1、藥品生產技術專業教學資源庫-制藥單元操作技術教學設計教 師 姓 名授課班級授課形式講授授 課 日 期 授課時數4授課內容情景6 吸收過程及操作任務6 吸收塔的操作教學目的知 識目 標1. 了解填料的類型與結構2. 理解填料塔的各種操作現象3. 掌握填料塔的操作過程及開停車步驟4掌握不正常操作現象分析及事故處理能 力目 標1能夠根據生產任務，選擇合適的吸收設備（填料塔）。2能夠根據不同填料的類型，選擇適合生產任務的填料塔。3能夠根據填料塔的操作現象，判別填料塔是否正常操作及操作步驟。4能夠對填料塔進行不正常操作現象分析及事故處理思 想目 標1. 具有分析問題解決問題的能力； 2. 具有一定組織協

2、調能力；3. 具有搜索、整理材料及文字表達相關能力教 學 重 點吸收塔的操作步驟教 學 難 點不正常操作現象分析與事故處理。更新、補充、刪 節 內 容使 用 教 具多媒體課 外 作 業課 后 體 會授課主要內容及課堂教學設計教學環節 課 程 內 容 設 計教學方法時間min組織復習引入新課小結作業1、填料層高度計算方法有幾種？2、如何用解析法求填料層高度？任務6 吸收塔的操作吸收過程的實施是在吸收裝置中進行的。吸收裝置由吸收塔、吸收液循環裝置（泵、貯槽、換熱器）、氣體輸送設備等構成，其示意圖如圖6-14所示。在吸收塔內，氣液兩相充分接觸，溶質被溶劑吸收進入液相，未被吸收的惰性組分從塔頂排出，吸

3、收液從塔底排出經補充壓力、降低溫度返回吸收塔。子任務1認識吸收塔工業上完成吸收操作的設備統稱為吸收塔。常見的有板式塔、填料塔兩種。板式塔多用于精餾操作，填料塔多用于吸收操作，在此主要學習填料塔的結構特點、填料塔的附件作用和填料的類型及特性。一、填料塔的結構與特點1、填料塔的結構填料塔主要由塔體、填料及其附件（除沫裝置、液體分布裝置、氣體分布裝置、填料支撐裝置、填料壓緊裝置等）構成。如圖6-15所示。圖6-14 吸收裝置示意圖填料塔操作時，氣體從塔底送入，經氣體分布裝置（小直徑塔一般不設氣體分布裝置）分布后，在壓差作用下自下向上與液體呈逆流連續通過填料層的空隙，而液體自塔上部進入，通過液體分布裝

4、置均勻噴灑在塔截面上，在重力作用下沿填料層向下流動。在填料表面上，氣、液兩相密切接觸進行質、熱傳遞。填料塔屬于連續接觸式氣液傳質設備，填料層內氣液兩相呈逆流接觸，填料的潤濕表面為氣液兩相接觸傳質表面，氣液兩相組成沿塔高連續變化，正常操作狀態下，氣相為連續相，液相為分散相。2、填料塔的特點與板式塔比較，填料塔具有如下特點：生產能力大。填料塔內件開孔率大，空隙率大，液泛點高。分離效率高。適合處理難分離混合氣體的分離，塔高較低。壓降較小，適合減壓操作，且能耗低。持液量小，適宜處理熱敏性物料。操作彈性較小，對液體負荷變化較敏感 ，若液體負荷較小或較大，易產生干塔或液泛現象。適宜處理易起泡和腐蝕性的物料

5、，可利用填料消泡及采用防腐材料制造的填料。不宜處理含固或易聚合的物料，因清洗較麻煩。動畫資源：1.吸收與解吸流程；2.填料塔；圖6-15 填料塔二、填料的類型與性能填料是填料塔的核心部分，其作用有提供氣液接觸面積；強化氣體湍動，降低氣相傳質阻力；更新液膜表面，降低液相傳質阻力。填料的好壞是決定填料塔性能的主要因素，對操作影響較大的填料特性有比表面積、空隙率、填料因子和單位堆積體積的填料數目。常見填料如表6-1所示。類型結構特點及應用拉西環填料外徑與高度相等的圓環，如圖6-16（a）所示。拉西環形狀簡單，制造容易，操作時有嚴重溝流和壁流現象，氣液分布較差，傳質效率低。填料層持液量大，氣體通過填料

6、層時阻力大，通量較低。拉西環使用最早，但目前工業應用日趨減少。鮑爾環填料在拉西環的側壁上開出兩排長方形的窗孔，被切開環壁一側仍與壁面相連，另一側向環內彎曲，形成內伸的舌葉，舌葉的側邊在中心相搭。如圖6-16（b）所示。鮑爾環填料的比表面積與拉西環基本相當，氣體流動阻力降低，液體分布比較均勻。同一材質、同種規格的拉西環與鮑爾環相比，鮑爾環的氣體通量比拉西環增加50%以上，傳質速率增加30%左右。鮑爾環填料以其優良的性能得到廣泛的工業應用。階梯環填料對鮑爾環填料進行改進，形狀如圖6-16（c）所示。階梯環圓筒部分的高度僅為直徑的一半，圓筒一端在向外翻卷的錐形邊其高度為全高的1/5。階梯環填料是目前

7、環形填料中性能最為良好的一種。填料的孔隙率大，填料個體之間呈點接觸，使液膜不斷更新，壓降低、通量大、效率高、負荷彈性大、抗污性好。鞍環填料鞍環填料是敞開型填料，包括弧鞍和矩鞍，其形狀如圖6-16（e）、（f）所示。弧鞍填料是兩面對稱結構，在裝填是易形成局部疊合或架空現象，且強度較差，容易破碎，影響傳質效率。矩鞍填料在塔內不會疊合而是處于相互勾連的狀態，有較好的穩定性，填充密度及液體分布都較為均勻，空隙率有所提高，阻力較低，不易堵塞，制造比較簡單，性能較好，是替代拉西環的理想填料。金屬鞍環填料金屬鞍環是采用極薄金屬板軋制而成，如圖6-16（g）所示。其形狀既有類似開孔環形填料的圓環、開孔和內伸的

8、葉片，也有類似矩鞍形填料的側面。金屬鞍環填料綜合了環形填料通量大及鞍形填料的液體再分布性能好的優點而研制和發展起來的新型填料。敞開的側壁有利于氣體和液體通過，在填料層內極少產生滯留的死角，阻力減小，通量增大，傳質效率提高，有良好的機械強度。其性能優于目前的矩鞍環和鮑爾環填料。球型填料一般采用塑料材質注塑而成，其結構有很多種。如圖6-16（h）所示。球型填料球體為空心，允許氣體和液體從內部通過，填料裝填密度均勻，不易產生空穴和架橋現象，氣液分散性能好。球型填料一般適用于某些特定場合，工程上應用較少。波紋填料由許多波紋薄板組成的圓盤狀填料，波紋與水平方向成450傾角，相鄰兩波紋板反向靠疊，使波紋傾

9、斜方向相互垂直疊放于塔內，相鄰的兩盤填料交錯900排列。如圖6-16（k）、（n）、（o）所示。波紋填料的優點是結構緊湊，比表面積大，傳質效率高，填料阻力小，處理能力提高；缺點是不適宜處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，填料裝卸、清理較困難，造價也較高。金屬絲網波紋填料特別適用于精密精餾及真空精餾裝置，為難分離物系、熱敏性物系的精餾提供了有效手段。金屬孔板波紋板填料特別適用于大直徑蒸餾塔。金屬壓延孔板波紋填料主要用于分離要求高，物料不易堵塞的場合。脈沖填料脈沖填料是由帶縮頸的中空棱柱形單體，按一定方式拼裝而成的一種整砌填料。如圖6-16（p）所示。脈沖填料流道收縮、擴大交替重復進行，實現了“脈

10、沖”傳質過程。脈沖填料的特點是處理量大，壓降小。是真空蒸餾的理想填料，因其優良的液體分布性能使放大效應減小，特別適用于大塔徑的場合。其它新型填料海爾環填料，如圖6-16（i）；納特環填料如圖6-16（j）；木格柵填料，如圖6-16（l）;格里奇格柵填料，如圖6-16（m）所示。共軛環填料，如圖6-16（q）海爾環填料具有通量大、壓降低、抗撞擊性能好，還有填料間不會嵌套，壁流效應小和氣液分布均勻；納特環填料具有通量大、壓降低、傳質效率高、操作彈性大，裝填時填料很容易均勻布置于塔內；格柵填料比表面積較小，主要用于要求壓降小，負荷大及防堵場合。表6-1 常見填料1、填料的性能為使填料塔發揮良好的性能

11、，填料應符合以下幾項主要要求：要有較大的比表面積 單位體積填料層所具有的表面積稱為填料的比表面積，用表示，單位為m2/m3。填料的表面只有被流動的液相所潤濕，才能構成有效的傳質面積。因此，還要求填料有良好的潤濕性及有利于液體均勻分布的形狀。同一種類的填料，尺寸越小，其比表面積越大。要求有較高的空隙率 單位體積填料所具有的空隙體積稱為填料的空隙率，用表示，單位為m3/m3。一般說填料的空隙率多在0.450.95范圍內，當較高時，氣、液通過能力大且氣流阻力小，操作彈性范圍較寬。圖6-16 常見填料示意圖要求填料因子較小 將與組合成/3的形式即為干填料因子，單位為m-1。填料因子表示填料的流體力學性

12、能。當填料被噴淋的液體潤濕后，填料表面覆蓋了一層液膜，與均發生相應的變化，此時的/3即為濕填料因子，以表示。值小則填料層阻力小，發生液泛時的氣速提高，亦即流體力學性能好。要求單位堆積體積的填料數目適宜 對于同一種填料，單位堆積體積內所含填料的個數是由填料尺寸決定的。填料尺寸減小，填料數目就增加，填料層的比表面積也增大，而空隙率較小，氣動畫資源： 1.鮑爾環填料；2. 階梯環；3.金屬環矩鞍；4.鞍環填料；5.金屬絲網波紋填料；體阻力亦相應增加，填料造價提高。反之，若尺寸過大，在靠近塔壁處，填料層空隙很大，將有大量液體由此短路通過。為控制氣液分布不均現象，填料尺寸不宜大于塔徑D的1/101/8。

13、此外經濟、實用及可靠 要求填料單位體積的質量輕、造價低、堅固耐用、不易堵塞、有足夠的機構強度、對于氣液兩相介質都具有良好的化學穩定性。實際應用時，各種填料不可能完全具備上述要求，需依據具體情況加以選擇。2、填料的類型填料的種類按填料形狀分：網體填料和實體填料；按材質分：金屬填料、塑料填料、陶瓷填料和石墨填料等；按填料的裝填方式分：散裝（亂堆）填料和規整填料。散裝填料是一類具有一定幾何尺寸的顆粒體，以散裝方式堆積在塔內，依結構特點不同，一般分為環形填料、鞍形填料、環鞍形填料和球型填料。規整填料是一類在塔內整齊有規則排放的填料，依幾何結構不同分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等。工業生產常用的填料有

14、：拉西環、鮑爾環、階梯環、弧鞍環、矩鞍環、環矩鞍、球型、波紋填料及脈沖填料。三、填料塔的附件填料塔的附屬結構由塔頂往塔底，主要有除霧器、液體分布（噴淋）裝置、填料壓緊裝置、液體再分布器、氣體分布裝置和填料支撐裝置（支承板）等。圖6-17 常見的除霧器1、除沫裝置動畫資源： 1.除霧沫器除霧器用來除去填料層上方逸出的氣體中的霧滴。填料塔中因氣速較小，氣體中的帶液量較小，一般可不設除霧器。但當噴淋裝置有嚴重濺液現象時，或操作氣速過大、氣體中帶有較多霧滴、并且工藝中不允許氣相帶液時，需在塔頂的噴淋裝置上方設置除霧器。除霧器種類很多，如圖6-17所示。有折板式（a）、絲網式（b）、旋流式（c）等。2、

15、液體分布裝置液體分布裝置是把液體均勻分布在填料層上的裝置，常用的有下述三種。圖6-18 管式噴淋器(1)管式噴淋器 管式噴淋器一般有四種類型，即彎管式、直管缺口式、多孔直管式、多孔盤管式、排管式及環管式，分別如圖6-18（a）、（b）、（c）、（d）、（e）、（f）所示。動畫資源：1.液體分布器圖6-19 蓮蓬頭式分布器(2)蓮蓬頭式噴灑器 如圖6-19所示。通常取蓮蓬頭直徑為塔徑的1/51/3，球面半徑為蓮蓬頭直徑的的0510倍，噴灑角80°，小孔直徑為310mm。蓮蓬頭噴灑器一般用于直徑小于06m的塔。(3)盤式分布器 如圖6-20(a)、（b）、（c）所示。液體從進口管流到分布

16、盤上，盤上開有篩孔或溢流管及槽式分布器，將液體分布在整個截面上。適用于直徑大于08m的塔。圖6-20 盤式分布器3、填料壓緊裝置為保持操作中填料床層高度恒定，防止在高壓降、瞬時負荷波動等情況下填料床層發生松動和跳動，在填料裝填后在其上方安裝填料壓緊裝置。填料壓緊裝置分為填料壓板和床層限制板兩大類，而每類又有不同形式，如圖6-21列出了幾種常見的填料壓緊裝置。填料壓板自由放置于填料上端，靠自身重量將填料壓緊，它適用于陶瓷、石墨制的散裝填料。當填料層發生破碎時，填料層空隙率下降，此時填料壓板可隨填料層一起下落，緊緊壓住填料而不會形成填料松動。床層限制板用于金屬散裝填料、塑料散裝填料及所有規整填料。

17、金屬和塑料填料不易破碎，且彈性好，在裝填正確時不會使填料下沉，床層限制板要固定在塔壁上，為不影響液體分布器的安裝和使用，不能采用連續的塔圈固定，對于小塔可用螺絲固定于塔壁，而大塔則用支耳固定。圖6-21 填料壓緊裝置4、液體再分布器液體再分布器是用來改善液體在填料層內的壁流效應的，每隔一定高度的填料層設置一個再分布器。再分布器的形式如圖6-22所示。圖6-22 液體再分布器圖6-23 氣體分布裝置動畫資源：1.液體再分布器；2.液體收集器5、氣體分布裝置氣體進口裝置應能使氣體分布均勻，同時還能防止液體流入進氣管。常見的方式是使進氣管伸入塔的中心線位置，管端為45°向下的斜口或向下缺口

18、，如圖6-23所示。這種裝置只能適用于塔徑小于500mm的小塔，而大塔，管的末端可制成向下的喇叭形擴大口或制成多孔盤。6、填料支撐裝置（支承板）支撐裝置是支承填料和填料上的持液量的，它應有足夠的強度，允許氣體和液體自由通過。支承板的自由截面不應小于填料層的孔隙率。支承板通常可用扁鋼做成柵板形式，也有在柵板上再整砌十字環的，還可另采用升氣管式結構，使氣管通過升氣管上部所開的齒縫上升，液體則自支承板的小孔和齒縫的下沿流下，其氣體流通截面甚至可超過塔的截面積。如圖6-24（a）、（b）、（c）所示。（a）柵板式 （b）升氣管式 （c）波紋板式圖6-24 填料支撐裝置動畫資源：1.升氣管支承板；2.柵

19、板式支承板；通過對填料塔結構的了解，若要全面掌握填料吸收塔，并能熟練選用填料塔完成一定任務的氣體混合物的分離，必須要充分了解填料的性能特點及應用對象，并對填料塔各附件的作用、類型及應用原則有較為全面的掌握。子任務2 選用吸收設備完成吸收操作的設備是吸收塔。塔設備的主要作用是為氣液兩相提供充分接觸表面，使兩相間的傳質與傳熱過程能夠充分有效地進行，并能使接觸之后的氣液兩相及時分開，互不夾帶。其性能的好壞直接影響到產品質量、生產能力、吸收率及消耗定額等。因此在實際生產中選用吸收塔時，通常要求吸收塔具備生產能力大、分離效率高、操作穩定、結構簡單等特點。合理選擇塔型是做好塔設備設計的首要環節。選擇時應考

20、慮的主要因素有：分離物系的性質、操作條件、填料的性能，以及塔設備的結構、制造、安裝、操作和維修等。完成氣體混合物分離采用的吸收塔常見的有板式塔和填料塔兩種類型，實際生產過程中，選用哪種類型的吸收塔，需充分考慮分離物系的性質、分離任務及吸收操作條件等對塔結構的要求。吸收塔結構的選用需關注的影響因素 與物性有關的因素 易起泡的物系，如處理量不大時，以選用填料塔為宜。因為填料能使泡沫破裂，板式塔則易引起液泛。 具有腐蝕性的介質，可選用填料塔。如必須用板式塔，宜選用結構簡單、造價便宜的篩板塔盤、穿流式塔盤或舌形塔盤，以便于更換。 具有熱敏性的物料減壓操作，以防過

21、熱引起分解或聚合，故應選用壓力降較小的塔型，如采用裝填規整填料的塔、濕壁塔等。當要求真空度較低時，宜用篩板塔或浮閥塔。 粘性較大的物系，可以選用大尺寸填料的填料塔，板式塔的傳質效率則太差。 含有懸浮物的物料，應選擇液流通道較大的塔型，以板式塔為宜。可選用泡罩塔、浮閥塔、柵板塔、舌形塔或孔徑較大的篩板塔等，不宜使用小填料。 操作過程中有熱效應的系統，用板式塔為宜。板式塔的塔盤上積有液層，可在其中安裝換熱管，進行有效的回執或冷卻。 與操作條件有關的因素 若氣相傳質阻力大，宜采用填料塔，填料層中氣相呈湍流，液相為膜狀流。反之，受液要控制的系統，宜采用

22、板式塔，因為板式塔中液相呈湍流，用氣體在液層中鼓泡。 大的液體負荷，可選用填料塔，若用板式塔時宜選用氣液并流的塔型，如噴射型塔盤或用板上液流阻力較小的塔型，如篩板和浮閥。此外，導向篩板塔盤和多降液管篩板塔盤都能承受較大的液體負荷。 低的液體負荷，一般不宜采用填料塔。 液氣比波動的適應性，板式塔優于填料塔故當液氣比波動較大時宜用板式塔。 操作彈性，板式塔較填料塔大，其中以浮閥塔為最大，泡罩塔次之，一般地說，穿流式塔的操作彈性較小。 其它因素 對多數情況，塔徑大于800mm時，宜用板式塔，小于800mm，則可用填料塔。但也有例外，鮑爾環及

23、某些新型填料在大塔中的使用效果優于板式塔。同時，塔徑小于800mm時，也有使用板式塔的。 一般來說填料塔比板式塔重。 大塔以板式塔造價較廉。因填料價格約與塔體的容積成正比，板式塔按單位面積計算的價格，隨塔徑增大而減小。子任務3 認識吸收操作規程吸收操作是在吸收塔內，利用向氣體混合物系統加入液體（吸收劑），使均相的氣體混合物變成氣液非均相物系，氣體混合物中的溶質被吸收劑吸收，完成混合物中的溶質與惰性組分的分離，達到氣體混合物分離的目的。吸收操作規程制定時，須充分體現操作的安全性、經濟性及操作可實施性等。一、吸收塔操作中的安全問題吸收塔有板式塔和填料塔之分，結構不同，其操作方法

24、亦有所不同。為提高吸收推動力，吸收多采用逆流操作，即吸收劑由塔頂進入，在重力的作用下通過填料表面，最后在塔底匯集并排出；氣體經風機提壓后由塔底進入，在壓差作用下通過填料，最后在塔頂匯集除沫回收吸收劑并排出。對于填料吸收塔，因塔中有填料的存在，使氣液相在塔內的流動阻力增加，特別是氣體入口壓力的大小，會影響液體能否順利從塔底排出。吸收塔操作過程中的安全問題主要有：1、塔內充滿液體或液體不能順利從塔底排出。造成的原因有：液體噴淋量過高來不及排出；塔內壓差太大，液體下降過慢，排出不暢。2、液體隨氣體從塔頂排出進入氣路。造成的原因有：氣流量過大，將液體挾帶從塔頂離開。3、液體倒灌進入氣體輸入管路。造成的

25、原因有：氣體入口壓力不夠或氣體量過低。二、操作實施的可行性安全經濟地操作吸收塔，關鍵是要依據吸收分離任務（V、Y1）及分離要求（Y2），在已確定吸收劑、吸收操作溫度及操作壓力下，合理選用的液氣比（即適宜的液氣比），即適宜的噴淋密度，完成混合氣體的分離。適宜的液氣比，需要依據分離物系的性質、吸收分離任務（V、Y1）及分離要求（Y2），通過計算得出最小液氣比，再結合操作裝置的經濟因素，分析出適宜的液氣比，并經實踐檢驗。三、吸收操作的原則規程崗位操作規程一般包括：崗位任務、職責范圍、工作原理、工藝流程及工藝指標、開停車操作步驟、操作要點及注意事項、常見事故產生原因分析及處理方案等。吸收操作的原則規程

26、同樣包含上述內容，具體內容應隨分離對象、分離任務及分離要求不同而有所區別，但原則規程是相同的。如：吸收塔操作流程說明及流程圖操作控制參數（工藝指標） 操作要求1、操作前準備工作。首次檢查管路連接情況，確保其完好。檢查電動機安裝是否牢固，三角帶松緊是否適度，如有異常，應先進行檢修。檢查各種泵是否好用。檢查風機是否完好。2、操作方法及注意事項。按要求配制好吸收液；將吸收液送入塔內，要求控制好加入量；啟動循環泵，使吸收液在塔內循環流動，控制好液位；開啟引風機，向塔內注入待分離的混合氣體，使吸收物質在塔內得到處理； 吸收塔進入運行狀態，在運動過程中，操作人員應密切注意吸收液濃度和塔頂尾氣組成的變化情況

27、，每小時記錄一次，確保吸收塔底吸收液濃度和尾氣組成控制在規定濃度內；在運行過程中，操作人員應與車間管理人員保持聯系，及時掌握生產情況，以便做出相應的調整。循環液濃度超過規定濃度，需及時部分排放，并補充新鮮吸收液；若尾氣組成不合要求，則隨時調節液體噴淋量。四、吸收塔操作指標的控制吸收是氣、液兩相之間的傳質過程，二影響吸收操作的主要因素有操作溫度、操作壓力及混合氣體流量()、吸收劑用量（噴淋量）和吸收液入塔濃度（）等。1、吸收操作溫度吸收溫度對塔的吸收率影響很大。吸收溫度降低，氣體溶質在液體中的溶解度增大，溶解度系數增大。對于液膜控制的吸收過程，降低操作溫度，吸收過程的阻力將減小，結果使吸收效果增

28、加，降低，傳質推動力增大；對氣膜控制的吸收過程，降低操作溫度，基本不變，但傳質推動力增加，吸收效果同樣增加。故吸收操作溫度的降低，改變了吸收相平衡關系（也即是改變了相平衡常數），對過程阻力及過程推動力都產生了影響，使吸收效果變好，溶質回收率增加。具體調控的方案最直接的有：降低吸收劑入塔溫度或增大吸收劑的噴淋量、降低混合氣體入塔溫度等。 2、吸收操作壓力提高吸收操作壓力，可以提高混合氣體中溶質組分的分壓，即增加吸收推動力，有利于氣體溶質的溶解吸收。但壓力過高，操作難度和操作費用增加，所以吸收不是特別需要（如吸收后的氣體進入高壓系統）時，通常采用常壓吸收。3、氣體流量混合氣體流量及入塔氣體組成在穩

29、態吸收操作中，理論上是一定值（分離任務），是不可隨意調節的。但對特定的塔設備及填料而言，若其他操作條件發生改變，其在一定范圍內是可以調節的。當不大時，液體作層流流動，流體流動阻力小，吸收速率很低；當氣速增大到湍流流動時，氣膜變薄，氣膜阻力減小，吸收速率增加；當氣速增加到接近泛點氣速時，液體不能順暢向下流動，造成霧沫夾帶，甚至造成液泛現象。所以穩定操作氣速，是實現吸收高效、平穩操作的可靠保證。對于易溶氣體的吸收，傳質阻力主要集中在氣膜一側，的大小及湍流狀態對傳質阻力影響較大，在保證平穩操作的同時，盡可能采用高氣速操作；對于難溶氣體的吸收，傳質阻力主要集中在液膜一側，此時的大小及湍流狀態雖然仍可改

30、變氣膜一側的阻力，但是對總阻力的影響很小，若要提高傳質速率，需減小液膜阻力，如采用新型填料。4、吸收劑的用量改變吸收劑用量是吸收操作最常用也是吸收操作最可行的調控方案。當氣體流量一定時，增大吸收劑的用量，吸收速率增大，溶質被吸收的量增加，氣體出口濃度降低，回收率增大。當液相阻力較小時，增加吸收劑用量，傳質總系數變化較小或基本不變，溶質吸收量的增加主要是由于傳質推動力的增加而引起的，此時吸收過程的調節主要靠改變傳質推動力；當液相阻力較大時，增加吸收劑用量，傳質系數大幅增加，傳質速率增大，溶質吸收量增大。實際生產過程中，多采用調節塔頂噴淋量達到調控塔頂氣體出口組成的目的。5、吸收液入塔組成當吸收任

31、務（、）及分離要求一定時，當吸收液入口濃度增加，依據，要想完成吸收任務，只能增加吸收液的噴淋量，否則氣體出口濃度降低。而使吸收液入塔濃度增加主要是吸收液解吸不完全，使其循環使用時較大，此時要想降低，只能從吸收液的解吸過程著手進行調節（如增加解吸溫度或降低解吸壓力，以利于溶質從吸收液中解吸出來）。技能訓練 學會制定吸收操作規程，查閱資料完成下述操作過程的操作規程。 1、用水吸收氯化氫制鹽酸的操作規程；（注意：鹽酸濃度的變化及氣體中氯化氫組成的變化） 2、合成氨原料氣脫除CO2的操作規程（提示，選取一種方法來寫）。子任務4 學會吸收操作的開停車吸收操作開車的原則步驟-充壓、建立吸收液的循環；通入待

32、分離的混合氣體；調整各參數至指定值。吸收操作開車的原則步驟-進氣減量、停進氣、泄液、泄壓。知識儲備吸收操作是在吸收塔內氣液充分接觸，吸收質由氣相進入液相，而惰性組分仍保留在氣相，達到吸收質與惰性組分的分離。一、吸收操作原則步驟吸收冷態開車操作：第一步充壓，保證吸收操作在一定壓力下進行，并保證流體的輸送；第二步向吸收塔引入要求量的吸收劑（液相），以保證通入氣體后不致于造成干塔或淹塔，以及帶走一定量的熱能，并建立良好的液體循環；第三步通入具有一定壓力待分離的混合氣體，逐漸增大通入至要求的量；第四步調節各工藝參數（如溫度、液體噴淋量、液位及分離要求）至操作規程中指標值。吸收正常停車操作：第一步減少混

33、合氣體通入量，以保證氣體的分離要求；第二步停止通混合氣體；第三步停止噴淋液體；第四步排出系統液體的同時，緩慢泄壓，直至液體排空，系統表壓為零。子任務5 處理吸收操作故障吸收操作常見故障有液泛、淹塔或氣體無法通過填料層。另外還有就是吸收操作仍能正常進行，但是其尾氣中雜質含量高或操作過程中，溫度、壓力發生改變使其不能滿足分離任務。一、填料塔內氣液兩相存在狀態1、填料上氣液兩相接觸狀態工業上用于氣體混合物分離的設備大多采用填料塔。填料是為了滿足塔內氣液兩相充分接觸傳質，液體從塔上部進入，通過塔頂液體分布裝置均勻噴灑在填料上層表面，并形成液膜，靠重力作用自上而下流動，最后從塔頂排出；氣體則從塔底進入，

34、經氣體分布裝置、填料支撐裝置后進入填料層，在壓差的作用自下而上，經全塔填料間隙，最后從塔頂排出。氣液兩相分別從塔頂、塔底進入的操作為逆流操作，此時可獲得較大的吸收推動力，能有效提高吸收傳質速率，且能減小吸收劑的用量，故工業生產中，吸收塔多采用吸收操作。塔內氣體在填料間隙所形成的曲折通道中流過，可以保證高程度的湍流；液體在不規則的填料表面上流動，由填料與填料間的接觸點從一個填料流動到另一個填料，亦達到了液體湍動的要求。但液體在填料層內向下流動過程中，因靠近塔壁處空隙大，流動阻力小，液體有靠近塔壁流動的傾向，即是壁流。壁流會導致填料層內氣液分布不均，使傳質效果下降，所以當填料層較高時，需分段布置，

35、且段間設置液體再分布器，將流至塔壁處的液體收集后重新分布至填料表面。填料塔內氣液傳質是在填料表面進行的，故填料的性能很重要，必須保證液體在填料表面充分潤濕，即液膜的均勻形成。且氣液兩相連續接觸，組成沿塔高發生連續變化。2、填料層的持液量填料層的持液量即是單位體積填料所持有的液體體積（m3液體/m3填料）。填料的總持液量包括靜持液量和動持液量。靜持液量是指在充分潤濕的填料層中，氣液兩相不進料，且填料層中不再有液體流下時，填料層中的液體量。動持液量是指填料塔停止氣液兩相進料后，經足夠長時間排出的液體量。持液量與填料類型、填料規格、液體性質、氣液負荷等有關。持液量太大，氣體流通截面減少，氣體通過填料

36、層的壓力降增加，則生產能力降低；持液量太小，操作不穩定，進一步影響分離效果。正常的持液量是以能提供較大的氣液傳質面積且穩定操作時的持液量。3、氣體通過填料層的壓降圖6-25 填料層壓降與空速的關系在逆流操作的填料塔中，液體借助重力作用自上而下流過填料層，并在填料表面形成均勻的液膜，氣體借助壓差的作用自下而上通過填料時，會受到來自液膜與填料的阻礙作用，即填料層的壓降。實踐證明，填料層的壓降與液體的噴淋量及空塔氣速（單位塔截面上流過的氣體的體積流量，m3/s·m2）有關，在一定的空塔氣速下，液體噴淋量越大，壓降就越大；在一定的液體噴淋量下，空塔氣速越大，壓降也越大。實驗測得不同液體噴淋量

37、下的填料層壓降（）與空塔氣速（）的關系如圖6-25所示。圖中當液體噴淋量L=0（干填料層）時，填料層的與呈直線關系，稱為干板壓降線。曲線1、2、3、4表示不同液體噴淋量下填料層的的關系，稱為填料操作壓降線。另從圖中可知，填料操作壓降線成折線，且有兩個折點，下折點（A1、A2、A3、A4）為載點，上折點（B1、B2、B3、B4）為泛點。這兩個點將關系分為三個區域。恒持液區 當氣速低于A點對應氣速時，液膜受氣體流動的曳力很小，液體在填料層內向下流動幾乎與氣速無關。在恒定的噴淋量下，填料表面上覆蓋的液膜厚度基本不變，因而填料的持液量（一定操作條件下，單位填料體積內所積存的液體體積，m3液體/m3填料

38、）不變，此區域即為恒持液區。此區域關系為一直線，斜率約為1.82，位于干填料壓降線的左下側。載液區 當氣速超過A點對應的氣速時，下降液膜受到向上移動的氣流的曳力較大，于是開始阻止液體向下流動，使液膜增厚，填料的持液量開始隨氣速增加而增大，此現象為攔液現象，開始出現攔液現象的氣速稱為載點氣速。氣速超過載點氣速后關系斜率大于2。液泛區 當氣速繼續增加達到B點所對應的氣速時，由于液體不能順利，使填料層的持液量不斷增加，最終填料層幾乎充滿了液體，此時氣速增加很小就會引起壓降急劇升高，以致出現液泛現象，出現液泛時的氣速稱為泛點氣速。從載點到泛點間的區域，稱為為載液區；泛點以上的區域為液泛區。液泛區的關系斜率可達10以上。說明：在同樣的氣液負荷下，不同填料的關系線有所不同，但形狀基本相近；對某些填料，其載點、泛點并不明顯，其上述三個區域亦無截然界限。4、液泛當操作氣速超