填料吸收塔设计与应用及填料选择

填料吸收塔设计与应用及填料选择

 

填料塔作为一种气液传质分离设备，已广泛应用于化工、石化、医药和环保等行业的吸收操作中。化工厂吸收工艺可用于混合气体的分离、原料气的净化、混合气体中某一组分的回收、化工产品的制备等工艺过程。

一、吸收原理

在吸收操作中，选择合适的溶剂，使气体混合物中的一种或多种气体溶解在溶剂中，达到分离混合气体的目的。

吸收操作通常分为物理吸收和化学吸收。物理吸收是指溶质气体溶解在溶剂中，溶质和溶剂之间不发生显著的化学反应。

化学吸收是指溶质与溶剂发生明显化学反应的吸收过程。

二、吸收操作的***点

由于气体的溶解度随着压力的增加和温度的降低而增加，平衡线随着压力的增加而下移，增加了吸收过程的驱动力。但如果压力过高，设备投资和频繁运行成本会增加，降温也会受到气温和运行成本的影响。因此，需要选择合适的操作压力和温度。

三、填料吸收塔工艺流程

***多数填料吸收塔采用气液逆流操作工艺，在整个塔内往往有较***的气液相平均驱动力，从而提高传质效率。但在一些***殊的化学吸收中，当溶解溶质与吸收液的反应是不可逆过程时，并流和逆流的平均驱动力没有区别，填料是液相反应的催化剂。在这种情况下，可以采用并流工艺，如石油工业中的加氢精制。

填料吸收塔的设计主要包括两个部分，一是吸收过程的计算，二是吸收塔的设计。根据物料系统性质、被吸收组分的分离纯度、操作条件等参数，进行吸收过程的物料和热平衡计算；传质计算，以确定所需的填料层高度；计算塔设备的结构，确定塔的直径和高度，合理设计液气分布器等塔内件。

四、填料的选择

填料的类型、尺寸和材料应根据材料系统的性质、分离难度、操作条件、材料系统的腐蚀性能等因素进行选择。

填料可以是规整填料或散装填料。规整填料空隙率***、压力低、允许流量***，适用于难分离系统的气膜控制。然而，与散装填料相比，规整填料的制造和安装更加昂贵和麻烦。散装填料在吸收中应用广泛，适应性强，填料便宜，制造、安装和清洗方便。规整填料或散装填料有各种类型和尺寸，但流体力学性能、传质性能和运行弹性负荷却有很***不同。可以先选择几种填料，计算塔径和压降，估算设备投资成本和运行成本，通过***化比较确定填料的类型和尺寸。一般来说，吸收过程中的液体量很***，因此应使用***型填料。

至于填料材料，金属、塑料和陶瓷可用于吸收过程，这取决于被分离介质的***性和操作条件。金属材料通常是不锈钢、碳钢、铝、铜和低合金钢，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碱陶瓷。材料的选择要根据材料体系的腐蚀程度，还要考虑塑料材料的耐热性。