填料层压降的计算

第四章 吸收操作技术
化工单元操作技术
填料塔正常操作
第四章 吸收操作技术
化工单元操作技术
吸收的理论知识
一、吸收操作的分类
• 按是否有化学反应分:物理吸收、化学吸收 • 按有无明显温度变化分:等温吸收、非等温
吸收 • 按组分数分:单组分吸收、多组分吸收 • 按浓度分:低浓度气体吸收、 高浓度气体吸
收 • 本章主要讨论:低浓度单组分等温的物理吸
化工单元操作技术
填料的类型及性能评价
• 填料特性有： • 1 比表面积 单位体积填料层所具有的表面积称为填料的
比表面积，以表示，其单位为m2/m3 ； 传质面积 • 2 空隙率 • 单位体积填料层所具有的空隙体积，应尽可能大,以提高
气液通过能力和减小气液阻力 • 3 填料因子 • 把有液体喷淋条件下实测的/ 3相应数值称湿填料因子,
的耐腐蚀填料。 • （6）适用于热敏性物料，因为填料塔持液量低
，物料在塔内停留时间短。 • （7）操作弹性较小，对液体负荷的变化特别敏
感。当液体负荷较小时，填料表面不能和好地润 湿，传质效果急剧下降；当液体负荷过大时，则 易产生液泛。 • （8）不宜处理易聚合或含有固体颗粒地物料。
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二、吸收操作技术：
工作任务：
（1）吸收、解吸塔的仿真操作； （2）填料塔的结构类型、特点与流体力学 性能； （3）低浓度吸收原理及基本计算； （4）其他吸收及解吸； （5）吸收塔的实际操作。
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吸收塔的结构及应用
吸收定义：
尾气 吸收剂
使混合气体与选择的某种 液体相接触时,利用混合气体 中各组分在该液体中溶解度的 差异,有选择的使混合气体中 一种或几种组分溶于此液体而 形成溶液,其它未溶解的组分 仍保留在气相中,以达到从混 合气体中分离出某些组分的目 的。
1、实体填料
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2、网状填料
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填料塔的附件
填料支承装置
填料压紧装置
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液体的分布装置
液体再分布装置
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除沫装置
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四、填料塔的流体力学性能
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载点（L点）:空塔气速u增大到uL以后,气速以使上升 气流与下降液体间摩擦力开始阻碍液体顺利下流,使 填料表面持液量增多,占去更多空隙,气体实际速度与 空塔气速的比值显著提高,故压力降比以前增加的快, 这种现象称载液,L点称载点。
泛点F:u增大到uF以后P与u成垂直关系,表明上升气 体足以阻止液体下流,于是液体填料层充满填料层空 隙,气体只能鼓泡上升,随之液体被气流带出塔顶,塔的 操作极不稳定,甚至被完全破坏,这种现象称液泛,F点 称为泛点。
塔气速的双对数关系线： • 线A:气体通过干填料层时,压力降与空塔气速的关系,为
直线 • 线B:有液体喷淋,液体量小 • 线C:有液体喷淋,液体量大
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以线B为例: u较低（点L以下）:线与A线 大致平行。u P 液体下 流与流速无关 u大于uL以后:线斜率增大,上 升气流开始阻碍液体顺利下 流,P u大于uF以后:P与u成垂直关 系,表明上升气体足以阻止液 体下流,于是液体填料层充满 填料层空隙,气体只能鼓泡上 升,随之液体被气流带出塔顶, 发生液泛。
单位:l/m。 填料阻力 发生液泛时的气速 亦即流体 力学性能好 • 4 单位堆积体积的填料数目 • 填料尺寸 数目 气流阻力 填料造价 • 填料尺寸 塔壁处 气流易短路,为控制气流不均匀,填料 尺寸不应大于（1/10----1/8）D
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收。
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二、亨利定律
当总压不高时,在一定温度下,稀溶液上方气体溶质的平 衡分压与溶质在液相中的摩尔分率成正比,这就是亨利定 律。
其表达式为: p*=Ex
E:亨利系数,由实验测定，单位与压强单位一致。
T E 溶解度
在同一溶剂中，难溶气体的E值很大，易溶气体的E值则 很小。
气体通过填料层的压力降
• 当液体自塔顶向下借重力在填料表面作膜状流动时,膜 内平均流速决定于流动的阻力。而此阻力来自于液膜 与填料表面,及液膜与上升气流之间的摩擦。
• 液膜厚度不仅取决于液体流量,而且与气体流量有关 • 气量 液膜厚 填料内的持液量 • 图7-29为不同液体喷淋量下取得的填料层压力降与空
吸收塔 混合气体 溶液
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一、工业吸收过程
必须解决问题：
1、选择合适的吸 收剂；
2、提供合适的气 液传质设备；
3、吸收剂的再生 循环使用。
吸收塔
解吸塔
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二、吸收在工业生产中的应用
（1）净化或精制气体 （2）制备某种气体的溶液 （3）回收混合气体中的有用组分 （4）废气治理，保护环境
线C的载点和泛点气速都比线B的更低 目前一般认为填料塔的正常操作状态只到泛点为止.
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埃克特通用关联 图的应用： (1)求泛点气速。 (2)根据工艺规定 的允许压降值计 算空塔气速，或 根据选定的空塔 气速计算压降。
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填料塔的液泛与持液量 • 填料塔液泛
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亨利定律的不同表达形式： p*=c/H
H:溶解度系数,单位:kmol/(kN ·m) H=/Ems
y*=mx m:相平衡常数 总压P一定时y*=p*/P=(E/P)x=mx m=E/P T p m溶解度
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三、填料塔的结构与特点
填料塔的结构与特点 ：
• （1）结构简单，便于安装，小直径的填料塔造 价低。
• （2）压力降较小，适合减压操作，且能耗低。 • （3）分离效率高，用于难分离的混合物，塔高
较低。 • （4）适于易起泡物系的分离，因为填料对泡沫
有限制和破碎作用。 • （5）适用于腐蚀性介质，因为可采用不同材质