3 气体吸收及填料塔-3（课件）- 《化工单元操作》同步教学（化工版）

三、气体吸收及填料塔 1/9 1/14 气体混合物和液相吸收剂在填料塔内逆流流动过程中， 两者在填料表面直接接触，气体中的溶质组分溶解到 吸收剂中，从而实现了溶质组分与气体混合物的分离， 这一操作过程就称为填料塔吸收操作。 气 气体进 液体出 2/14 在填料塔中如何才能实现高效率传质？ 思考： 气体出 液体进 液 气体出 液体进 塔的流体力学性能良好 气体进 液体出 3/14 液相： 不出现偏流、沟流，填料的所有表面都被充分润湿； 气相： 不出现偏流,在塔内湍流。 气 哪些参数可直接反映填料吸收塔的流体力学性能呢？ 流体力学性能好，传质才能好！ 小常识： 思考： 液 1 、液相： 最小喷淋密度 2 、气相： 气体通过填料层的压力降 4/14 气体出 液体进 液 气 气体进 液体出 气体出 -----单位塔截面积上的最小液体用量称为 最小喷淋密度，m3/(m2 .s)。 液 气 填料的润湿表 面有可能是气 液传质面积 气体进 液体出 5/14 如果实际液体喷淋密度小于最小喷淋密度， 填料的所有表面就不能被充分润湿，传质 效果就会变差。 1、最小喷淋密度 小常识： 液体进 2、气体通过填料层的压力降 （机械能损失） 液体进 压力降Δp =机械能损失 气 气体进 液体出 6/14 气体出 气体出 由机械能衡算可 得， u越大，流动 阻力损失越大， Δp也就越大。 空塔气速u, m/s 填料层的Δp~u关系(双对数坐标系) 7/14 2、气体通过填料层的压力降 压力降Δ p，kPa 干塔 干塔 气体进 气 填料表面 空塔气速u 空塔气速u, m/s 有液体喷淋后， 填料之间的空 隙变小 2、气体通过填料层的压力降 填料层的Δp~u关系(双对数坐标系) 湿塔的压力降 比干塔的大 填料表面 压力降Δ p，kPa 8/14 干塔 湿塔 填料表面 湿塔 空塔气速u, m/s 填料层的Δp~u关系(双对数坐标系) 9/14 2、气体通过填料层的压力降 空塔气速u增大， 气体对液体的 拖曳力变大。 湿塔的压力降 曲线比干塔的 更陡。 压力降Δ p，kPa 填料表面 动态持液量 空塔气速u 干塔 压力降Δ p，kPa 传质不好 恒持液量区 “数值较小 “数值较大 空塔气速u, m/s 填料层的Δp~u关系(双对数坐标系) 填料表面 空塔气速u 2、气体通过填料层的压力降 空塔气速u 较小时 动态持液量 随u增大，增 加的不显著。 压力降随u 变化不显著 填料表面 10/14 干塔 湿塔 填料表面 空塔气速u “数值较大 空塔气速u 较大时 空塔气速u, m/s 填料层的Δp~u关系(双对数坐标系) 2、气体通过填料层的压力降 动态持液量 随u增大，增 加的明显。 压力降随u 变化明显 传质较好 载液区 压力降Δ p，kPa 填料表面 干塔 湿塔 11/14 载点 填料表面 空塔气速u 大到一定值时 剧增大 泛点 气液传质基本无法进行 液泛区 空塔气速u, m/s 填料层的Δp~u关系(双对数坐标系) 12/14 2、气体通过填料层的压力降 压力降Δ p，kPa 填料表面 淹塔(液泛) 空塔气速u 湿塔 干塔 压力降急 实际空塔气速 “数值较小 空塔气速u, m/s 填料层的Δp~u关系 (双对数坐标系) u = (0.6 ~ 0.8)uF 13/14 2、气体通过填料层的压力降 气液传质基本无法进行 液泛区 压力降Δ p ，kPa 传质不好 恒持液量区 湿塔 适宜操作区 泛点 载点 大 L---喷淋密度 泛点 载点 uF 空塔气速u, m/s 填料层的Δp~u关系 (双对数坐标系) 气液适宜操作范围是：液相在满足最小喷 淋量的基础上可适当增大，但不可过大； 气相则应取为液泛速度的60%~80%之间。 压力降Δ p ，kPa 结论： 14/14 气体出 目的：开车前，使填料被吸收剂充分润湿。Why？ 液 气 气体进 液体出 2/8  液体用量不得小于最小喷淋量  先通液，后通气 液体进 目的：开车前，使填料被吸收剂充分润湿。Why？ L(喷淋量) 泛点 载点 uF 空塔气速u, m/s 填料层的Δp~u关系 (双对数坐标系) 3/8  在保证吸收效果的前提下，尽量减少液体用量  液体用量不得小于最小喷淋量  先通液，后通气 压力降Δ p ，kPa 大 气体出 目的：开车前，使填料被吸收剂充分润湿。Why？  在保证吸收效果的前提下，尽量减少液体用量  特别地，对于那些表面不容易形成液膜的填料， 例如网型填料，开车前需进行预液泛操作。 气体进 液体出 4/8  液体用量不得小于最小喷淋量  先通液，后通气。 液 气 液体进 气体出 液体进 液 气 气体进 液体出 5/8  如果是长期停车，还需用清水等洗液洗塔。 如果原料气含易燃易爆组分，需用惰性气体 洗塔。  先停气，再停液 气体出 1、控制液体进塔温度 ----高温不利于气体吸收 液体进 思考：导致塔顶、塔底压差过大现象的原因有哪些？ 液 气 气体进 液体出 6/8 2、控制塔顶、塔底压差不要过大 1、控制液体进塔温度 ----高温不利于气体吸收 2、控制塔顶、塔底压差不要过大 喷淋量) 导致塔顶、塔底压差过大现象的原因有哪些？ 原因1：气量偏大 原因2：液量偏大 原因3：填料堵塞 空塔气速u, m/s 填料层的Δp~u关系(双对数坐标系) 7/8 压力降Δ p，kPa 思考： 大 L( 气体出 液体进 液 气 气体进 液体出 8/8 3、经常调节塔底排液阀，保持塔底液位稳定。 2、控制塔顶、塔底压差不要过大 1、控制液体进塔温度 $$