填料吸收塔的設計應用與填料的選型

       填料塔作為氣液傳質(zhì)分離設備，已在化工、石油化工、醫藥、環(huán)保等行業(yè)的吸收操作中得到廣泛的應用。在化工裝置中吸收過(guò)程可用于混合氣體的分離、原料氣體凈化、回收混合氣體中某組分、制取化工產(chǎn)品等工藝過(guò)程；
一、吸收原理
       在吸收操作中選用適當的溶劑，使氣體混合物中一種或多種氣體溶解在溶劑中，達到混合氣體分離目的。
       吸收操作通常分為物理吸收和化學(xué)吸收，物理吸收是溶質(zhì)氣體溶解在溶劑中，溶質(zhì)與溶劑之間不發(fā)生顯著(zhù)的化學(xué)反應。
化學(xué)吸收是指溶質(zhì)與溶劑發(fā)生明顯的化學(xué)反應的吸收過(guò)程。
二、吸收操作的特點(diǎn)
       因為氣體的溶解度隨壓力增加、溫度的降低而增加，同時(shí)提高壓力使平衡線(xiàn)下移，增加吸收過(guò)程的推動(dòng)力。但壓力太高也會(huì )使設備投資及經(jīng)常操作費用增加，同樣降低溫度也受氣溫及操作費用的影響，為此要選擇適宜的操作壓力及溫度。
三、填料吸收塔的工藝過(guò)程
       大部分的填料吸收塔采用氣液逆流操作流程，這種操作過(guò)程在全塔范圍內氣液相平均推動(dòng)力往往較大，因而傳質(zhì)效率提高。但在某些特殊的化學(xué)吸收中，當被溶解的溶質(zhì)與吸收液的反應屬不可逆過(guò)程時(shí)，則并流和逆流的平均推動(dòng)力沒(méi)有什么差別，填料是液相反應的催化劑，這種情況可采用并流流程，比如石油工業(yè)中的加氫精制。
       填料吸收塔設計主要包括兩部分內容，一是吸收過(guò)程計算，二是吸收塔設計。根據吸收系統的物系性質(zhì)、被吸收組分分離純度、操作條件等參數，對吸收過(guò)程進(jìn)行物料、熱量 平衡計算；傳質(zhì)計算確定需要填料層高度；塔設備的結構計算，確定塔的直徑、高度，并合理設計液體及氣體分布器及其他的塔內件。

吸收塔分板式吸收塔、填料吸收塔，根據不同的工藝、物系要求等，設計不同的塔體形式：

                           板式吸收塔示意圖

                           填料吸收塔示意圖

四、填料的選擇
       填料選型需根據物系性質(zhì)，分離的難易程度，操作條件，物系的腐蝕性能等因素選擇填料的類(lèi)型、尺寸及材質(zhì)。
      填料可用規整填料，亦可用散裝填料。規整填料空隙率大，壓降低，允許通量大，對于氣膜控制的難分離物系用它較為合適，但與散裝填料相比，規整填料價(jià)格較高，制造安裝比較麻煩，散裝填料在吸收中應用廣泛，適應性強，填料價(jià)格便宜，制造、安裝、清洗方便。無(wú)論規整填料或散裝填料，都有各種不同型號及尺寸，而各種填料的流體力學(xué)性能、傳質(zhì)性能、操作彈性負荷等都有較大差異，可初選幾種填料，進(jìn)行塔徑、壓降計算，估計設備的投資費用及操作費用，進(jìn)行優(yōu)化比較，確定填料類(lèi)型和尺寸，一般情況下，吸收過(guò)程的液量都很大，宜用大尺寸的填料。
      關(guān)于填料的材質(zhì)，對于吸收過(guò)程選用金屬、塑料及陶瓷均可，應視被分離介質(zhì)的特性及操作條件而定，金屬材質(zhì)通常有不銹鋼、碳鋼、鋁、銅、低合金鋼等，塑料材質(zhì)有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等，陶瓷類(lèi)有耐酸陶瓷、耐堿陶瓷等。應按物系腐蝕程度選材，對塑料材質(zhì)還需要考慮材質(zhì)的耐熱性。