化工原理課程設計水吸收二氧化碳填料塔

時間 2021-09-08 03:55:18

1樓:生活爵士

主要部件有塔體、填料及支承、流體分佈器及再分佈器、除沫器等。操作時,液體自塔上部進入,並通過液體分佈氣均勻噴灑於塔截面上,並在填料表面呈膜狀流下;氣體自塔下部進入,通過填料層中的空隙由塔頂排出。氣液兩相在液膜表面進行傳質。

填料不僅提供了氣液兩相的接觸表面,而且促使氣液兩相分散,液膜不斷更新。填料效能可以由以下三方面予以評價。

⑴ 比表面積a:填料應提供儘可能多的表面積,以單位填充體積所具有的填料表面來表示填料的這一特性,稱為比表面積a,單位為m2/m3。

⑵ 空隙率ε:單位體積填料所具有的空隙體積,稱為空隙率。氣體是在填料間的空隙內流動的,為減少氣體的流動阻力,提高填料塔的允許氣速,填料層應有儘可能大的空隙率。

⑶ 填料的幾何形狀:比表面積、空隙率大致相同而形狀不同的兩種填料,在流體力學和傳質效能上可有顯著的差別,但目前對填料的幾何形狀還沒有定量的表達。

3、幾種常用填料

常用填料有散裝填料和規整填料,材質有實體材料和網體材料。

1、液體

理想的流動狀態是自上而下,沿填料表面成膜狀流動,液膜從一個填料到另一個填料不斷更新。要求液體在填料表面鋪展成膜、液體在塔內的分佈要均勻、液膜厚度要合適。

液體在亂堆填料中有一定的自分佈能力。因此,對於小塔,可利用自分佈能力,預分佈要求校低;對於大塔,很難利用填料的自分佈能力達到全塔截面的分佈均勻,對初始分佈要求校高;另外,填料層內可能出現溝流現象或壁流現象,需對液體進行再分佈。

液體在塔內的液膜厚度與持液量有關,持液量是單位填充體積所具有的液體量。噴淋量大,持液量也大,液膜厚度增加;在正常操作的氣速範圍內,氣速的增加,對液膜厚度的影響不大。

2、氣體

氣體在填料塔內在壓強差的推動下自下而上穿過填料空隙上升,並與液膜接觸進行傳質。氣體通過填料層的壓降與氣速及液體流量等因素有關。

當液體量為零時,幹填料的壓降δp隨氣速u的增大而增大。

當有液體噴淋時,液體量一定,氣速u增大,壓降δp增大,相同氣速下壓降δp較幹填料的壓降高。在氣速u較小時,氣速u增大,液膜厚度變化不大。當氣速u增大到某一值時,液膜厚度開始增大,持液量也增大,出現攔液現象,此時,填料層壓降與空塔速度關係曲線的斜率增大,此點稱為載點。

自載點以後,氣速u繼續增大到某一值時,持液量大增,液體積累出現液泛現象,此氣速值稱為液泛氣速。

液體量增大,泛點氣速下降,在相同氣速下,液體量大,壓降也大。

3、液泛:

液泛是填料塔的非正常操作。發生液泛時,液體不能順利流下,氣液傳質不能正常進行。在泛點之前,氣體為連續相,液體為分散相;泛點之後,氣體為分散相,液體為連續相。

泛點又稱為轉相點,此時,壓降δp劇增,液體返混和氣體液沫夾帶的現象嚴重,傳質效果極差。

設計時,操作氣速=50%~80%的泛點氣速。泛點氣速可根據泛點關聯圖估計。

4、填料塔的操作範圍

當液體量一定時,若氣體量很小,傳質過程主要靠擴散進行,傳質效果不好;氣體量很大,將會導致液泛發生。

當氣體量一定時,若液體量很小,會有部分填料得不到潤溼,傳質效果不好;若液體量很大,將會導致液泛發生。

最大氣體量或最大液體量,可以根據泛點氣速來估計;最小氣體量和最小液體量必須根據經驗來確定。

填料層內的傳質速率是一個極為複雜的問題,至今尚未搞清。有效接觸面積是真正參與傳質的面積。有效接觸面積,包括填料的有效潤溼表面和可能存在的液滴、氣泡表面積,有效接觸表面<填料的接觸表面<幹填料表面。

關於填料的潤溼表面,恩田等人提出瞭如下的經驗關聯式:

同時,他們還提出了一些傳質係數的經驗關聯式:

10.2.4 填料塔的附屬結構

⑴ 支撐板:主要是支撐塔內的填料,同時又能保證氣液兩相的順利通過。

⑵ 液體分佈器:對進入塔內的液體進行分佈,使得液體在塔截面上分佈均勻。

⑶ 液體再分佈器:為改善向壁偏流效應造成的液體分佈不均,在填料層內部每隔一定高度設定的裝置。

⑷ 除沫器:用來除去由填料層頂部逸出的氣體中的液滴,安裝在液體分佈器上方。

2樓:小熊的新徵程

2、填料特性的評價

填料不僅提供了氣液兩相的接觸表面,而且促使氣液兩相分散,液膜不斷更新。填料效能可以由以下三方面予以評價。

⑴ 比表面積a:填料應提供儘可能多的表面積,以單位填充體積所具有的填料表面來表示填料的這一特性,稱為比表面積a,單位為m2/m3。

⑵ 空隙率ε:單位體積填料所具有的空隙體積,稱為空隙率。氣體是在填料間的空隙內流動的,為減少氣體的流動阻力,提高填料塔的允許氣速,填料層應有儘可能大的空隙率。

⑶ 填料的幾何形狀:比表面積、空隙率大致相同而形狀不同的兩種填料,在流體力學和傳質效能上可有顯著的差別,但目前對填料的幾何形狀還沒有定量的表達。

3、幾種常用填料

常用填料有散裝填料和規整填料,材質有實體材料和網體材料。

10.2.2氣液兩相在填料層內的流動

1、液體

理想的流動狀態是自上而下,沿填料表面成膜狀流動,液膜從一個填料到另一個填料不斷更新。要求液體在填料表面鋪展成膜、液體在塔內的分佈要均勻、液膜厚度要合適。

液體在亂堆填料中有一定的自分佈能力。因此,對於小塔,可利用自分佈能力,預分佈要求校低;對於大塔,很難利用填料的自分佈能力達到全塔截面的分佈均勻,對初始分佈要求校高;另外,填料層內可能出現溝流現象或壁流現象,需對液體進行再分佈。

液體在塔內的液膜厚度與持液量有關,持液量是單位填充體積所具有的液體量。噴淋量大,持液量也大,液膜厚度增加;在正常操作的氣速範圍內,氣速的增加,對液膜厚度的影響不大。

2、氣體

氣體在填料塔內在壓強差的推動下自下而上穿過填料空隙上升,並與液膜接觸進行傳質。氣體通過填料層的壓降與氣速及液體流量等因素有關。

當液體量為零時,幹填料的壓降δp隨氣速u的增大而增大。

當有液體噴淋時,液體量一定,氣速u增大,壓降δp增大,相同氣速下壓降δp較幹填料的壓降高。在氣速u較小時,氣速u增大,液膜厚度變化不大。當氣速u增大到某一值時,液膜厚度開始增大,持液量也增大,出現攔液現象,此時,填料層壓降與空塔速度關係曲線的斜率增大,此點稱為載點。

自載點以後,氣速u繼續增大到某一值時,持液量大增,液體積累出現液泛現象,此氣速值稱為液泛氣速。

液體量增大,泛點氣速下降,在相同氣速下,液體量大,壓降也大。

3、液泛:

液泛是填料塔的非正常操作。發生液泛時,液體不能順利流下,氣液傳質不能正常進行。在泛點之前,氣體為連續相,液體為分散相;泛點之後,氣體為分散相,液體為連續相。

泛點又稱為轉相點,此時,壓降δp劇增,液體返混和氣體液沫夾帶的現象嚴重,傳質效果極差。

設計時,操作氣速=50%~80%的泛點氣速。泛點氣速可根據泛點關聯圖估計。

4、填料塔的操作範圍

當液體量一定時,若氣體量很小,傳質過程主要靠擴散進行,傳質效果不好;氣體量很大,將會導致液泛發生。

當氣體量一定時,若液體量很小,會有部分填料得不到潤溼,傳質效果不好;若液體量很大,將會導致液泛發生。

最大氣體量或最大液體量,可以根據泛點氣速來估計;最小氣體量和最小液體量必須根據經驗來確定。

10.2.3填料塔的傳質

填料層內的傳質速率是一個極為複雜的問題,至今尚未搞清。有效接觸面積是真正參與傳質的面積。有效接觸面積,包括填料的有效潤溼表面和可能存在的液滴、氣泡表面積,有效接觸表面<填料的接觸表面<幹填料表面。

關於填料的潤溼表面,恩田等人提出瞭如下的經驗關聯式:

同時,他們還提出了一些傳質係數的經驗關聯式:

10.2.4 填料塔的附屬結構

⑴ 支撐板:主要是支撐塔內的填料,同時又能保證氣液兩相的順利通過。

⑵ 液體分佈器:對進入塔內的液體進行分佈,使得液體在塔截面上分佈均勻。

⑶ 液體再分佈器:為改善向壁偏流效應造成的液體分佈不均,在填料層內部每隔一定高度設定的裝置。

⑷ 除沫器:用來除去由填料層頂部逸出的氣體中的液滴,安裝在液體分佈器上方。

10.2.5板式塔與填料塔的比較

對許多逆流接觸的過程,填料塔和板式塔都可以使用。各種塔型各有優劣,應根據物系綜合考慮選擇。

⑴ 填料塔操作範圍較小,特別是對於液體負荷的變化更為敏感。

⑵ 填料塔不宜於處理易聚合或含有固體懸浮物的物料。

⑶ 當氣液接觸過程中需要冷卻以移出反應熱或溶解熱時,不適宜用填料塔。另外,當有側線出料時,填料塔也不如板式塔方便。

⑷ 填料塔的塔徑可以很小,但板式塔的塔徑一般不小於0.6m。

⑸ 板式塔的設計資料更容易得到而且更為可靠,安全係數可以取得更小。

⑹ 當塔徑不很大時,填料塔的造價便宜。

⑺ 對於易起泡的物系,填料塔更合適。

⑻ 對於腐蝕性物系,填料塔更合適。

⑼ 對於熱敏性物系,採用填料塔較好。

⑽ 填料塔的壓降比板式塔小,更適於真空操作

3樓:匿名使用者

填料塔的結構及填料特性 1、填料塔的結構 http://www.hebust.

edu.cn/jpk/hgyl/wlkc/10/fenbu.gif典型填料塔的結構如圖所示,主要部件有塔體、填料及支承、流體分佈器及再分佈器、除沫器等。

操作時,液體自塔上部進入,並通過液體分佈氣均勻噴灑於塔截面上,並在填料表面呈膜狀流下;氣體自塔下部進入,通過填料層中的空隙由塔頂排出。氣液兩相在液膜表面進行傳質。 2、填料特性的評價 填料不僅提供了氣液兩相的接觸表面,而且促使氣液兩相分散,液膜不斷更新。

填料效能可以由以下三方面予以評價。 ⑴ 比表面積a:填料應提供儘可能多的表面積,以單位填充體積所具有的填料表面來表示填料的這一特性,稱為比表面積a,單位為m2/m3。

⑵ 空隙率ε:單位體積填料所具有的空隙體積,稱為空隙率。氣體是在填料間的空隙內流動的,為減少氣體的流動阻力,提高填料塔的允許氣速,填料層應有儘可能大的空隙率。

⑶ 填料的幾何形狀:比表面積、空隙率大致相同而形狀不同的兩種填料,在流體力學和傳質效能上可有顯著的差別,但目前對填料的幾何形狀還沒有定量的表達。 3、幾種常用填料 常用填料有散裝填料和規整填料,材質有實體材料和網體材料。

10.2.2氣液兩相在填料層內的流動 1、液體 理想的流動狀態是自上而下,沿填料表面成膜狀流動,液膜從一個填料到另一個填料不斷更新。

要求液體在填料表面鋪展成膜、液體在塔內的分佈要均勻、液膜厚度要合適。 液體在亂堆填料中有一定的自分佈能力。因此,對於小塔,可利用自分佈能力,預分佈要求校低;對於大塔,很難利用填料的自分佈能力達到全塔截面的分佈均勻,對初始分佈要求校高;另外,填料層內可能出現溝流現象或壁流現象,需對液體進行再分佈。

液體在塔內的液膜厚度與持液量有關,持液量是單位填充體積所具有的液體量。噴淋量大,持液量也大,液膜厚度增加;在正常操作的氣速範圍內,氣速的增加,對液膜厚度的影響不大。 2、氣體 氣體在填料塔內在壓強差的推動下自下而上穿過填料空隙上升,並與液膜接觸進行傳質。

氣體通過填料層的壓降與氣速及液體流量等因素有關。 當液體量為零時,幹填料的壓降δp隨氣速u的增大而增大。 當有液體噴淋時,液體量一定,氣速u增大,壓降δp增大,相同氣速下壓降δp較幹填料的壓降高。

在氣速u較小時,氣速u增大,液膜厚度變化不大。當氣速u增大到某一值時,液膜厚度開始增大,持液量也增大,出現攔液現象,此時,填料層壓降與空塔速度關係曲線的斜率增大,此點稱為載點。自載點以後,氣速u繼續增大到某一值時,持液量大增,液體積累出現液泛現象,此氣速值稱為液泛氣速。

液體量增大,泛點氣速下降,在相同氣速下,液體量大,壓降也大。 3、液泛: 液泛是填料塔的非正常操作。

發生液泛時,液體不能順利流下,氣液傳質不能正常進行。在泛點之前,氣體為連續相,液體為分散相;泛點之後,氣體為分散相,液體為連續相。泛點又稱為轉相點,此時,壓降δp劇增,液體返混和氣體液沫夾帶的現象嚴重,傳質效果極差。

設計時,操作氣速=50%~80%的泛點氣速。泛點氣速可根據泛點關聯圖估計。 4、填料塔的操作範圍 當液體量一定時,若氣體量很小,傳質過程主要靠擴散進行,傳質效果不好;氣體量很大,將會導致液泛發生。

當氣體量一定時,若液體量很小,會有部分填料得不到潤溼,傳質效果不好;若液體量很大,將會導致液泛發生。 最大氣體量或最大液體量,可以根據泛點氣速來估計;最小氣體量和最小液體量必須根據經驗來確定。 10.

2.3填料塔的傳質 填料層內的傳質速率是一個極為複雜的問題,至今尚未搞清。有效接觸面積是真正參與傳質的面積。

有效接觸面積,包括填料的有效潤溼表面和可能存在的液滴、氣泡表面積,有效接觸表面<填料的接觸表面<幹填料表面。關於填料的潤溼表面,恩田等人提出瞭如下的經驗關聯式: 同時,他們還提出了一些傳質係數的經驗關聯式:

10.2.4 填料塔的附屬結構 ⑴ 支撐板:

主要是支撐塔內的填料,同時又能保證氣液兩相的順利通過。 ⑵ 液體分佈器:對進入塔內的液體進行分佈,使得液體在塔截面上分佈均勻。

⑶ 液體再分佈器:為改善向壁偏流效應造成的液體分佈不均,在填料層內部每隔一定高度設定的裝置。 ⑷ 除沫器:

用來除去由填料層頂部逸出的氣體中的液滴,安裝在液體分佈器上方。 10.2.

5板式塔與填料塔的比較 對許多逆流接觸的過程,填料塔和板式塔都可以使用。各種塔型各有優劣,應根據物系綜合考慮選擇。 ⑴ 填料塔操作範圍較小,特別是對於液體負荷的變化更為敏感。

⑵ 填料塔不宜於處理易聚合或含有固體懸浮物的物料。 ⑶ 當氣液接觸過程中需要冷卻以移出反應熱或溶解熱時,不適宜用填料塔。另外,當有側線出料時,填料塔也不如板式塔方便。

⑷ 填料塔的塔徑可以很小,但板式塔的塔徑一般不小於0.6m。 ⑸ 板式塔的設計資料更容易得到而且更為可靠,安全係數可以取得更小。

⑹ 當塔徑不很大時,填料塔的造價便宜。 ⑺ 對於易起泡的物系,填料塔更合適。 ⑻ 對於腐蝕性物系,填料塔更合適。

⑼ 對於熱敏性物系,採用填料塔較好。 ⑽ 填料塔的壓降比板式塔小,更適於真空操作。

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