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1、吸收设备,吸收设备的分类和特点,（1）对吸收设备的基本要求 a.气液之间有较大的接触面积和一定的接触 时间； b.气液之间扰动剧烈，吸收阻力小，吸收效 率高； c.操作稳定并有合适的弹性； d.气流通过时的压降小； e.结构简单，制造维修方便，造价低廉； f.针对具体情况，要求具有抗蚀和防堵能力。,（2）吸收设备的分类 a.表面吸收器 凡能使气液两相在固定的接触面上进行吸收操作的设 备均称为表面吸收器。如填料塔、湍球塔等。废气由 塔底进入，吸收剂由塔顶均匀地喷淋到填料层中并向 下流动。废气与吸收剂在填料层中充分接触，吸收传 质的平均推动力大，吸收效果好。 b.鼓泡式吸收器 典型的鼓泡式吸收器是
2、板式塔，塔内装有多孔塔板， 板上装满吸收剂，呈连续相；气体由板下进入，在塔 板上与液体形成鼓泡层，在此有害组分被吸收。常见 的设备有鼓泡塔和各种板式塔。 c.喷洒式吸收器 用喷嘴将液体喷射成为许多细小的液滴，以增大气-液 接触面，完成传质过程。比较典型的设备是空心喷洒 吸收器（喷雾塔或称空塔）和文丘里吸收器。,（3） 几种常用吸收塔的结构与特点,a.填料塔 填料塔的典型结构如图所示。塔内装有支撑板，板 上堆放填料层，吸收液通过安装在填料上部的分布器洒 向填料。填料在整个塔内可堆成一层，也可分成几层。 当填料分层堆放时，层与层之间常装有液体再分布装置 逆流式填料塔应用最多。吸收剂自塔顶向下喷淋，
3、 均匀的流经填料层，气体从塔底被送入，沿填料间空隙 上升，填料的润湿表面作气液接触的传质表面。 常用的填料塔填料有拉西环、鲍尔环、鞍形和波纹填料等。,填料塔运行稳定，操作时，一般要求液体喷淋密度在10m3/m2h 以上，且喷淋均匀。 填料塔的空塔气速一般为0.31.5ms，压降通常为0.150.60kPa/m填料，液气比为0.52.0kg/m3。 填料塔优点：结构简单、便于制造，气液接触良好，压降较小等优点。 缺点：当烟气中含有悬浮颗粒时，填料容易堵塞，清理检修时填料损耗大。,b.湍球塔 湍球塔结构如图所示，在塔内筛板上装有空心或实心小球。气流高速通过筛板时，小球在塔内湍动旋转，相互碰撞，吸收
4、剂自上向下喷淋，多为逆流吸收操作。 湍球塔采用的小球通常由聚乙烯、聚丙烯或发泡聚苯乙烯等塑料制作，也有采用不锈钢的。小球直径有25mm、30mm、38mm等几种规格，当塔的直径大于200mm时，填料的静止床层高度控制到0.20.3m。,净化气体 吸收剂 废气 吸收液 湍球塔结构示意图,操作时，湍球塔的空塔速度般为26ms，阻力损失约为0.41.2kPa。 湍球塔的优点是气流速度高，处理能力大，设备体积小，吸收效率高，不易被固体颗粒堵塞。它的缺点阻力较高，塑料小球不能承受高温，使用寿命短，需经常更换。 除尘、脱硫一体化时可考虑使用它。,c.筛板塔,筛板塔的结构如图所示。 在截面为圆形的塔内，沿塔
5、高装有多层筛板。筛板上开有215mm的小孔，开孔率一般为625。 操作时，气体从下而上经筛孔进入筛板上的液层，气液在筛板上交错流动，通过气体的鼓泡进行吸收。气液可以进行逐级的多次接触。 一般控制空塔速度为1.02.5ms，气体穿过筛孔的气速约为4.512.8ms，每块板的压降为0.82.0kPa。,d.喷淋塔 （空塔）,用喷嘴将液体喷射成为许多细小的液滴，以增大气-液相的接触面积，完成传质过程。比较典型的设备是空心喷洒吸收器和文丘里吸收器。喷淋塔的结构见下图。 在吸收器中，气体通常是自下而上流动，而液体则是由装在塔顶的喷射器呈喇叭状喷洒。当塔体比较高时，可将喷洒器分层放置，也可以采用组合喷洒方
6、式。 空塔结构简单，造价低廉，阻力小，效率较高（90），因此在火电厂烟气湿法脱硫中得到了广泛的应用。,（4）吸收设备的选择,a.当气液反应速度很快，可优先选喷淋塔、填料塔等； b.若反应速度极快，热效应大时，也可以采用筛板塔； c.如果反应物浓度高，可选用文丘里或空塔； d.当气液传质速度慢时，需要提供大量的液体，此时 采用鼓泡塔；或增大液气比； e.在吸收容易产生固体时，宜选用内部构件少、阻力 小、压降小的设备，如泼水轮吸收室等； f.在达到吸收要求的前提下，尽可能选用结构简单、 造价低廉、容易操作的设备。,填料塔,填料的作用是为气、液两相提供充分的接触面，并为提高其湍动程度(主要是气相)创
7、造条件，以利于传质(包括传热)。它们应能使气、液接触面大、传质系数高，同时通量大而阻力小，所以要求填料层空隙率高、比表面积大、表面湿润性能好，并在结构上还要有利于两相密切接触，促进湍流。制造材料又要对所处理的物料有耐腐蚀性，并具有一定的机械强度，使填料层底部不致因受压而碎裂、变形。 选择填料的原则：有较大的比表面积 有较高的空隙率 具有适宜的填料尺寸和堆积密度 有足够的机械强度 对于液体和气体均需具有化学稳定性 制造容易，价格便宜,填料塔-填料的类型和性能评价,(a)拉西环填料 拉西环(Rashing Ring)填料是1914年发现的，是使用最早的一种填料，为高度与直径相等的圆环，常用的直径为
8、2575mm(亦有小至6mm，大至150mm的，但少用)，陶瓷环壁厚2.59.5mm，金属环壁厚 0.81.6mm。填料多乱堆在塔内，直径大的亦可整砌，以降低阻力及减少液体流向塔壁的趋势。在拉西环内部空间的直径位置上加一隔板，即成为列辛环；环内加螺旋形隔板则成为螺旋环。隔板有提高填料能力与增大表面的作用。 由于拉西环在填装时容易产生架桥、空穴等现象，液体不易流入圆环的内部，所以极易产生液体的偏流、沟流和壁流，气液分布较差，传质效率低，又由于填料层持液量大，气体通过填料层折返的路径长，气体通过填料层的阻力大、通量小。故近年来使用较少。,(b)弧鞍填料 弧鞍又称贝尔鞍(Berl saddle)，是
9、出现较早的鞍形填料，形如马鞍，大小自25mm至50mm的较常用。弧鞍填料的特点是表面不分内外全部敞开，液体在表面两侧均匀流动，表面利用率高，流道呈弧形，流动阻力小。它的另一特点是堆放在塔内时，对塔壁侧压力比环形填料小。其缺点是由于两侧表面构形相同，堆放时填料容易叠合，因而减少暴露的表面，不能被液体润湿，使传质效率降低。最近已渐为构形改善了的矩鞍填料所代替。弧鞍填料多用陶瓷制造。,填料塔-填料的类型和性能评价,填料塔-填料的类型和性能评价,(c)矩鞍(Intalox saddle) 为克服弧鞍填料容易套叠的缺点，将弧鞍填料两端的弧形改为矩形，且两面大小不等，即成为矩鞍填料。 矩鞍填料堆积时不会叠
10、合，液体分布较均匀，且较耐压力，构形简单。一般采用陶瓷材料制成，其性能优于拉西环。目前国内大多数应用瓷质拉西环的场合均以被瓷质矩鞍填料所取代。,填料塔-填料的类型和性能评价,(d)鲍尔环(Pall ring) 鲍尔环的构造，相当于在拉西环的壁面上开一排或两排正方形或长方形孔，开孔时只断开四条边中的三条边，另一边保留，向环内弯曲，形成内伸的舌叶，这些舌片在环内几乎对接起来。填料的空隙率与比表面并未因而增加。但由于环壁开孔，大大提高了环内空间及环内表面的利用率，气体流动阻力降低，液体分布比较均匀。因此，鲍 尔环比拉西环气体通量增大50&以上，传质效率增加30%左右。鲍尔环填料以其优良性能得到广泛应
11、用。,填料塔-填料的类型和性能评价,(e)阶梯环(Cascade miniring) 是在鲍尔环基础上加以改造而得出的一种新型填料，阶梯环与鲍尔环相似之处是环壁上也开有窗孔。但其高度是鲍尔环的二分之一，由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。阶梯环填料的一端增加了一个翻边，不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主，变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。阶梯环成为目前使用的环形填料中最为优良的一种，,填料塔-填料的类型和性能评价,(f)金属环矩鞍填料
12、(Metal Intalox saddle) 这是一种兼有环形填料和鞍 形填料结构特点的新型填料，该 填料一般用金属材料制作。在鞍 的背部冲出两条狭带，弯成环形 筋，筋上又冲出四个小爪弯入环 内。它在构形上是鞍与环的结合， 敞开的侧壁有利于气体和液体通 过，减少了填料层内滞液死区， 填料层内流通孔道增多，使气液 分布更加均匀，传质效率得以提 高。金属环矩鞍填料的综合性能 优于鲍尔环和阶梯环，是散装填 料中应用较多、性能优良的一种 填料。,填料塔-填料的类型和性能评价,（g）球形填料 是散装填料的另一种形式，一般采用塑料材质注塑而成，其结构有多种。有许多板片构成的多面球形填料；也有许多枝条的格栅
13、组成的球形填料。它们的特点是球体为空心，可以允许气体、液体从其内部通过。由于球体结构的对称性，填料填装密度均匀，不易产生空穴和架桥，所以气液分散性能好。球形填料一般只适用于某些特定场合，工程应用较少。,填料支撑装置,填料支撑装置的作用是支撑塔内填料层，对其要求是：第一，应具有足够的强度和刚度，能支撑填料的重量、填料层的持液量及操作中的附加压力等；第二，应具有大于填料层孔隙率的开孔率，以防止在此处首先发生液泛；第三，结构合理，有利于气液二相的均匀分布，阻力小，便于拆装。,填料支撑装置,常用的填料支撑装置有栅板型、孔管型和驼峰型。如图4.8所示。选择哪种支撑装置，主要根据塔径、使用的填料种类和型号
14、、塔体及填料的材质、气液流速而定。 (a)栅板型 (b)孔管型 (c)驼峰型,图4.8 填料支撑装置,填料塔-液体分布装置,（5）液体分布装置 为了实现填料内气液二相密切接触、高效传质，填料塔的传质过程要求塔内任一截面上气液两相流体能均匀分布，特别是液体的初始分布至关重要，理想的液体分布器应具备以下条件： 与填料相匹配的液体均匀分布点。填料比表面积越大，分离要求越精密，则液体分布器分布点密度也应越大。 操作弹性较大，适应性好。 为气体提供尽可能大的自由截面，实现气体的均匀分布，且阻力小。 结构合理，便于制造、安装、调整和检修。 液体分布装置的种类多样，有喷头式、盘式、管式、槽式及槽盘式等。,填
15、料塔-液体分布装置,喷头式分布器如图4.10（a）所示。液体由半球形喷头的小孔喷出，小孔直径为3-10mm,同心圆排列，喷洒角小于80，喷洒直径1/5-1/3 D。这种分布器结构简单，只适用于直径小于600mm的塔中。因小孔容易堵塞，一般应用较少。 盘式分布器有盘式筛孔型分布器、盘式溢流管式分布器等形式。如图4.10（b）、（c）所示。液体加至分布盘上，经筛孔或溢流管流下。分布盘直径为塔径的0.6-0.8倍，此种分布器用于D800mm的塔中。,(a)喷头式,(b)盘式筛孔式,(c)盘式溢流管式,填料塔-液体分布装置,管式分布器由不同结构形式的开孔管制成。其突出的特点是结构简单，供气流流过的自由截面大，阻力小。但小孔易堵塞、弹性一般较小，管式液体分布器多用于中等以下液体负荷的填料塔中，在减压精馏及丝网波纹填料中，由于液体负荷较小故常用之。管式分布器有排管式、环管式等不同形状，如图片4.10（d）、（e）所示。,(d)排管式,(e)环管式,填料塔-液体分布装置,槽式液体分布器通常是由分流槽（又称主槽或一级槽）、分布槽（又称副槽或二级槽）构成的。一级槽通过槽底开孔将液体初分为若干流股，分别加入其下方的液体分布槽，分布槽
