本文由 wh627714 贡献ppt 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。第五章 吸收过程工艺设计目录第一节 概述第二节 设计方案第三节 填料塔的工艺设计第一节 概述 气体吸收过程： 气体吸收过程：利用气体混合物中各组分在特 定的液体 吸收剂中的溶解度不同， 定的液体吸收剂中的溶解度不同，实现各组分 溶解度不同 分离 的单元操作。 分离的单元操作。气体吸收过程流程示意图一、吸收剂的选择 第 二 节 设 计 方 案 二、吸收流程选择 三、吸收剂再生方法选 择 四、塔设备的选择 五、操作参数选择 六、提高能量利用率一、吸收剂的选择吸收剂选择的一般标准： 吸收剂选择的一般标准： （一）对溶质的溶解度大 （二） 对溶质有较高的选择性 （三) 不易挥发 （四）再生性好 物理、 同时应注意选择的吸收剂 应有良好的物理 同时应注意选择的吸收剂应有良好的物理、 化学性能和经济性。 化学性 能和经济性。二、吸收流程选择 吸收流程的种类和选择 （一）一步吸收流程和两步吸收流程 （二） 单塔吸收流程和多塔吸收流程 （三）逆流吸收和并流吸收 （四）部分溶剂循环吸收流程三、吸收剂再生方法选择（一）减压再生 （二）加热再生 （三）气提再生 四、塔设备的选择思考：为何升温和 思考： 减压有利于吸收剂 的再生？ 的再生？五、操作参数选择（一) 操作压力选择 1.吸收压力高 吸收压力高 优点:提高吸收过程的推动力 减少了 气体的体积流量 优点 提高吸收过程的推动力,减少了气体的体积流量 提高吸收过程的推动 力 减少了气体的体积流量, 可以减小塔径。 可以减小塔径。 缺点:降低了吸收剂的选择性 吸收塔的造价可能升高 缺点 降低了吸收剂的选择性;吸收塔的造价可能升高。 降低了吸收 剂的选择性 吸收塔的造价可能升高。 2.吸收压力低则相反。 吸收压力低则相反。 吸收压 力低则相反 一般应该从过程的经济性角度出发,必须 一般应该从过程的经济性角度出发 必 须兼顾吸收和解 过程的经济性角度出发 必须兼顾吸收和解 吸以及整个工艺的操作条件,选 择合适的操作条件。 吸以及整个工艺的操作条件 选择合适的操作条件。 选择合适的操作 条件（二）操作温度选择 1.物理吸收：吸收温度低 物理吸收： 物理吸收 优点：溶质的溶 解度增大 可减少溶剂用量 可减少溶剂用量,推动力增 优点：溶质的溶解度增大,可减少溶 剂用量 推动力增 降低塔高度,减轻解吸塔的负荷 大,降低塔高度 减轻解吸塔的负荷。 降 低塔高度 减轻解吸塔的负荷。 缺点：低于常温的操作会增加操作费用。 缺点：低于常温 的操作会增加操作费用。 2.化学吸收：吸收温度高 化学吸收： 化学吸收 优点：化学反应 速度快。 优点：化学反应速度快。 缺点：传质推动力降低。 缺点：传质推动力降低。（三）吸收因子和解吸因子的选择A= L mGmG S= L式中：A吸收因子 S解吸因子 G气体处理量, kmol/h L吸收剂用量，kmol/h m气液相平衡常数确定原则： 确定原则：过程的总费用最低六、提高能量利用率一般遵循下列原则： 一般遵循下列原则： 1.吸收过程中的压力 1.吸收过程中的压力 尽量保持气体吸收前后压力一致， 尽量保持气体吸收前后压力一致，避免气体减压后 重新 加压。 重新加压。 2.减少吸收过程中的压力降 2.减少吸收过程中的压力降 3.回收系统的 能量 3.回收系统的能量第 三 节 填 料 塔 的 工 艺 设 计一、塔填料的选择 二、塔径的计算 三、填料塔高度的计算 四、液体初始分布器工艺 设计 五、液体收集及再分布装置 六、气体分布装置 七、除沫装置 八、填料支承及压紧装 置填料塔的结构： 填料塔的结构：思考： 思考：填料塔 与板式塔在结 构上有何不同？ 构上有何不同？填料塔优点： 填料塔优点： 生产能力大、 生产能力大、分离效 率高、压降小、 率 高、压降小、操作弹 性大、塔内持液量小。 性大、塔内持液量小。一、填料塔的选择 （一)塔填料的分类及结构 塔填料是填料塔中的气液相间传质元件， 是填料 填料是填料塔中的气液相间传质元件， 是填料塔中的气液相间传质元件 塔的核心 部件。 塔的核心部件。 1.散堆填料 散堆填料 类型：环形填料、鞍形填料、环鞍形填料、 球形填料 类型：环形填料、鞍形填料、环鞍形填料、 材质：陶瓷、塑料、石墨、玻璃、金 属。 材质：陶瓷、塑料、石墨、玻璃、金属。特性参数：堆积密度、孔隙率、比表面积、填料因子， 特性参数：堆积密度、孔隙率、 比表面积、填料因子， 见表 6-1 见表填料 散堆填料 环形填料 拉西环 鲍尔环 阶梯环 鞍形填料 规整填料 丝网波纹填料 弧鞍填料 矩鞍填料 环鞍填料 板波纹填料2.规整填料 2.规整填料 （1）定义：由许多相同尺寸和形状的材料组成的填料 定义： 单元，以堆砌的方式装填在塔体中。 单元，以堆砌的方式装填在塔体中。 （2）类型：板 波纹填料、丝网波纹填料、格利希格栅、 类型：板波纹填料、丝网波纹填料、格利希格栅、脉冲填料 金属丝网、 金属、 金属丝网、 金属、瓷 塑料丝网 质（二）塔填料的性能 1.对填料塔的基本要求 塔填料的性能主要指： 塔的流体力学性 能和质量传递性能。 性能优良的塔填料应具有： 良好的流体力学性能和传质性能。一般性质优良的填料应具有如下特点： a.具有较大的比表面积； b.表面的湿润性能好， 有效传质面积大； c.结构上应有利于气液相的均匀分布； d.液相淋洒在填料层上时，填料 层内的持液量适宜； e.具有较大的空隙率，气体通过填料层时压降小， 不易发生液泛现象。2.常用填料的性能 （1）分离能力同一系列填料中，小尺寸填料比表面积较大，具有较高 的分离能力。（2）处理能力和压降能力同一系列填料中，空隙率大者具有较小的压力降，和较 大的处理量，金属和塑料材质 的填料与陶瓷填料相比，具有 较小的压力降和较大的处理量。(3) 抗堵塞性能比表面积小的填料具有较大的空隙率，具有较高的抗堵 塞能力；金属和塑料材料的填 料抗堵塞能力优于陶瓷填料。（三）填料的选用1.选择填料材质应根据吸收系统的介质 吸收系统的介质以及操作温度 操作温度而定 。 吸收系统的介 质 操作温度 一般情况下选用塑料、金属、陶瓷等。对于腐蚀性介质要 采用相应的耐腐蚀 材料，如陶瓷、塑料、不锈钢。对于高温情 况，要考虑材料的耐温性能。2.填料类型的选择一般做法是根据生产经验 生产经验，首先预选 预选出几种最可能选用的 生产经验 预 选 填料，然后对其进行全面评价 全面评价、确定。 全面评价3.填料尺寸的选择填料塔的塔径 填料直径 塔径与填料直径 塔径 填料直径的比值应保持不低于某一下限 制， 以防止产生较大的壁效应 壁效应，造成塔的分离效率下降。 壁效应二、塔径的计算目前计算塔径较为流行的方法是： 计算填料塔的液泛点气体速度, 并取泛点气速的某 一倍数作为它的操作气速 然后，依据气体处理量确定塔径。 主要包括： （一）泛点气速 的计算 （二）塔径的计算三、填料塔高度的计算（一）用基本方程式计算高度 （二）用传质单元法或理论板当量高度计算 （三）填料 层的分段 塔较高时需分程若干段，每段高度一般不宜超 过 6m。 也可根据相应倍数进行分 段：对拉西环，每层 填料高度为塔径的 2.53 倍，鲍尔环为 510 倍，矩 鞍环为 58 倍。每段应设置相应的液体收集和分布器。（四）塔附属高度 塔的附属空间高度主要包括： 塔的上部空间高度 安装液体分布器 和液体再分布器所需的空间高度 塔的底部空间高度以及塔的裙座高度。比较与板式 塔的区别？四、液体初始分布器工艺设计作用：设置与塔填料顶部， 作用：设置与塔填料顶部，用于将塔顶液体均匀分布 在填 料表面上。 在填料表面上。塔内径 液体初始分布器质量评价法如图： 液体初始分布器质量评价法如图： 绘图方 法：以喷淋点为中心做小 以喷淋点 圆，小圆面积表示该点的喷淋量 液体分布质量指数 D0=0.4（100-A）+0.6B-0.33（C-7.5） （ ） （ ） D090 高性能液体分布器 D0=75%90% 中等性能 D0=10%70% 低性能 注意：液体分布器的性能主要是由其布液点密度、 注意：液 体分布器的性能主要是由其布液点密度、布液均匀 布液点密度 性、各布液点上液相组成的 均匀性决定。 各布液点上液相组成的均匀性决定。 决定液体分布器分类重力式按流动推动力分压力式 多孔形按结构形式分溢流形易受系统压力波动 的影响，故分布质 类型：排管式、环管式、筛孔盘式、 类型：排 管式、环管式、筛孔盘式、槽式 量较差，一般用于 1、排管式液体分布器 萃取和吸收填料 塔 液位保持管 进液口 液体分 配管（一）多孔型分布器布液支管 具有较高的液体分布质量， 适合于与规整填料配合使 用，用于中等以下液 体负 荷且无固体杂质条件下使 用。2、槽式孔流型液体分布器主槽 分槽（1）主槽布液孔结构 ）（2）分槽式3.盘式孔流型液体分布器 盘式孔流型液体分布器由底盘和升气管组成，底盘固定在塔圈上， 底盘和升气管组成，底盘固定在塔圈上， 组成 液体经底盘上的布液孔留下，气体经升气管上升。 液体经底盘上的布液孔留下，气体 经升气管上升。（二）溢流型液体分布器 1、槽式溢流分布器适用于高液量 和易堵塞的场 合，但其布液 质量不如槽式 孔流型2、盘式溢流分布器布液结构为溢流管。 布液结构为溢流管。 溢流管五、液体收集及再分布装置作用： 使液体重新分布，同时将上段填料的液体收集后充分 混合，使进入下段填料层 的液体具有均匀的浓度，并重新 分布在下端填料层上。 液体收集及再分布装置大体上分为 两类： 一类使液体收集器与液体再分布器各自独立； 另一类是集液体收集和再分布功能于 一体而制造的液 体收集和再分布器。（一）百叶窗式液体收集器集液板由收集器筒体、 由收集器筒体、 集液板、 集液板、集液槽组 成。集液槽 中心管(二）多孔盘式再分布器多孔盘式液体再分布器是集液 多孔盘式液体再分布器是集液 体收集和再分布于一体的 液体 体收集和再分布于一体的液体 收集和再分布装置。 收集和再分布装置。 具有结构简 单、紧凑、安装空 具有结构简单、紧凑、 间高度低等优点。 间高度低等优点。 另外，这 种分布器通常采用多 另外，这种分布器通常采用多 点进料进行液体的预分布 进行液体的 预分布， 点进料进行液体的预分布，以 使盘上液面高度保持均匀， 使盘上液面高度保持 均匀，改 善液体的分布性能。 善液体的分布性能。（三）截锥式液体再分布器六、气体分布装置作用： 作用：使气相能稳定均匀分布七、除沫装置 作用：除去塔顶气体所含的雾沫和液滴。 作用：除去塔顶气体所含的雾 沫和液滴。 （一）折流板式除沫器因惯性而实现分离 惯性而实现分离（二）旋流板式除沫器因离心力而分 离心力而分 离（三）丝网除沫器八、填料支承及压紧装置作用： 支撑填料以及填料层内液体的重量 应满足以下要求： 1.有足够的强度和刚度， 以支持填料及其所持液体 的重量； 2.有足够的开孔率，以防止首先在支承处发生液泛； 3.结 构上应有利于气液相的均匀分布， 同时不至于产生较大的阻力； 4.结构简单，易加工制造 和安装。1.栅格型优点：结构简单， 特别适合规整填料 的支撑。2.驼峰形支承装置特点：气体流通自 由截面大，阻力小， 承载能力强，气液 两相分布效果好。 适合于散堆填料 的支承。（二）填料限定装置 保证工作状态下填料床层能够稳定， 保证工作状态下填料床层能 够稳定，防止填料层 发生 松动。 松动。 1.填料压板 1.填料压板2.床层限制板： 2.床层限制板：与填料压板类似，但重量较轻。 床层限制板思考 1.填料塔和板式塔在结构上有何不同？ 2.填料塔中液体分布器的作用是什么？ 3.填 料有哪些主要类型？如何选择填料？本文由 wh627714 贡献ppt 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文