【文章內(nèi)容簡介】 表 11 工業(yè)常用吸收劑 溶質(zhì) 吸收劑 溶質(zhì) 吸收劑 氨 水、硫酸 硫化銨 堿液、砷堿液、有機(jī)溶劑 丙酮蒸汽 水 苯蒸汽 煤油、洗油 氯化氫 水 丁二烯 乙醇 二氧化碳 水、堿液、碳酸烯酯 二氯乙烯 煤油 二氧化硫 水 一氧化碳 銅氨液 裝置 流程的 確定 用水吸收 SO2 屬于中等溶解度的吸收過程，故為提高傳質(zhì)效率，選擇用逆流吸收流程。 工業(yè)上使用的吸收流程多種多樣，可以從不同角度進(jìn)行分類，從所選用的吸收劑的種類看，有僅用一種吸收劑的一步吸收流程和使用兩種吸收劑的兩步吸收流程，從所用的塔設(shè)備數(shù)量看，可分為單塔吸收流程和多塔吸收流程，從塔內(nèi)氣液兩相的流向可分為逆流吸收流程、并流吸收流程等基本流程，此外，還有用于齊齊哈爾大學(xué)化工原理 課程 設(shè)計(jì) 7 特定條件下的部分溶劑循環(huán)流程。 吸收工藝流程的確定 工業(yè)上使用的吸收流程多種多樣，可以從不同角度進(jìn)行分類，從所選用的吸收劑的種類看，有僅用一種吸收劑的一步吸收流程和使用兩種吸收劑的兩步吸收流程，從所用的塔設(shè)備數(shù)量看，可分為單塔 吸收流程和多塔吸收流程，從塔內(nèi)氣液兩相的流向可分為逆流吸收流程、并流吸收流程等基本流程，此外，還有用于特定條件下的部分溶劑循環(huán)流程。 （一）一步吸收流程和兩步吸收流程 一步流程一般用于混合氣體溶質(zhì)濃度較低，同時(shí)過程的分離要求不高，選用一種吸收劑即可完成任務(wù)的情況。若混合氣體中溶質(zhì)濃度較高且吸收要求也高，難以用一步吸收達(dá)到規(guī)定的吸收要求，但過程的操作費(fèi)用較高，從經(jīng)濟(jì)性的角度分析不夠適宜時(shí)，可以考慮采用兩步吸收流程。 （二）單塔吸收流程和多塔吸收流程 單塔吸收流程是吸收過程中最常用的流程，如過程無特別需要，則一般采用單塔吸收流程。若過程的分離要求較高，使用單塔操作時(shí)，所需要的塔體過高，或采用兩步吸收流程時(shí)，則需要采用多塔流程。典型的是雙塔吸收流程。 （三）逆流吸收與并流吸收 吸收塔或再生塔內(nèi)氣液相可以逆流操作也可以并流操作，由于逆流操作具有傳質(zhì)推動(dòng)力大，分離效率高（具有多個(gè)理論級(jí)的分離能力）的顯著優(yōu)點(diǎn)而 廣泛應(yīng)用。工程上，如無特別需要，一般均采用逆流吸收流程。 齊齊哈爾大學(xué)化工原理 課程 設(shè)計(jì) 8 （四）部分溶劑循環(huán)吸收流程 由于填料塔的分離效率受填料層上的液體噴淋量影響較大，當(dāng)液相噴淋量過小時(shí)，將降低填料塔的分離效率，因此當(dāng)塔的液相負(fù)荷過小而難以充分潤濕填料表面時(shí)，可以采用部分溶劑循環(huán)吸收流程，以提高液相噴淋量，改善踏的操作條件。 填料 的類型與選擇 各種填料的結(jié)構(gòu)差異較大，具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，因此在使用上應(yīng)根據(jù)具體情況選擇不同的塔填料。在選擇塔填料時(shí)，應(yīng)該考慮如下幾個(gè)問題： (1) 選擇填料材質(zhì) 選擇填料材質(zhì)應(yīng)根據(jù)吸收系統(tǒng)的介質(zhì)以及操作溫度而定，一般情況下，可以選用塑料，金屬，陶瓷等材料。對(duì)于腐蝕性介質(zhì)應(yīng)采用相應(yīng)的 抗腐蝕性材料，如陶瓷，塑料，玻璃，石墨，不銹鋼等，對(duì)于溫度較高的情況，應(yīng)考慮材料的耐溫性能。 (2) 填料類型的選擇 填料類型的選擇是一個(gè)比較復(fù)雜的問題。一般來說，同一類填料塔中，比表面積大的填料雖然具有較高的分離效率，但是由于在同樣的處理量下，所需要的塔徑較大，塔體造價(jià)升高。 (3) 填料尺寸的選擇 實(shí)踐表明，填料塔的塔徑與填料直徑的比值應(yīng)保持不低于某一下限值，以防止產(chǎn)生較大的壁效應(yīng)，造成塔的分離效率下降。一般來說，填料尺寸大，成本低，處理量大，但是效率低，使用大于 50mm 的填料，其成本的降低往往難以 抵償其效率降低所造成的成本增加。所以，一般大塔經(jīng)常使用50mm的填料。但在大塔中使用小于 20—— 25mm 填料時(shí)，效率并沒有較明顯的提高，一般情況下，可以按表選擇填料尺寸。 因此對(duì)于水吸收 S02的過程、操作、溫度及操作壓力較低，工業(yè)上通常選用所了散裝填料。在所了散裝填料中，塑料階梯環(huán)填料的綜合性能較好，故此選用齊齊哈爾大學(xué)化工原理 課程 設(shè)計(jì) 9 塑料階梯環(huán)填料。 表 12 填料特性參數(shù) 表 13 填料尺寸與塔徑的對(duì)應(yīng)關(guān)系 塔徑 /mm 填料尺寸 /mm D≤ 300 300≤ D≤ 900 D≥ 900 20～ 25 25～ 38 50～ 80 相關(guān)的填料數(shù)據(jù)如下： 表 14 散裝填料類型以及關(guān)聯(lián)常數(shù) A,K 值 散裝填 A K 規(guī)整填料類 A K 填料名稱 規(guī)格（直徑高厚） /mm 材質(zhì)及堆積方式 比表面積/ 空隙率/m3/m3 干填料因子 /m1 塑料階梯環(huán) 38（ *） 19 塑料亂堆 齊齊哈爾大學(xué)化工原理 課程 設(shè)計(jì) 10 料類型 型 塑料鮑爾環(huán) 金屬絲網(wǎng)波紋填料 5 金屬鮑爾環(huán) 塑料絲網(wǎng)波紋填料 01 5 塑料階梯環(huán) 金屬網(wǎng)孔波紋填料 5 7 金屬階梯環(huán) 金屬孔板波紋填料 1 5 瓷矩鞍 塑料孔板波紋填料 1 63 金屬環(huán)矩鞍 5 表 1— 5 聚丙烯階梯環(huán)幾何數(shù)據(jù) 齊齊哈爾大學(xué)化工原理 課程 設(shè)計(jì) 11 規(guī)格 比表面積 m2/m3 空隙率 堆積個(gè)數(shù) 堆積重量 填料因子 m1 16*8.9*1 370 299136 25*12.5* 228 81500 38*19* 27200 50*25* 10740 76*37* 90 3420 操作溫度與壓力的確定 吸收過程的操作參數(shù)主要包括吸收（或再生）壓力、吸收（或再生）溫度以及吸收因子（或解析因子），這些條件的選擇應(yīng)充分考慮前后工序的工藝參數(shù)，從整個(gè)過程的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，利用過程的模擬計(jì)算，經(jīng)過多方案對(duì)比優(yōu)化得出過程參數(shù)。 齊齊哈爾大學(xué)化工原理 課程 設(shè)計(jì) 12 （一）操作壓力的選擇 對(duì)于物理吸收 ,加壓操作一方面有利于提高吸收過程的傳質(zhì)推動(dòng)力而提高過程的傳質(zhì)速率 ,另一方面 ,也可以減小氣體的體積流率 ,減小吸收塔徑。所以操作十分有利 .但工程上 ,專門為吸收操作而為氣體加壓 ,從過程的經(jīng)濟(jì)性角度看是不合理的 ,因而若在前一道工序的壓力參數(shù)下可以進(jìn)行吸收 操作的情況下 ,一般是以前道工序的壓力作為吸收單元的操作壓力。 對(duì)于化學(xué)吸收 ,若過程由質(zhì)量傳遞過程控制 ,則提高操作壓力有利 ,若為化學(xué)反應(yīng)過程控制 ,則操作壓力對(duì)過程的影響不大 ,可以完全根據(jù)前后工序的壓力參數(shù)確定吸收操作壓力 ,但加大吸收壓力依然可以減小氣相的體積流率 ,對(duì)減小塔徑仍然是有利的。 對(duì)于減壓再生 (閃蒸 )操作 ,其操作壓力應(yīng)以吸收劑的再生要求而定 ,逐次或一次從吸收壓力減至再生操作壓力 ,逐次閃蒸的再生效果一般要優(yōu)于一次閃蒸效果。 （二）操作溫度的選擇 對(duì)于物理吸收而言 ,降低操作溫度 ,對(duì)吸收有利。但低于環(huán)境溫度 的操作溫度因其要消耗大量的制冷動(dòng)力而一般是不可取的 ,所以一般情況下 ,取常溫吸收較為有利。對(duì)于特殊條件的吸收操作必須采用低于環(huán)境的溫度操作。 對(duì)于化學(xué)吸收 ,操作溫度應(yīng)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)而定 ,既要考慮溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度常數(shù)的影響 ,也要考慮對(duì)化學(xué)平衡的影響 ,使吸收反應(yīng)具有適宜的反應(yīng)速度。 對(duì)于再生操作 ,較高的操作溫度可以降低溶質(zhì)的溶解度 ,因而有利于吸收劑的再生。 （三）吸收因子的選擇 吸收因子 A 是一個(gè)關(guān)聯(lián)了氣體處理量 G ，吸收劑用量 L 以及氣液相平衡常數(shù)m 的綜合的過程參數(shù) . 齊齊哈爾大學(xué)化工原理 課程 設(shè)計(jì) 13 A mGL/? 式中 G氣體處理量 , hkmol/ ； L吸收劑用量， hkmol/ ； m氣體相平衡常數(shù)。 除沫器（除霧器） 若由塔設(shè)備出來的氣相沒有大量霧沫夾帶，則不需要考慮除霧問題，但在有些情況下，例如塔頂液體噴淋裝置產(chǎn)生的側(cè)液現(xiàn)象較嚴(yán)重，操作中得空塔氣速過大，或者工藝過程不允許出來的氣相中夾帶霧滴，此時(shí)則需要考慮加裝除霧裝置，常用的除霧裝置介紹如下： 折板除霧器 這是一種最為簡單有效的結(jié)構(gòu)。除霧板由 50mm *50mm*3mm 的角鋼組成，板間橫向距離為 25mm，垂直流過的氣速μ可按下式計(jì)算 絲網(wǎng)除霧器 這是一種效率較高的除霧器，可除去大于 5181。m的液滴，效率可達(dá) 98%— 99%，但壓強(qiáng)降較折流板式除霧器為大，約為 ，且不適用于氣液中含有粘結(jié)物或固體物質(zhì)（例如堿液或碳酸氫銨溶液等），因?yàn)橐后w蒸發(fā)后留下固體物質(zhì)容易堵塞絲網(wǎng)孔，影響塔的正常操作。 絲網(wǎng)盤高 H 一般取 100— 150mm絲網(wǎng)可用金屬或塑料為材料制成。支承絲網(wǎng)的柵板應(yīng)具有大于 90%的自由截面積。 此外，填料塔常用的除霧器裝置還有干填料除霧器（在液體噴淋裝置與氣體出口管制見狀一段干填料），這種除霧方法用得較多，效果與折板除霧器相仿。 齊齊哈爾大學(xué)化工原理 課程 設(shè)計(jì) 14 管口結(jié)構(gòu) 一，氣體進(jìn)、出口管 氣體進(jìn)口的結(jié)構(gòu) 氣體進(jìn)出口的結(jié)構(gòu)，要能防止液體淹沒氣體通過。填料塔對(duì)其流入塔的分布要求一 般不平，但也不應(yīng)該是氣體直接由管接口或水平管中入塔內(nèi)。對(duì)于直徑500mm以下的小塔，可使進(jìn)氣管水平伸到塔的中部。管的末端切成 45o 斜口（向下），或這類似的向下切口，使氣流折轉(zhuǎn)向上，對(duì)于直徑 ，管的末端可做成向下的喇叭形擴(kuò)大。對(duì)于更大的塔，可以做成類似的盤關(guān)式。 氣體出口的結(jié)構(gòu) 氣體出口的結(jié)構(gòu)，要能防止液滴的帶出的積累，可采用同氣體進(jìn)口結(jié)構(gòu)相似的開向下的引出管，或者在出口接管之前加裝除沫擋板或加裝一開口向上的分離袋囊，袋底磚有小孔，以泄去分離出來的液體，當(dāng)氣體夾帶液滴較多時(shí)，則需要令裝除。 二，液體進(jìn)、出口管 液體進(jìn)出口管多是直接通向噴淋裝置，其結(jié)構(gòu)需要按噴淋裝置的要求而定。液體的出口裝置應(yīng)該便于塔內(nèi)液體的排放，不易堵塞，而且又能將塔設(shè)備的內(nèi)部與外部大氣相隔離。也提出扣裝置在負(fù)壓操作的塔設(shè)備中必須另裝液封裝置。例如倒 U形管等。有時(shí)不另裝液封裝置而把塔的下部當(dāng)作緩沖器用，即其中經(jīng)常貯有一定量的液體，并保持液面恒定，在有的塔設(shè)備中，液體出口裝置采用防渦流板，可以消除鄰近出口處的旋渦，這一結(jié)構(gòu)也可用于液體不太清