填料吸收塔課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　填料吸收塔課程設(shè)計(jì)說明書</p><p>　　專 業(yè) 化 學(xué) 制 藥 </p><p>　　班 級(jí) 制藥111 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　班 級(jí) 學(xué) 號(hào)

2、 </p><p>　　指 導(dǎo) 老 師 </p><p>　　日 期 2013-04-10 </p><p>　　成 績 </p><p>　　化工單元操作課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　　常壓下，在填料吸收塔中

3、用清水吸收爐氣中的二氧化硫</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)條件</b></p><p>　　操作方式：連續(xù)操作；</p><p>　　生產(chǎn)能力：處理爐氣量：2500+學(xué)號(hào)；</p><p><b>　　操作溫度：25℃；</b></p><p>　　操作壓力：常壓101

4、.3kPa；</p><p>　　進(jìn)塔混合氣含量；二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)為（5.0+學(xué)號(hào)×0.01）％；其余為空氣；</p><p><b>　　進(jìn)塔吸收劑：清水；</b></p><p>　　二氧化硫回收率：95％；</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求</b></p><

5、;p>　　1.流程布置與說明；</p><p><b>　　2.工藝過程計(jì)算；</b></p><p><b>　　3.填料的選擇；</b></p><p>　　4.填料塔工藝尺寸的確定；</p><p>　　5.輸送機(jī)械功率的選型；</p><p><b>

6、　　設(shè)計(jì)成果</b></p><p>　　1.設(shè)計(jì)任務(wù)書一份（A4打印）；</p><p>　　2.設(shè)計(jì)圖紙：填料工藝條件圖（CAD：A3幅面）</p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間(化學(xué)制藥111班)</p><p>　　2013年3月25日-------2013年4月5日</p><p><b>　　

7、目錄</b></p><p><b>　　摘要：- 1 -</b></p><p>　　1、前言- 2 -</p><p>　　1、1填料塔的簡介- 2 -</p><p>　　1、2吸收技術(shù)概括- 2 -</p><p>　　1、3吸收操作在化學(xué)生產(chǎn)中的主要用途為：- 3

8、-</p><p>　　1、4 填料的選擇- 3 -</p><p>　　1、4、1對(duì)填料的要求- 3 -</p><p>　　1、4、2 填料的種類和特性- 4 -</p><p>　　1、4、3 填料尺寸- 4 -</p><p>　　1、4、4填料材質(zhì)的選擇- 4 -</p><p

9、>　　2、水吸收二氧化硫填料塔設(shè)計(jì)- 5 -</p><p>　　2、1 任務(wù)及操作條件- 5 -</p><p>　　2、2 吸收工藝流程圖的確定- 5 -</p><p>　　3、吸收工藝計(jì)算- 6 -</p><p>　　3、1 基礎(chǔ)物性計(jì)算- 6 -</p><p>　　3、1、1 液相物性計(jì)算

10、- 6 -</p><p>　　3、1、2 氣相物性計(jì)算- 6 -</p><p>　　3、1、3 氣液相平衡數(shù)據(jù)- 7 -</p><p>　　3、2 物料衡算- 7 -</p><p>　　3、2、1 操作線方程- 8 -</p><p>　　3、3 填料塔的工藝尺寸的計(jì)算- 9 -</p>

11、<p>　　3、3、1 塔徑的計(jì)算- 9 -</p><p>　　3、3、2 液體噴淋密度的求法：- 12 -</p><p>　　3、3、3 傳質(zhì)單元高度的計(jì)算- 14 -</p><p>　　3、3、4 傳質(zhì)單元數(shù)計(jì)算：- 17 -</p><p>　　3、3、5 填料層的高度- 18 -</p>&

12、lt;p>　　3、4 填料層壓降的計(jì)算- 18 -</p><p>　　3、5 液體分布器計(jì)算- 20 -</p><p>　　3、5、1 液體分布器：- 20 -</p><p>　　3、5、2 液體分布器簡要設(shè)計(jì)- 21 -</p><p>　　3、6 塔附屬空間高度- 23 -</p><p>　

13、　3、7 其他附屬塔內(nèi)件的選擇- 24 -</p><p>　　3、7、1 填料支撐裝置- 24 -</p><p>　　3、7、2 填料限定裝置- 24 -</p><p>　　3、7、3 氣體和液體的進(jìn)出口裝置- 24 -</p><p>　　3、7、4 除沫器- 25 -</p><p>　　3、8 設(shè)

14、計(jì)結(jié)果匯總- 27 -</p><p>　　3、9 主要符號(hào)說明- 28 -</p><p>　　課程設(shè)計(jì)總結(jié)：- 30 -</p><p>　　參考文獻(xiàn)：- 31 -</p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　氣體吸收過程是化工生產(chǎn)中常用的氣體混合物的分離操作，其基

15、本原理是利用氣體混合物中的各組分在特定的液體吸收劑中的溶解度不同，實(shí)現(xiàn)各組分分離的單元操作。</p><p>　　用于吸收的塔設(shè)備類型很多，有填料塔、板式塔、鼓泡塔、噴灑塔等。由于填料塔具有結(jié)構(gòu)簡單、阻力小、加工容易，可用耐腐蝕材料制作，吸收效果好，裝置靈活等優(yōu)點(diǎn)，故在化工、環(huán)保、冶煉等工業(yè)吸收操作中應(yīng)用較普遍。如硝酸、硫酸吸收塔，二氧化硫、氨、、氯和二氧化碳回收塔等多為填料塔。特別是近年由于性能優(yōu)良的新型散裝和

16、規(guī)整填料的開發(fā)，塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)和設(shè)備的改進(jìn)，改善了填料層內(nèi)氣液相的均勻與接觸情況，使填料的負(fù)荷通量加大，阻力降低，效率提高，操作彈性大，放大效應(yīng)較少，促使填料塔的應(yīng)用廣泛。</p><p>　　本設(shè)計(jì)任務(wù)是用25℃清水吸收氣相中的二氧化硫，對(duì)于氣體的吸收應(yīng)采用氣液傳質(zhì)設(shè)備吸收塔，因它具有較高的比表面積。用清水吸收二氧化硫?qū)儆谥械热芙舛鹊奈?，為提高吸收過程，為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸收流程。在吸收過程中，二氧化硫?yàn)楦?/p>

17、蝕性氣體，所以吸收選用塑料散裝填料。因塑料階梯環(huán)的綜合性能較好，所以選用DN38聚乙烯階梯環(huán)填料，梁式支撐板性能優(yōu)良，有利于氣液傳質(zhì)，因此選用梁式支撐板。因吸收液相負(fù)荷較大，而氣相負(fù)荷強(qiáng)隊(duì)較低，故選用槽式液體分布器。</p><p><b>　　1、前言</b></p><p><b>　　1、1填料塔的簡介</b></p><

18、;p>　　填料塔是吸收操作中使用最廣泛的一種塔形。如圖1填料塔的典型結(jié)構(gòu)。</p><p>　　填料塔由填料、塔內(nèi)件及筒體構(gòu)成。填料分規(guī)整填料和散裝填料兩大類。塔內(nèi)件有不同形式的液體分布裝置、填料固定裝置或填料壓緊裝置、填料支承裝置、液體收集再分布裝置及氣體分布裝置等。與板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特點(diǎn)：生產(chǎn)能力大、分離效率高、壓力降小、操作彈性大、持液量小等優(yōu)點(diǎn)。</p><p

19、>　　填料塔適用于快速和瞬間反應(yīng)的吸收過程，多用于氣體的凈化。該塔結(jié)構(gòu)簡單，易于用耐腐蝕材料制作，氣液接觸面積大，接觸時(shí)間長，氣量變化時(shí)塔的適應(yīng)性強(qiáng)，塔阻力小，壓力損失為300～700Pa，與板式塔相比處理風(fēng)量小，空塔氣速通常為0．5～1．2m/s，氣速過大會(huì)形成液泛，噴淋密度6～8m3/(m2，h）以保證填料潤濕，氣液比控制在2～10L/m3。</p><p><b>　　1、2吸收技術(shù)概括&l

20、t;/b></p><p>　　在化學(xué)工業(yè)中，經(jīng)常需將氣體混合物中的各個(gè)組分加以分離，其目的是：</p><p>　　①回收或捕獲氣體混合物中的有用物質(zhì)，以制取產(chǎn)品；</p><p>　?、诔スに嚉怏w中的有害成分，使氣體凈化，以便進(jìn)一步加工處理；或除去工業(yè)放空尾氣中的有害物，以免污染大氣。</p><p>　　實(shí)際過程往往同時(shí)兼有凈化

21、與回收雙重目的。</p><p>　　氣體混合物的分離，總是根據(jù)混合物中各組分間某種物理和化學(xué)性質(zhì)的差異而進(jìn)行的。根據(jù)不同性質(zhì)上的差異，可以開發(fā)出不同的分離方法。吸收操作僅為其中之一，它根據(jù)混合物各組分在某種溶劑中溶解度的不同而達(dá)到分離的目的。</p><p>　　吸收操作中，能夠溶解的組分稱為吸收質(zhì)，以A表示；不被吸收的組分稱為惰性組分，以B表示；吸收操作所用的溶劑稱為吸收劑，以S表示；

22、吸收所得的溶液稱為吸收液，其中主要成分為溶劑S和溶質(zhì)A；吸收排出的氣體稱為尾氣，主要成分為惰性氣體B和殘余的少量溶質(zhì)A，過程如圖1、2-1。</p><p>　　吸收過程只是使混合氣體的溶質(zhì)溶解于吸收劑中二得到一種溶液嗎，但就溶質(zhì)的存在形式而言，仍然使一種混合物，并沒有得到純度較高的氣體溶質(zhì)。在工業(yè)生產(chǎn)中，除以制取溶液產(chǎn)品為目的的吸收之外，大部分需要將吸收液進(jìn)行解吸，以便得到村旌德溶質(zhì)或使吸收劑再生后循環(huán)使用，解

23、吸是使溶質(zhì)從吸收液中釋放出來的過程，是吸收的逆過程。如圖1、2-2。</p><p>　　吸收塔是實(shí)現(xiàn)吸收操作的設(shè)備。按氣液相接觸形態(tài)分為三類。第一類是氣體以氣泡形態(tài)分散在液相中的板式塔、鼓泡吸收塔、攪拌鼓泡吸收塔；第二類是液體以液滴狀分散在氣相中的噴射器、文氏管、噴霧塔；第三類為液體以膜狀運(yùn)動(dòng)與氣相進(jìn)行接觸的填料吸收塔和降膜吸收塔。塔內(nèi)氣液兩相的流動(dòng)方式可以逆流也可并流。通常采用逆流操作，吸收劑以塔頂加入自上而

24、下流動(dòng)，與從下向上流動(dòng)的氣體接觸，吸收了吸收質(zhì)的液體從塔底排出，凈化后的氣體從塔頂排出。</p><p>　　1、3吸收操作在化學(xué)生產(chǎn)中的主要用途為：</p><p>　?。?）、凈化或精制氣體 例如用水或堿液脫除合成氨原料氣中的二氧化硫，用丙酮脫除石油裂解氣中的乙炔等;</p><p>　　（2）、制備某種氣體的溶液 例如用水吸收二氧化氮制造硝酸，用水吸收氯化氫制

25、備鹽酸，用水吸收甲醛制備福爾馬林永夜等；</p><p>　?。?）、回收氣體中的有用組分 例如用硫酸處理焦?fàn)t煤氣一回收其中的氨，用洗油處理焦?fàn)t氣以回收其中的苯、二甲苯等，用液態(tài)烴處理石油裂解氣以回收其中的乙烯、丙烯等；</p><p>　?。?）、廢氣處理，保護(hù)環(huán)境 工業(yè)廢氣中含有SO2、NO、NO2、H2S等有害氣體，直接排入大氣，對(duì)環(huán)境危害很大，可通過吸收操作使之凈化，綜合利用。&l

26、t;/p><p><b>　　1、4 填料的選擇</b></p><p>　　1、4、1對(duì)填料的要求</p><p>　　填料塔對(duì)填料的要求具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： </p><p>　　(1)比表面積 a t要大， 比表面積 a t是指單位堆積體積填料所具有的表面積</p><p>　　(2)能提

27、供大的流體流量，即所選用的結(jié)構(gòu)填料要敞開，使于死角區(qū)域的空間小， 有效空隙率大； </p><p>　　(3)液體的再分布性能要好； </p><p>　　(4)填料要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，尤其是非金屬填料； </p><p><b>　　(5)價(jià)格低廉；</b></p><p>　　1、4、2 填料的種類和特性</p

28、><p>　　工業(yè)填料按形狀和結(jié)構(gòu)分為顆粒填料和)規(guī)整填料： </p><p>　　(一)顆粒填料一般為濕法亂堆或干法亂的散裝填料。主要有以下類型：拉西環(huán)填料，鮑爾環(huán)填料，階梯環(huán)填料等環(huán)形填料；弧鞍形填料，環(huán)矩鞍填料等鞍形填料等。</p><p>　　(二)規(guī)整填料以一定的幾何形狀，整齊堆砌，工業(yè)用多為波紋填料，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、傳質(zhì)效率高、處理量大，但不易處理粘度大或

29、有懸浮物的物料，且造價(jià)高。</p><p>　　綜合考慮上述因素，此次設(shè)計(jì)過程我選擇階梯環(huán)填料。</p><p>　　1、4、3 填料尺寸</p><p>　　填料尺寸直接影響塔底操作和設(shè)備投資。實(shí)踐證明，塔徑（D）與填料外徑（d）之比值有一個(gè)下限值，若徑比低于此下限值時(shí)，塔壁附近的填料空隙率 大而不均勻，氣流易短路及液體壁流等現(xiàn)象劇增。 </p>&

30、lt;p>　　各種填料的徑比的下限： </p><p>　　拉西環(huán) 20—30 （最小不低于 8—10） </p><p>　　鮑爾環(huán) 10—15 （最小不低于 8） </p><p>　　階梯環(huán) 15 （最小不低于 8）

31、 </p><p>　　對(duì)一定塔徑，滿足徑比下限的填料可能有幾種尺寸，應(yīng)綜合考慮填料性能及經(jīng)濟(jì)因素選定。 </p><p>　　一般推薦:D≤300 時(shí)，選 25 mm 的填料；</p><p>　　300mm ≤ D ≤ 900mm 時(shí)，選 25—38 mm 的填料。 </p><p>　　D ≥ 900mm 時(shí)，選用 50—70mm 的填

32、料.</p><p>　　但一般大塔中常用 50mm 的填料，但通量的提高不能補(bǔ)償成本的降低。</p><p>　　1、4、4填料材質(zhì)的選擇</p><p>　　填料材質(zhì)根據(jù)物系的腐蝕性，操作溫度，材質(zhì)的耐腐蝕性并綜合考慮填料性 能及經(jīng)濟(jì)因素來選擇。 </p><p>　　(1)陶瓷 具有耐腐性及耐熱性，但質(zhì)脆、易碎，價(jià)格便宜。 </

33、p><p>　　(2)金屬 金屬材質(zhì)主要有碳鋼，不銹鋼，鋁和鋁合金等。 </p><p>　　(3)塑料 主要包括聚丙烯、聚乙烯、 聚氯乙烯等，塑料耐腐蝕性、耐低熱性好， 但具有冷脆性，表面潤濕性較差。 </p><p>　　一般講，操作溫度較高但無顯著腐蝕性時(shí)，選用金屬填料；溫度較低選用 塑料填料；物系具有腐蝕性、操作溫度高，宜采用陶瓷填料</p>

34、<p>　　考慮到本設(shè)計(jì)是利用清水吸收 SO 2 吸收液顯弱酸性，有一定的腐蝕性，同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)的合理性及吸收的效率，故選用DN38聚乙烯階梯環(huán)。</p><p>　　2、水吸收二氧化硫填料塔設(shè)計(jì)</p><p>　　2、1 任務(wù)及操作條件</p><p>　?、?、操作方式：連續(xù)操作；</p><p>　?、?、生產(chǎn)能力：處理爐氣量：

35、2500+學(xué)號(hào)；</p><p>　　③、操作溫度：25℃；</p><p>　?、?、操作壓力：常壓101.3kPa；</p><p>　　⑤、進(jìn)塔混合氣含量；二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)為（5.0+學(xué)號(hào)×0.01）％；其余為空氣；</p><p>　?、蕖⑦M(jìn)塔吸收劑：清水；</p><p>　　⑦、二氧化硫回收率：9

36、5％；</p><p>　　2、2 吸收工藝流程圖的確定</p><p><b>　　3、吸收工藝計(jì)算</b></p><p><b>　　已知數(shù)據(jù)整理記錄：</b></p><p>　　3、1 基礎(chǔ)物性計(jì)算</p><p>　　3、1、1 液相物性計(jì)算</p>

37、<p>　　對(duì)低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可以近似取純水的物性數(shù)據(jù)。</p><p>　　查手冊(cè)得，25℃時(shí)的水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：</p><p><b>　　密度為： </b></p><p><b>　　粘度： </b></p><p><b>　　表面張力 &

38、lt;/b></p><p>　　SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù) </p><p>　　3、1、2 氣相物性計(jì)算</p><p>　　混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為：</p><p>　　混合氣體的平均密度為：</p><p>　　混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊(cè)得25℃空氣的粘度為：</p>&

39、lt;p>　　查手冊(cè)得SO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為：</p><p>　　3、1、3 氣液相平衡數(shù)據(jù)</p><p>　　由手冊(cè)查得。常壓下25℃時(shí)，SO2在水中的亨利系數(shù)為：</p><p><b>　　相平衡常數(shù)</b></p><p><b>　　溶解度系數(shù)為：</b></p>

40、<p><b>　　3、2 物料衡算</b></p><p>　　全塔物料衡算圖3、2-1所示是一定態(tài)操作逆流接觸的吸收塔，圖中各符號(hào)的意義如下：</p><p>　　V —— 惰性氣體的流量，kmol/h；</p><p>　　L —— 吸收劑的流量，本文中指清水的流量，kmol/h；</p><p>

41、　　Y1、Y2 —— 進(jìn)出吸收塔的氣體的摩爾比，本文中指SO2在氣體 中的摩爾比；</p><p>　　X1、X2 —— 出塔、進(jìn)塔液體中溶質(zhì)的摩爾比。</p><p>　　注意：本課程設(shè)計(jì)中塔底截面一律用下標(biāo)“1”表示，注意：本課程設(shè)計(jì)中塔頂截面一律用下標(biāo)“2”表示。</p><p>　　進(jìn)塔氣體摩爾比為：

42、 </p><p><b>　　出塔氣摩爾比為：</b></p><p>　　進(jìn)塔惰性氣體的流量為：</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)知該過程屬于低濃度吸收，平衡關(guān)系可近似為直線，最小液氣比可按以下公式計(jì)算，即：</p><p>　　對(duì)于純?nèi)軇┗虿缓晃杖苜|(zhì)的溶劑吸收，進(jìn)塔液相組成為：</p>

43、;<p><b>　　帶入數(shù)值，得：</b></p><p>　　取實(shí)際液氣比為最小液氣比的1.4倍，即</p><p><b>　　得實(shí)際液氣比：</b></p><p><b>　　帶入惰性氣體流量</b></p><p><b>　　得： <

44、/b></p><p>　　由，求得吸收液出塔濃度為：</p><p>　　3、2、1 操作線方程 </p><p><b>　　根據(jù)操作線方程</b></p><p>　　3、3 填料塔的工藝尺寸的計(jì)算</p><p>　　3、3、1 塔徑的計(jì)算</p><p>　

45、　氣體沿塔上升可視為通過一個(gè)空管，故可按流量公式計(jì)算塔徑</p><p>　　式中：D——塔徑，m;</p><p>　　Vs——?dú)怏w的體積流量，</p><p><b>　　u—— 空塔氣速，</b></p><p>　　計(jì)算塔徑的核心是確定適宜的空塔氣速。</p><p>　　3、3、1、1

46、空塔氣速的確定</p><p>　　通常由液泛氣速來確定操作空塔氣速。泛點(diǎn)氣速是填料操作氣速上線，填料塔的操作氣速必須小于泛點(diǎn)氣速。操作空塔氣速與泛點(diǎn)氣速之比稱為泛點(diǎn)率。</p><p>　　填料的泛點(diǎn)氣速可由Eckert通用關(guān)聯(lián)圖查的，</p><p>　　氣相質(zhì)量流量： </p><p>　　由于SO2含量很少，液體質(zhì)量流量

47、可近似按純水的流量計(jì)算，即：</p><p>　　采用Ecekert通用關(guān)聯(lián)圖法計(jì)算泛點(diǎn)氣速uF</p><p>　　通用填料塔泛點(diǎn)和壓降的通用關(guān)聯(lián)圖如下：</p><p>　　圖3、3、1、1-1填料塔泛點(diǎn)和壓降的通用關(guān)聯(lián)圖（引自《化工原理》）</p><p><b>　　圖中：</b></p><

48、p>　　此圖適用于亂堆的顆粒形填料，如拉西環(huán)、弧鞍形填料、矩鞍形填料、鮑爾環(huán)等，其上還繪制了整砌拉西環(huán)和弦柵填料兩種規(guī)整填料的泛點(diǎn)曲線。對(duì)于其他填料，尚無可靠的填料因子數(shù)據(jù)。</p><p>　　使用該圖時(shí)首先根據(jù)塔的氣液相負(fù)荷和氣液相密度計(jì)算橫坐標(biāo)參數(shù) ，然后在圖中亂堆填料的泛點(diǎn)線上確定與其對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo) ，從而求得操作條件下的泛點(diǎn)氣速。</p><p>　　Eckert通用關(guān)聯(lián)圖的

49、橫坐標(biāo)為：</p><p>　　查圖3、3、1、1-1得縱坐標(biāo)為：</p><p>　　查表3、3、1、1-1</p><p>　　表3、3、1、1-1 散裝填料泛點(diǎn)填料因子平均值</p><p><b>　　查表得： </b></p><p>　　由于吸收后所得液體為低濃度溶液此處液體密度可近似

50、看成睡得密度，所以 </p><p><b>　　根據(jù)：</b></p><p><b>　　得</b></p><p>　　對(duì)散裝填料，其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為 </p><p>　　對(duì)規(guī)整填料，其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為 </p><p>　?。ㄉ鲜街衭0為泛點(diǎn)氣速、u為空塔氣速，）&

51、lt;/p><p>　　泛點(diǎn)率的選擇主要考慮填料塔的操作壓力和物系的發(fā)泡城都等。設(shè)計(jì)中，對(duì)于加壓操作的塔，應(yīng)取較高的泛點(diǎn)率；對(duì)于減壓操作的塔，應(yīng)取較低的泛點(diǎn)率；對(duì)于易起泡的物系，泛點(diǎn)率應(yīng)較低；而無泡沫的物系，可取較高的泛點(diǎn)率。</p><p><b>　　取 </b></p><p>　　3、3、1、2 塔經(jīng)的確定</p>&l

52、t;p><b>　　由</b></p><p><b>　　圓整塔經(jīng)，取</b></p><p>　　3、3、1、3 泛點(diǎn)率校正</p><p>　　泛點(diǎn)率校核：由于泛點(diǎn)附近流體力學(xué)性能的不穩(wěn)定性，一般較難穩(wěn)定操作，故一般要求泛點(diǎn)率在之間，而對(duì)于易起泡的物系可低于。</p><p><b

53、>　　泛點(diǎn)率校正：</b></p><p><b>　?。ㄔ谠试S范圍內(nèi)）</b></p><p>　　填料規(guī)整校正:（在允許范圍內(nèi)）</p><p><b>　　以上式中：</b></p><p>　　3、3、2 液體噴淋密度的求法：</p><p>　　填

54、料塔的液體噴淋密度是指單位時(shí)間、單位截面積上液體的噴淋量，其計(jì)算式為：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　為使填料能獲得良好的濕潤，塔內(nèi)液體噴淋量應(yīng)不低于某一極限值，此極限稱為最小噴淋密度，以表示。</p><p>　　對(duì)于散裝填料，其最小噴淋密度通常采用下式計(jì)算：</p><p><

55、b>　　式中：</b></p><p>　　最小潤濕速率是指在塔的截面上，單位長度的填料周邊的最小液體體積流量。對(duì)于直徑不超過75mm的散裝填料，可取最小潤濕速度：</p><p>　　本次設(shè)計(jì)選用DN38聚乙烯階梯環(huán)環(huán)，其，代入數(shù)值，得最小噴淋密度為：</p><p>　　最小噴淋密度的校核：</p><p>　　求得液體

56、噴淋密度為：</p><p>　　所以液體噴淋密度符合要求，即填料塔直徑合理。</p><p>　　3、3、3 傳質(zhì)單元高度的計(jì)算</p><p>　　干填料比表面積為,實(shí)際操作中潤濕的填料比表面積為，由于只有在濕潤的填料表面才可能發(fā)生氣、液傳質(zhì)，故值具有實(shí)際意義。下面介紹計(jì)算的恩田（ONDA）公式，該公式為：</p><p><b&g

57、t;　　式中：</b></p><p><b>　　查表3、3、3-1</b></p><p>　　表3、3、3-1不同填料材質(zhì)的臨界表面張力</p><p><b>　　得：</b></p><p><b>　　流體流量流量為：</b></p>&l

58、t;p><b>　　代入數(shù)值，得：</b></p><p>　　氣膜吸收系數(shù)由下列計(jì)算：</p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　氣膜質(zhì)量通量為：</b></p><p>　　液膜傳質(zhì)系數(shù)由下式計(jì)算：</p><p>

59、;<b>　　式中：</b></p><p><b>　　查表3、3、3-2</b></p><p>　　表3、3、3-2幾種填料的形狀修正系數(shù)</p><p>　　本設(shè)計(jì)中的填料是階梯環(huán)，屬于為開孔環(huán)填料，所以</p><p><b>　　則：</b></p>

60、<p><b>　　體積傳質(zhì)系數(shù)：</b></p><p>　　修正的恩田公式只適用于的情況，當(dāng)時(shí)，需要按下式進(jìn)行校正，即：</p><p><b>　　此設(shè)計(jì)中，所以</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　氣相總傳質(zhì)單元高度為：<

61、/p><p>　　3、3、4 傳質(zhì)單元數(shù)計(jì)算：</p><p><b>　　脫吸因子：</b></p><p>　　氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為：</p><p>　　3、3、5 填料層的高度</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，填料層的設(shè)計(jì)高度一般為：</p><p><b>

62、　　式中：</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)填料層高度為：</b></p><p><b>　　查表3、3、5-1</b></p><p>　　表3、3、5-1 填料層的分離高度</p><p>　　對(duì)于階梯環(huán)填料，填料高度h/塔徑D=8~15，分段高度。</p>

63、<p><b>　　取，則</b></p><p>　　計(jì)算的填料層高度為6000mm，故不分段。</p><p>　　3、4 填料層壓降的計(jì)算</p><p>　　在逆流操作的填料塔中，從塔頂噴淋下來的液體，依靠重力的填料表面成膜狀向下流動(dòng)，上升氣體與下降液膜的摩擦阻力形成了填料層的壓力降。填料層壓降與液體噴淋量及氣速有關(guān)，在一定的

64、氣速下，液體噴淋量越大，壓降越大；在一定的液體噴淋量下，氣速卻大，壓降也越大。</p><p>　　散裝填料的壓降可采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算。計(jì)算時(shí)，先根據(jù)氣液負(fù)荷及有關(guān)物性數(shù)據(jù)，求出橫坐標(biāo)值，再根據(jù)操作空他系數(shù)u及有關(guān)物性數(shù)據(jù)，求出縱坐標(biāo)值，通過作圖得交點(diǎn)，讀出過交點(diǎn)的等壓線數(shù)值，即得出每米填料層壓降值。</p><p><b>　　式中：</b></p

65、><p><b>　　查表3、4-1</b></p><p>　　表3、4-1散裝填料壓降填料因子平</p><p><b>　　經(jīng)查得，</b></p><p><b>　　橫坐標(biāo)： </b></p><p><b>　　縱坐標(biāo)：</b&g

66、t;</p><p><b>　　查圖3、4-1</b></p><p>　　從通用壓降關(guān)聯(lián)圖中可查得</p><p><b>　　填料塔的壓降為：</b></p><p>　　其他塔內(nèi)件的壓力降很小可以忽略，所以填料層壓降為100Pa。</p><p>　　3、5 液體分布

67、器計(jì)算</p><p>　　3、5、1 液體分布器：</p><p>　　液體在分布器的性能主要由分布器的布液點(diǎn)密度（即單位面積上的布液點(diǎn)數(shù)），各分布液點(diǎn)的布液均勻性、各布液點(diǎn)上的液相組成的均勻性決定設(shè)計(jì)液體分布器結(jié)構(gòu)尺寸。</p><p>　　為使液體分布器具有較好的分布性能，必須合理確定布液空數(shù)，布液孔數(shù)應(yīng)依所用填料的質(zhì)量要求決定。通常情況下，滿足各種填料質(zhì)量分

68、布要求的適宜噴淋點(diǎn)見表3、5、1-1，在選擇填料的噴淋點(diǎn)密度時(shí)應(yīng)遵循填料的效率越高，所需的噴淋思點(diǎn)密度越大這一規(guī)律，依所選用的填料，確定單位面積的噴淋點(diǎn)后，在根據(jù)塔的截面積即可求得分布器的布液空數(shù)。</p><p><b>　　查表3、5、1-1</b></p><p>　　表3、5、1-1 Eckert的散裝填料噴淋點(diǎn)密度推薦值</p><p&g

69、t;　　3、5、2 液體分布器簡要設(shè)計(jì)</p><p>　　3、5、2、1 液體分布器的選型</p><p>　　液體分布裝置的種類多樣，有噴頭式、盤式、管式、槽式及槽盤式等。工業(yè)應(yīng)用以管式、槽式、槽盤式為主。</p><p>　　管式分布器由不同結(jié)構(gòu)形式的開孔管制成。其突出的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，供氣體流過的自由截面大，阻力小。但小孔易堵塞，操作彈性一般較小。管式液體分

70、布器多用于中等以上液體負(fù)荷的填料塔中。在減壓精餾及絲網(wǎng)波紋填料塔中，由于液體負(fù)荷較小，設(shè)計(jì)中通常用管式液體分布器。</p><p>　　槽式液體分布器是由分流槽（又稱主槽或一級(jí)槽）、分布槽（又稱副槽或二級(jí)槽）構(gòu)成的。一級(jí)槽通過槽底開孔將液體初分成若干流股，分別加入其下方的液體分布槽。分布槽的槽底（或槽壁）上設(shè)有孔道或?qū)Ч?，將液體均勻分布于填料層上。槽式液體分布器具有較大的操作彈性和極好的抗污堵性，特別適合于大氣液

71、負(fù)荷及含有固體懸浮物、粘度大的液體的分離場(chǎng)合，應(yīng)用范圍非常廣泛。</p><p>　　槽盤式分布器是近年來開發(fā)的新型液體分布器，它兼有集液、分液及分氣三種作用，結(jié)構(gòu)緊湊，氣液分布均勻，阻力較小，操作彈性高達(dá)10:1，使用于各種液體噴淋量。近年來應(yīng)用非常廣泛，設(shè)計(jì)中優(yōu)先選擇。</p><p>　　此設(shè)計(jì)中吸收塔液相負(fù)荷較大，而氣相負(fù)荷相對(duì)較低，故選用槽式液體分布器。</p>&

72、lt;p>　　3、5、2、2分布點(diǎn)密度計(jì)算</p><p>　　按Eckert建議值，時(shí)，噴淋點(diǎn)密度為，因該塔液相負(fù)荷較大，設(shè)計(jì)取噴淋密度為。</p><p><b>　　布液點(diǎn)數(shù)為：</b></p><p>　　按分布點(diǎn)幾何均勻與流量均勻的原則，進(jìn)行布點(diǎn)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)結(jié)果為：二級(jí)槽共設(shè)七道，在槽側(cè)面開孔，槽寬度為80mm，槽高度為210,m

73、m，兩槽中心矩為160mm。分布點(diǎn)采用三角形排列，實(shí)際設(shè)計(jì)布點(diǎn)數(shù)為n=132點(diǎn)，布液點(diǎn)示意圖如圖3、5、2、2-1所示。</p><p>　　3、5、2、3 分布計(jì)算</p><p><b>　　由 </b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　取<

74、;/b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)取。</b></p><p>　　3、6 塔附屬空間高度</p><p>　　塔的附屬空間高度主要包括塔的上部空間高度、安裝液體分布器和液體再分布器（包括液體收集器）所需的空間高度、塔的底部空間高度以及塔的裙座的高度。塔上部空間高度是指塔填料層以上，應(yīng)有一足夠的空間高度，以使隨氣流攜帶的液滴能夠從

75、氣相中分離出來，該高度一般取。安裝液體再分布器所需的塔空間高度，依據(jù)所用分布器的形式而定，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定，一般需要的空間高度，本設(shè)計(jì)中填料層高度較低不需要分層，所以不設(shè)液體再分布器。塔斧液所占空間高度，可用下面的公式計(jì)算，但要考慮氣相接管所占空間高度。</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　此設(shè)計(jì)塔上部空間可取1.3m，塔底液相停留時(shí)間按

76、1min考慮，則塔斧所占空間高度為</p><p>　　考慮到氣相接管所占的空間高度，塔底空間高度可取2米，所以塔的附屬空間高度可取3.3米</p><p>　　3、7 其他附屬塔內(nèi)件的選擇</p><p>　　3、7、1 填料支撐裝置</p><p>　　填料支撐裝置的作用是支撐填料以及填料層內(nèi)液體的重量，由于填料支撐裝置本身對(duì)塔內(nèi)氣、液的

77、流動(dòng)情況也會(huì)產(chǎn)生影響，因此作為填料支撐裝置，除考慮其流體的影響外，一般情況下填料支撐裝置應(yīng)滿足以下要求：</p><p>　?、佟⒂凶銐虻膹?qiáng)度和剛度，以支撐填料及其所持液體的重量（持液量）；</p><p>　?、?、有足夠的開孔率（一般要大于填料的孔隙率），以防首先在支撐處發(fā)生液泛；</p><p>　?、邸⒔Y(jié)構(gòu)上應(yīng)有利于氣、液相的均勻分布，同時(shí)不至于產(chǎn)生較大的阻力

78、（一般阻力不大于20Pa）；</p><p>　?、?、結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制造、安裝。</p><p>　　常用的填料支撐裝置有柵格形（適用于規(guī)整填料）、駝峰形（適用于散裝填料）等</p><p>　　這里選用梁式支撐板。</p><p>　　3、7、2 填料限定裝置</p><p>　　為保證填料塔在工作狀態(tài)下填料床層

79、能夠穩(wěn)定，防止高氣相負(fù)荷或負(fù)荷突然變動(dòng)時(shí)填料層發(fā)生松動(dòng)，破壞填料層結(jié)構(gòu)，甚至造成填料流失，必須在填料層頂步設(shè)置填料限定裝置。填料限定裝置可分為兩類，一類是由放置于填料層上端，僅靠自身重力將填料壓緊的填料限定裝置，稱為填料壓板；另一類是將填料限定裝置固定于塔壁上，稱為床層限定板。</p><p>　　對(duì)于塑料散裝填料，本設(shè)計(jì)選用床層限制板。</p><p>　　3、7、3 氣體和液體的進(jìn)出口

80、裝置</p><p>　　（1）、氣體和液體的進(jìn)出口直徑的計(jì)算</p><p><b>　　由公式 </b></p><p>　　常壓氣體進(jìn)出管氣速可取；液體進(jìn)出口速度可取（必要時(shí)可加大）。</p><p>　　選氣體流速為由代入上公式得圓整之后，氣體進(jìn)出口管徑為。</p><p><b

81、>　　選液體流速為，由</b></p><p>　　代入上公式得，圓整之后液體進(jìn)出口管徑為</p><p><b>　??；</b></p><p>　?。?）、底液出口管徑：；</p><p>　　（3）、泵的選型由計(jì)算結(jié)果可以選用：ISO-80-125型的泵。</p><p>

82、<b>　　（4）、人孔</b></p><p><b>　　3、7、4 除沫器</b></p><p>　　由于氣體在塔頂離開填料層時(shí)，帶有大量的液沫和霧滴，為回收這部分液相，常需要在塔頂設(shè)置除沫器，常用的除沫器有如下幾種。</p><p>　　（1）、折流板式除沫器</p><p>　　折流板式

83、除沫器時(shí)一種利用慣性使液滴得以分離的裝置，折流板常用的角鋼制成，能除去尺寸在以上的液滴，壓力降一般為，一般在小塔中使用。</p><p>　　（2）、旋流板式除沫器</p><p>　　該除沫器由幾塊固定的旋流板片組成。氣體通過旋流板時(shí)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，造成了一個(gè)離心力場(chǎng)，液滴在離心力作用下，向塔壁運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了氣、液分離。這種除沫器，效率較高，但壓降稍大（約300Pa以內(nèi)），適用于大塔徑、凈

84、化要求高的場(chǎng)合。</p><p><b>　?。?）、絲網(wǎng)除沫器</b></p><p>　　絲網(wǎng)除沫器是最常用的除沫器，這種除沫器由金屬絲網(wǎng)卷成高度為的盤狀使用，其安裝方式有多種。氣體通過除沫器的壓降約。絲網(wǎng)除沫器直徑由氣體通過絲網(wǎng)的最大氣速?zèng)Q定，該最大氣速由下式計(jì)算</p><p><b>　　式中：</b></

85、p><p>　　實(shí)際氣速取最大氣速的</p><p>　　因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)為吸收，有一定的腐蝕性，所以在設(shè)計(jì)中選擇旋流板式除沫器</p><p>　　3、8 設(shè)計(jì)結(jié)果匯總</p><p>　　3、9 主要符號(hào)說明</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)總結(jié)：</b></p><p>　

86、　本次課程設(shè)計(jì)時(shí)將我們所學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)際過程相結(jié)合，是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，是使我們體察工程實(shí)際問題復(fù)雜性的一次嘗試。通過這次課程設(shè)計(jì)，要求我們能綜合運(yùn)用本課程的基本知識(shí)，進(jìn)行融匯貫通的獨(dú)立思考，學(xué)會(huì)知識(shí)的相互融合，也要求我們一定的獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力，通過查閱大量的資料，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成指定的課程設(shè)計(jì)任務(wù)。</p><p>　　通過本次課程設(shè)計(jì)，還是我們樹立正確的設(shè)計(jì)思路。這次課程設(shè)計(jì)雖然只有短短的兩周的時(shí)間，但

87、我學(xué)會(huì)了很多。無論是對(duì)于我們學(xué)專業(yè)知識(shí)的理論，還是一些基本技能，如公式編輯器的應(yīng)用、文獻(xiàn)的快速查閱、數(shù)據(jù)的整合計(jì)算、圖形的正確使用和分析、工藝此村的計(jì)算、設(shè)備選型等等。</p><p>　　同時(shí)再設(shè)計(jì)過程中，我也發(fā)現(xiàn)了一些問題，存在的一些不足，我所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用過程中又有一定的差別的，再設(shè)計(jì)過程中，我們不僅要考慮設(shè)備的實(shí)際工作效率，而且要考慮經(jīng)濟(jì)條件的限制，要權(quán)衡兩方面的利弊，正確選型，合理設(shè)計(jì)。同時(shí)，

88、對(duì)于以后的學(xué)習(xí)過程中，也給我們一些警告，要時(shí)時(shí)刻刻注意理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合，充分應(yīng)用到我們的知識(shí)中。</p><p>　　在課程實(shí)際過程中，不僅鍛煉了我的實(shí)踐動(dòng)手能力，獨(dú)立分析和解決工程實(shí)際問題的能力；而且通過與同學(xué)的共同討論，交流，相互分析問題也培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊(duì)合作精神、嚴(yán)肅認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度和良好地學(xué)習(xí)作風(fēng)，同時(shí)也促進(jìn)了同學(xué)之間的感情。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：&l

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90、計(jì)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2011；</p><p>　　王明輝，《化工單元過程課程設(shè)計(jì)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2002；</p><p>　　劉兵，《化工單元操作課程設(shè)計(jì)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2011；</p><p>　　鄭旭煦、李然，《化工原理》，華中科技大學(xué)出版社，2009；</p><p>　　張立新、王宏，《傳質(zhì)分離技術(shù)》，化學(xué)工業(yè)出版社，

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