化工原理課設(shè),吸收塔

1、 課程設(shè)計說明書課程設(shè)計說明書題題 目：目： 碳酸丙烯酯脫碳填料塔設(shè)計碳酸丙烯酯脫碳填料塔設(shè)計學生姓名：學生姓名： 肖凌飛肖凌飛學學 院：院： 化工學院化工學院班班 級：級： 化學工程與工藝化學工程與工藝指導教師：指導教師： 陳秋月陳秋月 二一四 年 三 月 七 日學校代碼：學校代碼： 1012810128學學 號：號： 201120515048201120515048內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設(shè)計任務(wù)書內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱：課程名稱： 化工原理課程設(shè)計 學院：學院： 化工學院 班級：班級： 制藥11-1 學生姓名：學生姓名： 肖凌飛 學號：學號： 201120515048 指導教師：

2、指導教師： 陳秋月 一、題目一、題目碳酸丙烯酯脫碳填料塔設(shè)計二、目的與意義二、目的與意義課程設(shè)計是“化工原理”課程的一個總結(jié)性教學環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生綜合運用本門課程及有關(guān)先修課程的基本知識去解決某一設(shè)計任務(wù)的一次訓練，在整個教學計劃中它也起著培養(yǎng)學生獨立工作能力的重要作用，通過課程設(shè)計就以下幾個方面要求學生加強鍛煉：1. 查閱資料選用公式和搜集數(shù)據(jù)的能力；2. 樹立既考慮技術(shù)上的先進性與可行性，又考慮經(jīng)濟上的合理性，并注意到操作時的勞動條件和環(huán)境保護的正確設(shè)計思想，在這種設(shè)計思想指導下去分析和解決實際問題的能力；3. 迅速準確地進行工程計算（包括電算）的能力；4. 用簡潔的文字清晰的圖表來表達自

3、己設(shè)計思想的能力。 三、要求三、要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計要求、圖紙量、工作量要求等） 設(shè)計條件1.變換氣流量：10000Nm3/h2.變換氣組成：CO2：20，CO：2.5，H2：57%，N2：18，CH4：2.5(體積分率)3.變換氣溫度：404.尾氣含CO2：1%(體積分率)5.吸收劑：碳酸丙烯酯(PC)（溫度為20）入吸收塔再生后的PC含CO22105(摩爾分率)；出吸收塔吸收液飽和度取80。6.操作壓力：1.76MPa(絕壓)設(shè)計要求1.流程布置與說明；2.填料的選擇，采用兩種填料進行計算，從中選出較優(yōu)方案；3.工藝過程的計算；4.填料塔工藝尺寸的確定：5.輸送機械功率的計算

4、與選型；6.附屬裝置的選擇；7.編制設(shè)計說明書。圖紙要求1.吸收塔總裝圖：7550cm坐標紙，1張；2.工藝流程圖：A3圖紙，1張。四、工作內(nèi)容、進度安排四、工作內(nèi)容、進度安排 1.設(shè)計動員，下達設(shè)計任務(wù)書：0.5天2.搜集資料，確定方案：1天3.設(shè)計計算：5天4.繪圖：1.5天5.整理，編寫說明書：2天五、主要參考文獻五、主要參考文獻1.上海醫(yī)藥設(shè)計院.化工工藝設(shè)計手冊.化學工業(yè)出版社,19862.化學工程手冊編委會.化學工程手冊.化學工業(yè)出版社,19893.上?；瘜W工業(yè)設(shè)計院石油化工設(shè)備設(shè)計建設(shè)組.化工設(shè)備圖冊.19744.上海化學學院等.化學工程(下冊).化學工業(yè)出版社,19815.B.

5、M.拉姆著，劉風志等譯.氣體吸收.化工出版社,19856.化工設(shè)備設(shè)計全書編輯委員會.塔設(shè)備設(shè)計.上海科技出版社,19887.周學良，詹方瑜.碳酸丙烯酯脫除CO2技術(shù).浙江科學出版社,1985審核意見審核意見系（教研室）主任（簽字）系（教研室）主任（簽字） 指導教師下達時間指導教師下達時間 20112011年年 1212 月月 2323 日日指導教師簽字：指導教師簽字：_前 言吸收是利用氣體在液體中的溶解度差異來分離氣態(tài)均相混合物的一種單元操作。 塔設(shè)備是煉油、化工、石油化工等生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的氣液傳質(zhì)設(shè)備。塔設(shè)備可以分為填料塔和板式塔。板式塔屬于逐級接觸逆流操作，填料塔屬于微分接觸操作。工業(yè)上

6、對塔設(shè)備的主要要求：生產(chǎn)能力大，分離效率高，操作彈性大，氣體阻力小結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備取材面廣等。對于實際生產(chǎn)來講，塔型的合理選擇是做好塔設(shè)備設(shè)計的首要環(huán)節(jié)，選擇時需考慮物料的性質(zhì)、操作的條件、塔設(shè)備的性能以及塔設(shè)備的制造、安裝、運轉(zhuǎn)和維修等方面的因素。板式塔的研究起步較早，具有結(jié)構(gòu)簡單、造價較低、適應(yīng)性強、易于放大等特點。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：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。

7、摘要摘要：工業(yè)上用碳酸丙烯酯作為吸收劑脫除二氧化碳的過程在吸收塔中進行，因此，綜合吸收效果和經(jīng)濟效益必須對吸收塔進行設(shè)計。PC 溶劑對 CO2的吸收為物理過程，選擇較低的操作溫度和較高的操作壓力有利于吸收的進行，而填料吸收塔的設(shè)備設(shè)計和經(jīng)濟優(yōu)化是關(guān)鍵部分。此次課程設(shè)計是以碳酸丙烯酯（PC）脫除 CO2的填料塔的設(shè)計,進氣口的流量為10000 Nm3/h。其中，填料塔以金屬鮑爾環(huán)為填料；經(jīng)設(shè)計優(yōu)化后的塔徑為 1.4m,填料層高度為 16.8m,塔高為 18m。最后經(jīng)設(shè)計校核和強度校核后，此次課程我們設(shè)計出了要求填料塔。關(guān)鍵字：PC 填料塔 金屬鮑爾環(huán) 優(yōu)化 校核 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設(shè)計 第第 1

8、 1 章章 設(shè)計方案的確定設(shè)計方案的確定.1 11.11.1 設(shè)計方案的確定設(shè)計方案的確定 .1 11.1.11.1.1 流程布置設(shè)計流程布置設(shè)計 .1 11.1.21.1.2 設(shè)備方案設(shè)備方案 .1 11.21.2 吸收劑的選擇吸收劑的選擇 .1 11.31.3 填料的選擇填料的選擇 .2 21.3.11.3.1 填料的種類選擇填料的種類選擇 .2 21.3.21.3.2 填料的尺寸選擇填料的尺寸選擇 .2 21.3.31.3.3 填料的材質(zhì)選擇填料的材質(zhì)選擇 .2 2第第 2 2 章章 設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù).3 32.12.1 碳酸丙烯酯（碳酸丙烯酯（PCPC） .3 32.22.2

9、變換氣變換氣 .3 3第第 3 3 章章 工藝計算工藝計算.4 43.13.1 氣液平衡關(guān)系氣液平衡關(guān)系.4 43.23.2 吸收劑用量及操作線關(guān)系吸收劑用量及操作線關(guān)系.4 43.33.3 設(shè)備尺寸計算設(shè)備尺寸計算.5 53.3.13.3.1 塔徑的計算塔徑的計算 .5 53.3.23.3.2 塔高的計算塔高的計算 .7 7第第 4 4 章章 填料吸收塔附屬裝置及輔助設(shè)備選型填料吸收塔附屬裝置及輔助設(shè)備選型.12124.14.1 填料吸收塔附屬裝置的選型填料吸收塔附屬裝置的選型.12124.1.14.1.1 液體分布器液體分布器.12124.1.24.1.2 液體再分布器液體再分布器.121

10、24.1.34.1.3 填料支承板填料支承板.12124.24.2 輔助設(shè)備選型輔助設(shè)備選型.12124.2.14.2.1 管徑的計算管徑的計算.12124.2.24.2.2 泵的選型泵的選型.13134.2.34.2.3 風機的選型風機的選型.1414 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設(shè)計 第第 5 5 章章 設(shè)計數(shù)據(jù)匯總設(shè)計數(shù)據(jù)匯總.15155-15-1 數(shù)據(jù)匯總表數(shù)據(jù)匯總表.1515總結(jié)總結(jié).1616參考文獻：參考文獻：.1717 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設(shè)計 第 1 章 設(shè)計方案的確定1.1 設(shè)計方案的確定1.1.1 流程布置設(shè)計吸收過程的流程布置是指氣體和液體進出吸收塔的流向安排。通常塔內(nèi)液相作為分散劑

11、，依靠重力的作用自上而下流動；而含有溶質(zhì)的混合氣體則靠壓力差的作用通過填料層。本次設(shè)計采用逆流操作：氣相自塔低進入由塔頂排出，液相自塔頂進入由塔底排出，即逆流操作。逆流操作的特點是：傳質(zhì)平均推動力大，傳質(zhì)速率快，分離效率高，吸收劑利用率高，溶質(zhì)的吸收率高。工業(yè)生產(chǎn)中多采用逆流操作。1.1.2 設(shè)備方案根據(jù)設(shè)計要求，選用填料塔。這是由于填料塔具有結(jié)構(gòu)簡單、容易加工，便于用耐腐蝕材料制造，以及壓降小、吸收效果好、裝置靈活等優(yōu)點，尤其適用于小塔徑的場合。1.2 吸收劑的選擇在吸收過程中，吸收劑性能的優(yōu)劣，往往是決定吸收操作效果的關(guān)鍵。在選擇吸收劑時，對溶質(zhì)組分的溶解度要大；要對溶質(zhì)組分有良好的吸收能

12、力，而對混合氣體中的其他組分無吸收或吸收甚微；操作溫度下吸收劑的蒸汽壓要低，即揮發(fā)度要??；吸收劑在操作溫度下黏度要?。贿€應(yīng)盡可能滿足無毒性、無腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點低、廉價易得以及化學性質(zhì)穩(wěn)定等要求。綜合以上，本設(shè)計采用碳酸丙烯酯做吸收劑。表 1-1 工業(yè)常用吸收劑溶質(zhì) 溶劑溶質(zhì)溶劑氨水、硫酸丙酮蒸汽水氯化氫水二氧化碳水、堿液二氧化硫水硫化氫堿液、有機溶劑苯蒸汽煤油、洗油一氧化碳銅氨液 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設(shè)計 21.3 填料的選擇1.3.1 填料的種類選擇本次采用散裝填料。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)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。初選鮑爾環(huán)與階梯環(huán)，比較，采用較好

13、的。1.3.2 填料的尺寸選擇同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減小，填料費用也增加很多。而大尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中，又會產(chǎn)生液體分布不良及嚴重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定。1.3.3 填料的材質(zhì)選擇工業(yè)上，填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類。一般操作溫度較高而物系無顯著腐蝕性時，可選用金屬材料；若溫度較低可選用塑料填料；物系具有腐蝕性、操作溫度又較高時，宜采用陶瓷填料。綜上，選用 d=50mm 的金屬鮑爾環(huán)，填料參數(shù)見表 1-2。表 1-2 金屬鮑爾環(huán)填料參數(shù)金屬外徑d/(mm)高厚H/(mm)比表面積at/(m2/m3)空隙率/(

14、m3/m3)個數(shù) n/(個/m3)堆積密度/(kg/m3)干填料因子 at/3/(m-1)填料因子 /(m-1)鮑爾環(huán)50501112.30.9496500395131130 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設(shè)計 3第 2 章 設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)2.1 碳酸丙烯酯（PC）分子式：CH3CHOCO2CH2。物理性質(zhì)見表 2-1。表 2-1 碳酸丙烯酯的物理性質(zhì)常壓沸點/蒸汽壓133.32-1/Pa黏度/mPas相對分子量303820502040.10.242.761.62102.9密度與溫度的關(guān)系見表 2-2。表 2-2 溫度與密度的關(guān)系溫度/015254055密度/（kg/m3）12241207119811841

15、169利用上面數(shù)據(jù)作圖，得密度與溫度的關(guān)聯(lián)表達式為:（式中 t 為溫度，；為密度，kg/m3）t9858. 01223圖 2-1 密度與溫度的關(guān)系2.2 變換氣變換氣流量：1000Nm3/h變換氣組成及分壓見表 2-3。表 2-3 變換氣組成及分壓進塔變換氣CO2COH2N2CH4合計體積百分數(shù)/%202.557182.5100組分分壓/Mpa0.3520.0441.00320.31680.0441.76組分分壓/(kgf/cm3)3.5890.44910.2283.230.44917.945y = -0.9858x + 122311601170118011901200121012201230

16、0102030405060 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設(shè)計 4第 3 章 工藝計算3.1 氣液平衡關(guān)系根據(jù)：表 3-1溫度 t2526.737.84050亨利系數(shù) E*101.3KPA81.1381.7 101.7103.5120.8繪圖得 CO2在 PC 中的亨利定律與溫度近似呈直線：E=（1.6204t+39.594）101.3kPa20時，E=7293.8026kPa出塔溶液中 CO2的濃度：1=0.81*=0.8(P/E)=0.8(352/7293.8026)=0.0386根據(jù) CO2在 PC 中溶解的相平衡關(guān)系：logCO2 = logPCO2 + 644.25/T - 4.112 = lo

17、g3.589 + 644.25/293.15 4.112CO2 = 0.04175式中：CO2 摩爾比，kmolCO2/kmolPC；PCO2 CO2的分壓，kgf/cm2；T 熱力學溫度，K。1 = 0.81* = 0.80.04385/(1+0.04385) = 0.0336與前者結(jié)果相比要小，為安全起見，本設(shè)計取后者作為計算依據(jù)。即 1 = 0.03363.2 吸收劑用量及操作線關(guān)系V=1000/22.4*80%=357.143亨利定律也可表示為: ye=m m=E/P=7293.8026/(1.76103)=4.144最小吸收劑用量：(L/V)min=(Y1-Y2)/(Xe1-X2)

18、e1= y1/m=0.2/4.144=0.04826 Xe1=e1/(1-e1)=0.04826/(1-0.04826)=0.0507Y1=y1/(1- y1)=0.2/(1-0.2)=0.25Y2=y2/(1- y2)=0.01/(1-0.01)=0.0101X1=1/(1- 1)=0.0336/(1-0.0336)=0.0348 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設(shè)計 5X2=2/(1- 2)=210-5/(1-210-5)= 210-5Lmin=V(Y1-Y2)/(Xe1-X2)Lmin=357.143(0.25-0.01)/(0.0507- 210-5)=1690.58 kmol/h取 L=1.3Lm

19、in=1.31690.58 =2197.754kmol/h操作線方程：y/(1-y)=(L/V) /(1- ) + y1/(1- y1) - (L/V) 1/(1- 1)y/(1-y)=(2197.754/357.143)/(1-)+0.25-(2197.754/357.143) 0.0348=6.154/(1-)+0.03583.3 設(shè)備尺寸計算3.3.1 塔徑的計算 uVDs4Fuu8 . 05 . 0采用 BianHougen 關(guān)聯(lián)法求取泛點氣速 uF，并計算操作氣速。入塔混合氣體的平均分子量：M1=440.2280.02520.57280.18160.02516.08 kg/kmol入

20、塔混合氣體的密度（未考慮壓縮分子）：V1 PM1/(RT) = 1.7610616.08/831427340 10.88 kg/m入塔混合氣體質(zhì)量流量：Wv110000/22.416.087178.571kg/h入塔液的密度：L21203.284 kg/m 入塔液的質(zhì)量流量：WL2 2282.2826102.9237686.65 kg/hCO2在 PC 中的吸收率：Y1-Y2/Y2 0.25-0.01/0.250.95CO2在 PC 中的溶解量：1000020/22.484.82kmol/h出塔氣體的摩爾流量應(yīng)為入塔氣體的摩爾流量與溶于 PC 中 CO2的摩爾流量之差。CO2：10000/22

21、.40.2-77.1107=4.465 kmol/h 0.999%CO： 10000/22.40.025=11.1607 kmol/h 3.094%H2： 10000/22.40.57=254.464 kmol/h 70.538% 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設(shè)計 6N2： 10000/22.40.18=80.357kmol/h 22.275%CH4: 10000/22.40.025=11.1607 kmol/h 3.094%446.429kmol/h 100%入塔混合氣體的平均分子量：M1=440.01280.03120.705280.222160.0319.43kg/kmol出塔混合氣體的密度（未考

22、慮壓縮分子）：361/177. 6)4015.273(831443. 91076. 11mkgRTPMV出塔混合氣體質(zhì)量流量：Wv2Wv1-77.1107447178.571-84.82443446.491 kg/h出塔液的密度：查得混合液密度可由下式計算：1/gii-1 帶入得：L11193.6665kg/m 出塔液的質(zhì)量流量：WL1 WL2+84.8244241418.73 kg/h則：WL =( WL1+ WL2)/2=(241418.73+237686.65)/2=239552.69kg/hWV=( WV1+ WV2)/2=(7178.571+3446.491)/2=5312.53kg

23、/hL=( L1+ L2)/2=(1193.67+1203.284)/2=1198.477 kg/m V=( V1+ V2)/2=(10.88+6.177)/2=8.52kg/m 吸收液的粘度，依下式計算得到：1 .1532935 .185822. 01 .1535 .185822. 0logTL=3.19mPasL3.3.1.1 金屬鮑爾環(huán)填料的氣速及相關(guān)校核：BianHougen 關(guān)聯(lián)式中常數(shù)值：A=0.1，K=1.758/14/12 . 0328/14/12 . 032477.119388.1053.531269.23955275. 11 . 019. 3477.119388.10949

24、. 03 .11281. 9lglgFLVVLLLVtFuWWKAagu 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設(shè)計 7 得 uF=0.1996m/s取 u=0.6uF=0.60.1996=0.1198 smhmVVs/183. 0/9105.593100002731076. 13133 .1012731076. 1)27340(3 .1013333 muVDs395. 11435. 0165. 044圓整 D=1.4m1) 噴淋密度（U）核算Umin=(Lw)minUmin=0.08112.3=8.984m3/(m2h)/(984. 873.7944 . 1284.120369.2395524232222hmm

25、DWULLUUmin,滿足要求。2) 校核 u/uF u=4Vs/(D2)=40.183/(1.42)=0.1189 m/su/uF=0.1189/0.1996=0.596,滿足要求。3) 校核 D/dD/d=1.4/0.05=2815,滿足要求。4) 單位高度填料層壓降計算采用 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖方法。橫坐標：30. 4)67.119388.10(53.531269.2395522/12/1LVVLWW縱坐標：2 . 022 . 0219. 3477.119852. 881. 9)477.1198/2 .998(1301189. 0LLGgu=1.9610-3 查 Eckert 通用關(guān)

26、聯(lián)圖：P/Z=299.81=284.49 Pa/m3.3.2 塔高的計算3.3.2.1 傳質(zhì)系數(shù)的計算1) 有效傳質(zhì)面積（潤濕面積）a 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設(shè)計 82 . 0205, 0221 . 075. 0)()()()(45. 1exp1tLLLtLLtLCtaGgaGaGaaL液體的黏度，Pas；L液體的密度，kg/m3；DL溶質(zhì)在液體中的擴散系數(shù)，m2/s；at單位體積填料的總表面積，m2/m3 ；a單位體積填料的傳質(zhì)總表面積，m2/m3 ；g 重力加速度，m/s；液體的表面張力，N/m；C 填料材質(zhì)的臨界表面張力，N/m。GL液體通過空塔截面的質(zhì)量流速，kg/(m2s)查得 PC 吸

27、收 CO2液體表面張力按下式計算：=43.16-0.116t=43.16-0.11620=40.8410-3 N/m金屬鮑爾環(huán)：at = 112.3 m2/m3 , = 40.84 10-3 N/m , C = 7510-3 N/m ,L=3.1910-3Pas , L=1198.477kg/m3,g=9.81m/s2,GL=(239552.69/3600) (1.4/4)-1=43.294g/(m2s)帶入得，a=107.87m2/m32) 液相傳質(zhì)系數(shù) kLCO2在液相中的擴散系數(shù) DL可用下面的經(jīng)驗公式計算：DCO2-PC=8.39610-8T/L液相溫度為 20，T=273+20=29

28、3K L=3.19mPasDCO2-PC=8.39610-8(293/3.19)=7.711710-6cm2/s=7.711710-10m2/s液相傳質(zhì)系數(shù)： 4 . 0312132)(0051. 0PtLLLLLLLLdagDGkL液體的黏度，Pas；L液體的密度，kg/m3；DL溶質(zhì)在液體中的擴散系數(shù)，m2/s；at單位體積填料的總表面積，m2/m3；a單位體積填料的傳質(zhì)總表面積，m2/m3； 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設(shè)計 9g 重力加速度，m/s；液體的表面張力，N/m；C 填料材質(zhì)的臨界表面張力，N/m；GL液體通過空塔截面的質(zhì)量流速，kg/(m2s)。 金屬鮑爾環(huán)GL=43.249kg/(

29、m2s) ，a=107.87 m2/m3 , L=3.19mPas ，L=1198.477kg/m3 ，at = 112.3 m2/m3 ，dp=0.05m ,DL=7.711710-10m2/s4 . 031321103323)05. 03 .112(477.119881. 91019. 3107117. 7477.11981019. 31019. 387.107249.430051. 0Lk =1.128010-4 m/s3) 氣相傳質(zhì)系數(shù) kG 2317 . 0)(PtVtVVVVVGdaRTDDGCk式中：C系數(shù)，一般環(huán)形填料和鞍形填料為 5.23:；小于 15mm 的填料為2.00；

30、 R氣體常數(shù)，8.314KJ/(kmolh)； T氣體溫度，K； DV溶質(zhì)在氣相中的擴散系數(shù)，m2/s；Gv氣體通過空塔截面的質(zhì)量流速，kg/m2s；V氣體粘度，Pas；V氣體密度，kg/m3。 DV 采用吉利蘭公式計算： DCO2-空氣 = 2/123/13/12/35)()(103559. 4BABAbBbAMMMMVVPT式中，T 為熱力學溫度，K；p 為總壓力，kPa；VbA 、VbB為組分 A、B 在正常沸點下的分子體積，cm3/mol。在此設(shè)計中，A 為 CO2，B 為惰性組分。T=313K，MA=44 kg/kmol，VbA34.0 cm3/mol ,MB 0.025/0.8)2

31、8+(0.57/0.8)2+(0.18/0.8)28+(0.025/0.8)169.1 kg/kmol , 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設(shè)計 10VbB(0.025/0.8)30.7+(0.57/0.8) 14.3+(0.18/0.8) 31.2+(0.025/0.8) (43.7+14.8) 19.0931 cm3/mol。DV = 1.427810-6 m2/s2/123/13/132/35)1 . 9441 . 944()0931.1934(1076. 1313103559. 4 )/(9591. 04 . 13600453.53124/222smkgDWGVV查得 V1.3710-5Pas ,

32、V8.63kg/m3 金屬鮑爾環(huán)：2631657 . 0505. 03 .112.15.313314. 8104278. 13 .112104278. 18.631037. 11037. 187.1079591. 023. 5Gk =10.0310-7 kmol/(m2skPa)4) 總吸收系數(shù) KG LGGHkkK111 其中：溶解度系數(shù) 式中： 溶液的平均密度，kg/m3；EMsH Ms PC 的相對分子質(zhì)量，kg/kmol； E 亨利系數(shù)，kPa。 由前可知，E=7293.8026kPa , =1193.6665 kg/m3 , Ms=102.09 kg/kmol 33)/(10603.

33、 109.1028026.72936665.119333kPamkmolH金屬鮑爾環(huán) 437101280. 110603. 111003.101111LGGHkkKKG=1.531910-7 kmol/(m2skPa)KY1=pKG =1.761031.531910-7 =2.696110-4 kmol/(m2s)3.3.2.2 填料層高度的計算填料層的有效傳質(zhì)高度 OGOGNHZ 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設(shè)計 11Y1 = 0.25 ，Y2 =0.0101 ，Ye1=mX1=4.1440.0348=0.1442 ,Ye2=mX2=4.144210-5=8.288210-5 Y1 = Y1 - Ye

34、1 =0.25-0.1442=0.1058Y2 = Y2 - Ye2 =0.01-8.28810-5=0.0100041. 00100. 01058. 0ln0100. 01058. 0ln2121YYYYYm8512. 5041. 00101. 025. 021mOGYYYN金屬鮑爾環(huán)： m21. 236004 . 14142.35787.10710696. 21124VaKHYOG=2.215.8512=12.93mOGOGNHZ Z1.31.5Z 取 Z1.312.9316.8m實際塔高為：H=Z+1.2=18m支座選用裙式支座，1.8m 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設(shè)計 12第 4 章 填料吸收

35、塔附屬裝置及輔助設(shè)備選型4.1 填料吸收塔附屬裝置的選型4.1.1 液體分布器液體噴淋裝置的作用是為了能有效地分布液體，提高填料表面的有效利用率。當液體噴淋裝置設(shè)計不合理時，填料潤濕面積隨之減小，液體溝流和壁流現(xiàn)象增加，填料的處理能力和分離效率將大受影響。液體噴淋裝置的結(jié)構(gòu)形式很多，此次設(shè)計根據(jù)塔的類型和塔徑選擇溢流槽式分布器。其特點是：結(jié)構(gòu)簡單，液體通過時的阻力小，其分布比較均勻。114.1.2 液體再分布器當塔頂噴淋液體沿填料層下流時，存在向塔壁流動的趨勢，導致壁流增加。此外，塔體傾斜、保溫不良等也將加劇壁流現(xiàn)象。為提高塔的傳質(zhì)效果，當填料層高度與塔徑之比超過某一數(shù)值時，填料層需分段。在各

36、段填料層之間安設(shè)液體再分布器，以收集自上一層填料來的液體，為下一層填料提供均勻的液體分布。根據(jù)填料取 Zs=6 m ，選取將截錐體固定在塔壁上，其上下均可裝滿填料的截錐式再分布器。4.1.3 填料支承板填料支撐結(jié)構(gòu)是用于支承塔內(nèi)填料及其所持有的氣體和液體的重量之裝置，其基本要求是：有足夠的強度以支承填料的重量；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。常用的填料支承板主要有柵板式和氣體噴射式等結(jié)構(gòu)，此次設(shè)計我們選用梁型氣體噴射式支承板。它的結(jié)構(gòu)特點是：為氣體和液體提供了不同的通道，氣體易于進入填料層，液體也可自由排出，避免了因

37、液體積聚而發(fā)生液泛的可能性，并有利于液體的均勻再分配。另外，梁型支承板用于大塔可分塊制作或塔內(nèi)組裝。它可以提供超過 90%的自由截面，保證氣體通量大，阻力小。 。本設(shè)計采用平板型支承板。4.2 輔助設(shè)備選型4.2.1 管徑的計算管路內(nèi)徑可用圓形管路流量公式計算： 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設(shè)計 13uVds4 氣體輸送管徑：氣體為高壓氣體，取 u=20m/s ，由前得：Vs=0.183m/s md1079. 020183. 04 可選用無縫鋼管輸送。查表，可選用 121mm6mm 的鋼管。 流速校核：d=12112109mm u=4Vs/(D2)=40.183/(0.1092)=19.62m/s ，仍

38、在（1525）范圍內(nèi)，符合要求。 液體輸送管徑：液體為低粘度流體，取 u=2.2m/s md188. 03600477.11980 . 2692395524 液體幾乎無腐蝕性，可選用無縫鋼管輸送。查表，可選用 2036mm 的鋼管。流速校核：d=203-62191mm ，仍在（1.53.0）范圍內(nèi)，符smu/9387. 13600191. 0477.119869.23955242合要求。4.2.2 泵的選型由工藝流程圖可知，在 PC 儲罐與塔入口間有 4 個標準彎頭（當量長度為46=24m） ，一個回彎頭（當量長度為 115=15m） ，一個截止閥（當量長度為160=60m）,一個全開閘閥（當

39、量長度為 11.3=1.3m） 。直管段長度為 20.7m。以儲罐液面為上游截面，以塔入口處為下游截面，在倆界面間列伯努利方程： fbebhpugZWpugZ2221211222 u1= u2 ，P1 =101.325kPa，P2 =1760kPa ，Z2- Z1=18m 2)(2befudllh 流型屬于湍流流動。53103941. 11019. 3284.1203935. 1191. 0duRe新的無縫鋼管 e0.1mm，e/d=0.1/191=5.235610-4 。查管流摩擦系數(shù) 與雷諾數(shù) Re 及相對粗糙度 e/d 的關(guān)系圖得：=0.0196kgJudllhbef/1534.2629

40、387. 1) 5 . 1191. 03 . 16015247 .200196. 0 (2)(22 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設(shè)計 14kgJhPPZZgWfe/1121.2041537.26284.1203325.10117601881. 9)(1212 mgWHee806.2081. 91121.204根據(jù) Qe=239552.69/1198.477=199.8809m3/h 及 He=20.806m，從 IS 型單級單吸離心泵系列中選取 IS150-125-315 型離心泵。在 n=1450r/min 下的有關(guān)性能參數(shù)為Q=200m3/h H=32m N=22.1kW =79% Hs =2.5m

41、 由于 PC 溶液的密度大于水的密度，需核算泵所需的軸功率 符合kWHQN4073.15360079. 0102477.11988809.1996576.181024.2.3 風機的選型風機風壓：2)(2212bTuPPH其中 =10.88kg/m3 ,u=19.62m/sPaZZPPPP432.47798 .1649.284)()(12PaHT529.687388.10262.19432.47792PaHHTT110.75888.102 . 1529.68732 . 1根據(jù)風量 Q=10000m3/h 和風壓 HT=666.6Pa 選擇風機：可查得選擇 4-72 型離心通風機，其性能參數(shù)如表 4-1 所示。表 4-1 風機性能參數(shù)機號傳送式轉(zhuǎn)速/(r/min)序號流量/(m3/h)全壓/(Pa)內(nèi)效率%內(nèi)功率/kW所需功率/kW6DA14504102001016.84913.644 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設(shè)計 15第 5 章 設(shè)計數(shù)據(jù)匯總5-1 數(shù)據(jù)匯總表項目數(shù)據(jù)入塔混合氣體的質(zhì)量流量 WV1/( k