化工填料吸收塔設計(jì)主要包括兩部分內容,一是吸收過程計算,二是吸收塔設計(jì)。根據吸收係(xì)統(tǒng)的物係性質(zhì)、被吸收組分分離純度、操作條件等(děng)參數,對吸收過程進行物料、熱量平衡計算;傳質計算確(què)定需(xū)要填料(liào)層高度;塔設備的(de)結構計算,確定塔的直(zhí)徑、高度,並合理設(shè)計液體及氣體分布器(qì)及其他的塔內件。
一、塔徑計算: 對於散裝填料,塔徑要求比填(tián)料直(zhí)徑大8-10倍(bèi)。 良好的設計不僅要選擇合適的(de)填料及塔徑,而且還應考慮塔操作的經(jīng)濟因(yīn)素及穩定因(yīn)素。經濟(jì)因素是指所選定的塔徑具有最(zuì)低總操作費用,此時塔的操作(zuò)氣速稱為經濟氣速。
二、塔高計算: 吸收過程所需的填料高度與物性、產品純度、選用填料、塔內流(liú)動工況等因素有關,通(tōng)常需要實際(jì)測定傳質(zhì)係數或傳質(zhì)單元高度。對於理論計算較多(duō)采用實測數據的回歸方,計算得到的填料高度(dù)在設計中要考慮一定的安全係數。
三、設計條件:首先必須明(míng)確設計任務,確定原料氣體的處理量及組分;提出分離要求,即被分(fèn)離組分在淨化氣中的含量或給出被分離組分(fèn)的回收率;入(rù)塔(tǎ)溶(róng)液中(zhōng)可溶性(xìng)組(zǔ)分的含量;塔的操作溫度、壓力;氣相、液相入塔的溫度及壓力;吸收(shōu)過程的其他要求,例(lì)如全塔壓降(jiàng)是否有特殊要求,足否有熱敏性物(wù)質,物(wù)係(xì)的腐蝕情況等。
四、物料平衡計算:吸收過程的(de)進(jìn)行是混合氣體中各組分在(zài)某溶劑(吸收液(yè))中的溶解度存在差別,由於可溶性氣體的溶解度大於惰性氣體的溶解度,可溶性氣體被溶劑吸收,從(cóng)而達到混合(hé)氣體分離的目的。
五、填料選擇需根據物係性質,分離的(de)難易程度,操作條(tiáo)件,物係的(de)腐(fǔ)蝕性能等因(yīn)素選擇填(tián)料的類型,尺寸及材質。填料可用規整填料,亦可(kě)用散裝填料。規整填料空隙率大,壓降低,允(yǔn)許通量大,對(duì)於氣膜控(kòng)製的難分離物係用它較為(wéi)合適,但(dàn)與散裝填料相比(bǐ),規整填料價格較高,製造(zào)安裝比較麻煩。散(sàn)裝填料在吸收中應(yīng)用(yòng)廣泛,適(shì)應性強,填料價格便宜,製造、安裝、清洗方使。
無論規整填料或(huò)散裝填料,都有各種(zhǒng)不同型號及尺寸(cùn),而各(gè)種填料的流體力學性能、傳質性能(néng)、操作彈性負(fù)荷等都有較大差異(yì),可初選幾種填料。進行塔補、壓降計算,估計設備的(de)投資費用及操作費用,進行優化比較,確定(dìng)填(tián)料類(lèi)型及尺寸,一般情況下,吸收過(guò)程的液量都很大,宜用大尺寸的填料(liào)。
關於填料的材質,對於(yú)吸(xī)收過程選用金屬、塑料及陶瓷均可,應視被(bèi)分離介質的特性及操作條件而定。
金屬材質(zhì)通常有不鏽鋼、碳鋼、鋁、銅、低合金鋼等,塑料材質有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯(xī)、聚(jù)四氟乙烯等,陶瓷類有耐酸陶瓷、耐(nài)堿陶(táo)瓷等。應按物係腐蝕程度選(xuǎn)材,對塑料材(cái)質還需要考慮(lǜ)材質的耐熱性。