水吸收丙酮填料塔設計(化工課程設計)

1、<p><b>　　化工原理課程設計</b></p><p>　　課程名稱: ____填料塔設計____</p><p>　　設計題目: ____水吸收丙酮____</p><p>　　化工原理課程設計任務書</p><p>　　設計題目：水吸收空氣中的丙酮填料塔的工藝設計</p><p&g

2、t;<b>　　設計條件</b></p><p>　　1．生產(chǎn)能力:每小時處理混合氣體9000Nm3 /h</p><p>　　2．設備形式:填料塔</p><p>　　3．操作壓力：101.3KPa</p><p>　　4．操作溫度:298K</p><p>　　5．進塔混合氣體中含丙酮4%（體

3、積比）</p><p>　　6．丙酮的回收率為99%</p><p>　　7．每年按330天計，每天按24小時連續(xù)生產(chǎn)</p><p>　　8．建廠地址：蘭州地區(qū)</p><p>　　9．要求每米填料的壓降都不大于10Pa。</p><p><b>　　設計步驟及要求</b></p>

4、<p><b>　　1．確定設計方案</b></p><p><b>　?。?）流程的選擇</b></p><p>　　（2）初選填料的類型</p><p><b>　?。?）吸收劑的選擇</b></p><p>　　2．查閱物料的物性數(shù)據(jù)</p>&

5、lt;p>　?。?）溶液的密度、粘度、表面張力、氨在水中的擴散系數(shù)</p><p>　?。?）氣相密度、粘度、表面張力、氨在空氣中的擴散系數(shù)</p><p>　?。?）丙酮在水中溶解的相平衡數(shù)據(jù)</p><p><b>　　3．物料衡算</b></p><p>　　（1）確定塔頂、塔底的氣流量和組成</p&g

6、t;<p>　?。?）確定泛點氣速和塔徑</p><p>　　（3）校核D/d>8~10</p><p>　?。?）液體噴淋密度校核：實際的噴淋密度要大于最小的噴淋密度。</p><p><b>　　4．填料層高度計算</b></p><p><b>　　5．填料層壓降核算</b>

7、;</p><p>　　如果不符合上述要求重新進行以上計算 </p><p>　　6．填料塔附件的選擇</p><p><b>　　（1）液體分布裝置</b></p><p>　?。?）液體再分布裝置</p><p><b>　　（3）填料支撐裝置</b></p>

8、<p>　　（4）氣體的入塔分布.</p><p><b>　　(四）參考資料</b></p><p>　　《化工原理課程設計》 賈紹義 柴誠敬 天津科學技術出版</p><p>　　《現(xiàn)代填料塔技術》 王樹盈 中國石油出版</p><p>　　《化工原理》 夏清 天津科學技術出版</p>

9、;<p>　　（五）計算結果列表（見下頁）</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1. 概述與設計方案的確定- 7 -</p><p>　　1.1填料塔簡述- 7 -</p><p>　　1.2設計方案的確定- 7 -</p><p>　　1.2.1裝置

10、流程的確定- 7 -</p><p>　　1.2.2填料的選擇- 8 -</p><p>　　1.2.3 吸收劑的選擇- 10 -</p><p>　　2. 設計計算- 10 -</p><p>　　2.1基礎物性數(shù)據(jù)- 11 -</p><p>　　2.1.1 液相物性數(shù)據(jù)- 11 -</p>

11、;<p>　　2.1.2氣相物性數(shù)據(jù)- 11 -</p><p>　　2.2 物料衡算- 12 -</p><p>　　2.3填料塔的工藝尺寸的計算- 13 -</p><p>　　2.4填料層高度計算- 14 -</p><p>　　2.5填料層壓降計算- 17 -</p><p>　　3.

12、填料塔附件的選擇- 17 -</p><p>　　3.1 液體分布器簡要設計- 17 -</p><p>　　3.2 液體分布器的選擇- 18 -</p><p>　　3.2.1液體分布器的選型- 18 -</p><p>　　3.2.2分布點密度計算- 18 -</p><p>　　3.3輔助設備的計算及選

13、型- 19 -</p><p>　　3.3.1填料支承設備- 19 -</p><p>　　3.3.2填料壓緊裝置- 20 -</p><p>　　3.3.3液體再分布裝置- 20 -</p><p>　　3.3.4除沫裝置- 20 -</p><p>　　4. 結論- 21 -</p>&l

14、t;p>　　5.參考文獻- 21 -</p><p>　　6.附錄- 21 -</p><p>　　1. 概述與設計方案的確定</p><p><b>　　1.1填料塔簡述</b></p><p>　　塔設備在化工、石油化工、生物化工、醫(yī)藥、食品等生產(chǎn)過程中廣泛應用的汽液傳質(zhì)設備[1]。其作用實現(xiàn)氣—液相或液—

15、液相之間的充分接觸，從而達到相際間進行傳質(zhì)及傳熱的過程。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部件的結構形式，可將塔設備分為兩大類：板式塔和填料塔。</p><p>　　板式塔內(nèi)沿塔高度裝有若干層塔板，液體靠重力作用由頂部逐板流向塔釜，并在各塊板面上形成流動的液層，氣體靠壓強差推動，由塔底向上依次穿過各塔板上的液層而流向塔頂。氣液兩相在塔內(nèi)進行逐級接觸，兩相組成沿塔高呈階梯式變化。填料塔則在塔體內(nèi)裝填填料，液體由上而下流動中在填料上分

16、布匯合，氣體則在填料縫隙中向上流動。填料為氣液傳質(zhì)提供了較大的氣液接觸面積。[2]</p><p>　　填料塔的基本特點是結構簡單，壓力降小，傳質(zhì)效率高，便于采用耐腐蝕材料制造等，對于熱敏性及容易發(fā)泡的物料，更顯出其優(yōu)越性。過去，填料塔多推薦用于0.6∽0.7m以下的塔徑。近年來，隨著高效新型填料和其他高性能塔內(nèi)件的開發(fā)，以及人們對填料流體力學、放大效應及傳質(zhì)機理的深入研究，使填料塔技術得到了迅速發(fā)展。[3]&l

17、t;/p><p>　　1.2設計方案的確定</p><p>　　1.2.1裝置流程的確定</p><p>　　吸收裝置的流程主要有以下幾種。[4]</p><p>　　塔內(nèi)氣液兩相流動方式可以是逆流也可以是并流。通常采用逆流操作，氣體自塔低通入，液體從塔頂灑下，因此溶液從塔底流出前與剛進入塔的氣相接觸，可使溶液的濃度盡量提高，經(jīng)吸收后的氣體從塔頂

18、排除前與剛?cè)胨囊后w接觸，又可使出塔氣體中溶質(zhì)濃度盡量降低。</p><p>　　在逆流操作下，在相同的進出口組成條件下，逆流吸收流程具有較大的平均傳質(zhì)推動力，可以減少設備尺寸，提高吸收率和吸收劑使用效率，可以實現(xiàn)多級理論級操作，氣體凈化程度較高，常在工業(yè)上應用。而并流吸收流程是氣液兩相均從塔頂流向塔底，只有一個理論級操作，氣體凈化程度不很高，但卻可以避免塔的液泛現(xiàn)象。</p><p>　

19、　吸收劑部分再循環(huán)操作</p><p>　　在逆流操作系統(tǒng)中，用泵將吸收塔排出液體的一部分冷卻后與補充的新鮮吸收劑一同送回塔內(nèi)，即為部分再循環(huán)操作。通常用于已下情況：當吸收劑用量較小，為提高塔的液體噴淋密度；對于非等溫吸收過程，為控制塔內(nèi)的溫升，需取出一部分熱量。該流程特別適宜于平衡常數(shù)m很小的情況，通過吸收液的部分再循環(huán)，提高吸收劑的使用效率。</p><p><b>　　多塔

20、串聯(lián)操作</b></p><p>　　若設計的填料層高度過大，或由于所處理物料等原因需經(jīng)常清理填料，為便于維修，可把填料層分裝在幾個串聯(lián)的塔內(nèi)，每個吸收塔通過的吸收劑和氣體量都相等，即為多塔串聯(lián)操作。此種操作因塔內(nèi)需留較大空間，輸液，噴淋，支撐板等輔助裝置增加，使設備投資加大。</p><p><b>　　串—并聯(lián)混合操作</b></p>&

21、lt;p>　　若吸收處理的液量很大，如果用通常的流程，則液體在塔內(nèi)的噴淋密度過大，操作氣速勢必很小（否則易引起液泛），塔的生產(chǎn)能力很低。實際生產(chǎn)中可采用氣相作串聯(lián)，液相作并聯(lián)的混合流程；若吸收過程處理的液量不大而氣相流量很大時，可采用液相作串聯(lián)，氣相作并聯(lián)的混合流程。</p><p>　　根據(jù)以上述說和本設計條件應選擇:逆流吸收流程</p><p>　　1.2.2填料的選擇</

22、p><p>　　填料塔的基本特點是結構簡單，壓力降小，傳質(zhì)效率高，便于采用耐腐蝕材料制造等，對于熱敏性及容易發(fā)泡的物料，更顯出其優(yōu)越性。填料的選擇包括填料的種類、規(guī)格及材質(zhì)等。所選的填料既要滿足生產(chǎn)工藝的要求，又要使設備投資和操作費用低。</p><p>　　幾種典型的散裝填料：</p><p>　　填料類型基本分為：散裝填料和規(guī)整填料</p><p

23、><b>　　一.散裝填料</b></p><p>　　散裝填料是一個個具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機的方式堆積在塔內(nèi)，又稱為亂堆填料或顆粒填料。散裝填料根據(jù)結構特點不同，又可分為環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等。現(xiàn)介紹幾種較為典型的散裝填料: 拉西環(huán)填料、鮑爾環(huán)填料、階梯環(huán)填料、弧鞍填料、矩鞍填料、金屬環(huán)矩鞍填料、球形填料。 </p><p&

24、gt;<b>　　a.拉西環(huán)填料</b></p><p>　　拉西環(huán)填料于1914年由拉西（F. Rashching）發(fā)明，為外徑與高度相等的圓環(huán)。拉西環(huán)填料的氣液分布較差，傳質(zhì)效率低，阻力大，通量小，目前工業(yè)上已較少應用。</p><p><b>　　b.鮑爾環(huán)填料</b></p><p>　　鮑爾環(huán)填料是對拉西環(huán)的改進

25、，在拉西環(huán)的側(cè)壁上開出兩排長方形的窗孔，被切開的環(huán)壁的一側(cè)仍與壁面相連，另一側(cè)向環(huán)內(nèi)彎曲，形成內(nèi)伸的舌葉，諸舌葉的側(cè)邊在環(huán)中心相搭。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。與拉西環(huán)相比，鮑爾環(huán)的氣體通量可增加50%以上，傳質(zhì)效率提高30%左右。鮑爾環(huán)是一種應用較廣的填料。</p><p><b>　　c.矩鞍填料填料</b></p>

26、<p>　　矩鞍填料 將弧鞍填料兩端的弧形面改為矩形面，且兩面大小不等，即成為矩鞍填料。矩鞍填料堆積時不會套疊，液體分布較均勻。矩鞍填料一般采用瓷質(zhì)材料制成，其性能優(yōu)于拉西環(huán)。目前，國內(nèi)絕大多數(shù)應用瓷拉西環(huán)的場合，均已被瓷矩鞍填料所取代。</p><p><b>　　d.階梯環(huán)填料</b></p><p>　　階梯環(huán)填料是對鮑爾環(huán)的改進，與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)

27、高度減少了一半并在一端增加了一個錐形翻邊。由于高徑比減少，使得氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣體通過填料層的阻力。錐形翻邊不僅增加了填料的機械強度，而且使填料之間由線接觸為主變成以點接觸為主，這樣不但增加了填料間的空隙，同時成為液體沿填料表面流動的匯集分散點，可以促進液膜的表面更新，有利于傳質(zhì)效率的提高。階梯環(huán)的綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)，成為目前所使用的環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種。</p><p><b&

28、gt;　　e.金屬環(huán)矩鞍填料</b></p><p>　　金屬環(huán)矩鞍填料 環(huán)矩鞍填料（國外稱為Intalox）是兼顧環(huán)形和鞍形結構特點而設計出的一種新型填料，該填料一般以金屬材質(zhì)制成，故又稱為金屬環(huán)矩鞍填料。環(huán)矩鞍填料將環(huán)形填料和鞍形填料兩者的優(yōu)點集于一體，其綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)和階梯環(huán)。</p><p><b>　　二.規(guī)整填料</b></p>

29、<p>　　規(guī)整填料是按一定的幾何構形排列，整齊堆砌的填料。規(guī)整填料種類很多，根據(jù)其幾何結構可分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等。 </p><p><b>　　a.格柵填料</b></p><p>　　格柵填料是以條狀單元體經(jīng)一定規(guī)則組合而成的，具有多種結構形式。工業(yè)上應用最早的格柵填料為木格柵填料。目前應用較為普遍的有格里奇格柵填料、網(wǎng)孔格柵填料、蜂

30、窩格柵填料等，其中以格里奇格柵填料最具代表性。格柵填料的比表面積較低，主要用于要求壓降小、負荷大及防堵等場合。 </p><p><b>　　b.波紋填料</b></p><p>　　波紋填料目前工業(yè)上應用的規(guī)整填料絕大部分為波紋填料，它是由許多波紋薄板組成的圓盤狀填料，波紋與塔軸的傾角有30°和45°兩種，組裝時相鄰兩波紋板反向靠疊。各盤填料垂直

31、裝于塔內(nèi)，相鄰的兩盤填料間交錯90°排列。波紋填料按結構可分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料兩大類，其材質(zhì)又有金屬、塑料和陶瓷等之分。金屬絲網(wǎng)波紋填料是網(wǎng)波紋填料的主要形式，它是由金屬絲網(wǎng)制成的。金屬絲網(wǎng)波紋填料的壓降低，分離效率很高，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的手段。盡管其造價高，但因其性能優(yōu)良仍得到了廣泛的應用。波紋填料的缺點是不適于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，且裝卸、清理困

32、難，造價高。</p><p><b>　　c.脈沖填料　　</b></p><p>　　脈沖填料是由帶縮頸的中空棱柱形個體，按一定方式拼裝而成的一種規(guī)整填料。脈沖填料組裝后，會形成帶縮頸的多孔棱形通道，其縱面流道交替收縮和擴大，氣液兩相通過時產(chǎn)生強烈的湍動。在縮頸段，氣速最高，湍動劇烈，從而強化傳質(zhì)。在擴大段，氣速減到最小，實現(xiàn)兩相的分離。流道收縮、擴大的交替重復，實

33、現(xiàn)了“脈沖”傳質(zhì)過程。脈沖填料的特點是處理量大，壓降小，是真空精餾的理想填料。</p><p>　　填料材質(zhì)分為：陶瓷填料、塑料填料及金屬填料</p><p><b>　　a.陶瓷填料</b></p><p>　　陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性，陶瓷填料價格低廉，具有很好的表面濕潤性能，質(zhì)脆、易碎是其最大缺點。</p><

34、;p><b>　　b.塑料填料</b></p><p>　　在溫度較低時塑料能長期操作而不發(fā)生變形，價格低廉，性能良好。一般多采用聚丙烯材質(zhì)。可耐一般無機酸、堿和有機溶劑腐蝕。質(zhì)輕具有良好的韌性，耐沖擊不易碎，可以制成薄壁結構。通量大壓降低，但表面濕潤性差，可以通過適當?shù)谋砻嫣幚韥砀纳破浔砻鏉駶櫺阅堋?lt;/p><p><b>　　c.金屬填料</

35、b></p><p>　　一般耐高溫，但不耐腐蝕，能在高溫、高壓及高沖擊強度下使用，應用范圍廣通量大，氣體阻力小但價高且不容易清理。</p><p>　　根據(jù)填料材質(zhì)比較應選：聚丙烯塑料的階梯環(huán)填料</p><p>　　規(guī)格為50mm×25 mm×1.5 mm，其主要參數(shù)如下：</p><p>　　1.2.3 吸收劑

36、的選擇</p><p>　　對于吸收操作，選擇適宜的吸收劑，具有十分重要的意義。其對吸收操作過程的經(jīng)濟性有著十分重要的影響。一般情況下，選擇吸收劑，要著重考慮如下問題：</p><p>　　1對溶質(zhì)的溶解度大。</p><p>　　2對溶質(zhì)有較高的選擇性。</p><p><b>　　3.揮發(fā)度要低。</b></p

37、><p><b>　　4再生性能好。</b></p><p>　　5吸收劑的黏度小，有利于氣液兩相接觸良好，提高傳質(zhì)速率。</p><p>　　6吸收劑應具有良好化學穩(wěn)定性好，不易燃，無腐蝕性，無毒，易得，廉價等特點。</p><p>　　用水吸收丙酮屬易溶氣體的吸收過程為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸收過程。因用水作吸收劑，若丙

38、酮不作為產(chǎn)品，則采用純?nèi)軇蝗舯鳛楫a(chǎn)品，則采用含一定丙酮的水溶液。現(xiàn)以純?nèi)軇槔M行設計。對于水吸收丙酮的過程，操作溫度及操作壓力較低，塑料可耐一般的酸堿腐蝕，所以工業(yè)上通常選用塑料散裝填料。在塑料散裝填料中，階梯環(huán)填料氣體通量大、流動阻力小、傳質(zhì)效率高，故此選用DN50聚丙烯階梯環(huán)填料。</p><p>　　本設計采用水做吸收劑。</p><p><b>　　2. 設計計

39、算</b></p><p><b>　　2.1基礎物性數(shù)據(jù)</b></p><p>　　2.1.1 液相物性數(shù)據(jù)</p><p>　　對低濃度吸收過程，溶液的物性資料可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊 [ 1 ] 查得，25℃時水的有關物性資料如下：</p><p>　　密度為 =997.043kg/m<

40、/p><p><b>　　粘度為 </b></p><p>　　表面張力為 =71.97dyN/cm=932731.2kg/h</p><p>　　查手冊 [ 2 ]丙酮在水中的擴散系數(shù)為 ： [ 3 ]</p><p>　　式中 ————丙酮在水中的擴散系數(shù)，</p><p>　　T———

41、—溫度，K；</p><p>　　————溶液的黏度，；</p><p>　　————容積的摩爾質(zhì)量，；</p><p>　　—————溶質(zhì)的摩爾體積，</p><p>　　————溶劑的締合因子（水為2.26）</p><p>　　=1.276m/s=4.594m/h</p><p>　　2.

42、1.2氣相物性數(shù)據(jù)</p><p>　　混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為</p><p>　　=M=0.0458+0.9629=30.16kg/kmol</p><p>　　混合氣體的平均密度為</p><p>　　===1.23kg/m</p><p>　　混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，由化工原理（上冊）附錄五查得30

43、℃ 空氣的粘度為</p><p>　　=1.83510Pa=0.066kg/(m)</p><p>　　查手冊并計算得丙酮在空氣中的擴散系數(shù)為</p><p>　　D=0.109cm/s=0.03924m/h</p><p>　　————擴散系數(shù)，；</p><p>　　P————總壓強，；</p>&l

44、t;p>　　T————溫度，K；</p><p>　　————分別為AB兩種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，kg/kmol；</p><p>　　————分別為A，B兩物質(zhì)的分子體積，</p><p>　　2.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù)</p><p>　　化工單元操作設計手冊(化學工業(yè)部化學工程設計技術中心站主編)表2--1查得常壓下25℃時丙酮在水中的亨

45、利系數(shù)為[ 4 ]</p><p><b>　　相平衡常數(shù)為</b></p><p><b>　　溶解度系數(shù)：</b></p><p>　　=0.26kmol/(kPa)</p><p><b>　　2.2 物料衡算</b></p><p><b&

46、gt;　　進塔氣相摩爾比為</b></p><p><b>　　Y===0.042</b></p><p><b>　　出塔氣相摩爾比為</b></p><p>　　Y=Y(1-)=0.042(1-0.99)=0.00042</p><p>　　——丙酮的回收率（99%）</p&g

47、t;<p><b>　　進塔惰性氣體流量為</b></p><p>　　V==353.37kmol/h</p><p>　　該吸收過程屬低濃度吸收，平衡關系為直線，最小液氣比可按下式計算，即</p><p>　　對于純?nèi)軇┪者^程，進塔液相組成為</p><p><b>　　()==2.07<

48、;/b></p><p>　　由題意知，操作液氣比為</p><p><b>　　1.5=3.11</b></p><p>　　吸收劑進塔流量L=353.373.11=1098.98kmol/h</p><p>　　V(Y-Y)=L(X-X)</p><p>　　出塔液相組成X==0.013

49、4</p><p>　　2.3填料塔的工藝尺寸的計算</p><p><b>　　塔徑計算</b></p><p>　　采用Eckert通用關聯(lián)圖計算泛點氣速。</p><p>　　氣相品質(zhì)流量為: w=9000/h</p><p>　　液相品質(zhì)流量可近似按純水的流量計算，即</p>

50、;<p><b>　　W=18/h</b></p><p>　　Eckert通用關聯(lián)圖的橫坐標為:</p><p><b>　　查通用關聯(lián)圖得: </b></p><p>　　查散裝填料泛點填料因子平均值表得</p><p>　　取 (對于散裝填料,其泛點率的經(jīng)驗值為~0.85)<

51、;/p><p><b>　　由 D=</b></p><p>　　圓整塔徑，取D=1.4m</p><p>　　泛點率校核：u=/s</p><p>　　%=56%(在允許范圍內(nèi))</p><p><b>　　填料規(guī)格校核：</b></p><p&g

52、t;<b>　　>10(滿足要求)</b></p><p><b>　　液體噴淋密度校核：</b></p><p>　　對于直徑不超過75mm的散裝填料,取最小潤濕速為 </p><p>　　查常用[ 5 ]散裝填料的特性參數(shù)表得</p><p>　　化原下冊表3——5查得:比表面積:/m &

53、lt;/p><p>　　最小噴淋密度:U/m</p><p><b>　　U=>U</b></p><p>　　經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D=1400mm合理。</p><p>　　2.4填料層高度計算</p><p>　　=2.088×0.0134=0.0280</p>

54、;<p><b>　　=0</b></p><p><b>　　脫吸因子為</b></p><p><b>　　S=</b></p><p><b>　　氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為</b></p><p><b>　　N</b>

55、</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=7.45</b></p><p>　　氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關系型計算：</p><p>　　查常見材質(zhì)的臨界便面張力值表得</p><p>　　[ 6 ]水表面張力為 /cm =932731

56、.2kg/h</p><p><b>　　（聚氯乙烯）</b></p><p><b>　　水粘度為</b></p><p><b>　　液體品質(zhì)通量為</b></p><p><b>　　G/(m)</b></p><p>　　氣

57、膜吸收系數(shù)由下式計算：</p><p><b>　　氣體品質(zhì)通量為</b></p><p><b>　　G/(m)</b></p><p><b>　　k</b></p><p>　　=0.06kmol/(m)</p><p>　　液膜吸收系數(shù)由下式計算

58、：</p><p><b>　　k</b></p><p><b>　　=0.0095</b></p><p><b>　　=13.18m/h</b></p><p>　　由 ，查常見填料的形狀系數(shù)表得</p><p><b>　　（開孔環(huán)）

59、</b></p><p><b>　　則 k/(m)</b></p><p><b>　　k/h</b></p><p><b>　　>50%</b></p><p><b>　　由 </b></p><p>

60、　　=[1+9.5(0.56-0.5)</p><p>　　=1.00kmol/(m</p><p><b>　　，</b></p><p>　　=[1+2.6(0.56-0.5)] </p><p>　　==142.59/h</p><p><b>　　K/(m)</b>&

61、lt;/p><p><b>　　由 H</b></p><p>　　由 Z=H.=2.34</p><p><b>　　填料層高度為18m</b></p><p>　　2.5填料層壓降計算</p><p>　　采用Eckert通用關聯(lián)圖計算填料層壓降</p>&

62、lt;p><b>　　橫坐標為</b></p><p>　　查散裝填料壓降填料因子平均值表得</p><p><b>　　縱坐標為</b></p><p>　　查埃克特通用關聯(lián)圖得</p><p><b>　　填料層壓降為</b></p><p>

63、　　3. 填料塔附件的選擇</p><p>　　3.1 液體分布器簡要設計</p><p>　　液體分布器可分為初始分布器和再分布器，初始分布器設置于填料塔內(nèi)，用于將塔頂液體均勻的分布在填料表面上，初始分布器的好壞對填料塔效率影響很大，分布器的設計不當，液體預分布不均，填料層的有效濕面積減小而偏流現(xiàn)象和溝流現(xiàn)象增加，即使填料性能再好也很難得到滿意的分離效果。因而液體分布器的設計十分重要。特

64、別對于大直徑低填料層的填料塔，特別需要性能良好的液體分布器。</p><p>　　液體分布器的性能主要由分布器的布液點密度（即單位面積上的布液點數(shù)），各布液點均勻性，各布液點上液相組成的均勻性決定，設計液體分布器主要是決定這些參數(shù)的結構尺寸。對液體分布器的選型和設計，一般要求：液體分布要均勻；自由截面率要大；操作彈性大；不易堵塞，不易引起霧沫夾帶及起泡等；可用多種材料制作，且操作安裝方便，容易調(diào)整水平。</

65、p><p>　　液體分布器的種類較多，有多種不同的分類方法，一般多以液體流動的推動力或按結構形式分。若按流動推動力可分為重力式和壓力式，若按結構形式可分為多孔型和溢流型。其中，多孔型液體分布器又可分為：蓮蓬式噴灑器、直管式多孔分布器、排管式多孔型分布器和雙排管式多孔型分布器等。溢流型液體分布器又可分為：溢流盤式液體分布器和溢流槽式液體分布器。[8]</p><p>　　3.2 液體分布器的選擇

66、</p><p>　　該吸收塔液相負荷較大，而氣相負荷相對較小，根據(jù)本吸收的要求和物系的性質(zhì)可選用槽式液體分布器。</p><p>　　3.2.1液體分布器的選型</p><p>　　液體負荷較小，故選用排管式噴淋器</p><p>　　3.2.2分布點密度計算</p><p>　　按Eckert建議值，D為1400m

67、m時，可取n=246點/m2</p><p>　　[ 7 ]噴淋密度=246×(0.785×1.42)=70， 得布液點數(shù)n=70，</p><p><b>　　布液計算：</b></p><p><b>　　由 </b></p><p><b>　　式中</b

68、></p><p><b>　　：小孔直徑，m</b></p><p><b>　　n：布液點個數(shù)，個</b></p><p>　?。嚎琢飨禂?shù)（雷諾數(shù)大于1000的情況下，可取0.60~0.62）</p><p>　　g：重力加速度，m/s2</p><p><b

69、>　　h：液位高度，m</b></p><p><b>　　取，</b></p><p><b>　　則 </b></p><p>　　因為液體負荷較小，所以可采用排管式噴淋器</p><p>　　得布液點數(shù)n=70，噴淋密度=70/(0.785×0.72)=246點/

70、m2</p><p><b>　　查手冊【 8 】</b></p><p>　　塔直徑 主管直徑 排數(shù)（支管） 排管外緣直徑 最大流量m3/h</p><p>　　700 50 4 660 7</p><p>

71、;　　支承板型號 支承板外徑 支承板分塊數(shù) 支承板圈厚度 支承板圈寬度</p><p>　　梁型氣體噴 680 2 10 40</p><p><b>　　射式支承板</b></p><p>　　進氣管：進出口氣速按12~15m/s設計</p

72、><p><b>　　取14m/s計算：</b></p><p><b>　　查手冊得：</b></p><p>　　用一般中低壓無縫鋼管：</p><p>　　液體進料管：流速按3~5計算</p><p>　　3.3輔助設備的計算及選型</p><p>

73、　　3.3.1填料支承設備</p><p>　　填料支承板分為兩類：氣液逆流通過平板型支承板，板上有篩孔或柵板式;氣體噴射型，分為圓柱升氣管式的氣體噴射型支承板和梁式氣體噴射型支承板。常用的填料支承裝置有柵板型和駝峰型及各種具有氣升管結構的支承板。如圖：</p><p>　　3.3.2填料壓緊裝置</p><p>　　為保證填料塔在工作狀態(tài)下填料床能夠穩(wěn)定，防止高氣

74、相負荷或負荷突然變動時填料層發(fā)生松動，破壞填料層結構，甚至造成填料損失，必須在填料層頂部設置填料限定裝置。填料限定可分為類：一類是將放置于填料上端，僅靠自身重力將填料壓緊的填料限定裝置，稱為填料壓板；一類是將填料限定在塔壁上，稱為床層限定板。填料壓板常用于陶瓷填料，以免陶瓷填料發(fā)生移動撞擊，造成填料破碎。床層限定板多用于金屬和塑料填料，以防止由于填料層膨脹，改變其初始堆積狀態(tài)而造成的流體分布不均勻的現(xiàn)象。一般要求壓板和限制板自由截面分率

75、大于70%。</p><p>　　3.3.3液體再分布裝置</p><p>　　為使流向塔壁的液體能重新流回塔中心部位，一般在液體流過一定高度的填料層后裝置一個液體再分布器。液體再分布器形狀如漏斗，在液體再分布器側(cè)壁裝有若干短管，使近塔壁的上升氣流通過短管與中心氣流匯合，以利氣流沿塔截面均勻分布。</p><p>　　液體在亂堆填料層內(nèi)向下流動時，有偏向塔壁流動的現(xiàn)

76、象，偏流往往造成塔中心的填料不被潤濕，降低表面利用率。對于此填料塔而言，為了提干塔效率，故將其填料分為三層，根據(jù)再分布器各種規(guī)格的使用范圍，最簡單的液體再分布裝置為截錐式再分布器。</p><p>　　截錐式再分布器結構簡單，安裝方便。</p><p><b>　　3.3.4除沫裝置</b></p><p>　　除沫裝置安裝在液體再分布器上方，

77、用以除去出氣口氣流中的液滴。由于氨氣溶于水中易于產(chǎn)生泡沫為了防止泡沫隨出氣管排出，影響吸收效率，采用除沫裝置，根據(jù)除沫裝置類型的使用范圍，該填料塔選取絲網(wǎng)除沫器。</p><p><b>　　4. 結論</b></p><p>　　通過本次課程設計，讓我對水吸收丙酮填料塔的設計方案和填料塔設計的基本過程的設計方法、步驟、思路、有一定的了解與認識。在課程設計過程中，基本

78、能按照《化工原理設計課程》和規(guī)定的程序進行設計，先針對填料塔的特點和收集、調(diào)查有關資料，然后進入草案階段，其間與同學進行一些討論，后逐步了解設計填料塔的基本順序，最后定案。這次設計的填料塔的一些物性參數(shù)未能查到的確切數(shù)據(jù)，是通過分析計算得到的，這給計算帶來了一定的誤差。還有許多比較復雜的計算，對小數(shù)點的取值造成一定的誤差。課程設計可謂是理論聯(lián)系實際的橋梁，是我們學習化工設計基礎的初步嘗試。通過課程設計，使我們能綜合運用本課程和前修課程的

79、基本知識，進行融會貫通的獨立思考。通過課程設計，讓我們增強啦一種獨立的，思考性的動手方式，提高我們的動手能力。使我們更加深刻的了解了工程設計的基本內(nèi)容，掌握化工設計的程序和方法，培養(yǎng)了我們分析和解決工程實際問題的能力。</p><p><b>　　5.參考文獻</b></p><p>　　[1]姚玉英.化工原理：上冊，下冊[M].天津：天津科學技術出版社，2009年。

80、</p><p>　　[2]王樹楹，《現(xiàn)代填料塔技術指南》，中國石化出版社，1995年，北京</p><p>　　[3]潘國昌、郭慶豐，畢誠敬，《化工原理課程設計》，天津科學出版社，1996年，北京</p><p>　　[4]化學工業(yè)部化工設計公司主編, 化工工藝算圖 第一冊 常用物料物性資料, 化學工業(yè)出版 社，1982年。 </p><

81、p>　　[5]張受謙.化工手冊：上卷[M].濟南：山東科學技術出版社，1986年。</p><p>　　[6]匡國柱，史啟才.化工單元過程及設備課程設計[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008年。</p><p>　　[7]賈紹儀，柴誠敬.化工原理課程設計[M].天津：天津大學出版社，2002年。</p><p>　　[8]路秀林，王者相編，塔設備[M].北京：