PPH填料吸收塔
填料塔以填料作(zuò)爲氣、液接觸和傳質的基本構件(jiàn),液體(tǐ)在填料表面呈膜狀自(zì)上而下流動,氣體(tǐ)呈連續相(xiàng)自(zì)下而上與液體(tǐ)作(zuò)遞向流動,并進行氣、液兩相(xiàng)間的傳質和傳熱(rè)。兩相(xiàng)的組分(fēn)濃度和溫度沿塔高連續變化。填料塔屬于微分(fēn)接觸型的氣、液傳質設備。
填料塔又稱填充塔。化工(gōng)生(shēng)産中常用的一類傳質設備。主要由圓柱形的塔體(tǐ)和堆放(fàng)在塔内的填料(各種形狀的固體(tǐ)物,用于增加兩相(xiàng)流體(tǐ)間的面積,增強兩相(xiàng)間的傳質)等組成。具體(tǐ)由填料、塔内件(jiàn)及筒體(tǐ)構成。填料分(fēn)規整填料和散裝填料兩大(dà)類。塔内件(jiàn)有不同形式的液體(tǐ)分(fēn)布裝置、填料固定裝置或填料壓緊裝置、填料支承裝置、液體(tǐ)收集再分(fēn)布裝置及氣體(tǐ)分(fēn)布裝置等,用于吸收、蒸餾、萃取等 。與闆式塔相(xiàng)比,新型的填料塔性能具有如(rú)下特點:生(shēng)産能力大(dà)、分(fēn)離(lí)效率高、壓力降小、操作(zuò)彈性大(dà)、持液量小等優點。
填料塔填料選擇:
填料的選擇包括确定填料的種類、規格及材質等。所選填料既要滿足生(shēng)産工(gōng)藝的要求,又要使設備投資和操作(zuò)費用最低。
1、填料種類的選擇:填料種類的選擇要考慮分(fēn)離(lí)工(gōng)藝的要求,通常考慮以下幾個方面:
(1)傳質效率要高一般而言,規整填料的傳質效率高于散裝填料;
(2)通量要大(dà)在保證具有較高傳質效率的前提下,應選擇具有較高泛點氣速或氣相(xiàng)動能因子的填料;
(3)填料層的壓降要低;
(4)填料抗污堵性能強,拆裝、檢修方便。
2、填料規格的選擇填料規格是指填料的公稱尺寸或比表面積。
(1)散裝填料規格的選擇工(gōng)業塔常用的散裝填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾種規格。同類填料,尺寸越小,分(fēn)離(lí)效率越高,但(dàn)阻力增加,通量減少,填料費用也增加很多。而大(dà)尺寸的填料應用于小直徑塔中,又會産生(shēng)液體(tǐ)分(fēn)布不良及嚴重的壁流,使塔的分(fēn)離(lí)效率降低。因此,對塔徑與填料尺寸的比值要有一規定,一般塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應大(dà)于8。
(2)規整填料規格的選擇工(gōng)業上常用規整填料的型号和規格的表示方法很多,國(guó)内習慣用比表面積表示,主要有125、150、250、350、500、700等幾種規格,同種類型的規整填料,其比表面積越大(dà),傳質效率越高,但(dàn)阻力增加,通量減少,填料費用也明顯增加。選用時應從(cóng)分(fēn)離(lí)要求、通量要求、場地條件(jiàn)、物料性質及設備投資、操作(zuò)費用等方面綜合考慮,使所選填料既能滿足技術(shù)要求,又具有經濟合理(lǐ)性。應予指出,一座填料塔可(kě)以選用同種類型,同一規格的填料,也可(kě)選用同種類型不同規格的填料;可(kě)以選用同種類型的填料,也可(kě)以選用不同類型的填料;有的塔段可(kě)選用規整填料,而有的塔段可(kě)選用散裝填料。設計(jì)時應靈活掌握,根據技術(shù)經濟統一的原則來(lái)選擇填料的規格。
3、填料材質的選擇填料的材質分(fēn)爲陶瓷、金屬和塑料三大(dà)類。
(1)陶瓷填料陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱(rè)性,陶瓷填料價格便宜,具有很好的表面潤濕性能,質脆、易碎是其最大(dà)缺點。在氣體(tǐ)吸收、氣體(tǐ)洗滌、液體(tǐ)萃取等過程中應用較爲普遍。
(2)金屬填料金屬填料可(kě)用多種材質制成,選擇時主要考慮腐蝕問(wèn)題。碳鋼填料造價低,且具有良好的表面潤濕性能,對于無腐蝕或低腐蝕性物系應優先考慮使用;不鏽鋼填料耐腐蝕性強,一般能耐除Cl–以外常見(jiàn)物系的腐蝕,但(dàn)其造價較高,且表面潤濕性能較差,在某些特殊場合(如(rú)極低噴淋密度下的減壓精餾過程),需對其表面進行處理(lǐ),才能取得(de)良好的使用效果;钛材、特種合金鋼等材質制成的填料造價很高,一般隻在某些腐蝕性極強的物系下使用。一般來(lái)說(shuō),金屬填料可(kě)制成薄壁結構,它的通量大(dà)、氣體(tǐ)阻力小,且具有很高的抗沖擊性能,能在高溫、高壓、高沖擊強度下使用,應用範圍最爲廣泛。
(3)塑料填料塑料填料的材質主要包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)及聚氯乙烯(PVC)等,國(guó)内一般多采用聚丙烯材質。塑料填料的耐腐蝕性能較好,可(kě)耐一般的無機(jī)酸、堿和有機(jī)溶劑的腐蝕。其耐溫性良好,可(kě)長期在100°C以下使用。塑料填料質輕、價廉,具有良好的韌性,耐沖擊、不易碎,可(kě)以制成薄壁結構。它的通量大(dà)、壓降低,多用于吸收、解吸、萃取、除塵等裝置中。塑料填料的缺點是表面潤濕性能差,但(dàn)可(kě)通過适當的表面處理(lǐ)來(lái)改善其表面潤濕性能。
應用領域:
聚炳烯槽填料塔随着新型塔填料的相(xiàng)繼開發和應用,填料塔的優點更顯突出,應用範圍日(rì)益擴大(dà)。在煉油、石油化工(gōng)、精細化工(gōng)、化肥、制藥和原子能工(gōng)業部門(mén),以及環保領域的應用已趨于成熟。填料塔尤其适用于真空蒸餾、常壓及中壓下的蒸餾,當然還(hái)有大(dà)氣量的兩相(xiàng)接觸過程(如(rú)氣體(tǐ)的吸收、冷(lěng)卻等),但(dàn)在高壓精餾塔中應用時要特别謹慎。人(rén)們正在對高壓精餾填料塔進行研究,企圖從(cóng)填料塔的結構和操作(zuò)方法上予以解決,例如(rú)有人(rén)提出填料層分(fēn)段乳化操作(zuò)或采用超重力場分(fēn)離(lí)等。在突破高壓精餾塔應用填料的局限性方面已取得(de)了一些進展,其關鍵是徹底弄清高壓(高液相(xiàng)負荷)對塔的處理(lǐ)能力和效率的影(yǐng)響,可(kě)利用淺床層和高性能塔構件(jiàn)(如(rú)氣體(tǐ)分(fēn)布器、液體(tǐ)分(fēn)布器及再分(fēn)布器)。也有人(rén)建議(yì)開發适用于高壓蒸餾的組合式填料。
填料塔應用的另一個新領域是空氣分(fēn)離(lí)裝置。30年(nián)代以前的空分(fēn)設備,主要是滿足焊接、切割用氧及化工(gōng)用氮。由于現代鋼鐵、氮肥、化工(gōng)及火(huǒ)箭等技術(shù)的發展,氧、氮及稀有氣體(tǐ)的用量迅速增加。國(guó)外一些大(dà)公司,如(rú)德國(guó)的Linde公司,美國(guó)的APCI公司(空氣制品與化學品公司)、英國(guó)的BOC公司(氧氣公司)和法國(guó)的空氣液化公司等,均已開始把填料塔應用于空分(fēn)方面的研究,瑞士Sulzer公司作(zuò)爲填料生(shēng)産廠(chǎng)商與上述公司積極合作(zuò),已取得(de)可(kě)喜成績。
空分(fēn)裝置中規整填料的另一個用途是在粗氩塔中使用。過去(qù)的粗氩塔爲篩闆塔,無法得(de)到氧含量小于2×10-6的純氩。改用填料塔,便可(kě)取消過去(qù)生(shēng)産純氩産品時使用的下遊工(gōng)藝。
填料塔又稱填充塔。化工(gōng)生(shēng)産中常用的一類傳質設備。主要由圓柱形的塔體(tǐ)和堆放(fàng)在塔内的填料(各種形狀的固體(tǐ)物,用于增加兩相(xiàng)流體(tǐ)間的面積,增強兩相(xiàng)間的傳質)等組成。具體(tǐ)由填料、塔内件(jiàn)及筒體(tǐ)構成。填料分(fēn)規整填料和散裝填料兩大(dà)類。塔内件(jiàn)有不同形式的液體(tǐ)分(fēn)布裝置、填料固定裝置或填料壓緊裝置、填料支承裝置、液體(tǐ)收集再分(fēn)布裝置及氣體(tǐ)分(fēn)布裝置等,用于吸收、蒸餾、萃取等 。與闆式塔相(xiàng)比,新型的填料塔性能具有如(rú)下特點:生(shēng)産能力大(dà)、分(fēn)離(lí)效率高、壓力降小、操作(zuò)彈性大(dà)、持液量小等優點。
填料塔填料選擇:
填料的選擇包括确定填料的種類、規格及材質等。所選填料既要滿足生(shēng)産工(gōng)藝的要求,又要使設備投資和操作(zuò)費用最低。
1、填料種類的選擇:填料種類的選擇要考慮分(fēn)離(lí)工(gōng)藝的要求,通常考慮以下幾個方面:
(1)傳質效率要高一般而言,規整填料的傳質效率高于散裝填料;
(2)通量要大(dà)在保證具有較高傳質效率的前提下,應選擇具有較高泛點氣速或氣相(xiàng)動能因子的填料;
(3)填料層的壓降要低;
(4)填料抗污堵性能強,拆裝、檢修方便。
2、填料規格的選擇填料規格是指填料的公稱尺寸或比表面積。
(1)散裝填料規格的選擇工(gōng)業塔常用的散裝填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾種規格。同類填料,尺寸越小,分(fēn)離(lí)效率越高,但(dàn)阻力增加,通量減少,填料費用也增加很多。而大(dà)尺寸的填料應用于小直徑塔中,又會産生(shēng)液體(tǐ)分(fēn)布不良及嚴重的壁流,使塔的分(fēn)離(lí)效率降低。因此,對塔徑與填料尺寸的比值要有一規定,一般塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應大(dà)于8。
(2)規整填料規格的選擇工(gōng)業上常用規整填料的型号和規格的表示方法很多,國(guó)内習慣用比表面積表示,主要有125、150、250、350、500、700等幾種規格,同種類型的規整填料,其比表面積越大(dà),傳質效率越高,但(dàn)阻力增加,通量減少,填料費用也明顯增加。選用時應從(cóng)分(fēn)離(lí)要求、通量要求、場地條件(jiàn)、物料性質及設備投資、操作(zuò)費用等方面綜合考慮,使所選填料既能滿足技術(shù)要求,又具有經濟合理(lǐ)性。應予指出,一座填料塔可(kě)以選用同種類型,同一規格的填料,也可(kě)選用同種類型不同規格的填料;可(kě)以選用同種類型的填料,也可(kě)以選用不同類型的填料;有的塔段可(kě)選用規整填料,而有的塔段可(kě)選用散裝填料。設計(jì)時應靈活掌握,根據技術(shù)經濟統一的原則來(lái)選擇填料的規格。
3、填料材質的選擇填料的材質分(fēn)爲陶瓷、金屬和塑料三大(dà)類。
(1)陶瓷填料陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱(rè)性,陶瓷填料價格便宜,具有很好的表面潤濕性能,質脆、易碎是其最大(dà)缺點。在氣體(tǐ)吸收、氣體(tǐ)洗滌、液體(tǐ)萃取等過程中應用較爲普遍。
(2)金屬填料金屬填料可(kě)用多種材質制成,選擇時主要考慮腐蝕問(wèn)題。碳鋼填料造價低,且具有良好的表面潤濕性能,對于無腐蝕或低腐蝕性物系應優先考慮使用;不鏽鋼填料耐腐蝕性強,一般能耐除Cl–以外常見(jiàn)物系的腐蝕,但(dàn)其造價較高,且表面潤濕性能較差,在某些特殊場合(如(rú)極低噴淋密度下的減壓精餾過程),需對其表面進行處理(lǐ),才能取得(de)良好的使用效果;钛材、特種合金鋼等材質制成的填料造價很高,一般隻在某些腐蝕性極強的物系下使用。一般來(lái)說(shuō),金屬填料可(kě)制成薄壁結構,它的通量大(dà)、氣體(tǐ)阻力小,且具有很高的抗沖擊性能,能在高溫、高壓、高沖擊強度下使用,應用範圍最爲廣泛。
(3)塑料填料塑料填料的材質主要包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)及聚氯乙烯(PVC)等,國(guó)内一般多采用聚丙烯材質。塑料填料的耐腐蝕性能較好,可(kě)耐一般的無機(jī)酸、堿和有機(jī)溶劑的腐蝕。其耐溫性良好,可(kě)長期在100°C以下使用。塑料填料質輕、價廉,具有良好的韌性,耐沖擊、不易碎,可(kě)以制成薄壁結構。它的通量大(dà)、壓降低,多用于吸收、解吸、萃取、除塵等裝置中。塑料填料的缺點是表面潤濕性能差,但(dàn)可(kě)通過适當的表面處理(lǐ)來(lái)改善其表面潤濕性能。
應用領域:
聚炳烯槽填料塔随着新型塔填料的相(xiàng)繼開發和應用,填料塔的優點更顯突出,應用範圍日(rì)益擴大(dà)。在煉油、石油化工(gōng)、精細化工(gōng)、化肥、制藥和原子能工(gōng)業部門(mén),以及環保領域的應用已趨于成熟。填料塔尤其适用于真空蒸餾、常壓及中壓下的蒸餾,當然還(hái)有大(dà)氣量的兩相(xiàng)接觸過程(如(rú)氣體(tǐ)的吸收、冷(lěng)卻等),但(dàn)在高壓精餾塔中應用時要特别謹慎。人(rén)們正在對高壓精餾填料塔進行研究,企圖從(cóng)填料塔的結構和操作(zuò)方法上予以解決,例如(rú)有人(rén)提出填料層分(fēn)段乳化操作(zuò)或采用超重力場分(fēn)離(lí)等。在突破高壓精餾塔應用填料的局限性方面已取得(de)了一些進展,其關鍵是徹底弄清高壓(高液相(xiàng)負荷)對塔的處理(lǐ)能力和效率的影(yǐng)響,可(kě)利用淺床層和高性能塔構件(jiàn)(如(rú)氣體(tǐ)分(fēn)布器、液體(tǐ)分(fēn)布器及再分(fēn)布器)。也有人(rén)建議(yì)開發适用于高壓蒸餾的組合式填料。
填料塔應用的另一個新領域是空氣分(fēn)離(lí)裝置。30年(nián)代以前的空分(fēn)設備,主要是滿足焊接、切割用氧及化工(gōng)用氮。由于現代鋼鐵、氮肥、化工(gōng)及火(huǒ)箭等技術(shù)的發展,氧、氮及稀有氣體(tǐ)的用量迅速增加。國(guó)外一些大(dà)公司,如(rú)德國(guó)的Linde公司,美國(guó)的APCI公司(空氣制品與化學品公司)、英國(guó)的BOC公司(氧氣公司)和法國(guó)的空氣液化公司等,均已開始把填料塔應用于空分(fēn)方面的研究,瑞士Sulzer公司作(zuò)爲填料生(shēng)産廠(chǎng)商與上述公司積極合作(zuò),已取得(de)可(kě)喜成績。
空分(fēn)裝置中規整填料的另一個用途是在粗氩塔中使用。過去(qù)的粗氩塔爲篩闆塔,無法得(de)到氧含量小于2×10-6的純氩。改用填料塔,便可(kě)取消過去(qù)生(shēng)産純氩産品時使用的下遊工(gōng)藝。
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