填料吸收塔的设计应用与填料的选型

       填料塔作为气液传质分离设备，已在化工、石油化工、医药、环保等行业的吸收操作中得到广泛的应用。在化工装置中吸收过程可用于混合气体的分离、原料气体净化、回收混合气体中某组分、制取化工产品等工艺过程；
一、吸收原理
       在吸收操作中选用适当的溶剂，使气体混合物中一种或多种气体溶解在溶剂中，达到混合气体分离目的。
       吸收操作通常分为物理吸收和化学吸收，物理吸收是溶质气体溶解在溶剂中，溶质与溶剂之间不发生显著的化学反应。
化学吸收是指溶质与溶剂发生明显的化学反应的吸收过程。
二、吸收操作的特点
       因为气体的溶解度随压力增加、温度的降低而增加，同时提高压力使平衡线下移，增加吸收过程的推动力。但压力太高也会使设备投资及经常操作费用增加，同样降低温度也受气温及操作费用的影响，为此要选择适宜的操作压力及温度。
三、填料吸收塔的工艺过程
       大部分的填料吸收塔采用气液逆流操作流程，这种操作过程在全塔范围内气液相平均推动力往往较大，因而传质效率提高。但在某些特殊的化学吸收中，当被溶解的溶质与吸收液的反应属不可逆过程时，则并流和逆流的平均推动力没有什么差别，填料是液相反应的催化剂，这种情况可采用并流流程，比如石油工业中的加氢精制。
       填料吸收塔设计主要包括两部分内容，一是吸收过程计算，二是吸收塔设计。根据吸收系统的物系性质、被吸收组分分离纯度、操作条件等参数，对吸收过程进行物料、热量 平衡计算；传质计算确定需要填料层高度；塔设备的结构计算，确定塔的直径、高度，并合理设计液体及气体分布器及其他的塔内件。

吸收塔分板式吸收塔、填料吸收塔，根据不同的工艺、物系要求等，设计不同的塔体形式：

                           板式吸收塔示意图

                           填料吸收塔示意图

四、填料的选择
       填料选型需根据物系性质，分离的难易程度，操作条件，物系的腐蚀性能等因素选择填料的类型、尺寸及材质。
      填料可用规整填料，亦可用散装填料。规整填料空隙率大，压降低，允许通量大，对于气膜控制的难分离物系用它较为合适，但与散装填料相比，规整填料价格较高，制造安装比较麻烦，散装填料在吸收中应用广泛，适应性强，填料价格便宜，制造、安装、清洗方便。无论规整填料或散装填料，都有各种不同型号及尺寸，而各种填料的流体力学性能、传质性能、操作弹性负荷等都有较大差异，可初选几种填料，进行塔径、压降计算，估计设备的投资费用及操作费用，进行优化比较，确定填料类型和尺寸，一般情况下，吸收过程的液量都很大，宜用大尺寸的填料。
      关于填料的材质，对于吸收过程选用金属、塑料及陶瓷均可，应视被分离介质的特性及操作条件而定，金属材质通常有不锈钢、碳钢、铝、铜、低合金钢等，塑料材质有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等，陶瓷类有耐酸陶瓷、耐碱陶瓷等。应按物系腐蚀程度选材，对塑料材质还需要考虑材质的耐热性。