩爾質(zhì)量，kg/kmol。 用摩爾分?jǐn)?shù)表示 如果氣相中吸收質(zhì)濃度用摩爾分?jǐn)?shù)表示,則，式（8-6）可寫為： （8-9） 式中m稱為相平衡常數(shù)，

10、它與亨利系數(shù)之間的關(guān)系 為。由式（8-9）可以看出，值越大，表明該氣體的溶解度越小。劑劑MAAAmxxpEypEm 第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 用比摩爾分?jǐn)?shù)表示 如果氣液兩相組成均以比摩爾分?jǐn)?shù)表示時，式（8-9）又可寫為： 整理，得 （8-10） 當(dāng)溶液很稀時， 必然很小，上式分母 中一項(xiàng)可忽略不計(jì)，因此上式可簡化為 （8-11） AAAAXXmYY11AAAXmmXY)1 (1AAmXYAXAXm)1 ( 第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 （3）吸收平衡線 表明吸收過程中氣、液相平衡關(guān)系的圖線稱吸收平衡線。在吸收操作中，通常用圖來表示。圖8-2吸收平衡線第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 式（8-1

11、0）是用比摩爾分?jǐn)?shù)表示的氣液相平衡關(guān)系。它在坐標(biāo)系中是一條經(jīng)原點(diǎn)的曲線，稱為吸收平衡線，如圖8-2（a）所示；式（8-11）在圖坐標(biāo)系中表示為一條經(jīng)原點(diǎn)、斜率為m的直線。如圖8-2（b）所示。 （4）相平衡在吸收過程中的應(yīng)用 判斷吸收能否進(jìn)行。由于溶解平衡是吸收進(jìn)行的極限，所以，在一定溫度下，吸收若能進(jìn)行，則氣相中溶質(zhì)的實(shí)際組成 必須大于與液相中溶質(zhì)含量成平衡時的組成 ，即 。若出現(xiàn) 時，則過程反向進(jìn)行，為解吸操作。圖8-2中的A點(diǎn)，為操作（實(shí)際狀態(tài)）點(diǎn)，若A點(diǎn)位于平衡線的上方， 為吸收過程；點(diǎn)在平衡線上，AYAYAYAYAYAYAYAY第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 YA-YA*，體系達(dá)平衡，

12、吸收過程停止；當(dāng) 點(diǎn)位于平衡線的下方時，則YAYA* 是吸收進(jìn)行的必要條件，而差值 YA=YA-YA* 則是吸收過程的推動力，差值越大，吸收速率越大。 三、吸收機(jī)理 1傳質(zhì)的基本方式 吸收過程是溶質(zhì)從氣相轉(zhuǎn)移到液相的質(zhì)量傳遞過程。由于溶質(zhì)從氣相轉(zhuǎn)移到液相是通過擴(kuò)散進(jìn)行的，因此傳質(zhì)過程也稱為擴(kuò)散過程。擴(kuò)散的基本方式有兩種：分子擴(kuò)散及渦流擴(kuò)散，而實(shí)際傳質(zhì)操作中多為對流擴(kuò)散。 A第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 （1）分子擴(kuò)散 物質(zhì)以分子運(yùn)動的方式通過靜止流體的轉(zhuǎn)移，或物質(zhì)通過層流流體，且傳質(zhì)方向與流體的流動方向相垂直的轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致物質(zhì)從高濃度處向低濃度處傳遞，這種傳質(zhì)方式稱為分子擴(kuò)散。分子擴(kuò)散只是由于分

13、子熱運(yùn)動的結(jié)果，擴(kuò)散的推動力是濃度差，擴(kuò)散速率主要決定于擴(kuò)散物質(zhì)和靜止流體的溫度及某些物理性質(zhì)。 分子擴(kuò)散現(xiàn)象在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常遇到。將一勺砂糖放入杯水之中，片刻后整杯的水就會變甜；如在密閉的室內(nèi)，酒瓶蓋被打開后，在其附近很快就可聞到酒味。這就是分子擴(kuò)散的表現(xiàn)。 （2）渦流擴(kuò)散 在湍流主體中，憑借流體質(zhì)點(diǎn)的湍動和漩渦進(jìn)行物質(zhì)傳遞的現(xiàn)象，稱為渦流擴(kuò)散。若將一勺砂糖放入杯水之中，用勺攪動，則將甜的更快更均，那便是渦流擴(kuò)散的效果了。渦流擴(kuò)散速率比分子擴(kuò)散速率大得多，渦流擴(kuò)散速率主要決定于流體的流動形態(tài)。第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 （3）對流擴(kuò)散 對流擴(kuò)散亦稱對流傳質(zhì)，對流傳質(zhì)包括湍流主體的渦流擴(kuò)

14、散和層流內(nèi)層的分子擴(kuò)散。 2雙膜理論 由于吸收過程是物質(zhì)在兩相之間的傳遞，其過程極為復(fù)雜。為了從理論上說明這個機(jī)理，曾提過多種不同的理論，其中應(yīng)用最廣泛的是1926年由劉易斯和惠特曼提出的“雙膜理論”。雙膜理論的模型如圖8-3所示，雙膜理論的基本要點(diǎn)如下： （1）相互接觸的氣、液兩流體間存在著穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)各有一個很薄的有效層流膜層。吸收質(zhì)以分子擴(kuò)散方式通過此二膜層。 （2）在相界面處，氣、液兩相達(dá)于平衡。 第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 （3）在膜層以外的氣、液兩相中心區(qū)，由于流體充分湍動，吸收質(zhì)的濃度是均勻的，即兩相中心區(qū)內(nèi)濃度梯度為零，全部濃度變化集中在兩個有效膜層內(nèi)。 通過以上假

15、設(shè)，就把整個相際傳質(zhì)過程簡化為經(jīng)由氣、液兩膜的分子擴(kuò)散過程。雙膜理論認(rèn)為相界面上處于平衡狀態(tài)，即圖8-3中的與符合平衡關(guān)系。這樣，整個相際傳質(zhì)過程的阻力便全部體現(xiàn)在兩個有效膜層里。在兩相主體濃度一定的情況下，兩膜的阻力便決定了吸收速率的大小。因此，雙膜理論也可稱為雙阻力理論。 第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 圖8-3雙膜理論的假想模型示意圖第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 圖8-3所示為氣體中的溶質(zhì)氣體在氣相中的分壓分布及液相中的濃度分布，根據(jù)雙膜理論描繪出的示意圖。由于氣膜內(nèi)的分壓差 的作用，氣相中的溶質(zhì)氣體從氣相主體轉(zhuǎn)移到相界面，并在相界面處溶質(zhì)氣體溶解于液相中，又由于液膜濃度差的 作用，從相界

16、面轉(zhuǎn)移到液相主體中。這非常類似于冷熱兩流體通過簡壁進(jìn)行的換熱過程，即對流擴(kuò)散、溶解和對流擴(kuò)散。 雙膜理論把復(fù)雜的相際傳質(zhì)過程大為簡化。對于具有固定相界面的系統(tǒng)及速度不高的兩流體間的傳質(zhì)，雙膜理論與實(shí)際情況是相當(dāng)符合的。根據(jù)這一理論的基本概念所確定的相際傳質(zhì)速率關(guān)系，至今仍是傳質(zhì)設(shè)備設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，這一理論對于生產(chǎn)實(shí)際具有重要的指導(dǎo)意義。 cciipp 第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 四、吸收速率方程 所謂吸收速率即指單位傳質(zhì)面積上單位時間內(nèi)吸收的溶質(zhì)量。表明吸收速率與吸收推動力之間關(guān)系的數(shù)學(xué)式即為吸收速率方程式。吸收速率用符號NA表示，其單位為kmol/(s) 。 按照雙膜理論，吸收過程無論是物

17、質(zhì)傳遞的過程，還是傳遞方向上的濃度分布情況，都類似于間壁式換熱器中冷熱流體之間的傳熱步驟和溫度分布情況。所以可用類似于傳熱速率方程的形式來表達(dá)吸收速率方程。 吸收速率=過程推動力/過程阻力=吸收系數(shù)過程推動力 由于吸收的推動力可以用各種不同形式的濃度差來表示，所以，吸收速率方程也有多種形式。第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 1.氣膜吸收速率方程式 吸收質(zhì)從氣相主體通過氣膜傳遞到相界面時的吸收速率方程可表示為： （8-12a） 或 （8-12b） 式中YA、Yi氣相主體和相界面處吸收質(zhì)的比摩爾分?jǐn)?shù)； K氣氣膜吸收系數(shù)，kmol/(m2s)。 氣膜吸收系數(shù)的倒數(shù)即表示吸收質(zhì)通過氣膜的傳遞阻力，這個阻力

18、的表達(dá)形式是與氣膜推動力（ YA-Yi ）相對應(yīng)的。 )(iAAYYkN氣氣kYYNiAA1第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 2.液膜吸收速率方程式 吸收質(zhì)從相界面處通過液膜傳遞進(jìn)入液相主體的吸收速率方程可表示為： （8-13a） 或 （8-13b） 式中 、 液相主體和相界面處液相中吸收質(zhì)的 比摩爾分?jǐn)?shù)； 液膜吸收系數(shù)，kmol/(m2s)。 )(AiAXXkN液液kXXNAiA1AXiX液k第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 液膜吸收系數(shù)的倒數(shù)即表示吸收質(zhì)通過液膜的傳遞阻力，這個阻力的表達(dá)形式是與液膜推動力（ ）相對應(yīng)的。 3吸收總系數(shù)及其相應(yīng)的吸收速率方程式 為了避開難于測定的界面濃度，可以仿效傳

19、熱中類似問題的處理方法。研究傳熱速率時，可以避開壁面溫度而以冷、熱兩流體溫度之差來表示傳熱的總推動力。對于吸收過程，同樣可以采用兩相主體濃度的某種差值來表示總推動力而寫出吸收速率方程式。 吸收速率=總推動力/總阻力= 兩相主體濃度差/兩膜阻力之和 因此，吸收過程的總推動力應(yīng)該用任何一相主體濃度與其平衡濃度的差值來表示。 AAXX*第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 （1）以（ ）表示總推動力的吸收速率方程式 （8-14a） 或 （8-14b） 式中 氣相吸收總系數(shù)，kmol/(m2s)。 上式即為以（ ）為總推動力的吸收速率方程式。氣相吸收總系數(shù)的倒數(shù) 為兩膜的總阻力，此阻力由氣膜阻力 與液膜阻力

20、組成。即： *AAYY )AAAYYKN（氣氣K*AAYY 氣K1氣k1液km氣KYYNAAA1*第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 （8-15） 對溶解度大的易溶氣體，相平衡常數(shù) 很小。在 和 值數(shù)量級相近的情況下,必然有 ， 相應(yīng)很小，可以忽略，則式（8-15）可簡化為： 或 （8-16） 此時表明易溶氣體的液膜阻力很小，吸收的總阻力集中在氣膜內(nèi)。這種情況下氣膜阻力控制著整個吸收過程速率，故稱為“氣膜控制” 。液氣氣kmkK11m氣k液k液氣kmk1液km氣氣kK11氣氣kK第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 （2）以（ ）表示總推動力的吸收速率方程式 (8-17a) 或 （8-17b） 式中 液相吸

21、收總系數(shù)，kmol/(m2s)。 上式即為以（ ）為總推動力的吸收速率方程式。液相吸收總系數(shù)的倒數(shù) 為兩膜的總阻力，此阻力由氣 膜阻力 與液膜阻力 組成。即： (8-18)AAXX*)AAAXXKN（液液KXXNAAA1*液KAAXX*液K1氣mk1液k1液氣液kmkK111第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 對溶解度小的難溶氣體， 值很大，在 和 值數(shù) 量級相近的情況下，必然有 ， 很小，也可以忽略，則式 （8-18） 可簡化為： 或 (8-19) 此時表明難溶氣體的總阻力集中在液膜內(nèi)，這種情況下液膜阻力控制整個吸收過程速率，故稱為“液膜控制”。m氣k液k， 氣mkk11氣mk1 液液kK11液液

22、kK液氣液kmkK111第二節(jié) 吸收過程的相平衡關(guān)系 對于溶解度適中的氣體吸收過程，氣膜阻力與液膜阻力均不可忽略。要提高過程速率，必須兼顧氣、液兩膜阻力的降低。 正確判別吸收過程屬于氣膜控制或液膜控制，將給吸收過程的計(jì)算和設(shè)備的選型帶來方便。如氣膜控制系統(tǒng)，選用式（8-14a）和式（8-16）計(jì)算十分方便。在操作中增大氣速，可減薄氣膜厚度，降低氣膜阻力，有利于提高吸收速率。 由于推動力所涉及的范圍不同及濃度的表示方法不同，吸收速率呈現(xiàn)了上述多種形態(tài)。所以，各式中吸收系數(shù)與推動力的正確搭配及單位的一致性應(yīng)特別予以注意。 第三節(jié) 吸收過程的計(jì)算 一、吸收塔的物料衡算和操作線方程 1全塔物料衡算 在

23、單組分氣體吸收過程中，吸收質(zhì)在氣液兩相中的濃度沿著吸收塔高不斷的變化，導(dǎo)致氣液兩相的總量也隨塔高而變化。由于通過吸收塔的惰性氣量和吸收劑量可認(rèn)為不變，因而在進(jìn)行吸收物料衡算時氣、液兩相組成用比摩爾分?jǐn)?shù)表示就十分方便。 圖8-4為穩(wěn)定操作狀態(tài)下、單組分吸收逆流接觸的填料吸收塔。圖中符號如下： 通過吸收塔的惰性氣體量，kmol/s； 通過吸收塔的吸收劑量，kmol/s； 進(jìn)塔、出塔氣體中溶質(zhì)A的比摩爾分?jǐn)?shù) 出塔、進(jìn)塔溶液中溶質(zhì)A的比摩爾分?jǐn)?shù)。 VL1Y2Y1X2X第三節(jié) 吸收過程的計(jì)算 （注意：本章中塔底截面一律以下標(biāo)“1”代表，塔頂截面 一律以下標(biāo)“2”代表） 對單位時間內(nèi)進(jìn)、出吸收塔的溶質(zhì)量作

24、物料衡算，可得下式： 整理，得 （8-20） 式中 為單位時間內(nèi)全塔吸收的吸收質(zhì)的量，單位與、一致。 一般情況下，進(jìn)塔混合氣的組成與流量是吸收任務(wù)規(guī)定了的，如果吸收劑的組成與流量已經(jīng)確定，則、及皆為已知數(shù)。又根據(jù)吸收操作的分離指標(biāo)吸收率，可以得知?dú)怏w出塔時的濃度： 1221LXVYLXVY)()(2121XXLYYVAGAG第三節(jié) 吸收過程的計(jì)算 一般情況下，進(jìn)塔混合氣的組成與流量是吸收任務(wù)規(guī)定了的，如果吸收劑的組成與流量已經(jīng)確定，則 、 、 及 皆為已知數(shù)。又根據(jù)吸收操作的分離指標(biāo)吸收率 ，可以得知?dú)怏w出塔時的濃度 ： （8-21） 式 中，表示氣相中溶質(zhì)被吸收的百分率，稱為吸收率。 如此，

25、通過全塔物料衡算式（8-20）可以求得塔底排除的吸收液組成。在已知 、 、 、 和 的情況下，也可由式（8-20）計(jì)算 ，從而進(jìn)一步求算吸收率，判斷是否已達(dá)分離要求。V1YL2X)1(12 YY 121/YYY LV1Y1X2X2Y2Y第三節(jié) 吸收過程的計(jì)算 2操作線方程與操作線 在逆流操作的填料塔內(nèi)，氣體自下而上，其組成由 逐漸變至 ，液體自上而下，其組成由 逐漸變至 。那么，填料層中各個截面上的氣、液濃度 與 之間的變化關(guān)系，需在填料層中的任一截面與塔的任一端面之間作物料衡算。 在圖8-4所示的塔內(nèi)任取m-n截面與塔底（圖示虛線范圍）作溶質(zhì)的物料衡算，得： 整理，得 （8-22）1Y2Y2

26、X1XYXLXVYLXVY1111XVLYXVLY第三節(jié) 吸收過程的計(jì)算 式中 m-n截面上氣相中溶質(zhì)的比摩爾分?jǐn)?shù)； m-n截面上液相中溶質(zhì)的比摩爾分?jǐn)?shù)。 式（8-22）稱為吸收塔的操作線方程，它表明塔內(nèi)任一截面上的氣相組成 與液相組成 之間成直線關(guān)系，直線的斜率為 ，且此直線通過 及 兩點(diǎn)。標(biāo)繪在圖8-5中的直線 AB，即為操作線。操作線上任何一點(diǎn)，代表著塔內(nèi)相應(yīng)截面上的液、氣組成，端點(diǎn)A代表塔頂稀端，端點(diǎn)B代表塔底濃端。 應(yīng)指出，操作線方程式及操作線都是由物料衡算得來的，與系統(tǒng)的平衡關(guān)系、操作溫度和壓力、塔的結(jié)構(gòu)型式等無關(guān)。YXB,(1X)1YA,(2X)2YYXVL第三節(jié) 吸收過程的計(jì)算

27、 在進(jìn)行吸收操作時，塔內(nèi)任一截面上溶質(zhì)在氣相中的實(shí)際組成總是高于其平衡組成，所以操作線總是位于平衡線的上方。反之，如果操作線位于平衡線的下方，則應(yīng)進(jìn)行解吸過程。第三節(jié) 吸收過程的計(jì)算 由圖8-5可知吸收塔內(nèi)任一截面處氣液兩相間的傳質(zhì)推動力是由操作線和平衡線的相對位置決定的。操作線上任一點(diǎn)的坐標(biāo)代表塔內(nèi)某一截面處氣、液兩相的組成狀態(tài)，該點(diǎn)與平衡線之間的垂直距離即為該截面上以氣相比摩爾分?jǐn)?shù)表示的吸收總推動力（ ）；與平衡線之間的水平距離則表示該截面上以液相比摩爾分?jǐn)?shù)表示的吸收總推動力（ ）。在操作線上至點(diǎn)范圍內(nèi)，由操作線與平衡線之間垂直距離（或水平距離）的變化情況，可以看出整個吸收過程中推動力的變

28、化。顯然，操作線與平衡線之間的距離越遠(yuǎn)，則傳質(zhì)推動力越大。YYXX第三節(jié) 吸收過程的計(jì)算 二、吸收劑消耗量 1吸收劑的單位耗用量 由逆流吸收塔的物料衡算可知 （8-23） 在 、 、 、 已知的情況下，吸收塔操作線的一個端點(diǎn) A（ 、 ）已經(jīng)固定，另一個端點(diǎn)B則在的水平線 上移動，點(diǎn)B的橫坐標(biāo)取決于操作線的斜率 ，如圖8-6所示。 操作線的斜率稱為液氣比，是吸收劑與惰性氣體摩爾流量的比，即處理含單位千摩爾惰性氣的原料氣所用的純吸收劑耗用量大小。液氣比對吸收設(shè)備尺寸和操作費(fèi)用有直接的影響。 2121XXYYVLV1Y2Y2X2X2Y1YY VL第三節(jié) 吸收過程的計(jì)算 操作線的斜率稱為液氣比 ，是

29、吸收劑與惰性氣體摩爾流量的比，即處理含單位千摩爾惰性氣的原料氣所用的純吸收劑耗用量大小。液氣比對吸收設(shè)備尺寸和操作費(fèi)用有直接的影響。VL圖8-6吸收塔的最小液氣比第三節(jié) 吸收過程的計(jì)算 當(dāng)吸收劑用量增大，即操作線的斜率 增大，則操作線向遠(yuǎn)離平衡線方向偏移，如圖8-6中AC線所示，此時操作線與平衡線間的距離增大，即各截面上吸收推動力（ ）增大。若在單位時間內(nèi)吸收同樣數(shù)量的溶質(zhì)時，設(shè)備尺寸可以減小，設(shè)備費(fèi)用降低；但是，吸收劑消耗量增加，出塔液體中溶質(zhì)含量降低，吸收劑再生所需的設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)均增大。 VLYY第三節(jié) 吸收過程的計(jì)算 若減少吸收劑用量， 減小，操作線向平衡線靠近，傳質(zhì)推動力（ ）必然減

30、小，所需吸收設(shè)備尺寸增大，設(shè)備費(fèi)用增大。當(dāng)吸收劑用量減小到使操作線的一個端點(diǎn)與平衡線相交，如圖8-6中AD線所示，在交點(diǎn)處相遇的氣液兩相組成已相互平衡，此時傳質(zhì)過程的推動力為零，因而達(dá)到此平衡所需的傳質(zhì)面積為無限大（塔為無限高）。這種極限情況下的吸收劑用量稱為最小吸收劑用量，用 表示，相應(yīng)的液氣比稱為最小液氣比，用 表示。顯然，對于一定的吸收任務(wù)，吸收劑的用量存在著一個最低極限，若實(shí)際液氣比小于最小液氣比時，便不能達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的分離要求。 VLYYminLmin)(VL第三節(jié) 吸收過程的計(jì)算 由以上分析可見，吸收劑用量的大小，從設(shè)備費(fèi)與操作費(fèi)兩方面影響到生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)選擇一個適宜的液氣

31、比，使兩項(xiàng)費(fèi)用之和最小。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般情況下取操作液氣比為最小液氣比的1.12.0倍較為適宜。即； (8-24) 必須指出，為了保證填料表面能被液體充分潤濕，還應(yīng)考慮到單位時間每平方米塔截面上流下的液體量（稱為噴淋密度）不得小于某一最低允許值。如果按式(8-24)算出的吸收劑用量不能滿足充分潤濕填料的起碼要求，則應(yīng)采用更大的液氣比。 min)0 . 21 . 1 (VLVL第三節(jié) 吸收過程的計(jì)算 2最小液氣比的求法 最小液氣比可用圖解或計(jì)算法求出： （1）圖解法 一般情況下，平衡線如圖8-6（a）所示 的曲線，則由圖讀出與 相平衡的的數(shù)值后，用下式計(jì) 算最小液氣比： （8-25） 如果平衡

32、線為圖8-6（b）所示的曲線，則應(yīng)過點(diǎn)作平衡曲線的切線，由圖讀出點(diǎn)的橫坐標(biāo) 的數(shù)值，代入式（8-25）計(jì)算最小液氣比。2121minXXYYVL1Y1X1X （2）計(jì)算法 若平衡線為直線并可表示為 時，則上式可表示為 （8-26） 三、填料塔直徑的計(jì)算 吸收塔的塔徑可根據(jù)圓形管道直徑計(jì)算公式確定，即 （8-27）2121minXmYYYVLmXYuqDV4第三節(jié) 吸收過程的計(jì)算第三節(jié) 吸收過程的計(jì)算式中 吸收塔的內(nèi)徑，m ； 操作條件下混合氣體的體積流量，m3/s ； 空塔氣速，即按空塔截面積計(jì)算的混合氣 速度，m/s 。其值約為到 m/s不等，適宜 的數(shù)值由實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)式求得。 在吸收過程中，

33、由于吸收質(zhì)不斷進(jìn)入液相，故混合氣量由塔底至塔頂逐漸減小。在計(jì)算塔徑時，一般應(yīng)以入塔時氣量為依據(jù)。 DVqu第三節(jié) 吸收過程的計(jì)算 四、填料層高度的計(jì)算 為了達(dá)到指定的分離要求，吸收塔必須提供足夠的氣液兩相接觸面積。填料塔提供接觸面積的元件為填料，因此，塔內(nèi)的填料裝填量或一定直徑的塔內(nèi)填料層高度將直接影響吸收結(jié)果。就基本關(guān)系而論，填料層高度Z等于所需的填料層體積V除以塔截面積S。塔截面積已由塔徑確定，填料層體積V則取決于完成規(guī)定任務(wù)所需的總傳質(zhì)面積A和每m3填料層所能提供的氣液有效接觸面積 。即： (8-28) aAV aSASVZ第三節(jié) 吸收過程的計(jì)算 上式總傳質(zhì)面積應(yīng)等于塔的吸收負(fù)荷 （單位

34、時間內(nèi)的傳質(zhì)量）與塔內(nèi)傳質(zhì)速率 （單位時間內(nèi)單位氣液接觸面積上的傳質(zhì)量）的比值。計(jì)算塔的吸收負(fù)荷要依據(jù)物料衡算關(guān)系，計(jì)算傳質(zhì)速率要依據(jù)吸收速率方程式，而吸收速率方程中的推動力總是實(shí)際濃度與某種平衡濃度的差額，因此又要知道相平衡關(guān)系。所以，填料層高度的計(jì)算將涉及物料衡算、傳質(zhì)速率與相平衡這三種關(guān)系式的應(yīng)用。 填料層高度的確定，可由前述的吸收速率方程式引出，但上述吸收速率方程式中的推動力均表示吸收塔某個截面上的數(shù)值。而對整個吸收過程，氣液兩相的吸收質(zhì)濃度在吸收塔內(nèi)各個截面上都不同，顯然各個截面上的吸收推動力也不相同。全塔范圍內(nèi)的吸收推動力可仿照傳熱一樣用平均推動力表示。式（8-14a）和(8-17

35、a)可表示為：AGAN第三節(jié) 吸收過程的計(jì)算 （8-29a） (8-29b) 此時 為全塔范圍內(nèi)的吸收速率,它的意義為：單位時間內(nèi)全塔吸收的吸收質(zhì)的量 與吸收塔提供的傳質(zhì)面積 的比值,即 填料層高度 為的填料塔所提供的傳質(zhì)面積 （氣液接觸面積）為： （8-30a） 均氣YKNA均液XKNAANAGAAGNAAAXXLAYYV2121ZA均氣YKYYVNGAAA21第三節(jié) 吸收過程的計(jì)算 或 （8-30b） 將以上二式分別代入（8-28）并整理，得 總推動力以氣相組成表示時的公式為： （8-31a） 總推動力以液相組成表示時的公式為： (8-31b)均液XKXXLNGAAA21均氣YaSKYYV

36、Z21均液XaSKXXLZ21第三節(jié) 吸收過程的計(jì)算 上二式中單位體積填料層內(nèi)的有效接觸面積a（稱為有效比表面積）值不僅與填料的形狀、尺寸及充填狀況有關(guān)，而且受流體物性及流體狀況的影響。a的數(shù)值很難直接測定。為了避開難以測得的有效比表面積a，常將它與吸收系數(shù)的乘積視為一體，作為一個完整的物理量來看待，這個乘積稱為“體積吸收總系數(shù)”。譬如 及 分別稱為氣相體積吸收總系數(shù)及液相體積吸收總系數(shù)，其單位均為kmol/(m3s)。 aK氣aK液第三節(jié) 吸收過程的計(jì)算 當(dāng)吸收過程的平衡線為直線或操作范圍內(nèi)平衡線段為直線時，平均推動力取吸收塔頂與吸收塔底推動力的對數(shù)平均值。即 （8-32a） (8-32b)

37、 22112211ln)()(YYYYYYYYY均2121lnYYYY22112211ln)()(XXXXXXXXX均2121lnXXXX第四節(jié) 填料塔 一、填料塔的構(gòu)造 填料塔由塔體、填料、液體分布裝置、填料壓板，填料支承裝置、液體再分布裝置等構(gòu)成，如圖8-7所示。 填料塔操作時，液體自塔上部進(jìn)入，通過液體分布器均勻噴灑在塔截面上并沿填料表面成膜狀流下。當(dāng)塔較高時，由于液體有向塔壁面偏流的傾向，使液體分布逐漸變得不均勻，因而經(jīng)過一定高度的填料層需要設(shè)置液體再分布器，將液體重新均勻分布到下段填料層的截面上，最后液體經(jīng)填料支承裝置由塔下部排出。 第四節(jié) 填料塔 氣體自塔下部經(jīng)氣體分布裝置送入，通

38、過填料支承裝置在填料縫隙中的自由空間上升并與下降的液體相接觸，最后從塔上部排出。為了除去排出氣體中夾帶的少量霧狀液滴，在氣體出口處常裝有除沫器。填料層內(nèi)氣液兩相呈逆流接觸，填料的潤濕表面即為氣液兩相接觸的有效傳質(zhì)面積。 二、填料及其特性 1填料特性 填料是具有一定幾何形體結(jié)構(gòu)的固體元件。填料的作用是使氣液兩相的接觸面積增大。填料塔操作性能的優(yōu)劣，與所選擇的填料密切相關(guān)，因此，根據(jù)填料特性，合理選擇填料顯得猶為重要。填料的主要性能可由以下特征參數(shù)表示。 第四節(jié) 填料塔 圖8-7填料塔的典型結(jié)構(gòu)第四節(jié) 填料塔 （1）比表面積a 填料的比表面積是指單位體積填料的表面積，其單位為/m3。填料的比表面積

39、越大，提供的氣液接觸面積越大。但是由于填料堆積過程中的互相屏蔽，以及填料潤濕并不完全，因此實(shí)際的氣液接觸面積必小于填料的比表面積。 （2）空隙率 填料的空隙率是指單位體積填料層所具有的空隙體積，是一個無單位的量?？障堵试酱螅ㄟ^的氣體阻力越小，通過能力也越大。 第四節(jié) 填料塔（3）單位體積內(nèi)堆積填料的數(shù)目 單位體積內(nèi)堆積填料的數(shù)目與填料尺寸大小有關(guān)。對同一種填料，減小填料尺寸則填料數(shù)目增加，單位體積填料的造價增加，填料層的比表面積增大而空隙率下降，氣體阻力也相應(yīng)增加。反之，填料尺寸若過大，在靠近壁面處，由于填料與塔壁之間的空隙大，塔截面上這種實(shí)際空隙率分布的不均勻性，引起氣液流動沿塔截面分布

40、不均。因此，填料的尺寸不應(yīng)大于塔徑D的（1/10）（1/8）。 （4）填料因子 在填料被潤濕前后，其比表面積與空隙率均有所不同，可用干填料因子和濕填料因子來表征這種差別。干填料因子定義為 ，單位為1/m，其值由試驗(yàn)測定；濕填料因子又簡稱填料因子，用符號表示，其單位為 1/m，其值亦由實(shí)驗(yàn)測定。 3a第四節(jié) 填料塔 （5）堆積密度 填料的堆積密度是指單位體積填料的質(zhì)量，單位為/m3。它的數(shù)值大小影響到填料支承板的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，此外，填料的壁厚越薄，單位體積填料的質(zhì)量就越小，即 就小，材料消耗量也低，但應(yīng)保證填料個體有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，不致壓碎或變形。 除以上特性外，還要從經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性等方面去考察各種

41、填料的優(yōu)劣。盡量選用造價低、堅(jiān)固耐用、機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好及耐腐蝕的填料。 PP第四節(jié) 填料塔 2常用填料 常用填料分為實(shí)體填料和網(wǎng)體填料兩大類。實(shí)體填料包括環(huán)形填料、鞍形填料和波紋填料等；網(wǎng)體填料有鞍形網(wǎng)、網(wǎng)環(huán)等。用于制造填料的材料可以用金屬，也可以用陶瓷、塑料等非金屬材料。金屬填料強(qiáng)度高，壁薄，空隙率和比表面積均較大，多用于無腐蝕性物料的分離。陶瓷填料應(yīng)用的最早，其潤濕性能好，但因壁厚，空隙小，阻力大，氣液分布不均勻，傳質(zhì)效率低，且易破碎，僅用于高溫、強(qiáng)腐蝕場合。塑料填料近年來發(fā)展很快，因其價格低廉，質(zhì)輕耐腐，加工方便，在工業(yè)上應(yīng)用日趨廣泛，但潤濕性能差。第四節(jié) 填料塔 填料的填充方法

42、可采用散裝或整砌兩種方式。前者分散隨機(jī)堆放，后者在塔中成整齊的有規(guī)則排列。裝散裝填料前先在塔內(nèi)灌滿水，然后從人孔或塔頂將填料倒入，邊倒邊將填料表面扒平，填料裝至規(guī)定高度后，放凈塔內(nèi)的水。裝整砌填料，人進(jìn)入塔內(nèi)進(jìn)行排列，直裝到規(guī)定的高度。早期使用的填料為碎石、焦炭等天然塊狀物，后來廣泛使用瓷環(huán)和木柵等人造填料。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，目前散裝填料中金屬環(huán)矩鞍形填料綜合性能最好，而整砌填料以波紋填料為最優(yōu)，下面分別介紹。第四節(jié) 填料塔 （1）拉西環(huán) 拉西環(huán)是最早的一種填料，為外徑與高度相等的空心圓柱體，如圖8-8（a）所示，它是具有內(nèi)外表面的環(huán)狀實(shí)壁填料。拉西環(huán)形狀簡單，制造容易，但當(dāng)拉西環(huán)橫臥放置時，內(nèi)表層

43、不易被液體潤濕且氣體不能通過，而且彼此容易重疊，使部分表面互相屏蔽，因而氣液有效接觸面積降低，流體阻力增大。 （2）鮑爾環(huán) 鮑爾環(huán)填料是在拉西環(huán)填料的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)而研制的填料，如圖8-8（b）所示。其結(jié)構(gòu)是在拉西環(huán)的側(cè)壁上開出一排或兩排位置交錯的窗口，窗口的一邊仍與圓環(huán)本體相連，其余邊向內(nèi)彎向環(huán)的中心以形成舌片，而在環(huán)上形成開孔。無論鮑爾環(huán)如何堆積，其氣液流通順暢，氣體阻力大大降低，液體有多次聚集、滴落和分散的機(jī)會，并且內(nèi)外表層均可有效利用。此外，使用鮑爾環(huán)填料不會產(chǎn)生嚴(yán)重的偏流和溝流現(xiàn)象，因此，即使填料層較高，一般也不需要分段，并無須設(shè)置液體再分布裝置。 第四節(jié) 填料塔 圖8-8幾種填料的

44、外形（a）拉西環(huán)；（b）鮑爾環(huán)；（c）階梯環(huán)；（d）弧鞍；（e）矩鞍；（f）金屬矩鞍第四節(jié) 填料塔 鮑爾環(huán)的性能優(yōu)于拉西環(huán)。鮑爾環(huán)因其具有生產(chǎn)能力大、氣體流動阻力小、操作彈性較大、傳質(zhì)效率較高等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。鮑爾環(huán)可用陶瓷、金屬或塑料等材料 （3）階梯環(huán) 階梯環(huán)填料是在鮑爾環(huán)填料的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)而發(fā)展起來的一種新型填料，如圖 8-8（c）所示。其結(jié)構(gòu)與鮑爾環(huán)相似，只是長徑比略小，其高度通常只有直徑的一半，環(huán)上也有開孔和內(nèi)彎的舌片。因階梯環(huán)的一端有向外翻的喇叭口，故散裝堆積過程中環(huán)與環(huán)之間呈點(diǎn)接觸，互相屏蔽的可能性大為減少，使床層均勻且空隙率增大，是目前使用的環(huán)形填料中性能最佳

45、的一種。第四節(jié) 填料塔 （4）鞍形填料 鞍形填料有弧鞍與矩鞍兩種。鞍形填料是敞開型填料，其特點(diǎn)為表面全部敞開，不分內(nèi)外，液體在表面兩側(cè)均勻流動，流體通道為圓弧形，使流體阻力減小。 弧鞍形填料又稱貝爾鞍填料，如圖 8-8（d）所示。它的外形似馬鞍，兩面是對稱的，使液體在兩側(cè)分布同樣均勻。但由于其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，弧鞍形填料容易產(chǎn)生重疊，使有效比表面積減小。另外，因其壁較薄，機(jī)械強(qiáng)度低而容易破碎。 矩鞍形填料 矩鞍形填料是在弧鞍形填料的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，如圖 8-8（e）所示。它的內(nèi)外表面形狀不同，填料堆積時不易重疊，填料層的均勻性大為提高，同時機(jī)械強(qiáng)度也有所增強(qiáng)。矩鞍形填料處理能力大，氣體流動阻力小，

46、是一種性能優(yōu)良的填料。它的構(gòu)形比較簡單，加工比弧鞍方便，一般用陶瓷制造。 第四節(jié) 填料塔 （5）金屬鞍環(huán)填料 金屬鞍環(huán)填料是綜合了鮑爾環(huán)填料通量大及鞍形填料的液體再分布性能好的優(yōu)點(diǎn)而開發(fā)出的新型填料，如圖 8-8（f）所示。是由薄金屬板沖程的整體鞍環(huán)，其特點(diǎn)為：保留了鞍形填料的弧形結(jié)構(gòu)及鮑爾環(huán)的環(huán)形結(jié)構(gòu)，并且有內(nèi)彎葉片的小窗，全部表面能被有效地利用。 （6）波紋填料 波紋填料是一種整砌結(jié)構(gòu)的新型高效填料，。由許多層波紋薄板或金屬網(wǎng)組成，有高度相同但長度不等的若干塊波紋薄板搭配排列成波紋填料盤（其結(jié)構(gòu)如圖8-9所示）。波紋與水平方向成45傾角，相鄰盤旋轉(zhuǎn)90后重疊放置，使其波紋傾斜方向互相垂直。

47、每一塊波紋填料盤的直徑略小于塔體內(nèi)徑，若干塊波紋填料盤疊放于塔內(nèi)。氣液兩相在各波紋盤內(nèi)呈曲折流動以增加湍動速度。 第四節(jié) 填料塔 波紋填料具有氣液分布均勻，氣液接觸面積大，通量大，傳質(zhì)效率高、流體阻力小等優(yōu)點(diǎn)，是一種高效節(jié)能的新型填料。這種填料的缺點(diǎn)是造價較高，不適于有沉淀物、容易結(jié)疤、聚合或粘度較大的物料。此外，填料的裝卸、清理也較困難。波紋填料可用金屬、陶瓷、塑料、玻璃鋼等材料制造，可根據(jù)不同的操作溫度及物料腐蝕性，選用適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)。 圖8-9波紋填料的結(jié)構(gòu)第四節(jié) 填料塔 三、填料塔的附屬設(shè)備 設(shè)計(jì)填料塔時，有些附屬結(jié)構(gòu)如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，將會造成填料層氣液分布不均，嚴(yán)重影響傳質(zhì)效果；或者阻力過大

48、降低塔的生產(chǎn)能力?，F(xiàn)對一些主要附屬結(jié)構(gòu)的功能及工藝設(shè)計(jì)要求簡介如下，其具體結(jié)構(gòu)可查閱有關(guān)設(shè)計(jì)參考資料。 1.填料支承板 支承填料的構(gòu)件稱為填料支承板。氣體流經(jīng)支承板的通道截面積不能低于填料層的空隙率，否則將增大壓力降，降低生產(chǎn)能力，其機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)足以支承填料的重量。常用的填料支承板有柵板式式及升氣管式。 第四節(jié) 填料塔 2.液體噴淋器 一般填料塔塔頂都應(yīng)裝設(shè)液體噴淋器，以保證從塔頂引入的液體能沿整個塔截面均勻的分布進(jìn)入填料層，否則部分填料得不到潤濕，將會降低填料層的有效利用率，影響傳質(zhì)效果。常見的噴淋器有管式噴淋器、蓮蓬式噴灑器及盤式分布器。 3.液體再分布器 填料塔操作時，因?yàn)樗诿孀枇π?，?/p>

49、體沿填料層向下流動的過程中有逐漸離開中心向塔壁集中的趨勢。這樣，沿填料層向下距離愈遠(yuǎn)，填料層中心的潤濕程度就愈差，形成了所謂“干錐體”的不正?，F(xiàn)象，減小了氣、液相有效接觸面積。當(dāng)填料層很高時，克服“干錐體”現(xiàn)象的措施是沿填料層高度每隔一定距離，裝設(shè)液體再分布器，使沿塔壁流下的液體再流向填料層中心。常用的液體再分布器有錐形及槽形兩種形式。第四節(jié) 填料塔 4.氣體分布器 填料塔的氣體進(jìn)口裝置應(yīng)能防止淋下的液體進(jìn)入進(jìn)氣管，同時能使氣體分布均勻。對于直徑500mm以下的小塔，可使進(jìn)氣管伸到塔的中心，管端切成45向下的斜口即可。對于大塔可采用喇叭形擴(kuò)大口或多孔盤管式分布器。 5.排液裝置 塔內(nèi)液體從塔底排出時，應(yīng)采取措施既能使液體順利流出，又能保證塔內(nèi)氣體不會從排液管排出。為此可在排液管口安裝調(diào)節(jié)閥門或采用不同的排液阻氣液封裝置。 第四節(jié) 填料塔 6.除霧器 若經(jīng)吸收處理后的氣體為下一工序的原料，或吸收劑價昂、毒性較大時，從塔頂排出的氣體應(yīng)盡量少夾帶吸收劑霧沫，需在塔頂安裝除霧器，常用的除霧器有折板除霧器、填料除霧器及絲網(wǎng)除霧器。 四、填料塔內(nèi)的流體力學(xué)特征 填料塔內(nèi)的流體力學(xué)特性包括氣體通過填料層的壓降、液泛速度、持液量（操作時單位體積填料層內(nèi)持有的液體體積）