《化工原理》第八章氣體吸收

1、8.7.1 塔填料 第八章 氣體吸收8.7 填料塔 一、填料的類型 二、填料的性能及其評(píng)價(jià) 三、填料的選擇 1.填料類型的選擇 填料類型的選擇考慮因素 v 填料的傳質(zhì)效率要高v 填料的通量要大v 填料的壓降要低v 填料抗污堵性能強(qiáng)v 填料便于拆裝、檢修2.填料規(guī)格的選擇 散裝填料常用的規(guī)格（公稱直徑） DN16 DN25 DN38 DN50 DN76(1)散裝填料規(guī)格的選擇 填料規(guī)格傳質(zhì)效率填料層壓降選擇原則：D/d 8塔徑填料公稱直徑三、填料的選擇 (2)規(guī)整填料規(guī)格的選擇 規(guī)整填料常用的規(guī)格（比表面積）125 150 250 350 500 700 同種類型的規(guī)整填料，其比表面積越大，傳質(zhì)

2、效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費(fèi)用也明顯增加。故選用時(shí)，應(yīng)從分離要求、通量要求、場(chǎng)地條件、物料性質(zhì)以及設(shè)備投資、操作費(fèi)用等方面綜合考慮。 三、填料的選擇 8.7.1 塔填料 第八章 氣體吸收8.7 填料塔 8.7.2 填料塔的流體力學(xué)性能與操作特性一、填料塔的流體力學(xué)性能 填料層的持液量是指在一定操作的條件下，在單位體積填料層內(nèi)所積存的液體體積。 持液量總持液量 Ht動(dòng)持液量 Ho靜持液量 Hs1.填料層的持液量 HtHo Hs填料液體/33mm分析 Ht填料層壓降傳質(zhì)效率生產(chǎn)能力填料層的壓降形成v 液膜與填料表面的摩擦v 液膜與上升氣體的摩擦u 一定L L 一定u填料塔的流體力學(xué)性能分

3、析 PPPZP /u單位高度填料層壓降一、填料塔的流體力學(xué)性能2.填料層的壓降 填料層的P u關(guān)系液泛區(qū)載液區(qū)恒持液量區(qū)泛點(diǎn)載點(diǎn)二、填料塔的操作特性 氣液兩相的均勻分布是填料塔設(shè)計(jì)與操作中十分重要的問(wèn)題。 氣液分布初始分布動(dòng)態(tài)分布1.填料塔內(nèi)的氣液分布 進(jìn)塔的氣液兩相通過(guò)分布裝置所進(jìn)行的強(qiáng)制分布。 在一定的操作條件下，氣液兩相在填料層內(nèi)，依靠自身性質(zhì)與流動(dòng)狀態(tài)所進(jìn)行的隨機(jī)分布。 2.液體噴淋密度與填料表面的潤(rùn)濕 單位塔截面積上單位時(shí)間內(nèi)噴淋的液體體積液體噴淋密度。qULV,3600m3/(m2h) 液體體積流量，m3/s 填料塔的截面積，m2二、填料塔的操作特性（1）液體噴淋密度 LVq,(2

4、)最小液體噴淋密度 為保證填料層的充分潤(rùn)濕，必須保證液體噴淋密度大于某一極限值 最小液體噴淋密度。UmintWaLUminmin)(最小液體噴淋密度，m3/(m2h)最小噴淋密度計(jì)算式 最小潤(rùn)濕速率，m3/(mh)經(jīng)驗(yàn)值二、填料塔的操作特性min)(WL 在泛點(diǎn)氣速下，持液量的增多使液相由分散相變?yōu)檫B續(xù)相，而氣相則由連續(xù)相變?yōu)榉稚⑾啵藭r(shí)氣體呈氣泡形式通過(guò)液層，氣流出現(xiàn)脈動(dòng)，液體被帶出塔頂，塔的操作極不穩(wěn)定，甚至被破壞，此種情況稱為液泛。 液泛時(shí)的空塔氣速泛點(diǎn)氣速 uF二、填料塔的操作特性3.液泛(1)填料塔的液泛現(xiàn)象 uF影響液泛的因素填料特性流體物性LLV液氣比分析 uFuFuFuF二、填

5、料塔的操作特性VmLmqq,(2)影響液泛的因素 (3)泛點(diǎn)率100Fuu散裝填料50規(guī)整填料6085%95%二、填料塔的操作特性 為保證填料塔正常操作，其操作氣速應(yīng)低于泛點(diǎn)氣速，操作氣速與泛點(diǎn)氣速的比值稱為泛點(diǎn)率。 安全系數(shù)uFu(4)泛點(diǎn)氣速的計(jì)算二、填料塔的操作特性 貝恩霍根關(guān)聯(lián)式 8/14/1,2 . 032)()()(lgLVVmLmLLVtFqqKAaguA、K 關(guān)聯(lián)式常數(shù)，由表 8-9 查出。 ?？颂?Eckert)通用關(guān)聯(lián)圖 散裝填料的泛點(diǎn)氣速可用埃克特通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算。埃克特通用關(guān)聯(lián)圖5 . 0,)(LVVmLmqq橫坐標(biāo)縱坐標(biāo)5 . 02)(LLVFFguLO2H泛點(diǎn)填料因子

6、UbaFlglg二、填料塔的操作特性a、b 關(guān)聯(lián)式常數(shù)，由有關(guān)手冊(cè)查出。 為了工程計(jì)算方便，將散裝填料的泛點(diǎn)填料因子進(jìn)行歸納整理，得到與液體噴淋密度無(wú)關(guān)的泛點(diǎn)填料因子平均值，部分散裝填料的泛點(diǎn)填料因子平均值見(jiàn)表 8-10。 在填料塔內(nèi)，氣液兩相的逆流并不呈理想的活塞流狀態(tài)，而是存在著不同程度的返混。 造成返混現(xiàn)象原因 返混的影響傳質(zhì)推動(dòng)力變小，傳質(zhì)效率降低放大效應(yīng)。v 填料層內(nèi)的氣液分布不均v 氣體和液體在填料層內(nèi)的溝流v 氣液的湍流脈動(dòng)使氣液微團(tuán)停留時(shí)間不一致二、填料塔的操作特性4.填料塔的返混8.7.1 塔填料 第八章 氣體吸收8.7 填料塔 8.7.2 填料塔的流體力學(xué)性能與操作特性8.

7、7.3 填料塔的內(nèi)件一、 填料支承裝置填料支承裝置的作用是支承塔內(nèi)的填料。填料支承裝置類型柵板型 孔管型 駝峰型 二、填料壓緊裝置 填料上方安裝壓緊裝置可防止在氣流的作用下填料床層發(fā)生松動(dòng)和跳動(dòng)。 填料壓緊裝置類型柵板型 網(wǎng)板型 三、液體分布裝置 液體分布裝置作用是將進(jìn)塔液體均勻分布，以噴灑在填料層的上方。液體分布裝置類型噴頭式 盤式 管式 槽式 槽盤式 噴頭式液體分布器 盤式液體分布器 管式液體分布器 槽式液體分布器 槽盤式液體分布器 四、液體收集及再分布裝置 液體沿填料層向下流動(dòng)時(shí)，有偏向塔壁流動(dòng)的現(xiàn)象壁流。壁流導(dǎo)致填料層內(nèi)氣液分布不均，使傳質(zhì)效率下降。為減小壁流現(xiàn)象，可間隔一定高度在填料

8、層內(nèi)設(shè)置液體再分布裝置。 液體收集及再分布裝置類型截錐式 斜板式 槽盤式液體分布器 截錐式液體收集及再分布器 斜板式液體收集器 課外資料：國(guó)內(nèi)常用的填料手冊(cè)1. 李錫源等. 新型工業(yè)塔填料應(yīng)用手冊(cè)散裝填 料部分. 西安: 化學(xué)工業(yè)部第六設(shè)計(jì)院,19892. 劉乃鴻等. 工業(yè)塔新型規(guī)整填料應(yīng)用手冊(cè). 天 津: 天津大學(xué)出版社,19933. 王樹(shù)楹等. 現(xiàn)代填料塔技術(shù)指南.北京:中國(guó)石 化出版社,19984. 徐崇嗣等. 塔填料產(chǎn)品及技術(shù)手冊(cè).北京:化學(xué) 工業(yè)出版社,1995練 習(xí) 題 目思考題作業(yè)題: 151.填料塔的流體力學(xué)性能包括哪些方面，對(duì)填料 塔的傳質(zhì)過(guò)程有何影響？ 2.填料塔有哪些操作特性？3.最小液體噴淋密度表示何種意義？4.泛點(diǎn)率（安全系數(shù)）表示何種意義？v氣體在液體中的溶解度 學(xué) 習(xí) 指 導(dǎo)本章重點(diǎn)掌握的內(nèi)容v亨利定律 v吸