清水吸收SO2填料吸收塔設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一臺(tái)SO2氣體填料吸收塔二、設(shè)計(jì)條件：氣體冷卻到30，用20清水洗滌出去SO2氣體流量：2575m3/h空氣和SO2混合氣 混合氣中SO2摩爾分率：0.06 SO2吸收率：94% 操作方式：連續(xù)操作 操作溫度：20 操作壓力：101.33kPa 三、設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和工藝要求，確定設(shè)計(jì)方案； 2.根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和工藝要求，合理選擇填料； 3.確定塔徑、填料層高度等工藝尺寸； 4.計(jì)算填料層壓降；5.填料塔附屬高度及其附件。四、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：參考教材及參考資料。五、設(shè)計(jì)成果： 1.設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份； 2.填料吸收塔主體設(shè)備圖；3.填料吸收塔工藝流程圖。注：吸收塔

2、常規(guī)操作，液氣比很大，吸收溫度不變，近似為清水溫度 目錄1、概述31.1吸收的定義31.2吸收的目的31.3填料吸收塔簡(jiǎn)介32、設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介32.1吸收劑的選擇32.2吸收流程的選擇42.2.1氣體吸收過程分類42.2.2吸收裝置的流程42.3填料的類型和選擇52.4設(shè)計(jì)步驟63、工藝計(jì)算63.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)63.1.1液相物性數(shù)據(jù)63.1.2氣相物性數(shù)據(jù)63.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù)73.1.4物料衡算73.2填料塔的工藝尺寸的計(jì)算83.2.1塔徑的計(jì)算83.2.2填料層高度計(jì)算113.2.3填料層壓降計(jì)算144、輔助設(shè)備的計(jì)算及選型154.1除霧沫器154.2液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)154.3液體再

3、分布器-升氣管式液體再分布器174.4填料支撐裝置174.5填料壓緊裝置174.6氣體和液體的進(jìn)出口裝置175、設(shè)計(jì)結(jié)果匯總196、主要符號(hào)說(shuō)明207、設(shè)計(jì)評(píng)述218、參考文獻(xiàn)221、概述1.1吸收的定義吸收是分離氣體混合物的單元操作，其分離原理是利用氣體混合物中各組分在液體溶劑中溶解度的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)不同氣體的分離。一個(gè)完整的吸收過程應(yīng)包括吸收和解吸兩部分。氣體吸收過程是利用氣體混合物中，各組分在液體中溶解度或化學(xué)反應(yīng)活性的差異，在氣液兩相接觸時(shí)發(fā)生傳質(zhì)，實(shí)現(xiàn)氣液混合物的分離。1.2吸收的目的在化工生產(chǎn)過程中，原料氣的凈化，氣體產(chǎn)品的精制，治理有害氣體，保護(hù)環(huán)境等方面都廣泛應(yīng)用到氣體吸收過程。本

4、次化工原理課程設(shè)計(jì)的目的是根據(jù)設(shè)計(jì)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(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，采用填料吸收塔吸收操作是因?yàn)樘盍峡梢蕴峁┚薮蟮臍庖簜髻|(zhì)面積而且填料表面具有良好的湍流狀況，從而使吸收易于進(jìn)行，填料塔有通量大，阻力小，壓降低，操作彈性大，塔內(nèi)持液量小，耐腐蝕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分離效率高等優(yōu)點(diǎn)，從而使吸收操作過程節(jié)省大量人力和物力。在設(shè)計(jì)中,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)備的工藝條件圖等內(nèi)容。1.3填料吸收塔簡(jiǎn)介在化學(xué)工業(yè)中，吸收

5、操作廣泛應(yīng)用于石油煉制，石油化工中分離氣體混合物，原料氣的精制及從廢氣回收有用組分或去除有害組分等。吸收操作中以填料吸收塔生產(chǎn)能力大，分離效率高，壓力降小，操作彈性大和持液量小等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。 2、設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介2.1吸收劑的選擇吸收操作的好壞在很大程度上取決于吸收劑的性質(zhì)。選擇吸收劑時(shí)在，主要考慮以下幾點(diǎn)：(1) 溶解度大 吸收劑對(duì)溶質(zhì)組分的溶解度越大，則傳質(zhì)推動(dòng)力越大，吸收速率越快，且吸收劑的耗用量越少，操作費(fèi)用較低。 (2) 選擇性好 吸收劑應(yīng)對(duì)溶質(zhì)組分有較大的溶解度，而對(duì)混合氣體中的其它組分溶解度甚微，否則不能實(shí)現(xiàn)有效的分離。 (3) 揮發(fā)性好 在吸收過程中，吸收尾氣往往為吸收劑蒸汽

6、所飽和。故在操作溫度下，吸收劑的蒸汽壓要低，以減少吸收劑的損失量。 (4) 粘度低 吸收劑在操作溫度下的粘度越低，其在塔內(nèi)的流動(dòng)阻力越小，擴(kuò)散系數(shù)越大，這有助于傳質(zhì)速率的提高。(5)易再生 當(dāng)富液不作為產(chǎn)品時(shí)，吸收劑要易再生，以降低操作費(fèi)用。要求溶解度對(duì)溫度的變化比較敏感，即不僅在低溫下溶解度要大，平衡分壓要?。欢译S著溫度升高，溶解度應(yīng)迅速下降，平衡分壓應(yīng)迅速上升，則被吸收的氣體解吸，吸收劑再生方便。 (6) 其它 所選用的吸收劑應(yīng)盡可能無(wú)毒性、無(wú)腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點(diǎn)低、價(jià)廉易得，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)安全。在實(shí)際生產(chǎn)中滿足所有要求的吸收劑是不存在的。應(yīng)從滿足工藝要求出發(fā)，對(duì)可供選

7、擇的吸收劑做全面的評(píng)價(jià)，作出科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理的選擇。綜上所述，考慮吸收劑的選用標(biāo)準(zhǔn)，在二氧化硫的吸收過程中，采用清水為吸收劑。2.2 吸收流程的選擇2.2.1 氣體吸收過程分類氣體吸收過程通常按以下方法分類。 (1) 單組分吸收與多組分吸收: 吸收過程按被吸收組分?jǐn)?shù)目的不同，可分為單組分吸收和多組分吸收。若混合氣體中只有一個(gè)組分進(jìn)入液相，其余組分不溶（或微溶）于吸收劑，這種吸收過程稱為單組分吸收。反之，若在吸收過程中，混合氣中進(jìn)入液相的氣體溶質(zhì)不止一個(gè)，這樣的吸收稱為多組分吸收。 (2) 物理吸收與化學(xué)吸收: 在吸收過程中，如果溶質(zhì)與溶劑之間不發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)，可以把吸收過程看成是氣體溶質(zhì)單

8、純地溶解于液相溶劑的物理過程，則稱為物理吸收。相反，如果在吸收過程中氣體溶質(zhì)與溶劑(或其中的活潑組分)發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)，則稱為化學(xué)吸收。 (3) 低濃度吸收與高濃度吸收: 在吸收過程中，若溶質(zhì)在氣液兩相中的摩爾分率均較低（通常不超過0.1），這種吸收稱為低濃度吸收；反之，則稱為高濃度吸收。對(duì)于低濃度吸收過程，由于氣相中溶質(zhì)濃度較低，傳遞到液相中的溶質(zhì)量相對(duì)于氣、液相流率也較小，因此流經(jīng)吸收塔的氣、液相流率均可視為常數(shù)。 (4) 等溫吸收與非等溫吸收: 氣體溶質(zhì)溶解于液體時(shí)，常由于溶解熱或化學(xué)反應(yīng)熱，而產(chǎn)生熱效應(yīng)，熱效應(yīng)使液相的溫度逐漸升高，這種吸收稱為非等溫吸收。若吸收過程的熱效應(yīng)很小，或雖

9、然熱效應(yīng)較大，但吸收設(shè)備的散熱效果很好，能及時(shí)移出吸收過程所產(chǎn)生的熱量，此時(shí)液相的溫度變化并不顯著，這種吸收稱為等溫吸收。 2.2.2吸收裝置的流程吸收裝置的流程主要有以下幾種。（1）逆流操作 氣相自塔底進(jìn)入塔頂排出，液相自塔頂進(jìn)入塔底排出，此即逆流操作。逆流操作的特點(diǎn)是，傳質(zhì)平均推動(dòng)力大，傳質(zhì)速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。工業(yè)生產(chǎn)中多采用逆流操作。（2）并流操作 氣液兩相均從塔頂流向塔底，此即并流操作。并流操作的特點(diǎn)是，系統(tǒng)不受液流限制，可提高操作氣速，以提高生產(chǎn)能力。并流操作通常用于以下情況：當(dāng)吸收過程的平衡曲線較平坦時(shí)，流向?qū)ν苿?dòng)力影響不大；易溶氣體的吸收或處理的氣體不需要吸收很完

10、全；吸收劑用量特別大，逆流操作易引起液泛。（3）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。通常用于以下情況：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。該流程特別適宜于相平衡常數(shù)m值很小的情況，通過吸收液的部分再循環(huán)，提高吸收劑的使用效率。應(yīng)予指出，吸收劑部分再循環(huán)操作較逆流操作的平均推動(dòng)力要低，且需要設(shè)置循環(huán)泵，操作費(fèi)用增加。（4）多塔串聯(lián)操作 若設(shè)計(jì)的填料層高度過大，或由于所處理物料等原因需要經(jīng)常清理調(diào)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)

11、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)需要留較大空間，輸液、噴淋、支承板等輔助裝置增加，使設(shè)備投資加大。（5）串聯(lián)并聯(lián)混合操作 若吸收過程處理的液量很大，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(shì)必很?。ǚ駝t易引起塔的液泛），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。用水吸收二氧化硫?qū)僦械热芙舛鹊奈者^程，為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸收流程。因用水作為吸收劑，且二氧化硫不作為產(chǎn)品，故采用純?nèi)軇?.3填料的類型與選擇填料是填料塔中氣液接觸的基本構(gòu)件，其性能的優(yōu)劣是決定填料塔操作性能的主要元素，因此，填料的選擇是填料塔設(shè)計(jì)的重要環(huán)

12、節(jié)。工業(yè)填料按形狀和結(jié)構(gòu)分為顆粒填料和規(guī)整填料：（1）顆粒填料一般為濕法亂堆或干法亂的散裝填料。主要有以下類型：拉西環(huán)填料，鮑爾環(huán)填料，階梯環(huán)填料等環(huán)形填料；弧鞍形填料，環(huán)矩鞍填料等鞍形填料等。（2）規(guī)整填料以一定的幾何形狀，整齊堆砌，工業(yè)用多為波紋填料，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、傳質(zhì)效率高、處理量大，但不易處理粘度大或有懸浮物的物料，且造價(jià)高。對(duì)于水吸收SO2的過程，操作溫度及操作壓力較低，工業(yè)上通常選用塑料散裝填料。在塑料散裝填料中，塑料階梯環(huán)填料的綜合性能較好，故此選用DN38聚丙烯階梯環(huán)填料。階梯環(huán)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

13、，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。填料尺寸直接影響塔底操作和設(shè)備投資。實(shí)踐證明，塔徑（D）與填料外徑（d）之比值有一個(gè)下限值，若徑比低于此下限值時(shí)，塔壁附近的填料空隙率大而不均勻，氣流易短路及液體壁流等現(xiàn)象劇增。一般推薦:D300時(shí)，選25的填料；時(shí)，選2538的填料。時(shí)，選用的填料。但一般大塔中常用的填料，但通量的提高不能補(bǔ)償成本的降低。2.4設(shè)計(jì)步驟本課程設(shè)計(jì)從以下幾個(gè)方面的內(nèi)容來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)（一）吸收塔的物料衡算；（二）填料塔的工藝尺寸計(jì)算；主要包括：塔徑，填料層高度及壓降；（三）輔助設(shè)備的選型；（四）繪制有關(guān)吸收操作圖紙。3、工藝計(jì)算3.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)3.

14、1.1 液相物性數(shù)據(jù) 對(duì)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)。由手冊(cè)查得，20時(shí)水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下： 密度為 L=998.2 kg/m3粘度為 L=0.001 Pa·s=3.6kg/(m·h)表面張力為L(zhǎng)=72.6 dyn/cm=940896 kg/h2SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù)為 DL=1.47×10-5m2/s=5.29×10-6m2/h（依Wilke-Chang計(jì)算，查化學(xué)工程基礎(chǔ)）3.1.2 氣相物性數(shù)據(jù)設(shè)進(jìn)塔混合氣體溫度為30，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 MVm=yiMi=0.06×64.06+0.94×29=3

15、1.104g/mol混合氣體的平均密度為Vm=PM/RT=101.33×31.104/（8.314×303.15）=1.2505kg/ m3混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊(cè)得20空氣的粘度為 V=1.81 ×10-5Pas=0.065kg/(mh)查手冊(cè)得SO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為 DV=0.018cm2/s=0.039 m2/h（依計(jì)算，其中273K時(shí)，1.013×10-5Pa時(shí)SO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為1.22×10-5m2/s，查化學(xué)工程基礎(chǔ)）3.1.3 氣液相平衡數(shù)據(jù)由手冊(cè)查得，常壓下20時(shí)SO2在水中的亨利系數(shù)為 E=3.5

16、5 ×103 kPa溶解度系數(shù)為H=/EM=998.2/（3.55×103×18.02）=0.0156kmol/（k·Pam3）相平衡常數(shù)為m=E/P=3.55×103/101.33=35.033.1.4 物料衡算（1）進(jìn)塔混合氣中各組分的量近似取塔平均操作壓強(qiáng)為101.33kPa，故：混合氣量 kmolh混合氣SO2中量103.58×0.066.215kmolh6.215×64.06=398.12kgh混合氣中空氣量103.58-6.21597.37kmolh97.37×292823.73kgh(2) 混合氣進(jìn)出

17、塔的摩爾組成 （3）混合氣進(jìn)出塔摩爾比組成進(jìn)塔氣相摩爾比為出塔氣相摩爾比為（4）出塔混合氣量出塔混合氣量=97.37+6.215×0.06=97.7429kmol/h=2823.73+398.12×0.06=2847.62kg/h（5）吸收劑（水）的用量L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(jì)算對(duì)于純?nèi)軇┪者^程，進(jìn)塔液相組成為X2=0取操作液氣比為 kmol/h(6)塔底吸收液組成X13.2填料塔的工藝尺寸的計(jì)算3.2.1塔徑的計(jì)算采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速。氣相質(zhì)量流量為WV=2575×1.2505=3220 kg/h液相質(zhì)量

18、流量可近似按純水的流量計(jì)算，即WL=4168.41×18.02=75114.75kg/h其中：L =998.2kg/m3 V =1.2505 kg/m3g = 9.81 m/s2 = 1.27×108 m/h2WV = 3220 kg/h WL = 75114.75 kg/hL =0.00100 Pa·s（1）采用Ecekert通用關(guān)聯(lián)圖法計(jì)算泛點(diǎn)氣速uF。通用填料塔泛點(diǎn)和壓降的通用關(guān)聯(lián)圖如下：圖3-1 填料塔泛點(diǎn)和壓降的通用關(guān)聯(lián)圖圖3-1中 u0空塔氣速，m /s； 濕填料因子，簡(jiǎn)稱填料因子，1 /m； 水的密度和液體的密度之比； g重力加速度，m /s2； V

19、、L分別為氣體和液體的密度，kg /m3； wV、wL分別為氣體和液體的質(zhì)量流量，kg /s。 此圖適用于亂堆的顆粒形填料，如拉西環(huán)、弧鞍形填料、矩鞍形填料、鮑爾環(huán)等，其上還繪制了整砌拉西環(huán)和弦柵填料兩種規(guī)整填料的泛點(diǎn)曲線。對(duì)于其他填料，尚無(wú)可靠的填料因子數(shù)據(jù)。Eckert通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為 查圖3-1查得縱坐標(biāo)值為 表3-1 散裝填料泛點(diǎn)填料因子平均值填料類型填料因子，1/mDN16DN25DN38DN50DN76金屬鮑爾環(huán)410117160金屬環(huán)矩鞍170150135120金屬階梯環(huán)160140塑料鮑爾環(huán)55028018414092塑料階梯環(huán)260170127瓷矩鞍11005502002

20、26瓷拉西環(huán)1300832600410查表3-1得：m/s（2）操作氣速由以下公式計(jì)算塔徑： 對(duì)于散裝填料，其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為u/uF=0.50.85取 u=0. 7uF=0.7×1.1152=0.7807m/s（3）塔徑由m圓整塔徑，取D=l.1m。 （4）泛點(diǎn)率校核： m/s(在允許范圍內(nèi))（5）填料規(guī)格校核： >8（6）液體噴淋密度校核： 取最小潤(rùn)濕速率為 （Lw）min=0.08 m3/m·h查填料手冊(cè)得 塑料階梯環(huán)比表面積at=132.5m2/m3Umin=（Lw）minat=0.08×132.5=10.6m3/ m2·hm3/m2h&g

21、t;Umin經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D=1100mm合理。 3.2.2填料層高度計(jì)算(1)傳質(zhì)單元數(shù)NOG解吸因數(shù)為：氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為：（2）傳質(zhì)單元高度的計(jì)算氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算表3-2 常見材質(zhì)的臨界表面張力值材質(zhì)碳瓷玻璃聚丙烯聚氯乙烯鋼石蠟表面張力, mN /m56617333407520查表3-2得 = 33 dyn/cm = 427680 kg/h2液體質(zhì)量通量為:氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：氣體質(zhì)量通量為:氣體質(zhì)量通量:液膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算:表3-3 常見填料塔的形狀系數(shù)填料類型球形棒形拉西環(huán)弧鞍開孔環(huán)值0.720.7511.191.45本設(shè)計(jì)填料類型為

22、開孔環(huán)，查表3-3得 =1.45,則又因u/uF=67.5250需要按下式進(jìn)行校正，即可得：則由（3） 填料層高度的計(jì)算由根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，填料層的設(shè)計(jì)高度一般為 Z(1.21.5)Z ，取25%富余量式中 Z設(shè)計(jì)時(shí)的填料高度，m； Z 工藝計(jì)算得到的填料層高度，m。得: = 1.25×5.07= 6.4m 設(shè)計(jì)取填料層高度為 表3-4 散裝填料分段高度推薦值填料類型h/DHmax/m拉西環(huán)2.54矩鞍586鮑爾環(huán)5106階梯環(huán)8156環(huán)矩鞍5156對(duì)于階梯環(huán)填料， ，查表3-4得 取 ，則h=8×1100=8800 mm6400mm<8800mm故需分為兩段，第一段高為

23、3.2m，第二段高為3.2m。3.2.3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: 表3-5 散裝填料壓降填料因子平均值填料類型填料因子, 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3-5表得，p =116 m-1縱坐標(biāo)為:查圖3-1Eckert通用關(guān)聯(lián)圖得: P/Z = 186Pa/m 填料層壓降為: P=186×6.4=1190

24、.4Pa4、輔助設(shè)備的計(jì)算及選型4.1除霧沫器穿過填料層的氣體有時(shí)會(huì)夾帶液體和霧滴，因此需在塔頂氣體排出口前設(shè)置除沫器，以盡量除去氣體中被夾帶的液體霧沫，常用的型式有填料除霧器、折流板式除霧器、絲網(wǎng)除霧器這幾類，SO2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。絲網(wǎng)除霧沫器：一般取絲網(wǎng)厚度H=100150 mm，氣體通過除沫器的壓降約為120250pa。4.2液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)（1） 液體分布器的選型該吸收塔液相負(fù)荷較大，而氣相負(fù)荷相對(duì)較低，故選用槽式液體分布器。（2） 分布點(diǎn)密度計(jì)算表4-1 Eckert的散裝

25、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=750170D120042按Eckert建議值，因該塔液相負(fù)荷較大，設(shè)計(jì)取噴淋點(diǎn)密度為140點(diǎn)/m2 。布液點(diǎn)數(shù)為n=0.785×1.12×140=132.98133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：二級(jí)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(diǎn)采用三角形排列，實(shí)際設(shè)計(jì)布點(diǎn)數(shù)為 n=132點(diǎn).圖4-1 槽式液體分布器二級(jí)槽的布液點(diǎn)示意圖（3）布液計(jì)算由重力型液體分布器布液能力計(jì)算由式中 Ls液體流量，m3/s

26、； n開孔數(shù)目(分布點(diǎn)數(shù)目)； 孔流系數(shù)，通常取0.550.60； d0孔徑，m ； H開孔上方的液位高度，m。 取=0.60， =160mm,則設(shè)計(jì)取液體分布器的安裝一般高于填料層表面150300 mm (取決于操作彈性)，槽式分布器主槽分槽高度均取210mm，主槽寬度為塔徑的0.70.8，這里取塔徑的0.7，分槽寬度由液體量及停留時(shí)間確定，最低液位為50mm為宜，最高液位由操作彈性塔內(nèi)允許高度及造價(jià)確定，一般為200 mm 左右。4.3液體再分布器升氣管式液體再分布器在離填料頂面一定距離處，噴淋的液體便開始向塔壁偏流，然后沿塔壁下流，塔中心處填料的不到好的潤(rùn)濕，形成所謂的“干錐體”的不正常

27、現(xiàn)象，減少了氣液兩相的有效接觸面積。因此每隔一定的距離設(shè)置液體再分布裝置，以克服此現(xiàn)象。由于塔徑為1100mm，因此可選用升氣管式再分布器，分布外徑1180mm，升氣管數(shù)8。4.4填料支撐裝置填料支撐結(jié)構(gòu)是用于支承塔內(nèi)填料及其所特有的氣體和液體的重量之裝置。對(duì)填料支承結(jié)構(gòu)的基本要求是：有足夠的強(qiáng)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)。氣體噴射式支承板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：為氣體和液體提供了不同的通道，氣體易于進(jìn)入填料層，液體也可自由排出，避免了因液體積聚而發(fā)生液泛的可能

28、性，并有利于液體的均勻再分配。氣體噴射式支承板有圓柱升氣管式和梁式，而以梁式較為優(yōu)越，梁式支承板用于小塔可制成整體式，用于大塔則分塊制作或塔內(nèi)組裝。它可提供超過90%的自由截面（有時(shí)甚至達(dá)到100%），保證氣體通量大，阻力小。因此，在新型填料塔中廣泛采用了這種結(jié)構(gòu)。這里選用分塊梁式支承板。4.5填料壓緊裝置為防止在上升氣流的作用下填料床層發(fā)生松動(dòng)或者跳動(dòng)，需在填料層上方設(shè)置填料壓緊裝置。對(duì)于塑料散裝填料，本設(shè)計(jì)選用床層限制板。4.6氣體和液體的進(jìn)出口裝置管道的公稱直徑6580100125150200250300350400450500600（1）氣體和液體的進(jìn)出口直徑的計(jì)算由公式 Vs 為流體

29、的體積流量，m3/su 為適宜的流體流速，m/s .常壓氣體進(jìn)出口管氣速可取1020m/s；液體進(jìn)出口速度可取0.81.5 m/s（必要時(shí)可加大）。選氣體流速為15 m/s 由VS=2575/3600=0.715 m3/s 代入上公式得d=247mm圓整之后，氣體進(jìn)出口管徑為d=250mm選液體流速為2.0 m/s，由VS=4168.41×18.02（3600×998.2）=0.021m3/s 代入上公式得d=116mm,圓整之后液體進(jìn)出口管徑為d=125mm（2）底液出口管徑：選擇 d= 150 mm（3）泵的選型由計(jì)算結(jié)果可以選用：IS100-80-125型的泵（4）塔

30、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(lái)，該高度一般取1.2-1.5。安裝液體再分布器所需的塔空間高度依據(jù)所用分布器的形式而定一般需要1-1.5m的高度。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(shí)間確定出空間容積，然后根據(jù)該容積和塔徑計(jì)算出塔釜所占的空間高度。塔底液相

31、液相停留時(shí)間按1min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1.6米，所以塔的附屬空間高度可以取4.1米。（5）人孔公稱壓力公稱直徑密封面型標(biāo)準(zhǔn)號(hào)常壓450 mm平面(FS)HG21515-955、設(shè)計(jì)結(jié)果匯總課程設(shè)計(jì)名稱水吸收SO2填料吸收塔的設(shè)計(jì)操作條件操作溫度：20攝氏度操作壓力：101.33kPa物性數(shù)據(jù)液相氣相液體密度998.2kg/m3混合氣體平均摩爾質(zhì)量31.104kg/kmol液體粘度3.6kg/(m h)混合氣體的平均密度1.2505kg/m3液體表面張力940896kg/h2混合氣體的粘度0.065kg/(mh)SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù)5.29

32、×10-6m2/hSO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)0.039m2/h重力加速度1.27×108m/h氣液相平衡數(shù)據(jù)SO2在水中的亨利系數(shù)E相平衡常數(shù)m溶解度系數(shù)H3.55×103 kpa35.030.0156kmol/kPam3物料衡算數(shù)據(jù)Y1Y2X1X2氣相流量G液相流量L最小液氣比操作液氣比0.0640.003840.001410103.58 kmol/ h4168.41 kmol/ h32.9342.81工藝數(shù)據(jù)氣相質(zhì)量流量液相質(zhì)量流量塔徑氣相總傳質(zhì)單元數(shù)氣相總傳質(zhì)單元高度填料層高度填料層壓降3220kg/h75114.75kg/h1.1m7.4270.682m6.

33、4m1190.4pa填料塔附件除沫器液體分布器填料壓緊裝置填料支撐裝置液體再分布器絲網(wǎng)式二級(jí)槽式床層限制版分塊梁式升氣管式結(jié)構(gòu)尺寸一覽表氣體進(jìn)出口管徑液體進(jìn)出口管徑底液出口管徑附屬塔高總塔高250mm125mm150mm4.1m10.5m6、主要符號(hào)說(shuō)明at填料的總比表面積，m2/m3aW填料的潤(rùn)濕比表面積，m2/m3d填料直徑，m；D塔徑，m；DL液體擴(kuò)散系數(shù)，m2/s；Dv氣體擴(kuò)散系數(shù)，m2/s ； ev液沫夾帶量,kg(液)/kg(氣)； g重力加速度，9.81 m/s2 ； h填料層分段高度，m； HETP關(guān)聯(lián)式常數(shù)； hmax允許的最大填料層高度，m； HB塔底空間高度，m； HD塔頂空間高度，m； HOG氣相總傳質(zhì)單元高度，m； kG氣膜吸收系數(shù)，kmol/(m2·s·kPa)； kL液膜吸收系數(shù)，m/s； KG氣相總吸收系數(shù)，kmol/(m2·s·kPa)； Lb液體體積流量，m3/h； LS液體體積流量，m3/s； LW潤(rùn)濕速率，m3/(m·s)； m相平衡常數(shù)，無(wú)因次； n篩孔數(shù)目； NO