課程設(shè)計篩板精餾塔的設(shè)計

1、符號說明填料層的有效傳質(zhì)比表面積（m/m）; 填料層的潤滑比表面積m/m；吸收因數(shù);無因次; 填料直徑，mm；填料當(dāng)量直徑，mm; 擴散系數(shù)，m/s； 塔徑; 亨利系數(shù)，kpa; 重力加速度，kg/(m.h);溶解度系數(shù)，kmol /(m.kpa); 氣相傳質(zhì)單元高度 ，m;液相傳質(zhì)單元高度，m; 氣相總傳質(zhì)單元高度，m;液相總傳質(zhì)單元高度，m; 氣膜吸收系數(shù), kmol /(m.s.kpa);吸收液質(zhì)量流速kg/(m.h); 液體噴淋密度;相平衡常數(shù)，無因次; 氣相傳質(zhì)單元數(shù)，無因次;液相傳質(zhì)單元數(shù)，無因次; 氣相總傳質(zhì)系數(shù)，無因次; 液相總傳質(zhì)系數(shù)，無因次; 總壓，kpa ;分壓，kpa

2、; 氣體通用常數(shù)，kj/(kmol.k) ;解吸因子; 空塔速度，m/s ; 液泛速度，m/s ; 混合氣體體積流量，m3/s;液膜吸收系數(shù)kmol/(m2.s.kmol/m3); 氣相總吸收系數(shù)kmol/(m.s);氣膜吸收系數(shù)，kmol/(m2.s);液膜吸收系數(shù)，kmol/(m2.s);氣相總吸收系數(shù)，kmol/(m2.s.kpa);液相總吸收系數(shù)kmol/(m.s);吸收劑用量kmol/h; kmol/s; 是吸收液量 kmol/h；吸收液質(zhì)量流量kg/h； 吸收液流量，m/s密度kg/ m 填料因子， m-1 ; 摘要 吸收是利用混合氣體中各組分在液體中的溶解度的差異來分離氣態(tài)均相混

3、合物的一種單元操作。在化工生產(chǎn)中主要用于原料氣的凈化，有用組分的回收等。 填料塔是氣液呈連續(xù)性接觸的氣液傳質(zhì)設(shè)備。塔的底部有支撐板用來支撐填料，并允許氣液通過。支撐板上的填料有整砌和亂堆兩種方式。填料層的上方有液體分布裝置，從而使液體均勻噴灑于填料層上。 本次化工原理課程設(shè)計的目的是根據(jù)設(shè)計要求采用填料吸收塔的方法處理含有二氧化硫的混合物，使其達到排放標準。在設(shè)計中,主要以水吸收混合氣中的二氧化硫，在給定的操作條件下對填料吸收塔進行物料衡算。本次設(shè)計包括設(shè)計方案的選取，主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算物料衡算、設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝尺寸的設(shè)計計算，工藝流程圖，主要設(shè)備的工藝條件圖等內(nèi)容。關(guān)鍵詞： 水 填料

4、塔 吸收 丙酮 低濃度課程設(shè)計任務(wù)書1112學(xué)年 上 學(xué)期 11 年 12 月20日專業(yè)應(yīng)用化工技術(shù)班級應(yīng)化105（1）班課程名稱精餾塔設(shè)計設(shè)計題目篩板精餾塔的設(shè)計指導(dǎo)教師楊智勇起止時間2012/6/102011/6/24周數(shù)2設(shè)計地點教學(xué)樓設(shè)計目的：1.培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生查閱資料收集數(shù)據(jù)選用公式的能力。2.培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生正確選擇參數(shù)的能力。3.培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生不僅正確而且迅速進行工程計算。4.掌握化工原理課程設(shè)計基本程序和方法。設(shè)計任務(wù)或主要技術(shù)指標：設(shè)計一個每小時處理量為，吸收劑為清水，入塔氣中空氣含丙酮為，出塔氣體中丙酮氣流量為入塔丙酮流量的，本設(shè)計采用逆流操作，選用適當(dāng)?shù)奶盍衔账赃_到設(shè)

5、計分離要求。設(shè)計進度與要求：1擬訂題目和課程設(shè)計指導(dǎo)書（包括課程設(shè)計目的、內(nèi)容、要求、進度、成績評定等），制定具體考核形式（一般應(yīng)采用平常情況和答辯相結(jié)合方式）并于課程設(shè)計開始時向?qū)W生公布。2完整的課程設(shè)計應(yīng)由設(shè)計草稿書和任務(wù)書組成。草稿書不上交系里，是備指導(dǎo)老師檢查之用，以督促學(xué)生按時完成設(shè)計及防止學(xué)生間抄襲。任務(wù)書應(yīng)上交按照指定格式編排好的電子版及打印版。7月8日前上交系里。主要參考書及參考資料：1譚天恩，麥本熙，丁惠華主編.化工原理（上下冊）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，19982化學(xué)工程手冊編輯委員會.第12篇.氣體吸收.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,19823化學(xué)工程手冊編輯委員會.第13篇.氣液

6、傳質(zhì)設(shè)備.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，19824化工原理教研室.化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)書.吉林：吉林化工學(xué)院編，19995匡國柱，史啟才主編. 化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計.化學(xué)工業(yè)出版社，2002 6陳敏恒，叢德滋，方圖南,齊鳴齋編.化工原理(上下冊).上海：化學(xué)工業(yè)出版社,2004 7大連理工化工原理教研室.化工原理課程設(shè)計.沈陽：大連理工大學(xué)出版社, 1996教研室主任（簽名） 系（部）主任（簽名） 年 月 日目錄1.簡述- 1 -1.1 吸收概念- 1 -1.2吸收的應(yīng)用- 1 -1.3化工生產(chǎn)對塔設(shè)備的要求- 2 -1.4塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的作用和地位- 2 -2.設(shè)計方案- 3 -2.1吸收

7、劑的選擇- 3 -2. 2吸收工藝流程的確定- 4 -2.2.1吸收工藝流程- 4 -2.2.2吸收工藝流程圖及工藝過程說明- 4 -2.3填料的選擇- 5 -2.3.1填料種類的選擇- 5 -2.3.2.填料尺寸的選擇- 5 -2.3.3.填料材質(zhì)的選擇- 6 -2.4操作參數(shù)的選擇- 6 -2.4.1操作溫度的選擇- 6 -2.4.2操作壓力的選擇- 6 -3.吸收的工藝計算- 7 -3.1 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)- 7 -3.2 填料塔的工藝尺寸的計算- 8 -3.2.1塔徑的計算- 8 -3.2.2 填料層高度h的計算- 10 -3.2.3填料層壓降計算- 12 -3.2.4塔附屬高的確定- 1

8、3 -3.2.5人孔- 14 -3.3輔助設(shè)備的計算及選型- 14 -3.3.1液體分布器- 14 -3.3.2填料支承裝置- 15 -3.3.3填料限定裝置- 15 -3.3.4氣體和液體的進出口裝置- 16 -3.3.5離心泵的選擇與計算- 16 -4、工藝計算數(shù)據(jù)匯總表- 18 -5、 對本次設(shè)計的評述及總結(jié)- 19 -6、 工藝流程圖圖- 20 -7、 參考文獻- 22 -課程設(shè)計評定意見- 23 -1.簡述1.1 吸收概念在化工生產(chǎn)中,經(jīng)常要處理各種原料、中間產(chǎn)物、粗產(chǎn)品。這些物料幾乎都是混合物,而且大部分都是均相物系,往往不能滿足生產(chǎn)要求,需要把它們分離成較為純凈的物質(zhì)。為了實現(xiàn)這

9、種分離,常利用均相物系中不同組分的某種性質(zhì)差異,使其中的一種組分(或幾種組分),在分離設(shè)備所提供的兩相物系界面上,通過充分的接觸,從一相轉(zhuǎn)移到另一相,其它組分仍保留在原物系中,從而實現(xiàn)了分離。這種分離是物質(zhì)在相際間的轉(zhuǎn)移過程,即物質(zhì)傳遞過程,也是化工生產(chǎn)中的單元操作。吸收就是這種以物質(zhì)分離為目的的單元操作。 吸收塔是實現(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動與氣相進行接觸的填料吸收塔和降膜吸收塔。塔內(nèi)氣液兩相的流動方式可以逆流也可并流。通常

10、采用逆流操作，吸收劑以塔頂加入自上而下流動，與從下向上流動的氣體接觸，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。 填料是填料塔的核心，它提供了塔內(nèi)氣液兩相的接觸面，填料與塔的結(jié)構(gòu)決定了塔的性能。填料必須具備較大的比表面，有較高的空隙率、良好的潤濕性、耐腐蝕、一定的機械強度、密度小、價格低廉等。常用的填料有拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、弧鞍形和矩鞍形填料，20世紀80年代后開發(fā)的新型填料如qh1型扁環(huán)填料、八四內(nèi)弧環(huán)、刺猬形填料、金屬板狀填料、規(guī)整板波紋填料、格柵填料等，為先進的填料塔設(shè)計提供了基礎(chǔ)。 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

11、接觸面積大，接觸時間長，氣量變化時塔的適應(yīng)性強，塔阻力小，壓力損失為300700pa，與板式塔相比處理風(fēng)量小，空塔氣速通常為0512m/s，氣速過大會形成液泛，噴淋密度68m3(m2，h)以保證填料潤濕，液氣比控制在210lm3。填料塔不宜處理含塵量較大的煙氣，設(shè)計時應(yīng)克服塔內(nèi)氣液分布不均的問題。 用以進行吸收操作的塔器。利用氣體混合物在液體吸收劑中溶解度的不同，使易溶的組分溶于吸收劑中，并與其他組分分離的過程稱為吸收。操作時，從塔頂噴淋的液體吸收劑與由塔底上升的氣體混合物在塔中各層填料或塔盤上密切接觸，以便進行吸收。伴有化學(xué)反應(yīng)的吸收叫化學(xué)吸收。按吸收時氣液作用方式吸收塔可分為表面式、膜式、

12、噴淋式和鼓泡式等。1.2吸收的應(yīng)用吸收在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，大致分為以下幾種：（1）原料氣的凈化 為除去原料氣所含的雜質(zhì)，吸收可以說是最常用的方法。就雜質(zhì)的濃度來說，多數(shù)很低，但因危害大而仍要求很高的凈化率，如煤氣中的h2s含量一般遠低于1%（體積分數(shù)），但凈化率仍要求高于90%；也有初始濃度相當(dāng)高的。（2）有用組份的回收 如從焦?fàn)t煤氣中用水回收氨，再用洗油回收粗苯蒸汽，以及從某些干燥廢氣中回收有機溶劑蒸汽等。（3）某些產(chǎn)品的制取 將氣體中需用的成分以指定的溶劑吸收出來，成分溶液態(tài)的產(chǎn)品或半成品。如甲醇（乙醇）蒸汽經(jīng)氧化后，用水吸收以制成甲醛（乙醛）辦成品等。（4）廢棄的治理 很多工業(yè)廢氣

13、中含有so2、nox（主要是no及no2）、汞蒸汽等有害氣體成分，雖然濃度一般很低，但對人體和環(huán)境仍危害甚大而必須進行處理。這類環(huán)境保護問題在我國已愈來愈受到重視。選擇適當(dāng)?shù)墓に嚭腿軇┻M行吸收，是廢氣治理中應(yīng)用較廣的方法。當(dāng)然，以上目的有時也難以截然分開，如干燥廢氣中的有機溶劑，能回收下來就很有價值，任其排放則會污染大氣。1.3化工生產(chǎn)對塔設(shè)備的要求吸收操作是氣液兩相之間的接觸傳質(zhì)過程，吸收操作的成功與否在很大程度上決定于溶劑的性質(zhì)，特別是溶劑與氣體混合物之間的相平衡關(guān)系。塔設(shè)備除了應(yīng)滿足特定的化工工藝條件(如溫度、壓力及耐腐蝕)外,為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要還應(yīng)達到下列要求:（1）生產(chǎn)能力大,即

14、氣液處理量大；（2）高的傳質(zhì)和傳熱效率,即氣液有充分的接觸空間、接觸時間和接觸面積；（3）操作穩(wěn)定,操作彈性大,即氣液負荷有較大波動時仍能在較高的傳質(zhì)效率下進行穩(wěn)定的操作,且塔設(shè)備應(yīng)能長期連續(xù)運轉(zhuǎn)；（4）流體流動的阻力小,即流體通過聽設(shè)備的壓力降小,以達到節(jié)能降低操作費用的要求；（5）結(jié)構(gòu)簡單可靠,材料耗用量小,制造安裝容易,以達到降低設(shè)備投資的要求。1.4塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的作用和地位塔設(shè)備是化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)、石油化工等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。在塔設(shè)備中能進行的單元操作有:精餾、吸收、解吸、氣體的增濃及冷卻等。在化工、石油化工及煉油廠中,塔設(shè)備的性能對于整個裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和

15、消耗定額,以及三廢處理和環(huán)境保護等各個方面,都有重大影響。在化工和石油化工生產(chǎn)裝置中,塔設(shè)備的投資費用占整個工藝設(shè)備費用的25.39%,煉油和煤化工生產(chǎn)裝置占34.85%。它所耗用的鋼材重量在各類工藝設(shè)備中所占的比例也較多,例如在年產(chǎn)250萬噸常壓及減壓煉油蒸餾裝置中耗用的鋼材重量占62.4%,年產(chǎn)60及120萬噸的催化裂化裝置占48.9%。因此,塔設(shè)備的設(shè)計和研究,對化工、煉油等工業(yè)的發(fā)展起著重大作用。吸收設(shè)備有多種形式，但以塔式最為常見。按氣、液兩相接觸方式的不同可將吸收設(shè)備分為級式接觸和微分接觸兩大類。在級式接觸設(shè)備中，氣體與液體逐級逆流接觸。氣體自下而上通過板上小孔，在每一板上與溶劑接

16、觸，其中可溶組分被部分的溶解。氣體每上升一塊塔板，其可溶組分的濃度階越式的降低；溶劑逐板下降，其可溶組分的濃度則階越式的升高。但是，在級式接觸過程中所進行的吸收過程仍可不隨時間而變，為定態(tài)連續(xù)過程。在微分接觸設(shè)備中，液體自塔頂均勻流下，氣體通過填料間的空隙上升與液體做連續(xù)接觸，氣體中的可溶組分不斷的被吸收，其濃度自下而上連續(xù)的降低；液體則相反，其中可溶組分的濃度則有上而下連續(xù)的增高。級式接觸與微分接觸兩類設(shè)備不僅用于氣體吸收，同樣也用于液體精餾、萃取等其它傳單元操作?；どa(chǎn)中吸收主要用于回收或捕獲氣體混合物中的有用物質(zhì)，以制取產(chǎn)品；還用于出去工藝氣體中的有害成分，使氣體凈化，以便進一步加工處

17、理；或除去工業(yè)放空尾氣中的有害物，以免污染空氣。實際過程往往同時兼有凈化和回收的雙重目的。2.設(shè)計方案吸收過程的設(shè)計方案主要包括吸收劑的選擇、吸收流程的選擇、解吸方法選擇、設(shè)備類型選擇、操作參數(shù)的選擇等內(nèi)容。2.1吸收劑的選擇在填料吸收塔的設(shè)計中，選擇合適的吸收劑，對物系的有效分離、流程的確定、溶劑的用量或循環(huán)量、設(shè)備的尺寸大小等都有至關(guān)重要的影響，也直接決定了分離操作的經(jīng)濟效益。對吸收劑的選擇，一般遵循以下原則：(1)對溶質(zhì)的溶解度大 選用溶解度大的溶劑，可大大降低溶劑用量，溶劑的循環(huán)量和再生處理量都隨之減小，這意味著日常操作費用的降低。在吸收劑同樣用量的情況下，完成一定的分離任務(wù)，選用溶解

18、度大的溶劑，則可減小吸收設(shè)備的尺寸，從而降低設(shè)備費用。（2）對溶質(zhì)有較高的吸收選擇性對溶質(zhì)有較高的選擇性,即吸收劑應(yīng)對溶質(zhì)有較大的溶解度,而對其他組分則溶解度要小,這樣不但可以減小惰性氣體組分的損失,還可以提高解吸后溶質(zhì)氣體的純度。(3)不易揮發(fā)吸收劑在操作條件下應(yīng)具有較低的蒸氣壓,避免吸收過程中吸收劑的損失,提高吸收過程的經(jīng)濟性。(4)再生性能好由于在吸收劑再生過程中,一般要對其進行升溫或氣提等處理,能量消耗較大,因而,吸收劑再生性能的好壞,對吸收過程能耗的影響極大,選用具有良好再生性能的吸收劑,往往能有效地降低過程的能量消耗。以上四個方面是選擇吸收劑時應(yīng)考慮的主要問題,其次,還應(yīng)注意所選擇

19、的吸收劑應(yīng)具有良好的物理、化學(xué)性能和經(jīng)濟性。2. 2吸收工藝流程的確定2.2.1吸收工藝流程工業(yè)上使用的吸收流程多種多樣，可以從不同角度進行分類，從所選用的吸收劑的種類看，有僅用一種吸收劑的一步吸收流程和使用兩種吸收劑的兩步吸收流程，從所用的塔設(shè)備數(shù)量看，可分為單塔吸收流程和多塔吸收流程，從塔內(nèi)氣液兩相的流向可分為逆流吸收流程、并流吸收流程等基本流程，此外，還有用于特定條件下的部分溶劑循環(huán)流程。（1）一步吸收流程和兩步吸收流程一步流程一般用于混合氣體溶質(zhì)濃度較低，同時過程的分離要求不高，選用一種吸收劑即可完成任務(wù)的情況。若混合氣體中溶質(zhì)濃度較高且吸收要求也高，難以用一步吸收達到規(guī)定的吸收要求，

20、但過程的操作費用較高，從經(jīng)濟性的角度分析不夠適宜時，可以考慮采用兩步吸收流程。（2）單塔吸收流程和多塔吸收流程單塔吸收流程是吸收過程中最常用的流程，如過程無特別需要，則一般采用單塔吸收流程。若過程的分離要求較高，使用單塔操作時，所需要的塔體過高，或采用兩步吸收流程時，則需要采用多塔流程（通常是雙塔吸收流程）（3）逆流吸收與并流吸收吸收塔或再生塔內(nèi)氣液相可以逆流操作也可以并流操作，由于逆流操作具有傳質(zhì)推動力大，分離效率高（具有多個理論級的分離能力）的顯著優(yōu)點而 廣泛應(yīng)用。工程上，如無特別需要，一般均采用逆流吸收流程。（4）部分溶劑循環(huán)吸收流程由于填料塔的分離效率受填料層上的液體噴淋量影響較大，當(dāng)

21、液相噴淋量過小時，將降低填料塔的分離效率，因此當(dāng)塔的液相負荷過小而難以充分潤濕填料表面時，可以采用部分溶劑循環(huán)吸收流程，以提高液相噴淋量，改善踏的操作條件。本設(shè)計采用逆流吸收。2.2.2吸收工藝流程圖及工藝過程說明采用常規(guī)逆流操作流程流程如下。2.3填料的選擇填料的選擇包括確定填料的種類、尺寸及材質(zhì)等.所選填料既要滿足生產(chǎn)工藝的要求,又要使設(shè)備投資和操作費用較低.并且各種填料的結(jié)構(gòu)差異較大，具有不同的優(yōu)缺點，因此在使用上應(yīng)根據(jù)具體情況選擇不同的塔填料。在選擇塔填料時，應(yīng)該考慮如下幾個問題：2.3.1填料種類的選擇填料種類的選擇要考慮分離工藝的要求,還要確保有較高的傳質(zhì)效率.除此之外,還應(yīng)選擇具

22、有較高泛點氣速或氣相動能因子的填料,這樣可以使通量增大,塔的處理能力也增大.填料層壓降是填料的主要應(yīng)用性能,填料層的壓降愈低,動力消耗就愈低,操作費用愈小.填料的操作性能主要指操作彈性、抗污堵性及抗熱敏性等.所選填料應(yīng)具有較大的操作彈性,以保證塔內(nèi)氣液負荷發(fā)生波動時維持操作穩(wěn)定.同時還應(yīng)具有一定的抗污堵、抗熱敏能力,以適應(yīng)物料的變化及塔內(nèi)溫度的變化.2.3.2.填料尺寸的選擇實踐表明，填料塔的塔徑與填料直徑的比值應(yīng)保持不低于某一下限值，以防止產(chǎn)生較大的壁效應(yīng)，造成塔的分離效率下降。一般來說，填料尺寸大，成本低，處理量大，但是效率低，使用大于50mm的填料，其成本的降低往往難以抵償其效率降低所造

23、成的成本增加。所以，一般大塔經(jīng)常使用50mm的填料。表22 填料尺寸與塔徑的對應(yīng)關(guān)系塔徑/填料尺寸/d300300d900d9002025253850802.3.3.填料材質(zhì)的選擇選擇填料材質(zhì)應(yīng)根據(jù)吸收系統(tǒng)的介質(zhì)以及操作溫度而定，一般情況下，可以選用塑料，金屬，陶瓷等材料。對于腐蝕性介質(zhì)應(yīng)采用相應(yīng)的抗腐蝕性材料，如陶瓷，塑料，玻璃，石墨，不銹鋼等，對于溫度較高的情況，應(yīng)考慮材料的耐溫性能。綜合考慮以上各個因素,本設(shè)計中選用dn38聚丙烯塑料階梯環(huán)填料,有關(guān)特性數(shù)據(jù)如下表:表2-3 聚丙烯塑料階梯環(huán)填料特性數(shù)據(jù)填料名稱外徑（mm）比表面積（）空隙率 干填料因子 a k塑料階梯環(huán) 38 132.5

24、 91170 0.204 1.752.4操作參數(shù)的選擇2.4.1操作溫度的選擇對于物理吸收而言,降低操作溫度,對吸收有利.但低于環(huán)境溫度的操作溫度因其要消耗大量的制冷動力而一般是不可取的,所以一般情況下,取常溫吸收較為有利.對于特殊條件的吸收操作必須采用低于環(huán)境的溫度操作.對于化學(xué)吸收,操作溫度應(yīng)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)而定,既要考慮溫度對化學(xué)反應(yīng)速度常數(shù)的影響,也要考慮對化學(xué)平衡的影響,使吸收反應(yīng)具有適宜的反應(yīng)速度.對于再生操作,較高的操作溫度可以降低溶質(zhì)的溶解度,因而有利于吸收劑的再生2.4.2操作壓力的選擇對于物理吸收,加壓操作一方面有利于提高吸收過程的傳質(zhì)推動力而提高過程的傳質(zhì)速率,另一方面

25、,也可以減小氣體的體積流率,減小吸收塔徑.所以操作十分有利.但工程上,專門為吸收操作而為氣體加壓,從過程的經(jīng)濟性角度看是不合理的,因而若在前一道工序的壓力參數(shù)下可以進行吸收操作的情況下,一般是以前道工序的壓力作為吸收單元的操作壓力。對于化學(xué)吸收,若過程由質(zhì)量傳遞過程控制,則提高操作壓力有利,若為化學(xué)反應(yīng)過程控制,則操作壓力對過程的影響不大,可以完全根據(jù)前后工序的壓力參數(shù)確定吸收操作壓力,但加大吸收壓力依然可以減小氣相的體積流率,對減小塔徑仍然是有利的。對于減壓再生(閃蒸)操作,其操作壓力應(yīng)以吸收劑的再生要求而定,逐次或一次從吸收壓力減至再生操作壓力,逐次閃蒸的再生效果一般要優(yōu)于一次閃蒸效果。3

26、.吸收的工藝計算3.1 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) 3.1.1液相物性數(shù)據(jù) 對低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。25時水的物性數(shù)據(jù)如下:密度為 黏度為 表面張力為 丙酮在水中的擴散系數(shù)為 3.1.2氣相物性數(shù)據(jù) 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 混合氣體的平均密度為混合氣體的黏度可近似取為空氣的黏度，查手冊得25空氣的黏度為 丙酮在空氣中的擴散系數(shù)為3.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù) 25下該系統(tǒng)的平衡關(guān)系為y=1.75x 即相平衡常數(shù)為m=1.75 亨利系數(shù)為 溶解度系數(shù)為 3.1.4 物料衡算 進塔氣相摩爾比為 即：進塔惰性氣相流量為該吸收過程屬低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比可按下式計算，即

27、對于純?nèi)軇┪者^程,進塔液相組成為 取操作液氣比為 3.2 填料塔的工藝尺寸的計算 3.2.1塔徑的計算 采用eckert通過關(guān)聯(lián)圖計算泛點氣速 氣相質(zhì)量流量為 液相質(zhì)量流量可以近似按純水的流量計算即 eckert通用關(guān)系圖的橫坐標為 查圖得 查表得 因液相是清水，所以液體密度校正系數(shù)取圓整塔經(jīng)取d=0.5 m 泛點率校核 由于泛點附近流體力學(xué)性能的不穩(wěn)定性，一般較難穩(wěn)定操作，故一般要求泛點率在50%-80%之間，而對于易起泡的物系可低40%。填料規(guī)格校核 (滿足階梯環(huán)的徑比要求) 階梯環(huán)的徑比要求：液體噴淋密度校核 對于直徑不超過75mm的散裝填料，可取最小濕潤速率經(jīng)以上校核可知填料塔直徑選

28、用d=500mm合理 3.2.2 填料層高度h的計算 傳質(zhì)單元高度的計算 氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計算 脫吸因數(shù)為氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為 液體質(zhì)量通量為氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計算；所以 氣膜吸收系數(shù)為液膜吸收系數(shù)為 由,查表得 則 因為，所以要對校正。由 ，得則 由 由 設(shè)計取填料塔層高度為 查得對于階梯環(huán)填料，取，則 計算得填料層高度為5000mm，故不需分段。3.2.3填料層壓降計算采用eckert通用關(guān)聯(lián)圖計算填料層壓降。橫坐標為 填料類型填料因子, 1/mdn16dn25dn38dn50dn76金屬鮑爾環(huán)306-11498-金屬環(huán)矩鞍-13893.47136金

29、屬階梯環(huán)-11882-塑料鮑爾環(huán)34323211412562塑料階梯環(huán)-17611689-瓷矩鞍環(huán)700215140160-瓷拉西環(huán)1050576450288-查表得 縱坐標為 查圖得 填料層壓降為 3.2.4塔附屬高的確定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度器所需的空間高度，塔的底部空間高度以及塔的群坐高度。塔的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氣相中分離出來，該高度一般取1.2-1.5。塔的底部空間高度是指塔底最下一塊塔板到塔底封頭之間的垂直距離。該空間高度含釜液所占的高度及釜液面上方的氣液分離高度的兩部分。釜液所

30、占空間高度的確定是依據(jù)塔的釜液流量以及釜液在塔內(nèi)的停留時間確定出空間容積，然后根據(jù)該容積和塔徑計算出塔釜所占的空間高度。塔底液相液相停留時間按5min考慮，則塔釜液所占空間為考慮到氣相接管所占的空間高度，底部空間高度可取1米，所以塔的附屬空間高度可以取2.4米。3.2.5人孔公稱壓力公稱直徑密封面型標準號常壓450 mm平面(fs)hg21515-953.3輔助設(shè)備的計算及選型3.3.1液體分布器(1)液體分布器的設(shè)計計算根據(jù)吸收要求和物系性質(zhì)選用重力排管式液體分布器。分布點密度計算:布液孔數(shù)應(yīng)依所用填料的質(zhì)量分布要求決定，噴淋點密度應(yīng)遵循填料的效率越大所需的噴淋點密度越大這一規(guī)律。塔徑,mm

31、分布點密度,點/ m2塔截面d=400330d=750170d120042由于d=500 所以，取布液孔數(shù)為280個/，則總布液孔數(shù)為：布液計算：由 取 ， 則 設(shè)計 （2）液體分布器的選型 該吸收塔液相負荷較大，而氣相負荷相對較低，故選用槽式液體分布器。按分布點幾何均勻與流量均勻的原則，進行布點設(shè)計。設(shè)計結(jié)果為：二級槽共設(shè)七道，在槽側(cè)面開孔，槽寬度為80mm ，槽高度為210mm 。兩槽中心矩為 160mm 。分布點采用三角形排列，實際設(shè)計布點數(shù)為 n=132點.3.3.2填料支承裝置填料支承結(jié)構(gòu)用于支承塔內(nèi)填料及其所持有的氣體和液體的重量之裝置。對填料的基本要求是：有足夠的強度以支承填料的

32、重量;提供足夠的自由截面以使氣液兩相流體順利通過，防止在此產(chǎn)生液泛；有利于液體的再分布；耐腐蝕，易制造，易裝卸等。常用填料支承板有柵板式和氣體噴射式。這里選用分塊梁式支承板。3.3.3填料限定裝置為防止在上升氣流的作用下填料床層發(fā)生松動或者跳動，需在填料層上方設(shè)置填料壓緊裝置。3.3.4氣體和液體的進出口裝置管道的公稱通徑758090100120130140160185205235260315（1）氣體和液體的進出口直徑的計算由公式 vs 為流體的體積流量，m3/su 為適宜的流體流速，m/s .常壓氣體進出口管氣速可取1020m/s；液體進出口速度可取0.81.5 m/s（必要時可加大）。選氣體流速為12m/s 由代入上公式得d=154mm圓整之后，氣體進出口管徑為d=160mm選液體流速為2.0 m/s，由代入上公式得 d=160 mm,圓整之后液體進出口管徑為d=160 mm（2）底液出口管徑：選擇 d= 75 mm3.3.5離