水吸收丙酮填料塔設(shè)計(jì)化工課程設(shè)計(jì)

1、水吸收丙酮填料塔設(shè)計(jì)（化工課 程設(shè)計(jì)）蘭州交通大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)課程名稱:填料塔設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目:水吸收丙酮一 院 系：一化學(xué)學(xué)院 學(xué)生姓名： 一荊卓學(xué) 號(hào)：200907134專業(yè)班級(jí):化藝093班指導(dǎo)教師:張玉潔一蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(-) 設(shè)計(jì)題目:水吸收空氣中的丙酮填料塔的工藝設(shè)計(jì)(二) 設(shè)計(jì)條件1生產(chǎn)能力:每小時(shí)處理混合氣體9000Nm3 /h2. 設(shè)備形式:填料塔3.操作壓力:101.3KPa4.操作溫度：298K5.進(jìn)塔混合氣體中含丙酮4% (體積比)6.丙酮的回收率為99%7. 每年按330天計(jì)，每天按24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)8. 建廠地址：蘭州地區(qū)

2、9. 要求每米填料的壓降都不大于10 Pae(三) 設(shè)計(jì)步驟及要求1. 確定設(shè)計(jì)方案(1) 流程的選擇(2) 初選填料的類型(3) 吸收劑的選擇2. 查閱物料的物性數(shù)據(jù)(1) 溶液的密度、粘度、表面張力、氨在水中的擴(kuò)散系數(shù)(2) 氣相密度、粘度、表面張力、氨在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(3) 丙酮在水中溶解的相平衡數(shù)據(jù)3. 物料衡算(1)確定塔頂、塔底的氣流量和組成5(2) 確定泛點(diǎn)氣速和塔徑(3) 校核 D/d>810(4) 液體噴淋密度校核：實(shí)際的噴淋密度要大于最小的噴淋密度。4. 填料層高度計(jì)算5. 填料層壓降核算如果不符合上述要求重新進(jìn)行以上計(jì)算6. 填料塔附件的選擇(

3、1)液體分布裝置液體再分布裝置(3) 填料支撐裝置(4) 氣體的入塔分布.(四) 參考資料1、化工原理課程設(shè)計(jì)賈紹義 柴誠(chéng)敬 天津科學(xué)技術(shù)出版2、現(xiàn)代填料塔技術(shù)王樹盈 中國(guó)石油出版3、化工原理夏清天津科學(xué)技術(shù)出版(五) 計(jì)算結(jié)果列表(見下頁(yè))號(hào) 符位果 結(jié) 算 計(jì)操作條件Pa Kp度 溫 平TK892平均 流率VA 1L2 力 wC塔底4%塔頂物性參數(shù)pt3 321X»«A3 n I z( /2 力 w主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸速 氣 塔 空F/C fc/Dm41X度 層 料 填ZJm81A06O/97 OAppaL - V1X1X5inm 伽、/?6 O IXu1 r z( /?9

4、012.目錄1. 概述與設(shè)計(jì)方案的確定5-L 1填料塔簡(jiǎn)述5-1.2設(shè)計(jì)方案的確定5-1- 2.1裝置流程的確定5-1. 2. 2填料的選擇6-1.2.3吸收劑的選擇9-2. 設(shè)計(jì)計(jì)算9-2.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)9-2.1.1液相物性數(shù)據(jù)9-2.1. 2氣相物性數(shù)據(jù) 10-2.2物料衡算11-2. 3填料塔的工藝尺寸的計(jì)算11-2. 4填料層高度計(jì)算13-2. 5填料層壓降計(jì)算15-3. 填料塔附件的選擇16-3.1液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)16-3. 2液體分布器的選擇16-3- 2.1液體分布器的選型16-3. 2. 2分布點(diǎn)密度計(jì)算16-3. 3輔助設(shè)備的計(jì)算及選型18-3. 3.1填料支承設(shè)備18-

5、3. 3. 2填料壓緊裝置18-3. 3. 3液體再分布裝置19-3. 3. 4除沬裝置19_4. 結(jié)論19-5. 參考文獻(xiàn)20-6. 附錄21-蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1.概述與設(shè)計(jì)方案的確定1.1填料塔簡(jiǎn)述塔設(shè)備在化工.石油化工.生物化工、醫(yī)藥、食品等生產(chǎn)過(guò)程中廣泛應(yīng)用的汽液傳 質(zhì)設(shè)備1。其作用實(shí)現(xiàn)氣一液相或液一液相之間的充分接觸，從而達(dá)到相際間進(jìn)行傳 質(zhì)及傳熱的過(guò)程。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部件的結(jié)構(gòu)形式，可將塔設(shè)備分為兩大類：板式塔 和填料塔。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(dòng)的液層，氣體靠壓強(qiáng)差推動(dòng)，由塔底向上依次穿過(guò)各塔板上的液層而流向

6、塔頂。氣液兩相在塔內(nèi)進(jìn)行逐級(jí)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(dòng)中在填料上分布匯合，氣體則在填料縫隙中向上流動(dòng)。 填料為氣液傳質(zhì)提供了較大的氣液接觸面積。2填料塔的基本特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓力降小，傳質(zhì)效率高，便于釆用耐腐蝕材料制造等， 對(duì)于熱敏性及容易發(fā)泡的物料，更顯出其優(yōu)越性。過(guò)去，填料塔多推薦用于0. 6-0. 7m 以下的塔徑。近年來(lái)，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(duì)填料 流體力學(xué).放大效應(yīng)及傳質(zhì)機(jī)理的深入研究，使填料塔技術(shù)得到了迅速發(fā)展。31.2設(shè)計(jì)方案的確定121裝置流程的確定吸收裝置的流程主要有以下幾種。4塔內(nèi)氣液兩相流動(dòng)

7、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，因此溶液從塔底流岀前與剛進(jìn)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。在逆流操作下，在相同的進(jìn)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(dòng)力, 可以減少設(shè)備尺寸，提高吸收率和吸收劑使用效率，可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)理論級(jí)操作，氣體凈 化程度較高，常在工業(yè)上應(yīng)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(gè)理論級(jí)操作，氣體凈化程度不很髙，但卻可以避免塔的液泛現(xiàn)象。吸收劑部分再循環(huán)操作在逆流操作系統(tǒng)中，用泵將吸收塔排出液體的一部分冷卻后與

8、補(bǔ)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(dāng)吸收劑用量較小，為提高塔的液 體噴淋密度；對(duì)于非等溫吸收過(guò)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(guò)吸收液的部分再循環(huán)，提高吸收劑的使用效率。多塔串聯(lián)操作若設(shè)計(jì)的填料層高度過(guò)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(gè)串聯(lián)的塔內(nèi)，每個(gè)吸收塔通過(guò)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(shè) 備投資加大。串一并聯(lián)混合操作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(guò)大，操

9、作氣速 勢(shì)必很?。ǚ駝t易引起液泛人塔的生產(chǎn)能力很低。實(shí)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(guò)程處理的液量不大而氣相流量很大時(shí)，可采用液相作串 聯(lián)，氣相作并聯(lián)的混合流程。122填料的選擇填料塔的基本特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓力降小，傳質(zhì)效率高，便于釆用耐腐蝕材料制 造等，對(duì)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(shè)備投資和操作費(fèi)用低。 幾種典型的散裝填料：填料類型基本分為：散裝填料和規(guī)整填料一.散裝填料散裝填料是一個(gè)個(gè)具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機(jī)的方式堆積在塔 內(nèi)，又稱為亂堆填料或顆粒填

10、料。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，又可分為環(huán)形填料.鞍 7蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等?，F(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。a. 拉西環(huán)填料拉西環(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(yīng)用。b. 鮑爾環(huán)填料鮑爾環(huán)填料是對(duì)拉西環(huán)的改進(jìn)，在拉西環(huán)的側(cè)壁上開出兩排長(zhǎng)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

11、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)效率提髙 30%左右。鮑爾環(huán)是一種應(yīng)用較廣的填料。c. 矩鞍填料填料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(shí)不會(huì)套疊，液體分布較均勻。矩鞍填料一般釆用瓷質(zhì)材料制成，其 性能優(yōu)于拉西環(huán)。目前，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)應(yīng)用瓷拉西環(huán)的場(chǎng)合，均已被瓷矩鞍填料所取代。d. 階梯環(huán)填料階梯環(huán)填料是對(duì)鮑爾環(huán)的改進(jìn)，與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)高度減少了一半并在一端增 加了一個(gè)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(guò)填料層的阻

12、力。錐形翻邊不僅增加了填料的機(jī)械強(qiáng)度，而且使填料之間由線 接觸為主變成以點(diǎn)接觸為主，這樣不但增加了填料間的空隙，同時(shí)成為液體沿填料表面 流動(dòng)的匯集分散點(diǎn)，可以促進(jìn)液膜的表面更新，有利于傳質(zhì)效率的提髙。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。e. 金屬環(huán)矩鞍填料金屬環(huán)矩鞍填料環(huán)矩鞍填料(國(guó)外稱為Intalox)是兼顧環(huán)形和鞍形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而 設(shè)計(jì)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(diǎn)集于一體，其綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)和階梯環(huán)。二.規(guī)整填料規(guī)整填料是按一定的幾何構(gòu)形排列，整齊堆砌的填料。規(guī)整填料種類很多

13、，根據(jù)其 幾何結(jié)構(gòu)可分為格柵填料.波紋填料、脈沖填料等。a. 格柵填料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(jié)構(gòu)形式。工業(yè)上應(yīng)用 最早的格柵填料為木格柵填料。目前應(yīng)用較為普遍的有格里奇格柵填料、網(wǎng)孔格柵填料、 蜂窩格柵填料等，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(fù)荷大及防堵等場(chǎng)合。b. 波紋填料波紋填料目前工業(yè)上應(yīng)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(shí)相鄰兩波紋板反向靠 疊。各盤填料垂直裝于塔內(nèi)，相鄰的兩盤填料間交錯(cuò)90。排列。波紋填料按結(jié)構(gòu)可

14、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, 分離效率很髙，特別適用于精密精懈及真空精餡裝置，為難分離物系.熱敏性物系的精 餡提供了有效的手段。盡管其造價(jià)高，但因其性能優(yōu)良仍得到了廣泛的應(yīng)用。波紋填料的缺點(diǎn)是不適于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，且裝卸、清理困難，造價(jià)高。 C.脈沖填料脈沖填料是由帶縮頸的中空棱柱形個(gè)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(huì)形成帶縮頸的多孔棱形通道，其縱面流道交替收縮和擴(kuò)大，氣液兩相 通過(guò)時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍動(dòng)。在縮頸段，氣速最高，

15、湍動(dòng)劇烈，從而強(qiáng)化傳質(zhì)。在擴(kuò)大段， 氣速減到最小，實(shí)現(xiàn)兩相的分離。流道收縮、擴(kuò)大的交替重復(fù)，實(shí)現(xiàn)了 “脈沖”傳質(zhì)過(guò) 程。脈沖填料的特點(diǎn)是處理量大，壓降小，是真空精憎的理想填料。填料材質(zhì)分為：陶瓷填料、塑料填料及金屬填料陶瓷填料陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性，陶瓷填料價(jià)格低廉，具有很好的表面濕潤(rùn) 性能，質(zhì)脆.易碎是其最大缺點(diǎn)。b. 塑料填料在溫度較低時(shí)塑料能長(zhǎng)期操作而不發(fā)生變形，價(jià)格低廉，性能良好。一般多采用聚 丙烯材質(zhì)?？赡鸵话銦o(wú)機(jī)酸.堿和有機(jī)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(jié)構(gòu)。通量大壓降低，但表面濕潤(rùn)性差，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚韥?lái)改善 其表面濕潤(rùn)性能。c. 金

16、屬填料一般耐高溫，但不耐腐蝕，能在高溫、高壓及高沖擊強(qiáng)度下使用，應(yīng)用范圍廣通量 大，氣體阻力小但價(jià)高且不容易清理。根據(jù)填料材質(zhì)比較應(yīng)選：聚丙烯塑料的階梯環(huán)填料規(guī)格為 50mmx25 mmxl>5 mm,其主要參數(shù)如下:公稱 直徑DNmm外徑X 高X厚 d X hX5，mm比 表 面 積am2/m3空隙 率e%個(gè)數(shù)nm-3堆積 密度 ppKg/m3干填 料因 子 m-15050X25X1.5114.292.71074054.81431-2.3吸收劑的選擇對(duì)于吸收操作，選擇適宜的吸收劑，具有十分重要的意義。其對(duì)吸收操作過(guò)程的經(jīng) 濟(jì)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

17、題： 1對(duì)溶質(zhì)的溶解度大。2對(duì)溶質(zhì)有較高的選擇性。3.揮發(fā)度要低。4再生性能好。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。6吸收劑應(yīng)具有良好化學(xué)穩(wěn)定性好，不易燃，無(wú)腐蝕性，無(wú)毒，易得，廉價(jià)等特點(diǎn)。用水吸收丙酮屬易溶氣體的吸收過(guò)程為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸收過(guò)程。因用水 作吸收劑，若丙酮不作為產(chǎn)品，則采用純?nèi)軇蝗舯鳛楫a(chǎn)品，則釆用含一定丙酮的 水溶液?，F(xiàn)以純?nèi)軇槔M(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于水吸收丙酮的過(guò)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(dòng)阻力小.傳質(zhì)效率高，故此選用DN50聚丙烯階梯環(huán)填料。

18、本設(shè)計(jì)采用水做吸收劑。2.設(shè)計(jì)計(jì)算2.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)2.1.1液相物性數(shù)據(jù)對(duì)低濃度吸收過(guò)程，溶液的物性資料可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊(cè)1 査 得，25°C時(shí)水的有關(guān)物性資料如下：密度為 燉=997.043kg/m粘度為 血=0.8937加兀 s = 3.2113kg / （加/?）表面張力為 6 =71. 97dyN/cm=932731. 2kg/h2査手冊(cè)2 丙酮在水中的擴(kuò)散系數(shù)為：3八 _ 1.173x1嚴(yán)必嚴(yán)7，D 厶JLIUa式中 dl丙酮在水中的擴(kuò)散系數(shù)，/$13蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)T溫度,K；“溶液的黏度，Pus；容積的摩爾質(zhì)量，kg / kmol ；Va溶質(zhì)的摩爾體積

19、，川'/ kmol如溶劑的締合因子（水為2. 26）D產(chǎn)L 276xlO-9m2 /s=4. 594xlO'6m2 /h2.1.2氣相物性數(shù)據(jù)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為尸工y,Mi=O. 04x58+0. 96x29=30. 16kg/kmol混合氣體的平均密度為P'fRT101.3x30.16 8.314x298=1. 23kg/m3混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，由化工原理（上冊(cè)）附錄五査得30°C空氣 的粘度為=1. 835 xlO 5 Pa s =0. 066kg/（m h）査手冊(cè)并計(jì)算得丙酮在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為Dv =0.109cm2 /s=0.

20、03924m2 /hDv擴(kuò)散系數(shù)，的s；P總壓強(qiáng)，Pa；T溫度，K；Mb分別為AB兩種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，kg/kmol；5.5分別為A, B兩物質(zhì)的分子體積，曲kmol2. 1. 3氣液相平衡數(shù)據(jù)化工單元操作設(shè)計(jì)手冊(cè)（化學(xué)工業(yè)部化學(xué)工程設(shè)計(jì)技術(shù)中心站主編）表21査得常壓下 25C時(shí)丙酮在水中的亨利系數(shù)為4 E = 2.5kPa相平衡常數(shù)為-io -蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)E211.53 、nt =P- _ 2.088101.3溶解度系數(shù):H=0-26kmol/(kpa-m?)2.2物料衡算進(jìn)塔氣相摩爾比為0.041 - 0.04=0. 042-13 -出塔氣相摩爾比為Y2=Y, (1-0()=0.

21、042X (1-0. 99) =0. 00042 0丙酮的回收率（99%）進(jìn)塔惰性氣體流量為V=9000224273 15,% 奈7=(54)=353,7圖/h 該吸收過(guò)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(jì)算，即對(duì)于純?nèi)軇┪者^(guò)程，進(jìn)塔液相組成為L(zhǎng)、0.042 - 0.00042 門“Z炷_()畝072.088"由題意知，操作液氣比為=l50)min = 1 5 x 2.07 =3.11吸收劑進(jìn)塔流量 L=353. 37x3. 11=109& 98kmol/hV(Y1-Y2)=L(X1-X2)出塔液相組成X產(chǎn)些山+ X2=0. 01342.3填料塔的工藝尺寸的

22、計(jì)算塔徑計(jì)算采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速。氣相品質(zhì)流量為：叭=9000x1.23 = 11070kg /h液相品質(zhì)流量可近似按純水的流量計(jì)算，即W,=18xl 098.98 = 19781,64kg /hEckert通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為：）°-5 = 197iS1. 123 - ）°-5 =0.063wv Pl11070997.043査通用關(guān)聯(lián)圖得：咗皺色疋2 =0 0688 Pl査散裝填料泛點(diǎn)填料因子平均值表得如=170山化工單元操作設(shè)計(jì)手冊(cè)（化學(xué)工業(yè)部化學(xué)工程設(shè)計(jì)技術(shù)中心站主編）表2-5查得肖=1取1（）6&“吿=2 909s也炯府w = 0.7hf=

23、 0.7x2.909 = 2.037,;/5 （對(duì)于散裝填料，其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為=0.50 85)< =嚴(yán)/滋加 34x2.037=1.25m圓整塔徑，取D=l. 4m9000泛點(diǎn)率校核：= 1.62m u=/s S4一 =一 x 100 %=56% （在允許范圍內(nèi)）u 尸 2.909填料規(guī)格校核：# = 羅 = 36.84 >10（滿足要求）液體噴淋密度校核：對(duì)于直徑不超過(guò)75mm的散裝填料，取最小潤(rùn)濕速為（厶）訕=0.08,/"蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)査常用5 散裝填料的特性參數(shù)表得化原下冊(cè)表35査得:比表面積： = 132.5m7m-最小噴淋密度:Umin=（S）mi0

24、 = 0-08 x 132.5 = 106（/m'hyU二丄;3419781.64/=0785x1T3 = 12-90>U-=1°'6經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D=1400mm合理。2.4填料層高度計(jì)算=mX =2. 088 X 0. 0134=0. 0280脫吸因子為L(zhǎng)2.088x353.37 八，=O.o /1098.98氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為r2-<11-0.67x In (1 -0.67)x0.042 0.0280.00042+ 0.67=7. 45氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)系型計(jì)算：經(jīng)= lexp1.45（企嚴(yán)（2）叫學(xué)）皿（_2丄嚴(yán)4刃

25、 如九 pig Pi6&査常見材質(zhì)的臨界便面張力值表得crc = 40 dyn/cm = 518400 kg/?26 水表面張力為=7197dyN/cm =932731. 2kg/h2比表面積:®=1325/F （聚氯乙烯）水粘度為 山=0.8937加Pd s = 3.211kg / （m h）蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)液體品質(zhì)通量為a*心益T牒答皿如kg/(*h)4WL=1-expl-1.45x(竺竺)°'75 x ( 1285691 )- x ( Erg 嚴(yán)932731.21 32.5 x 3.217997.0432 xl.27xl0s12856.91x&qu

26、ot; 997.043x932731.2x132.5)卜。?氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：氣體品質(zhì)通量為冊(cè)7194沁/的)kG= 0.2377194.85、()7 ,0.066 乙 132.5x0.03924X () x ()，X ()132.5 x 0.0661.23 x 0.039248.314 x 298=0. 06kmol/ (m2 h kPa)液膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：k； = 0.0095(-p(PldlPl12856 .91=0. °°95 x (0.07 % M2 .5x3217)3x(二3.217x1.27x10-997.043 x 4.594 x 10"

27、;997.0433.217=13. 18m/h由kGa = kGa査常見填料的形狀系數(shù)表得肖= 145 (開孔環(huán)) 貝!I kGa = kGawy/ = 0.06 x0.07 xl32.5x 1.451,1 = 0.84kmol /(m h kP“)= 13.18 x0.07 x 132.5xl.4504 =141.83/h=56% >50%UF-17 -蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)由 kGa = + 9.5( - 0.5)14 kGa= 1+9. 5(0. 56-0. 5) ,4x0.84=1. OOkmol/(m h kPa),X = l + 26(上-05鬥畑= 1+2. 6(0. 56-

28、0. 5) 2 2 x 141.8=142. 59/hK= 1 1 1:+:k go Hk g-j= 0.97kmol/(m3 h-kPa)+1.000.26x142.5-31 -353.37= 2.34由 HKyaQ K(；aPG 0.97 x 101.3x0.785 xl.42由 Z=H og % =2- 34x7.45 = 17.433填料層高度為18m2.5填料層壓降計(jì)算采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算填料層壓降 橫坐標(biāo)為竺（么嚴(yán)=0.063Wv P查散裝填料壓降填料因子平均值表得如=116/w_l縱坐標(biāo)為血l.62rll6xlxl.23 2 =0048 g Pl9.8x997.043査

29、?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖得AP/Z = 323.73Pa/m填料層壓降為AP = Zx 323.73 = 17.433 x 323.73 = 5643.59Pa3. 填料塔附件的選擇3.1液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)液體分布器可分為初始分布器和再分布器，初始分布器設(shè)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(duì)填料塔效率影響很大，分布器的 設(shè)計(jì)不當(dāng)，液體預(yù)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(shè)計(jì)十分重要。特別對(duì) 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。液體分布器的性能主要由分布器的布液點(diǎn)密

30、度(即單位面積上的布液點(diǎn)數(shù))，各布液點(diǎn) 均勻性，各布液點(diǎn)上液相組成的均勻性決定，設(shè)計(jì)液體分布器主要是決定這些參數(shù)的結(jié) 構(gòu)尺寸。對(duì)液體分布器的選型和設(shè)計(jì)，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。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(dòng)的推動(dòng)力或按結(jié)構(gòu) 形式分。若按流動(dòng)推動(dòng)力可分為重力式和壓力式，若按結(jié)構(gòu)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

31、布器 和溢流槽式液體分布器。83.2液體分布器的選擇該吸收塔液相負(fù)荷較大，而氣相負(fù)荷相對(duì)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。321液體分布器的選型液體負(fù)荷£ = 15.84亦/心較小，故選用排管式噴淋器3.2.2分布點(diǎn)密度計(jì)算按Eckert建議值，D為1400mm時(shí)，可取n=246點(diǎn)/m27 噴淋密度二246X(0. 785XI. 42) =70,得布液點(diǎn)數(shù) n=70,布液計(jì)算: 由心j2gHH式中do：小孔直徑，mn：布液點(diǎn)個(gè)數(shù)，個(gè)廠 孔流系數(shù)(雷諾數(shù)大于1000的情況下，可取0.600.62)g：重力加速度，m/s2h：液位高度，m= >16*79&#

32、39; 亦/5 = o.OOl439F /s'3600x997.08取=0.60 , AH = 1 60/77/z?則v 3.14x70x0.6x <294x016=0.004936 力=因?yàn)橐后w負(fù)荷較小，所以可釆用排管式噴淋器得布液點(diǎn)數(shù)n=70,噴淋密度=70/(0. 785X0. 72)=246點(diǎn)/m2 査手冊(cè)【8】塔直徑 主管直徑 排數(shù)(支管)排管外緣直徑最大流量m3/h 7005046607支承板型號(hào)支承板外徑 支承板分塊數(shù) 支承板圈厚度支承板圈寬度梁型氣體噴68021040射式支承板進(jìn)氣管：進(jìn)出口氣速按1215m/s設(shè)計(jì)取14m/s計(jì)算：t /4v7(4x2200x(2

33、73+30,査手冊(cè)得：用一般中低壓無(wú)縫鋼管：0273x10液體進(jìn)料管：流速按廣5計(jì)算pL=991.QSkg/m3u = 2m / sx3600)龍d：/4=2解得 = 303mm取 =31",查手冊(cè)用037x3.5的管子出氣管：d。= 273mm3.3輔助設(shè)備的計(jì)算及選型3.3.1填料支承設(shè)備填料支承板分為兩類：氣液逆流通過(guò)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(jié)構(gòu)的支承板。如圖：(1)(b)(J圖填科支撐袈蚩(1)柯板壟 (b)亂管墾 (C)鴕舉墾3.3.2填料壓

34、緊裝置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)，甚至造成填料損失，必須在填料層頂部設(shè)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(dòng)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大于70%。333液體再分布裝置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(guò)一定髙度的填料層后 裝置一個(gè)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(guò)短管與中心氣流匯合，以利氣流沿塔截面均勻分布。液體在亂堆填料層內(nèi)向下流動(dòng)時(shí)，有偏向塔壁流動(dòng)的現(xiàn)象，偏流往往造成塔中心的填料 不被潤(rùn)濕，降低表面利用率。對(duì)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(jiǎn)單的液體再分布裝置為截錐式再分布器。截錐式再分布器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方