填料吸收塔

5.4填料吸收塔

5.4.1设计目标

（1）具有适宜的流体力学条件，可使气液两相接触良好；

（2）结构简单，处理能力大，压降低；

（3）强化质量传递和能量传递。

5.4.2设计标准

表 5-11 塔设备设计标准

名称	标准号
《钢制压力容器—分析设计标准》聚氨酯浆料	JB4732-95
《钢制塔式容器》	JB4710-92
《安全阀的设置和选用》	HG/T20570.2-95
《钢制化工容器结构设计规定》	HG20583-98
《钢制化工容器制造技术规定》	HG20584-98
《化工设备设计基础规定》	HG/T20643-98
天然气调压撬《设备进、出管口压力损失计算》	HG/T20570.9-95

5.4.3设计方案的确定

5.4.3.1装置流程的确定

填料吸收塔的操作方式有①逆流操作；②并流操作；③吸收剂部分再循环操作；④多塔串联操作；⑤串联-并联混合操作。采用逆流操作时，气相自塔底进入由塔底排出，液相自塔顶进入由塔底排出。逆流操作的特点是，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，工业生产中多采用逆流操作，该吸收塔的设计采用逆流操作。

5.4.3.2吸收剂的选择

吸收过程是依靠气体溶质在吸收剂中的溶解度来实现的，因此，吸收剂性能的优劣，是觉得吸收效果的关键之一。选择吸收剂时，主要考虑一下几个方面：①溶解度；②选择性；③挥发性；④粘度；⑤其他。该吸收塔选用廉价的水作为吸收剂，同时，塔顶进入的水也起到冷凝作用，使得气相丙烯腈温度下降而液化。

5.4.3.3操作温度压力的确定

由aspen模拟的结果，塔顶的操作压力为120 ，温度为39.4℃；塔底的操作压力为140 ，温度为39.4℃。

5.4.3.4填料的类型与选择

填料是填料塔中气液接触的基本构件，其性能的优劣是决定填料塔操作性能的主要因素，因此，塔填料的选择是填料塔设计的重要环节。

（1）填料的类型

根据装填方式不同，填料可分为散装填料与规整填料。

A、散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体，一般以随机的方式堆积在塔内，又称为乱堆填料或颗粒填料，主要包括：①拉西环填料；②鲍尔环填料；③阶梯环填料；④弧鞍填料；⑤矩鞍填料；⑥环矩鞍填料等。

B、规整填料是按一定的集合图形排列，蒸汽堆彻的填料。规整填料种类很多，根据其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等，目前工业上常用的规整填料为波纹填料，

其基本类型有丝网形和孔板形两大类，可用陶瓷、塑料、金属等材质制造。加工中，波纹与塔轴的倾角有300和450两种，倾角为300的用代号BX（或X）表示，倾角为450用代号CY（或Y）表示。

金属丝网波纹填料是网波纹填料的主要形式，是由金属丝网制成的。其特点是压降低、分离效率高，特别适用于精密精馏及真空精馏装置，为难分离物系、热敏性物系的精馏提供了有效的手段。

金属网板波纹填料是板波纹填料的主要形式。该填料的波纹板片上冲压有许多φ4-φ6mm的小孔，可起到分配板片上的液体，加强横向混合的作用。金属孔板波纹填料强度高，耐腐蚀性强，特别适用于大直径塔及气液负荷较大的场合。

波纹填料的优点是结构紧凑，阻力小，传质效率高，处理能力大，比表面积大。其缺点是不适于处理粘度大、易聚合或有悬浮物的物料，且装卸、清理困难，造价高。

总体来讲，规整填料可以实现单位理论级的压降最小，从而它们非常适合于要求能耗最小并需要很多理论级的分离过程。分离热敏性物系时，它们又可使塔底温度最低。尽管规整

填料的投资一般比散装填料高，但对分离过程的经济考察发现，在总费用中能耗经常是决定性因素，因此，许多情况下，宁可采用规整填料而不用散装填料。

（2）填料的选择

填料的选择包括确定填料的种类、规格及材质等，所选填料既要满足生产工艺的要求，又要使设备投资和操作费用较低。

1 63考虑到本塔的气相负荷较大，塔径较大，考虑选用规整填料。进行规整填料种类的选择，应主要注意一下几个方面的问题。

（3）填料种类的选择

填料种类的选择要考虑分离工艺的要求，通常考虑一下几个方面。

①传质效率传质效率即分离效率，它有两种表示方法：一是以理论级进行计算的表示方法，以每个理论级当量的填料层高度表示，即HETP值；另一是以传质效率进行计算的表示方法，以每个传质单元高度相当的填料层高度表示，即HTU值。在满足工艺要求的前提下，应选用传质效率高，即HETP值低的填料。

常用规整填料的HETP值如表1。

表5-12 几种常见规整填料的特性参数

填料型号理论板数(1/m) 比表面积(m2/m3) 空隙率/% 压力降（MPa/m）液体负荷(m3/m2.hr) 最大F因子
JKB-125Y	1-1.2	125	98.5	2×10-4	0.2-100 刮膜棒	3
JKB-250Y	2-3	250	97	3×10-4	0.2-100	2.6
CB-700Y	5-7	700	85	9.3×10-4	0.2-100	1.6
空调消声器CB-250Y	2.5-3	250	97	3×10-4药盒印刷	0.2-100	2.6
JWB-700Y	8-10	700	87	4.6-6.6×10-4	0.2-20	1.3-2.4
JWB-250X	2.5-3	250	97	1.05×10-4	0.2-20	3-3.5
SKB-250Y	2-2.5	250	97	3×10-4	0.2-100	2.6
SKB-350Y	3.5-4	350	95	2×10-4	0.2-100	2.0