板式塔与填料塔选型和设计工艺

6.2.3填料塔与板式塔的比较
二、填料塔适用于： ❖ 1、处理有腐蚀性的物料； ❖ 2、填料塔压力降较小，适用于真空蒸馏； ❖ 3、适用于间歇蒸馏或热敏性物料的蒸馏； ❖ 4、适用于处理易发泡的液体。
6.2.4填料塔的设计及举例
❖ 6.2.4.1填料塔的设计 ❖ 6.2.4.2填料塔设计举例
6.2.4.1填料塔的设计
——当填料层高度过大；或需经常清洗填料， 为便于维修时。
（5）串联—并联混合操作： ——液量很大，通常的流程喷淋密度过大，
操作气速太小，生产能力很低时。
一、确定设计方案
❖ 2、吸收剂的选择 ❖ 考虑以下几个方面： （1）溶解性：溶解度要大； （2）选择性：对溶质组分吸收较好，对其它组分不
吸收或很少吸收； （3）挥发度低：操作温度下，蒸汽压低； （4）粘度：粘度要低，流动性能好，利于传质； （5）其它：无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发
评估值
语言值
0.86
很好
0.61
相当好
0.59
相当好
0.57
相当好
0.53
一般好
0.51
一般好
0.41
较好
0.38
略好
0.36
略好
排序 1 2 3 4 5 6 7 8 9
6.2.2填料塔的水力学特性
一、气体通过填料层的压 降
❖ L＝0，干填料； ❖ L，孔隙率ε，气体流
通通道减小，同一气速 下，喷淋密度大，压降 大。 ❖ L——载点；F——泛点
泡、冰点低、价廉易得等。
❖ 工业常用吸收剂
溶质
吸收剂
氨
水、硫酸
丙酮蒸汽
水
氯化氢
水
二氧化碳
水、碱液、碳酸丙烯酯
二氧化硫
水
硫化氢
碱液、砷碱液、有机溶剂
苯蒸汽
煤油、洗油
丁二烯
乙醇、乙腈
二氯乙烯
煤油
一氧化碳
铜氨溶液
一、确定设计方案
❖ 3、操作温度与压力的确定 （1）操作温度的确定 ——低温有利于吸收，但吸收温度的低限由吸
三、常用填料
环 环形 （拉西环、鲍尔环、阶梯环） ❖ 形状 鞍形 （矩鞍形、弧鞍形）
波纹形（板波纹、网状波纹） ❖ 材料：陶瓷、金属、塑料 ❖ 堆放：整砌、乱堆
填料名称 丝网波纹填料 孔板波纹填料 金属Intalox
金属鞍形环 金属阶梯环 金属鲍尔环 瓷Intalox
瓷鞍形环 瓷拉西环
填料综合性能评价
二、泛点气速的计算
❖ 此图显示出压降与泛点、填料因子、气液比 等参数的关系。
❖ 作用： 1求泛点气速； 2根据允许压降值计算空塔气速，或根据
空塔气速计算压降。
常压塔：△P＝15～50mmH2O/m填料 真空塔：△P < 8mmH2O/m填料
三、持液量
❖ 定义：操作时单位体积填料层内持有的液体 体积。
❖ 总持液量：静持液量与动持液量之和。 ❖ 静持液量：填料层静止接受喷淋液体并经过
规定的液滴时间后，仍然停留在 填料层中的液体量。 ❖ 动持液量：指一定喷淋条件下持于填料层中 的总持液量与静持液量之差。
四、填料塔的内件
填料塔的内件主要有： ❖ 填料支承装置； ❖ 填料压紧装置； ❖ 液体分布装置； ❖ 液体收集再分布装置等。
❖ 1、填料支承装置
❖ 2、填料压紧装置
❖ 3、 液 体 分 布 装 置
❖ 4、液体收集及再分布装置
6.2.3填料塔与板式塔的比较
一、板式塔适用于： ❖ 1、塔径较大； ❖ 2、所需传质单元数或理论板数较多； ❖ 3、热量需从塔内移除； ❖ 4、适于较小液量； ❖ 5、适于处理有悬浮物的液体； ❖ 6、板式塔便于侧线采出。
收系统的具体情况确定。 （2）操作压力的确定 ——加压有利于吸收，但压强升高，设备加工
制造要求提高，能耗增加。
二、合理选择填料
❖ 填料选择包括确定填料的种类、规格及材质； ❖ 填料既要满足生产工艺要求，又要使设备投
6.2填料塔
❖ 6.2.1填料塔的结构与填料性能 ❖ 6.2.2填料塔的水力学特性 ❖ 6.2.3填料塔与板式塔的比较 ❖ 6.2.4填料塔的设计及举例
6.2.1填料 塔的结构 与填料性
能
一、填料塔的结构与作用
❖1、 填料层：提供气液传质面—填料表面 形成的液膜面。
❖2、 液体分布器：均匀分布液体，以避免 发生沟流现象。
❖ 填料塔的设计步骤： 1、根据设计任务和工艺要求，确定设计方案； 2、根据设计任务和工艺要求，合理选择填料； 3、确定塔径、填料层高度等工艺尺寸； 4、计算填料层的压降； 5、进行填料塔塔内件的设计与选型。
一、确定设计方案
❖ 1、装置流程的确定 （1）逆流操作：
——传质平均推动力大，传质速率快，分离效率 高，吸收剂利用率高。常用流程
❖ 1、恒持液量区
L点以下， u小，气液流动几乎与气速无 关。ΔP∝u1.8—2.0且基本与干填料平行。
❖ 2、载液区
L点以上，u大，阻碍液体顺畅下流，持 液量增加，此为拦液现象，出现拦液现象时 的气速为载点气速，超过载点气速后， ΔP∝u>2.0 。
❖ 3、液泛区
U↑↑，液体在塔内积累而发生液泛，此 时的气速称泛点气速。ΔP∝u斜率急剧增加。 塔不能正常操作。
（2）空隙率ε 单位体积填料中所具有的孔隙体积，[m3/m3]。 ε大，传质阻力小，生产能力大。
（3）干填料因子a/ε3与（湿）填料因子φ （湿）填料因子φ：液泛条件下测得的a/ ε3 。 φ小，阻力小，达到液泛时uF大，水力性能好。
（4）堆积密度 ρP 单位体积填料的质量，[kg/m3]。 ρP小 ，ε大； 填料尺寸小，a大， ε小； 填料尺寸大，a小，ε大 气体短路 壁流现象严重
❖3、 液体再分布器：避免壁流现象发生。
❖4、 支撑板：支撑填料层，使气体均匀分 布。
❖5、 除沫器：防止塔顶气体出口处夹带液 体。
❖二、填料作用Leabharlann Baidu特性
1、填料作用 （1）提供气液接触面； （2）强化气体湍动，降低气相传质
阻力； （3）更新液膜表面，降低液相传质
阻力。
2、填料特性
（1）比表面积 a 单位堆积体积具有的表面积，[m2/m3]、[1/m]。 a大，传质面积大。
（2）并流操作： ——系统不受液流限制，可提高操作气速，提高
生产能力。
主要用于：流向对推动力影响不大；易溶气体的 吸收或处理的气体不需吸收完全；吸收剂用量特别 大，逆流操作易引起液泛。
一、确定设计方案
（3）吸收剂部分再循环操作： ——吸收剂用量较小，提高塔的喷淋密度；
m值很小的情况，提高吸收剂使用效率。 （4）多塔串联操作：