化工原理水吸收丙酮的課程設(shè)計(jì)

1、化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)題目 水吸收丙酮填料吸收塔的設(shè)計(jì)教學(xué)院化工與生物技術(shù)學(xué)院專業(yè)班級(jí)生工1101學(xué)生學(xué)生學(xué)號(hào) 11130117指導(dǎo)教師衛(wèi)華2013年12月19日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1、設(shè)計(jì)題目：水吸收丙酮過(guò)程填料吸收塔的設(shè)計(jì)；試設(shè)計(jì)一座填料吸收塔，用于脫除混于空氣中的丙酮?dú)怏w。混合氣體的處理量為1550（mVh），其中含空氣為96%,丙酮?dú)鉃?%（mol分?jǐn)?shù)），要求丙酮回收率為98%（mol分?jǐn)?shù)）， 采用清水進(jìn)行吸收，吸收劑的用量為最小用量的1.5倍。（25C。下該系統(tǒng)的平衡關(guān)系為 y=1.75x）2、工藝操作條件：（1）操作平均壓力 常壓（2）操作溫度 t=25 C（3）填料類型及規(guī)格自選。3

2、、設(shè)計(jì)任務(wù)：完成吸收工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算，有關(guān)附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型，繪制吸收系統(tǒng)的工藝流程圖和吸收塔 的工藝條件圖，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。14141515151616161717171818192020目錄摘要Ill第1章緒論11.1吸收技術(shù)概況11.2吸收設(shè)備的發(fā)展1.3吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 1.3.1 吸收的應(yīng)用7塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的作用和地位 8化工生產(chǎn)對(duì)塔設(shè)備的要求第2章設(shè)計(jì)方案 92.1吸收劑的選擇 102.2吸收工藝流程的確112.2.1 吸收工藝流11吸收工藝流程圖及工藝過(guò)程說(shuō)明 122.3吸收塔設(shè)備及填料的選擇 122.3.1 吸收塔的設(shè)備選擇122.3.2 填料的選擇 132.4操作參

3、數(shù)的選擇 14操作溫度的選擇 操作壓力的選擇第3章吸收塔的工藝計(jì)算 153.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)液相物性數(shù)據(jù)氣相物性數(shù)據(jù)3.2物料衡算3.3填料塔的工藝尺寸的計(jì)算塔徑的計(jì)算泛點(diǎn)率校核填料規(guī)格校核液體噴淋密度校核 3.4填料塔填料高度計(jì)算傳質(zhì)單元高度計(jì)算傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算 填料層高度的計(jì)算 3.5填料塔附屬高度計(jì)算203.6液體分布器計(jì)算和再分布器的選擇和計(jì)算 362布液孔數(shù)363液體保持管高度222223232424.24253.7其他附屬塔件的選擇液體分布器 液體再分布器 填料支承板填料壓板與床層限制板.氣體進(jìn)出口裝置與排液裝置3.8吸收塔的流體力學(xué)參數(shù)的計(jì)算吸收塔的壓力降 25吸收塔的泛點(diǎn)率 27

4、氣體動(dòng)能因子 273.9附屬設(shè)備的計(jì)算與選擇 27離心泵的選擇與計(jì)算 27進(jìn)出管工藝尺寸的計(jì)算舉例 28工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總與主要符號(hào)說(shuō)明 29對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題的討論 32參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤!未定義書簽。結(jié)束語(yǔ) 錯(cuò)誤!未定義書簽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(lái)分離氣態(tài)均相混合物的一種 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(lái)支撐填料，并允 許氣液通過(guò)。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(jì)的目的是根據(jù)設(shè)計(jì)要求

5、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(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)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(duì)填料吸收塔進(jìn)行物料衡算。本次設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)方案的選取，主要設(shè)備的工藝 設(shè)計(jì)計(jì)算一一物料衡算、設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算，工藝流程圖，主要設(shè)備 的工藝條件圖等容。關(guān)鍵詞： 水 填料塔 吸收 丙酮 低濃度第1章緒論1.1吸收技術(shù)概況在化工生產(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(shí)現(xiàn)這種分離，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（

6、或幾種組分）,在分離設(shè)備 所提供的兩相物系界面上，通過(guò)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(shí)現(xiàn)了分離。這種分離是物質(zhì)在相際間的轉(zhuǎn) 移過(guò)程，即物質(zhì)傳遞過(guò)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。吸收是用來(lái)分離氣體混合物的，是利用混合氣體中各組分在吸收劑 中的溶解度的差異而實(shí)現(xiàn)分離的操作。在吸收過(guò)程中，混合氣體與合適的 液體吸收劑在吸收設(shè)備中充分接觸，氣體中易溶解的組分被溶解，不能溶 解的組分仍保留在氣相中，這樣混合氣體就實(shí)現(xiàn)了分離。吸收作為一種重要的物質(zhì)分離操作被廣泛地應(yīng)用在化工、石化等工 業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中。通過(guò)吸收可以回收混合氣體中的有用組

7、分，例如用液態(tài)烴 吸收石油裂解氣中的乙烯和丙烯，用洗油吸收焦?fàn)t煤氣中的芳烴物質(zhì)，用 硫酸處理焦?fàn)t氣以回收其中的氨等；還可以通過(guò)吸收除去混合氣體中的 有害組分使其凈化，例如用水或堿液除去合成氨原料氣中的二氧化碳，用 丙酮除去石油裂解氣中的乙炔,以及除去工業(yè)廢氣中的二氧化硫、硫化氫 等有害物質(zhì)。有時(shí)還通過(guò)吸收來(lái)直接生產(chǎn)化工產(chǎn)品，例如用水吸收二氧化 氮以制取硝酸，用水吸收氯化氫以制取鹽酸，用水吸收甲醛以制取福爾馬 林溶液等。吸收劑將混合氣體中溶質(zhì)組分吸收后所得到的溶液是混合溶液，在生產(chǎn)中常需要使溶質(zhì)從吸收后的溶液中重新釋放出來(lái) ，實(shí)現(xiàn)最終分離，而 液相的吸收劑有可得以再生重新使用。這種使溶質(zhì)組分從溶

8、液中脫出的 過(guò)程稱為解吸，是吸收的逆過(guò)程，也是一種通過(guò)相際間傳質(zhì)而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分 離的單元操作。在化工生產(chǎn)中，吸收和解吸是常用的聯(lián)合操作，共同構(gòu)成 了一個(gè)完整的工藝流程?？捎糜谖詹僮鞯脑O(shè)備種類很多，如填料塔、板式塔、噴灑塔等， 工業(yè)上較多的使用填料塔。適用于吸收操作的設(shè)備同樣也適用于解吸操 作。目前，解吸設(shè)備也多用填料塔。填料塔的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓降低，填料 易用耐腐蝕材料制造，尤其近年來(lái)國(guó)外對(duì)填料的研究與開(kāi)發(fā)技術(shù)較快， 一些性能優(yōu)良的新型填料不斷涌現(xiàn)，對(duì)大型填料的理論與應(yīng)用研究也不斷深入。所以，填料塔的應(yīng)用前景也將更加廣闊。1.2吸收設(shè)備的發(fā)展1813年Celler提出泡罩塔，1832年開(kāi)始用于釀造

9、工業(yè)。1881年工 業(yè)規(guī)模的填料塔開(kāi)始用于蒸餾操作，當(dāng)時(shí)的填料是碎磚瓦、小石塊和管 子短節(jié)等。二十世紀(jì)初期，隨著煉油工業(yè)的發(fā)展和石油化學(xué)工業(yè)的興起， 塔設(shè)備被廣泛使用。當(dāng)時(shí)煉油工業(yè)多采用泡罩塔，無(wú)機(jī)工業(yè)以填料塔為主。二十世紀(jì)中期，為了適應(yīng)各種化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，開(kāi)發(fā)了一些新型塔盤 如條形泡罩塔盤、S形塔盤、篩板塔盤、浮閥塔盤、舌形塔盤等。這一 時(shí)期填料塔也在瓷環(huán)填料被廣泛采用的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了鮑爾環(huán)填料、狄克松環(huán)填料、麥克馬洪填料、矩鞍形填料等。從六十年代起，隨著化學(xué)及煉油工業(yè)的大型發(fā)展，塔設(shè)備的單塔規(guī)模也隨之增大。 直徑在10米以上 的板式塔已經(jīng)出現(xiàn)，塔板數(shù)多達(dá)上百塊，塔的高度達(dá)80余米,重量達(dá)幾百

10、 噸；填料聽(tīng)的最大直徑已達(dá)15米,高達(dá)100米。目前,我國(guó)常用的板式塔仍為泡罩塔、篩板塔、浮閥塔和舌形塔盤 塔。近年來(lái)，開(kāi)發(fā)使用了斜孔塔盤、導(dǎo)向篩板、網(wǎng)孔塔盤、大孔篩板、 浮閥-篩板復(fù)合塔盤以及浮動(dòng)噴射塔板、旋流塔板等。填料塔所用填料，對(duì)于亂堆填料除拉西環(huán)、鮑爾環(huán)外，階梯環(huán)、金屬矩鞍環(huán)已大量采用；由 于金屬絲網(wǎng)及金屬板波紋填料規(guī)整填料的使用，并配合新型塔件結(jié)構(gòu)使 填料塔的效率大為提高，因此應(yīng)用圍日益擴(kuò)大。自從1914年出現(xiàn)拉西環(huán)填料以后，填料塔的發(fā)展進(jìn)入了科學(xué)的軌 道。1914年瓷質(zhì)拉西環(huán)的問(wèn)世，標(biāo)志著填料塔進(jìn)入了科學(xué)發(fā)展的年代。 1914年第一代有規(guī)填料拉西環(huán)(Raschingring )的

11、出現(xiàn)，使填料塔的發(fā) 展進(jìn)人了科學(xué)軌道。1914年Rachig環(huán)問(wèn)世,標(biāo)志著第一代亂堆填料的誕 生,但實(shí)際生產(chǎn)效果仍沒(méi)有很大的提高，人們開(kāi)始意識(shí)到汽液分布性能 對(duì)填料塔操作的重要性1937年斯特曼填料的出現(xiàn)，使填料和填料塔又進(jìn)入了現(xiàn)代發(fā)展時(shí) 期。1950年后，填料塔進(jìn)入了緩慢發(fā)展時(shí)期，在這個(gè)時(shí)期，人們注意了 對(duì)塔件的研究，力圖解決填料塔的放大問(wèn)題，但由于各種板式塔的出現(xiàn) 及其成功應(yīng)用，使填料塔倍受冷落。1950年 以后，填料塔進(jìn)入了緩慢 發(fā)展時(shí)期，在這個(gè)時(shí)期，人們注意了塔件的研究，力圖解決填料塔的放 大問(wèn)題，但由于各種板式塔的出現(xiàn)極其成功應(yīng)用，使填料塔受到了冷落。在1951年Danckwerts

12、側(cè)針對(duì)滲透理論假定旋渦在界面上停留一個(gè)固定的時(shí)間的不合理性，特別對(duì)攪拌槽、亂堆填料塔、鼓泡塔、噴霧塔，其中的氣泡和液滴有較寬的尺度分布，對(duì)滲透理論進(jìn)行改進(jìn)，提出了表面更新理論。1966年，用于分離水和重水的第一個(gè)蘇爾采填料塔在法國(guó)投產(chǎn)。自 1966年世界上建立起莽一批網(wǎng)波填料塔以來(lái)，十多年的實(shí)踐證明，風(fēng)波 填料具有效率高、負(fù)荷大、壓降低、滯液星小、幾乎無(wú)放大效應(yīng)以及易 于機(jī)械化加工等優(yōu)點(diǎn)，因此其應(yīng)用得到了迅速發(fā)展。1969年，Viviantl 將一個(gè)填料塔固定在大離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)臂上，首 次測(cè)定了離心加速度對(duì)傳質(zhì)效率的 影響。1970年，我國(guó)建成第一座金屬絲網(wǎng)波紋填料塔，20多年來(lái)估計(jì)有 數(shù)百座金

13、屬絲網(wǎng)波紋填料塔投人生產(chǎn)。1971年Spaay等采用不同材質(zhì)、不同尺寸的拉西環(huán)較為詳盡地研究 了脈沖填料塔的兩相流動(dòng)、軸向混合和傳質(zhì)特性，給出了特性速度、液 滴直徑的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。到1972年蘇爾采公司已建造了 12個(gè)CY塹填料塔,并且已成功地運(yùn) 轉(zhuǎn)著。1972年以來(lái)，以歐美為中心的世界硫酸制造所用的填料塔逐漸改 換成陶瓷階梯環(huán)，目前包括新建在其總數(shù)可達(dá)100座。1977年Simonsl吩紹了脈沖填料塔在己酚胺生產(chǎn)中的應(yīng)用， 并提 出脈沖填料塔的傳質(zhì)效率與塔徑和塔中是否存在反應(yīng)無(wú)關(guān)， 因而具有易 于放大的優(yōu)點(diǎn)。1980年5月開(kāi)始進(jìn)行了階梯環(huán)填料塔的試驗(yàn)，獲得成功。1980年,Merchuk川曾將

14、填料塔作為氧合器，對(duì)幾種較小尺寸的填料進(jìn)行了傳 質(zhì)性能的測(cè)定，并進(jìn)行了血液氧合過(guò)程的嘗試川。1982年4月在直徑 5.3米的油洗塔及直徑5.1米的水洗塔中，將上段的浮閥塔板改為充填 英塔洛克斯金屬填料的填料塔。1986年底大檢修時(shí)，對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行了改造，用填料塔取代了浮閥 塔。1990年國(guó)家科委批準(zhǔn)在天津大學(xué)成立“新型填料塔及高效填料研 究推廣中心”。2001年杭氧、開(kāi)空、川空和中國(guó)空分設(shè)備公司等主要 企業(yè)以填料塔、全精餾制氬、壓縮流程為代表的新一代大型空分設(shè)備占 據(jù)了國(guó)2萬(wàn)朋/h以下空分設(shè)備市場(chǎng)，生產(chǎn)任務(wù)也都十分飽滿。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

15、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。填料是填料塔的核心，它提供了塔氣液兩相的接觸面，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(rùn)濕性、耐腐蝕、一定的機(jī)械強(qiáng)度、密度小、價(jià)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(jì)80年代后開(kāi)發(fā)的

16、新型填料如QH 1型扁環(huán)填料、八四弧環(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(jìn)的填料塔設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。填料塔適用于快速和瞬間反應(yīng)的吸收過(guò)程，多用于氣體的凈化。該塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于用耐腐蝕材料制作，氣液接觸面積大，接觸時(shí)間長(zhǎng)，氣量變化時(shí)塔的適應(yīng)性強(qiáng)，塔阻力小，壓力損失為300700PQ與板式塔相比處理風(fēng)量小，空塔氣速通常為0. 51. 2m/s，氣速過(guò)大32會(huì)形成液泛，噴淋密度68m/（m，h）以保證填料潤(rùn)濕，液氣比控制在 210L/ m。填料塔不宜處理含塵量較大的煙氣，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)克服塔氣液 分布不均的問(wèn)題。用以進(jìn)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，

17、使易溶的組分溶于吸收劑中，并與其他組分分離的過(guò)程稱為吸 收。操作時(shí)，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(jìn)行吸收。伴有化學(xué)反應(yīng)的吸收叫 化學(xué)吸收。按吸收時(shí)氣液作用方式吸收塔可分為表面式、膜式、噴淋式 和鼓泡式等。1.3吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用吸收的應(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(shuō)是最常用的方法。就雜質(zhì)的濃度來(lái)說(shuō)，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(yuǎn)低于1% （體積分?jǐn)?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

18、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(jī)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(lái)，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)廢氣中含有SQ、NOx（主要是NO及 NO）、汞蒸汽等有害氣體成分，雖然濃度一般很低，但對(duì)人體和環(huán)境仍 危害甚大而必須進(jìn)行處理。這類環(huán)境保護(hù)問(wèn)題在我國(guó)已愈來(lái)愈受到重視。選擇適當(dāng)?shù)墓に嚭腿軇┻M(jìn)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(shí)也難以截然分開(kāi)，如干燥廢氣中的有機(jī)溶劑， 能回收下來(lái)就很有價(jià)值，任其排放則會(huì)污染大氣。塔設(shè)

19、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(jìn)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(duì)于整個(gè)裝置的產(chǎn)品 產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等各個(gè)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(fèi)用占 整個(gè)工藝設(shè)備費(fèi)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(wàn) 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(wàn)噸的催化裂化裝置占48.9%。因此

20、,塔設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究,對(duì)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(jiàn)。按氣、液兩相接觸方式 的不同可將吸收設(shè)備分為級(jí)式接觸和微分接觸兩大類。在級(jí)式接觸設(shè)備中，氣體與液體逐級(jí)逆流接觸。氣體自下而上通過(guò) 板上小孔，在 每一板上與溶劑接觸，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(jí)式接觸過(guò)程中所進(jìn)行的吸收過(guò)程仍可不 隨時(shí)間而變，為定態(tài)連續(xù)過(guò)程。在微分接觸設(shè)備中，液體自塔頂均勻流下，氣體通過(guò)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

21、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(jí)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(jìn)一 步加工處理；或除去工業(yè)放空尾氣中的有害物，以免污染空氣。實(shí)際過(guò)程往往同時(shí)兼有凈化和回收的雙重目的。化工生產(chǎn)對(duì)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(guò)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

22、要還應(yīng)達(dá)到下列要求：(1) 生產(chǎn)能力大,即氣液處理量大；高的傳質(zhì)和傳熱效率，即氣液有充分的接觸空間、接觸時(shí)間和接觸面積；(3) 操作穩(wěn)定,操作彈性大,即氣液負(fù)荷有較大波動(dòng)時(shí)仍能在較 高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作，且塔設(shè)備應(yīng)能長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；(4) 流體流動(dòng)的阻力小，即流體通過(guò)聽(tīng)設(shè)備的壓力降小，以達(dá)到 節(jié)能降低操作費(fèi)用的要求；(5) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠,材料耗用量小,制造安裝容易,以達(dá)到降低設(shè) 備投資的要求。事實(shí)上，任何一個(gè)塔設(shè)備能同時(shí)達(dá)到上述的諸項(xiàng)要很困難的，因此只能從生產(chǎn)需要及經(jīng)濟(jì)合理的要求出發(fā)，抓住主要矛盾進(jìn)行設(shè)計(jì)。隨著 人們對(duì)于增大生產(chǎn)能力、提高效率、穩(wěn)定操作和降低壓力降的追求，推動(dòng)著各種新型塔

23、結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)和發(fā)展。對(duì)填料的基本要求有：傳質(zhì)效率高，要求填料能提供大的氣液 接觸面。即要求具有大的比表面積，并要求填料表面易于被液體潤(rùn) 濕。只有潤(rùn)濕的表面才是氣液接觸表面。生產(chǎn)能力大，氣體壓力降 小。因此要求填料層的空隙率大。不移引起偏流和溝流。經(jīng)久耐用 具有良好的耐腐蝕性，較高的機(jī)械強(qiáng)度和必要的耐熱性。取材容易，價(jià)格便宜。第2章設(shè)計(jì)方案吸收過(guò)程的設(shè)計(jì)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)的選擇等容2.1吸收劑的選擇在填料吸收塔的設(shè)計(jì)中，選擇合適的吸收劑，對(duì)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

24、了分離操作的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)吸收劑的選擇，一般遵循以下原則：（一）對(duì)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(fèi)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(fèi)用。（二）對(duì)溶質(zhì)有較高的吸收選擇性對(duì)溶質(zhì)有較高的選擇性，即吸收劑應(yīng)對(duì)溶質(zhì)有較大的溶解度，而對(duì)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.（三）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(guò)程中吸收劑的損失， 提高吸收過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性.（四）再生性能好

25、由于在吸收劑再生過(guò)程中，一般要對(duì)其進(jìn)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(duì)吸收過(guò)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(guò)程的能量消耗.以上四個(gè)方面是選擇吸收劑時(shí)應(yīng)考慮的主要問(wèn)題，其次,還應(yīng)注意所選擇的吸收劑應(yīng)具有良好的物理、化學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性.其良好的物理性能主要指吸收劑 的粘要小,不易發(fā)泡，以保證吸收劑具有良好的流動(dòng)性能和分布性能.良好的化學(xué) 性能主要指其具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性 ，以防止在使用中發(fā)生變質(zhì)，同 時(shí)要求吸收劑盡可能無(wú)毒、無(wú)易燃易爆性，對(duì)相關(guān)設(shè)備無(wú)腐蝕性（或較小的腐蝕 性）.吸收劑的經(jīng)濟(jì)性主要指應(yīng)盡可能選用廉價(jià)易得的溶劑

26、 .表2 1物理吸收劑和化學(xué)吸收劑的特性物理吸收劑化學(xué)吸收劑（1）吸收容量（溶解度）正比于溶質(zhì)分壓（2）吸收熱效應(yīng)很?。ń诘葴兀?）常用降壓閃蒸解吸（4）適于溶質(zhì)含量咼，而凈化度要求不太咼的 場(chǎng)合（5）對(duì)設(shè)備腐蝕性小，不易變質(zhì)（1）吸收容量對(duì)溶質(zhì)分壓不太敏感（2）吸收熱效應(yīng)顯著（3）用低壓蒸汽氣提解吸（4）適于溶質(zhì)含量不咼，而凈化度要求很咼的 場(chǎng)合（5）對(duì)設(shè)備腐蝕性大，易變質(zhì)2. 2吸收工藝流程的確定吸收工藝流程工業(yè)上使用的吸收流程多種多樣，可以從不同角度進(jìn)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

27、收流程和多塔吸收流程， 從塔氣液兩 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。（一）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(shí)過(guò)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(dá)到規(guī)定的吸收要求，但過(guò)程的操作費(fèi)用較高，從經(jīng)濟(jì)性的角度分析 不夠適宜時(shí)，可以考慮采用兩步吸收流程。（二）單塔吸收流程和多塔吸收流程單塔吸收流程是吸收過(guò)程中最常用的流程， 如過(guò)程無(wú)特別需要，則一般采用單塔 吸收流程。若過(guò)程的分離要求較高，使用單塔操作時(shí)，所需要的塔體過(guò)高，或

28、采 用兩步吸收流程時(shí)，則需要采用多塔流程（通常是雙塔吸收流程）（三）逆流吸收與并流吸收吸收塔或再生塔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(dòng)力大，分離效率高（具有多個(gè)理論級(jí)的分離能力）的顯著優(yōu)點(diǎn)而 廣泛應(yīng)用。 工程上，如無(wú)特別需要，一般均采用逆流吸收流程。（四）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)液相噴淋量過(guò)小 時(shí)，將降低填料塔的分離效率，因此當(dāng)塔的液相負(fù)荷過(guò)小而難以充分潤(rùn)濕填料表 面時(shí)，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。222吸收工藝流程圖及工藝過(guò)程說(shuō)明過(guò)熱播壯混合吒*冷卻器 加*器7S貧TfftMt

29、 p 51聚一圖i吸收與解吸流程2.3吸收塔設(shè)備及填料的選擇 吸收塔的設(shè)備選擇按氣液兩相接觸的方式不同可將吸收設(shè)備分為級(jí)式接觸設(shè)備與微分接觸設(shè) 備兩大類。板式吸收塔是典型的級(jí)式接觸設(shè)備，氣體與液體逐級(jí)逆流接觸。氣體自下而 上通過(guò)板上小孔逐板上升，在每一板上與溶劑接觸，其中可溶組分被部分地溶解。 在此類設(shè)備中，氣體每上升一塊板，其可溶組分的濃度階越式地降低；溶劑逐板下 降，其可溶組分的濃度階越式地升高。但是，在級(jí)式接觸過(guò)程中所進(jìn)行的吸收過(guò) 程仍可不隨時(shí)間而變，為定態(tài)連續(xù)過(guò)程。填料吸收塔是常用的微分接觸設(shè)備。液體呈膜狀沿壁流下，此為壁塔或降膜 塔。更常見(jiàn)的是在塔充以諸如瓷環(huán)之類的填料 ，液體自塔頂

30、均勻淋下并沿填料表 面下流,氣體通過(guò)填料間的空隙上升與液體做連續(xù)的逆流接觸。在這類設(shè)備中，氣體中的可溶組分不斷地被吸收，其濃度自下而上連續(xù)地降低；液體則相反，其 可溶組分的濃度則由上而下連續(xù)地增高。對(duì)于吸收過(guò)程，能夠完成其分離任務(wù)的塔設(shè)備有多種，如何從眾多的塔設(shè)備 中選出合適的類型是進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的首要工作 而進(jìn)行這一項(xiàng)工作則需對(duì)吸收過(guò) 程進(jìn)行充分的研究后，并經(jīng)多方案對(duì)比方能得到較滿意的結(jié)果一般而言，吸收用 塔設(shè)備與精餾過(guò)程所需要的塔設(shè)備具有相同的原則要求，即用較小直徑的塔設(shè)備 完成規(guī)定的處理量，塔板或填料層阻力要小，具有良好的傳質(zhì)性能，具有合適的操 作彈性,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低,易于制造、安裝、操

31、作和維修等但作為吸收過(guò)程，一般具有操作液起比大的特點(diǎn)，因而更適用于填料塔.此外, 填料塔阻力小，效率高，有利于過(guò)程節(jié)能，所以對(duì)于吸收過(guò)程來(lái)說(shuō)，以采用填料塔 居多.但在液體流率很低難以充分潤(rùn)濕填料，或塔徑過(guò)大，使用填料塔不經(jīng)濟(jì)的情 況下,以采用板式塔為宜.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(fèi)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(diǎn)，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(shí)，應(yīng)該考慮如下幾個(gè)問(wèn)題：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

32、應(yīng)選擇具有較高泛點(diǎn)氣速或氣相動(dòng)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(dòng) 力消耗就愈低，操作費(fèi)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，以保證塔氣液負(fù)荷發(fā)生波動(dòng)時(shí)維持操 作穩(wěn)定.同時(shí)還應(yīng)具有一定的抗污堵、抗熱敏能力，以適應(yīng)物料的變化及塔溫度的 變化.2. 填料尺寸的選擇實(shí)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(lái)說(shuō)，填料尺寸大，成本低， 處理量大，但是效率低，使用大于 50mm勺填料，其成本的降低往往難以抵償

33、其 效率降低所造成的成本增加。所以，一般大塔經(jīng)常使用50mm勺填料。表22填料尺寸與塔徑的對(duì)應(yīng)關(guān)系塔徑/ mm填料尺寸/ mmDW 30020 25300W D 90050 803.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(duì)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(duì)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(gè)因素，本設(shè)計(jì)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)公稱直徑DN mm外徑X高X厚d x h x s ,mm比表面積2.

34、3a m /m空隙 率 %個(gè)數(shù)n-3 m堆積密度p p kg/m3干填料因子 m-13838 X 19 X 1.0132.5912720057.51752.4操作參數(shù)的選擇操作溫度的選擇對(duì)于物理吸收而言，降低操作溫度，對(duì)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(dòng)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(duì)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(duì)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(duì)化學(xué)反應(yīng) 速度常數(shù)的影響，也要考慮對(duì)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(duì)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

35、42操作壓力的選擇對(duì)于物理吸收，加壓操作一方面有利于提高吸收過(guò)程的傳質(zhì)推動(dòng)力而提高過(guò) 程的傳質(zhì)速率，另一方面，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(guò)程的經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(duì)于化學(xué)吸收，若過(guò)程由質(zhì)量傳遞過(guò)程控制，則提高操作壓力有利，若為化學(xué)反應(yīng) 過(guò)程控制，則操作壓力對(duì)過(guò)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(duì)減小塔徑仍然是有利的對(duì)于減壓再生（閃蒸）操作,其操作壓力

36、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)于一次閃蒸效果第3章吸收塔的工藝計(jì)算3.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) 液相物性數(shù)據(jù)對(duì)低濃度吸收過(guò)程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊(cè)查 得，25C時(shí)水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度為 L 997.08 kg/m3粘度為 l 0-8937 P=3.217 kg/(m h)表面力為(tl 55.45dyn/cm 718632kg / h2查手冊(cè)得15時(shí)丙酮在水中的擴(kuò)散系數(shù)為 Do 1.25 10 9m2/s則25時(shí)丙酮在水中的擴(kuò)散系數(shù)為：Dl 1.25 10 9 (273.15 25)1.81(I013)1.329

37、 10 9m2/s273.15 15101.3氣相物性數(shù)據(jù)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為MVmyiMi 0.04 58 0.96 29 30.16kg/kmol混合氣體的平均密度為Vm1.233 kg/mPMVm _ 101.325 30.16RT 一 8.314 298混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊(cè)得25時(shí)空氣的黏度為%18.35口 pa s 0.06606kg / (m h)由手冊(cè)查得，1atm 0時(shí)丙酮在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為42Do 0.109 10 m /s則25時(shí)丙酮在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為：4 273.15 25 181 101.32Dv 0.109 10 4 ()()0.0460

38、8m2/s273.15 15101.33.2物料衡算回收率 yi一翌 100% 004 生 0.98所以 y2 0.0008y10.04回流比1.5(G)min1.5 y1y21.5m(y1y2) 1.5 1.75 0.98 2.5725GNeX2y氣體處理量4250 G?27310.0422.4273 25可得出吸收劑用量為L(zhǎng) 13480.05kg/h全塔物料衡算：G( y1 y2) L(x-| x2)可得 x10.015243.3填料塔的工藝尺寸的計(jì)算 塔徑的計(jì)算填料塔直徑的計(jì)算采用式子D 、4Vs計(jì)算計(jì)算塔徑關(guān)鍵是確定空塔氣速，采用泛點(diǎn)氣速法確定空塔氣速.泛點(diǎn)氣速是填 料塔操作氣速的上限

39、，填料塔的操作空塔氣速必須小于泛點(diǎn)氣速才能穩(wěn)定操作 泛點(diǎn)氣速Uf(m/s)的計(jì)算可以采用EcKert通用關(guān)聯(lián)圖查圖計(jì)算,但結(jié)果不準(zhǔn)確, 且不能用于計(jì)算機(jī)連續(xù)計(jì)算，因此可采用貝恩-霍根公式計(jì)算:2 1ig業(yè)(*)()孑a k(胖)0.25()8 g lWGl式中g(shù) 9.81m / s2at 132.5m2 / m30.91G 1.2333kg/m3L 997.08kg /m3A 0.204K 1.75L 0.8937mpa sW 7734.11kg/hWG 5240.25kg/h代入以上數(shù)據(jù)解得泛點(diǎn)氣速Uf 3.2856m/ s取 u 0.6uf1.97138m/s則塔徑D/4 42500.76

40、2862 m 3600 3.14 1.70688圓整后取D 0.8m 800mm泛點(diǎn)率校核u 血呻 1.04436m/s0.785 1.2 1.97138 100% 60.00% uf 3.2856f在50%-80?之間,所以符合要求.填料規(guī)格校核有D 80021.05 8即符合要求.d 38液體噴淋密度校核對(duì)于直徑不超過(guò)85mm的散裝填料塔，取最小潤(rùn)濕速率為:Lw min0.10m3 / m h本設(shè)計(jì)中填料塔的噴淋密度為：Lh13480.052U 0.785D2997.08 0.785 1.22最小噴淋密度：Umin (Lw)min Q3217.22m3/(m2 h)320.10 132.5

41、13.25m3/(m2 h) U Umin說(shuō)明填料能獲得良好的潤(rùn)濕效果.經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用 D=800mr能較好地滿足設(shè)計(jì)要求狀況與操作條件，傳質(zhì)單元高度迄今為止尚無(wú)通用的計(jì)算方法和計(jì)算公式 在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)多選用一些準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式或經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算修正的恩田（Onde）公式：0.750.10.05aw 1 exp1.45 -CUl2 0.2Ulatat lL Lat3.4填料塔填料高度計(jì)算 341傳質(zhì)單元高度計(jì)算傳質(zhì)過(guò)程的影響因素十分復(fù)雜，對(duì)于不同的物系、不同的填料及不同的流動(dòng).目前, ,其中應(yīng)用較普遍的是查 5-13 1得C 33dyn/cm427680kg /h2液體質(zhì)量通量為134

42、80.05Ul0.7850.8226831.13kg/m2 h電atexpaw0.754276801.45 71863226831.1326831.13132.5 3.217320.20.120.0526831.1才 132.5997.082 1.27 1080.55162997.08 718632 132.50.55162at 73.08965m2 / m3氣膜吸收系數(shù)有下式計(jì)算: 氣體質(zhì)量通量為：4250 1.2333Uv20.785 0.8210432.97kg/(m2 h)0.7kGUvat DVat VVDVRT0.23710432.970.70.06606132.5 0.04608

43、0.08737132.5 0.066061.2333 0.046088.314 298kmol m 2 h 1 KPa液膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算:20.51kL0.0095 U L3L3LgawLlDlL210.58q26831.1333.217323.21732 1.27 1030.009573.08965 3.21732997.08 1.329 103600997.080.29668 m/h由 kca kcaw 1.1 ,查 5-14 得39.60999kmol / (m h kPa)1.45則 kca kcaw 1.10.08737 73.08965 1.451.1kLa0.4kL aw0.

44、40.296688 73.08965 1.4525.15956/h因?yàn)?0.00%50% ,所以必須對(duì)kGa和kLa進(jìn)行校正,校正計(jì)算如下：Uf由 kG a 19.5(巴 0.5)1.4 laUfkLa 1 2.6(巴 0.5)2.2 kLa 得Uf1 43kG a19.5(0.60000.5).9.6099913.244kmol / (mh kPa)2 2kL a12.6(0.60000.5)25.1595625.5722 / h則氣相總傳質(zhì)系數(shù)為：由Hg1111kcaHkLa13.2440.3121 25.5722V166.11Kca34.9800kmol /(m h kpa)20.658

45、1m101.3 0.785 0.84.98003.4.2傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算y1mx1 1.75 0.01600 0.028解吸因數(shù)為y mx20mV 1.75 1L 2.5725氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為:0.6803Nog1rsIn (1 S)yy2yy2- In (1 0.6803) 0.04 00.68031 0.68030.0008 08.79993.4.3填料層高度的計(jì)算由 Z Hog Nog 0.6581 8.79995.7912m得Z 1.2 5.7912 6.94944m設(shè)計(jì)取填料層高度為Z 7m查5-16 對(duì)于階梯環(huán)填料，h/D=815, hmax 7m取一 8,則 h 8 700mm

46、 5600mmD計(jì)算得填料塔高度為7000mm故不需分段3.5填料塔附屬高度計(jì)算塔上部空間高度可取1.8m,塔底液相停留時(shí)間按4min考慮，則塔釜所占空間高 度為h14 60 13480.050.82 0.785 3600 997.081.793 m考慮到氣相接管所占的空間高度，底部空間高度可取3m,所以塔的附屬高度可以 取5m.所以塔高為Ha 7 4 11m3.6液體分布器計(jì)算和再分布器的選擇和計(jì)算 液體分布器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、及槽盤式為主。性能優(yōu)良的液體分布器設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足以下幾點(diǎn)：液體分布均勻評(píng)價(jià)液體分布均勻的標(biāo)準(zhǔn)是：

47、足夠的分布點(diǎn)密度；分布點(diǎn)的幾何均勻性；降液點(diǎn)間流量的均勻性。分布點(diǎn)密度。液體分布器分布點(diǎn)密度的選取與填料類型及規(guī)格、 塔徑大小、 操作條件等密切相關(guān)，各種文獻(xiàn)推薦的值也相差較大。大致規(guī)律是：塔徑越大，分布點(diǎn)密度越?。灰后w噴淋密度越小，分布點(diǎn)密度 越大。對(duì)于散裝填料，填料尺寸越大，分布點(diǎn)密度越小。表 3-1列出了散裝填料 塔的分布點(diǎn)密度推薦值表3-1 Eckert的散裝填料塔分布點(diǎn)密度推薦值塔徑，mm分布點(diǎn)密度，點(diǎn)/m2塔截面D=400330D=750170D 120042分布點(diǎn)的幾何均勻性。分布點(diǎn)在塔截面上的幾何均勻分布是較之分布點(diǎn)密 度更為重要的問(wèn)題。設(shè)計(jì)中，一般需通過(guò)反復(fù)計(jì)算和繪圖排列，進(jìn)

48、行比較，選擇較佳方案。分布點(diǎn)的排列可米用形、正三角形等不同方式。降夜點(diǎn)間流量的均勻性。為保證各分布點(diǎn)的流量均勻，需要分布器總體的 合理設(shè)計(jì)、精細(xì)的制作和正確的安裝。高性能的液體分布器，要求個(gè)分布點(diǎn)與平 均流量的偏差小于6%操作彈性大液體分布器的操作彈性是指液體的最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之比。設(shè)計(jì)中，一般要求液體分布器的操作彈性為24,對(duì)于液體負(fù)荷變化很大的工藝過(guò)程，有時(shí)要求操作彈性達(dá)到 10以上，此時(shí)，分布器必須特殊設(shè)計(jì)。自由截面積大液體分布器的自由截面積是指氣體通道占塔截面積最小應(yīng)在35%以上。其他液體分布器應(yīng)結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小、制造容易、調(diào)整和維修方便。按Eckert建議值，D 1200mm寸

49、，噴淋點(diǎn)密度為42點(diǎn)/吊，因該塔液相負(fù) 荷較大，設(shè)計(jì)取噴淋點(diǎn)密度為100點(diǎn)/ m。布液孔數(shù)(1) 液體分布器選型本設(shè)計(jì)中塔徑較小，故此選用管式液體分布器。(2) 分布點(diǎn)密度計(jì)算該塔的塔徑較小，且填料的比表面積較大，故應(yīng)選較大的分布點(diǎn)密度。設(shè)計(jì) 中取分布點(diǎn)密度為118點(diǎn)/m2。布液點(diǎn)數(shù)為 n 0.785 0.82 11859.283260 點(diǎn)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：主管直徑38 3.5，支管直徑18 3.采用7根支管，支管中心距為65mm采用形排列，實(shí)際布點(diǎn)數(shù)為n 59點(diǎn)。布液點(diǎn)示意圖如下:65刁rn%XXXXXXXXXXX360XXXXX65X65X480

50、圖2管式液體分布器布液點(diǎn)示意圖(3) 布液計(jì)算由 L d：n 2g H 取 0.80 , H 160mm則d。4Ln v2g H40.0042 m4 13480.05997.08 3600 3.14 59 0.8 2 9.81 0.16設(shè)計(jì)取 d04.2mm液體保持管高度取布液孔直徑為5.3mm則液位保持管中的液位高度為：(4 13480.05/3600 997.08、2 /h ()2/2g ( 3.14 59 0.00422 0.629 810.3778md nk2 9.81設(shè)計(jì)取液位高度h 1.15h 0.434m 434 mm3.7其他附屬塔件的選擇本裝置的直徑較小可采用簡(jiǎn)單的進(jìn)氣分布裝

51、置，同時(shí)排放的凈化氣體中的液 相夾帶要求嚴(yán)格，應(yīng)設(shè)除液沫裝置，為防止填料由于氣流過(guò)大而是翻，應(yīng)在填料上放置一個(gè)篩網(wǎng)裝置，防止填料上浮.液體分布器液體在填料塔頂噴淋的均勻狀況是提供塔氣液均勻分布的先決條件，也是使填料達(dá)到預(yù)期分離效果的保證。為此，分布器設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1） 、為保證液體在塔截面上均布，顆粒型（散裝）填料的噴淋點(diǎn)數(shù)為4080個(gè)/m2 （環(huán)形填料自分布性能差應(yīng)取高值），此外，為減少壁流效應(yīng)，噴淋孔的 分布應(yīng)使近塔壁520%區(qū)域的液體流量不超過(guò)總液量的 10%。規(guī)整填料一般 為100 200個(gè)/卅噴淋點(diǎn)。（2）、噴淋孔徑不宜小于2伽，以免引起堵塞，孔徑也不宜過(guò)大，否則液位高度

52、難維持穩(wěn)定。液體分布器有以下幾種形式：1. 多孔型液體分布器多孔型液體分布器系借助孔口以上的液層靜壓或泵送壓力使液體通過(guò)小孔 注入塔。2. 直管式多孔分布器根據(jù)直管液量的大小，在直管下方開(kāi) 24排對(duì)稱小孔，孔徑與孔數(shù)依液體 的流量圍確定，通常取孔徑26伽，孔的總面積與及進(jìn)液管截面積大致相等， 噴霧角根據(jù)塔徑采用30或45，直管安裝在填料層頂部以上約 300伽。此形分布器用于塔徑600800伽，對(duì)液體的均布要求不高的場(chǎng)合。根據(jù)要 求，也可以采用環(huán)形管式多孔分布器。3. 排管式多孔分布器支管上孔徑一般為35伽，孔數(shù)依噴淋點(diǎn)要求決定。支管排數(shù)、管心距及孔 心距依塔徑和液體負(fù)荷調(diào)整。一般每根支管上可開(kāi)

53、13排小孔，孔中心線與垂直線的夾角可取15、22.5 、30或45等，取決于液流達(dá)到填料表面時(shí)的 均布狀況。主管與支管直徑由送液推動(dòng)力決定， 如用液柱靜壓送液，中間垂直管 和水平主管的流速為0.20.3m/s，支管流速取為0.150.2m/s ;采用泵送液則 流速可提高。液體再分布器液體再分布器的作用是將流到塔壁近旁的液體重新匯集并引向中央?yún)^(qū)域。填料層較高時(shí)，應(yīng)分段安裝，段與段間設(shè)液體分布器。比較完善的裝置可以做成像 上述升氣管篩板型液體分布器的樣子， 只是要在各升氣管口之上加笠形罩，以防 止從上段填料層底部落下的液體進(jìn)入升氣管。平盤底部各處的液層高度大體相 同，于是各處篩孔所流下的液體速度大致相同。本設(shè)計(jì)中塔高為6米,不需要分段，故不需要安裝液體再分布器填料支承板填料支撐板既要具備一定的機(jī)械強(qiáng)度以承受填料層及其所持液體的重量