氣體吸收操作-吸收塔結(jié)構(gòu)認知（化工單元操作課件）

項目三氣體吸收操作

任務二吸收塔結(jié)構(gòu)認知回憶上節(jié)課內(nèi)容：情境：工業(yè)乙醇胺脫除CO2氣體流程分析想一想？一、塔設備認知工業(yè)生產(chǎn)中，使用的吸收設備即吸收塔的主要類型有板式塔、填料塔等。（吸收操作中應用最廣泛的是填料塔）塔設備的類型:

（1）板式塔：氣相為分散相，液相為連續(xù)相，逐級接觸式逆流操作

（2）填料塔：氣相為連續(xù)相，液相為分散相，直接接觸式逆流操作二、填料塔填料塔是吸收操作中使用最廣泛的一種塔型。1.填料塔的結(jié)構(gòu)填料塔由塔殼體、液體分布器、填料壓緊裝置、填料、液體再分布器、填料支承裝置等構(gòu)成。填料塔的結(jié)構(gòu)簡單，塔體內(nèi)填有一定高度的填料層，填料層的下面為支承板，上面為填料壓板及液體分布裝置，必要時需將填料層分段，在段與段之間設置液體再分布裝置。

填料塔操作時，液體自塔上部進入，通過液體分布器均勻噴灑在塔截面上并沿填料表面呈膜狀下流。當塔較高時，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，因此經(jīng)過一定高度的填料層以后，需要液體再分布裝置，將液體重新均勻分布到下段填料層的截面上，最后從塔底排出。

氣體自塔下部經(jīng)氣體分布裝置送入，通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接觸，最后從塔頂排出。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。二、填料塔1.填料塔的結(jié)構(gòu)填料塔操作流程填料層內(nèi)氣液兩相呈逆流接觸，填料的潤濕表面即為氣液兩相的主要傳質(zhì)表面，兩相的組成沿塔高連續(xù)變化。二、填料塔2.填料塔的輔助設備（1）填料支承板作用：是為了支撐填料和維持填料上的持液量。支承板要有足夠的強度和剛度，還要有大于填料層空隙率的開孔率，保證氣體和液體能自由通過，以免在此首先發(fā)生液泛。二、填料塔2.填料塔的輔助設備（a）柵板型(小塔徑）（b）整體式柵板型（c）散裝填料氣液分流式支撐板

（d）升氣管式（e）駝峰型式

填料支承板的型式填料支承板（2）液體分布器作用：是把液體均勻的分布在填料表面上。二、填料塔2.填料塔的輔助設備如果液體分布不均勻，會減少填料的有效傳質(zhì)面積，促使液體發(fā)生溝流，從而降低吸收效果。

常用液體分布器有蓮蓬式、管式、盤式、槽式等多種形式。

（a）多孔管式（b）蓮蓬頭式（c）盤式（d）槽式液體分布裝置（1）盤式分布器：液體加至布盤上，盤底開有篩孔的稱為篩孔式；盤底裝有許多直徑及高度均相同的溢流短管的，稱為溢流管式。

篩孔式的分布效果較溢流管式較好，但溢流管式的自由截面積較大，且不易堵塞。（2）槽式分布器：具有較大的操作彈性和較好的抗污堵性，特別適合于大氣液負荷及含有固體懸浮物、黏度大的液體的分離場合，應用范圍較廣泛。（3）管式分布器：由不同結(jié)構(gòu)形式的開孔管制成。管式分布器有排管式、環(huán)管式等不同形式，其結(jié)構(gòu)簡單，供氣體流過的自由截面積大，阻力??；但小孔易堵塞，彈性一般較小。管式液體分布器多用于中等以下液體負荷的填料塔中。液體分布器二、填料塔2.填料塔的輔助設備盤式管式

液體分布器的噴嘴槽式液體分布器二、填料塔2.填料塔的輔助設備液體分布器液體再分布器（c）槽式二、填料塔2.填料塔的輔助設備（3）液體再分布器作用：用來改善液體在填料層中向塔壁流動的效應，減小壁流現(xiàn)象，一般設置在填料的段與段之間。填料的壓緊和限位裝置

填料壓緊器

填料限位器二、填料塔2.填料塔的輔助設備（4）填料壓緊裝置作用：保持填料層高度恒定，防止氣流吹動填料。

（a）折板除霧器（b）絲網(wǎng)除霧器二、填料塔2.填料塔的輔助設備（5）除霧器安裝于噴淋裝置上方作用：清除氣體中夾帶的液體霧沫

（a）（b）氣體進口裝置液體出口裝置二、填料塔2.填料塔的輔助設備（6）氣、液體進口及出口液體的出口裝置既要便于塔內(nèi)排液，又要防止夾帶氣體，可采用水封裝置。氣體的進口裝置應具有防止塔內(nèi)下流的液體進入管內(nèi)，又能使氣體在塔截面上分布均勻。液體收集器二、填料塔3.填料塔的特點與板式塔相比，填料塔具有以下特點：（1）結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝，小直徑的填料塔造價低。（2）壓力降較小，適合減壓操作，且能耗低。（3）分離效率高，用于難分離的混合物，塔高較低。（4）適于易起泡物系的分離，因為填料對泡沫有限制和破碎作用。（5）適用于腐蝕性介質(zhì)，因為可采用不同材質(zhì)的耐腐蝕填料。（6）適用于熱敏性物料，因為填料塔持液量低，物料在塔內(nèi)停留時間短。（7）操作彈性較小，對液體負荷的變化特別敏感。當液體負荷較小時，填料表面不能很好

的潤濕，傳質(zhì)效果急劇下降；當液體負荷過大時，則易產(chǎn)生液泛。（8）不宜處理易聚合或含有固體顆粒的物料。（舉例：氣固混合物，如：霧霾）三、填料1.填料類型填料是填料塔的核心內(nèi)件，它為氣—液兩相接觸進行傳質(zhì)和傳熱提供表面。填料的種類很多，大致可以分為實體填料和網(wǎng)體填料。

（1）實體填料：包括環(huán)形填料（如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)等），鞍形填料（如弧鞍形、矩鞍形）以及柵板填料和波紋填料等。————散裝填料散裝填料是一粒粒具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以散裝方式堆積在塔內(nèi)。根據(jù)形狀分為：環(huán)形、鞍形及環(huán)鞍形。

（2）網(wǎng)體填料：主要由金屬絲網(wǎng)制成的各種填料，如鞍形網(wǎng)、波紋網(wǎng)等。

————整砌填料

三、填料1.填料類型（1）拉西環(huán)：工業(yè)上最老的應用最廣泛的一種填料，是外徑和高度相等的空心圓柱，在強度允許的情況下，其壁厚應當盡量減薄，以提高孔隙率并減小堆積的重度。拉西環(huán)結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，但液體的溝流及壁流現(xiàn)象嚴重，操作彈性范圍窄，氣體阻力大。(2)鮑爾環(huán)：在普通的拉西環(huán)壁上開有上下兩層長方形窗孔，窗孔部分的環(huán)壁形成葉片向環(huán)中心彎入，在環(huán)中心相搭，上下兩層小窗位置交叉，其氣體阻力小，壓降低，液體分布均勻，填料效率高，操作彈性范圍大。三、填料1.填料類型（3）階梯環(huán)：在鮑爾環(huán)的基礎上進行了進一步的改進，階梯環(huán)的總高為直徑的5/8，圓筒的一端有向外翻卷的喇叭口，階梯環(huán)的孔隙率大，而且填料個體之間呈點接觸，可使液體不斷更新，傳質(zhì)效率高，壓力降小。（4）矩鞍鞍形填料：是一種敞開形填料，填裝于塔內(nèi)則互相處于套接狀態(tài)，因而穩(wěn)定性較好，表面利用率較高，且因液體流道流暢，不易被固體懸浮物堵塞，并能用價格便宜又耐腐蝕的陶瓷和塑料制造，其優(yōu)點具有較大的孔隙率，阻力較小，效率較高。三、填料1.填料類型（5）波紋填料

由許多波紋薄板制成，各板高度相同但長短不等，搭配排列而成圓餅狀，波紋與水平方向成45o傾角，相鄰兩板反向疊靠，使其波紋傾斜方向互相垂直。

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊，比表面積大，流體阻力小，流體分布均勻，傳質(zhì)效果好。缺點：造價較高，易堵塞。材質(zhì)：金屬填料、塑料填料、陶瓷板波紋填料三、填料1.填料類型（6）絲網(wǎng)波紋填料

用絲網(wǎng)制成一定形狀的填料。這是一種高效率的填料。

優(yōu)點：絲網(wǎng)細而薄，做成填料體積較小，比表面積和空隙率都比較大，因而傳質(zhì)效率高。

缺點：造價昂貴，易堵塞，清理不方便。材質(zhì)：金屬、塑料、碳纖①有較大的比表面積；

②有較高的空隙率；③填料表面有較好的液體均勻分布性能，以避免液體的溝流及壁流現(xiàn)象；

④有足夠的機械強度；

⑤對于液體和氣體均須具有化學穩(wěn)定性；⑥制造容易，造價低廉。三、填料2.填料選擇的原則三、填料3.填料的性能評價

填料是填料塔的核心部分，它提供了氣液兩相接觸傳質(zhì)的界面，是決定填料塔性能的主要因素。對操作影響較大的填料特性有：（1）比表面積

單位體積填料層所具有的表面積稱為填料的比表面積，以

表示，其單位為m2/m3。顯然，填料應具有較大的比表面積，以增大塔內(nèi)傳質(zhì)面積。同一種類的填料，尺寸越小，則其比表面積越大。（2）空隙率

單位體積填料層所具有的空隙體積，稱為填料的空隙率，以

表示，其單位為m3/m3。填料的空隙率大，氣液通過能力大且氣體流動阻力小。三、填料3.填料的性能評價（3）填料因子

將

與

組合成

/

3的形式稱為干填料因子，單位為m-1。

當填料被噴淋的液體潤濕后，填料表面覆蓋了一層液膜，

與

均發(fā)生相應的變化，此時

/

3稱為濕填料因子，以

表示。（4）單位體積的填料數(shù)目單位堆積體積內(nèi)所含填料的個數(shù)，是由填料尺寸決定的。填料尺寸減小，填料數(shù)目可以增加，填料層的比表面積也增大，而空隙率減小，氣體阻力亦相應增加，填料造價提高。反之，若填料尺寸過大，在靠近塔壁處，填料層空隙很大，將有大量氣體由此短路流過。填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類。①陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性，價格便宜，表面潤濕性能好，質(zhì)脆、易碎是其最大缺點。

陶瓷散裝填料三、填料4.填料材質(zhì)的選擇②金屬填料

金屬散裝填料三、填料4.填料材質(zhì)的選擇③塑料填料(a)聚丙烯半軟性填料(b