化工原理課程設(shè)計(jì)---水吸收氨氣-資料

1、化工原理課程設(shè)計(jì)（清水吸U氨氣）化工原理課程設(shè)計(jì)水吸收氨氣填料塔設(shè)計(jì)學(xué)院醫(yī)藥化工學(xué)院專業(yè) 化學(xué)工程與工藝班 級 姓 名 學(xué) 號 090350=指導(dǎo)教師蔣贛、嚴(yán)明芳2011年12月25日目錄前言 11,水吸收氨氣填料塔工藝設(shè)計(jì)方案簡介 41.1 任務(wù)及操作條件 41.2 設(shè)計(jì)案的確定 41.3 填料的選擇 42 .工藝計(jì)算 62.1 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) 62.1.1 液相物性的數(shù)據(jù) 62.1.2 氣相物性的數(shù)據(jù) 62.1.3 氣液相平衡數(shù)據(jù) 62.1.4 物料衡算72.2 填料塔的工藝尺寸的計(jì)算 72.2.1 塔徑的計(jì)算 72.2.2 填料層高度計(jì)算92.2.3 填料層壓降計(jì)算 122.2.4 液體分

2、布器簡要設(shè)計(jì) 133 .輔助設(shè)備的計(jì)算及選型 153.1 填料支承設(shè)備 153.2 填料壓緊裝置 163.3 液體再分布裝置 164 .設(shè)計(jì)一覽表 175 .后記 186 .參考文獻(xiàn) 107 .主要符號說明 108 .附圖（工藝流程簡圖、主體設(shè)備設(shè)計(jì)條件圖）在煉油、石油化工、精細(xì)化工、食品、醫(yī)藥及環(huán)保等部門，塔設(shè)備屬于使用 量大應(yīng)用面廣的重要單元設(shè)備。塔設(shè)備廣泛用于蒸儲(chǔ)、吸收、萃取、洗滌、傳熱 等單元操作中。所以塔設(shè)備的研究一直是國內(nèi)外學(xué)者普遍關(guān)注的重要課題。在化學(xué)工業(yè)中，經(jīng)常需要將氣體混合物中的各個(gè)組分加以分離， 其主要目的 是回收氣體混合物中的有用物質(zhì)，以制取產(chǎn)品，或除去工藝氣體中的有害成

3、分， 使氣體凈化，以便進(jìn)一步加工處理，或除去工業(yè)放空尾氣中的有害成分， 以免污 染空氣。吸收操作是氣體混合物分離方法之一， 它是根據(jù)混合物中各組分在某一 種溶劑中溶解度不同而達(dá)到分離的目的。塔設(shè)備按其結(jié)構(gòu)形式基本上可分為兩類；板式塔和填料塔。以前在工業(yè)生產(chǎn) 中，當(dāng)處理量大時(shí)多用板式塔，處理量小時(shí)采用填料塔。近年來由于填料塔結(jié)構(gòu) 的改進(jìn)，新型的、高負(fù)荷填料的開發(fā)，既提高了塔的通過能力和分離效能又保持 了壓降小、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。因此，填料塔已經(jīng)被推廣到大型氣、液操作中，在 某些場合還代替了傳統(tǒng)的板式塔。如今，直徑幾米甚至幾十米的大型填料塔在工 業(yè)上已非罕見。隨著對填料塔的研究和開發(fā)，性能優(yōu)良的填料

4、塔必將大量用于工 業(yè)生產(chǎn)中。綜合考察各分離吸收設(shè)備中以填料塔為代表， 填料塔技術(shù)用于各類工業(yè)物系的分 離，雖然設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在塔體及塔內(nèi)件等核心部分 ，但與之相配套的外部工藝和換 熱系統(tǒng)應(yīng)視具體的工程特殊性作相應(yīng)的改進(jìn)。 例如在DMF0收裝置的擴(kuò)產(chǎn)改造項(xiàng) 目中，要求利用原常壓塔塔頂蒸汽，工藝上可以在常壓塔及新增減壓塔之間采用 雙效蒸儲(chǔ)技術(shù)，達(dá)到降低能耗、提高產(chǎn)量的雙重效果，在硝基氯苯分離項(xiàng)目中；改原多塔精儲(chǔ)、兩端結(jié)晶工藝為單塔精儲(chǔ)、端結(jié)晶流程 ,并對富問硝基氯苯母液 進(jìn)行精微分離,獲得99%以上的問硝基氯苯,既提高產(chǎn)品質(zhì)量,又取得了降低能 耗的技術(shù)效果。過程的優(yōu)缺點(diǎn)：分離技術(shù)就是指在沒有化學(xué)反應(yīng)的

5、情況下分離出混合物中特定組 分的操作。這種操作包括蒸儲(chǔ)，吸收，解吸，萃取，結(jié)晶，吸附，過濾，蒸發(fā)， 干燥，離子交換和膜分離等。利用分離技術(shù)可為社會(huì)提供大量的能源， 化工產(chǎn)品 和環(huán)保設(shè)備，對國民經(jīng)濟(jì)起著重要的作用。為了使1填料塔的設(shè)計(jì)獲得滿足分離 要化工原理課程設(shè)計(jì)（清水吸U氨氣）1求的最佳設(shè)計(jì)參數(shù)（如理論板數(shù)、熱負(fù)荷等）和最優(yōu)操作工況（如進(jìn)料位置、回流 比等），準(zhǔn)確地計(jì)算出全塔各處的組分濃度分布（尤其是腐蝕性組分）、溫度分布、 汽液流率分布等，常采用高效填料塔成套分離技術(shù)。而且，20世紀(jì)80年代以來, 以高效填料及塔內(nèi)件為主要技術(shù)代表的新型填料塔成套分離工程技術(shù)在國內(nèi)受 到普遍重視。由于其具有

6、高效、低阻、大通量等優(yōu)點(diǎn) ，廣泛應(yīng)用于化工、石化、 煉油及其它工業(yè)部門的各類物系分離。氨是化工生產(chǎn)中極為重要的生產(chǎn)原料，但是其強(qiáng)烈的刺激性氣味對于人體健 康和大氣環(huán)境都會(huì)造成破壞和污染，氨對接觸的皮膚組織都有腐蝕和刺激作 用，可以吸收皮膚組織中的水分，使組織蛋白變性，并使組織脂肪皂化， 破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)。氨的溶解度極高，所以主要對動(dòng)物或人體的上呼吸道有 刺激和腐蝕作用，常被吸附在皮膚粘膜和眼結(jié)膜上，從而產(chǎn)生刺激和炎癥。 可麻痹呼吸道纖毛和損害粘膜上皮組織，使病原微生物易于侵入，減弱人 體對疾病的抵抗力。氨通常以氣體形式吸入人體，氨被吸入肺后容易通過 肺泡進(jìn)入血液，與血紅蛋白結(jié)合，破壞運(yùn)氧功能。進(jìn)

7、入肺泡內(nèi)的氨，少部 分為二氧化碳所中和，余下被吸收至血液，少量的氨可隨汗液、尿液或呼 吸排出體外。短期內(nèi)吸入大量氨氣后會(huì)出現(xiàn)流淚、咽痛、咳嗽、胸悶、呼吸困難、 頭暈、嘔吐、乏力等。若吸入的氨氣過多，導(dǎo)致血液中氨濃度過高，就會(huì) 通過三叉神經(jīng)末梢的反射作用而引起心臟的停搏和呼吸停止，危及生命。長期接觸氨氣，部分人可能會(huì)出現(xiàn)皮膚色素沉積或手指潰瘍等癥狀； 氨氣被呼入肺后容易通過肺泡進(jìn)入血液，與血紅蛋白結(jié)合，破壞運(yùn)氧功能。 短期內(nèi)吸入大量氨氣后可出現(xiàn)流淚、咽痛、聲音嘶啞、咳嗽、痰帶血絲、 胸悶、呼吸困難，可伴有頭暈、頭痛、惡心、嘔吐、乏力等，嚴(yán)重者可發(fā) 生肺水月中、成人呼吸窘迫綜合癥，同時(shí)可能生呼吸道

8、刺激癥狀。因此，吸 收空氣中的氨，防止氨超標(biāo)具有重要意義。因此，為了避免化學(xué)工業(yè)產(chǎn)生的大量的含有氨氣的工業(yè)尾氣直接排入大氣而造成 空氣污染，需要采用一定方法對于工業(yè)尾氣中的氨氣進(jìn)行吸收，本次課程設(shè)計(jì)的目的是根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用填料吸收塔吸收的方法來凈化含有氨氣的工業(yè)尾氣，使2化工原理課程設(shè)計(jì)（清水吸U氨氣）其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)采填料塔進(jìn)行吸收操作是因?yàn)樘盍峡梢蕴峁┚薮?的氣液傳質(zhì)面積而且填料表面具有良好的湍流狀況，從而使吸收過程易于進(jìn)行 而且，填料塔還具有結(jié)構(gòu)簡單、壓降低、填料易用耐腐蝕材料制造等優(yōu)點(diǎn)，從而 可以使吸收操作過程節(jié)省大量人力和物力。利用混合氣體中各組分在同一種液體 （溶劑）中溶解度差

9、異而實(shí)現(xiàn)組分分離 的過程稱為氣體吸收氣體吸收是一種重要的分離操作，它在化工生產(chǎn)中主要用來 達(dá)到以下幾種目的。（1）分離混合氣體以獲得一定的組分。（2）除去有害組分以凈 化氣體。（3）制備某種氣體的溶液。一個(gè)完整的吸收分離過程，包括吸收和解吸 兩個(gè)部分。典型過程有單塔和多塔、逆流和并流、加壓和減壓等。3化工原理課程設(shè)計(jì)（清水吸U氨氣）1 .水吸收氨氣填料塔工藝設(shè)計(jì)方案簡介1.1 任務(wù)及操作條件混合氣（空氣、NH3 ）處理量：2600m3/h;進(jìn)塔混合氣含NH3 7% （體積分?jǐn)?shù)）；溫度:20C;進(jìn)塔吸收劑（清水）的溫度：20C;NH3回收率：96%;操作壓力為常壓101.3k Pa1.2 設(shè)計(jì)方

10、案的確定在化學(xué)工業(yè)中，經(jīng)常需要將氣體混合物中的各個(gè)組分加以分離，其主要目的 是回收氣體混合物中的有用物質(zhì)，以制取產(chǎn)品，或除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)放空尾氣中的有害成分，以免污染空氣。吸收操作是氣體混合物分離方法之一， 它是根據(jù)混合物中各組分在某一 種溶劑中溶解度不同而達(dá)到分離的目的。氨是化工生產(chǎn)中極為重要的生產(chǎn)原料，但是其強(qiáng)烈的刺激性氣味對于人體健 康和大氣環(huán)境都會(huì)造成破壞和污染，因此，為了避免化學(xué)工業(yè)產(chǎn)生的大量的含有 氨氣的工業(yè)尾氣直接排入大氣而造成空氣污染，需要采用一定方法對于工業(yè)尾氣 中的氨氣進(jìn)行吸收，本次化工原理課程設(shè)計(jì)的目的是根據(jù)設(shè)計(jì)要求采

11、用常壓常溫 下填料吸收塔吸收的方法來凈化含有氨氣的工業(yè)尾氣，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì) 采用填料塔進(jìn)行吸收操作是因?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，從而使吸收過程易于進(jìn)行，而且，填料塔還具有結(jié)構(gòu)簡 單、壓降低、填料易用耐腐蝕材料制造等優(yōu)點(diǎn)，從而可以使吸收操作過程節(jié)省大 量人力和物力。1.3 填料的選擇塔填料（簡稱為填料）是填料塔的核心構(gòu)件，它提供了氣、液兩相相接觸傳質(zhì)與 傳熱的表面，其性能優(yōu)劣是決定填料塔操作性能的主要因素。 填料的比表面積越 大，氣液分布也就越均勻，傳質(zhì)效率也越高，它與塔內(nèi)件一起決定了填料塔的性質(zhì)。因此，填料的選擇是填料塔設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。塔填料的選

12、擇包括確定填料的種類、 規(guī)格及材料。填料的種類主要從傳質(zhì)效 率、通量、填料層的壓降來考慮，填料規(guī)格的選擇常要符合填料的塔徑與填料公 稱直徑比值D/d。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料。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，可分為環(huán) 形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等。拉西環(huán)鮑爾環(huán)階梯環(huán)弧鞍形填料矩鞍形填料塑料填料的材質(zhì)主要包括聚丙烯、 聚乙烯及聚氯乙烯等，國內(nèi)一般多采用聚 丙烯材質(zhì)。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無機(jī)酸、堿和有機(jī)溶劑的腐 蝕。其耐溫性良好，可長期在100c以下使用。設(shè)計(jì)選用填料塔，填料為散裝聚丙烯 DN50階

13、梯環(huán)填料。國內(nèi)階梯環(huán)特性數(shù)據(jù)材外徑外徑x高x厚比表面積空隙率個(gè)數(shù)堆積密度干填料因子填料因子質(zhì)d, mmdx Hx 8at, m/m3e, m/m3n,個(gè)/m33p p, kg/mat/ s 3,n-i,m1塑2525X17.5 X1.42280.908150097.83132403838X19X 1132.50.912720057.5175.6120料5050X30X 1.5114.20.927998076.8143.1807676X37X389.950.929342068.4112726化工原理課程設(shè)計(jì)（清水吸U氨氣）2.工藝計(jì)算2.1 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)2.1.1 液相物性數(shù)據(jù)對低濃度吸收過程，

14、溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊查的，20 c水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度：p i=998.2Kg/m3粘度：以 L=1.005mPa S =0.001Pa- S=3.6Kg/ （ m h）表面張力：o- l =72.6dyn/cm=940 896Kg/ h2氨氣在水中的擴(kuò)散系數(shù)：Dl=1.80X10-9 m2/s=1.80X10-9X3600 m2/h=6.480 乂 10-6m2/h2.1.2 氣相物性的數(shù)據(jù)混合氣體平均摩爾質(zhì)量：Mvm = 2 yiMi=0.070X 17+0.930X 29=28.16混合氣體的平均密度：p vm=PMN=101.3X28.16/（8.314X

15、293）=1.171Kg/m3混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊的20c空氣的粘度：一一一5一一 ，、仙 v=1.81 X 10 5Pa s=0.065K（ m h）查手冊得氨氣在20c空氣中擴(kuò)散系數(shù)：Dv= 0.189 cm2/s=0.068 m2/s2.1.3 氣液相平衡數(shù)據(jù)20 C下氨在水中的溶解度系數(shù)：H =0.725kmol/（m3，kpa）,常壓下20c時(shí)亨利系數(shù):=998.2/ (0.725 X 18.02)=76.40KpaE_ Pl998.2m相平衡常數(shù)：小心尸 0.725x18.02x101.3= 0.7542.1.4 物料衡算進(jìn)塔氣相摩爾比：Yi = y =0.0

16、70/ ( 10.070) =0.0751- yi出塔氣相摩爾比：Y2=Yi (1小)=0.075X ( 10.998) =0.00015進(jìn)塔惰性氣相流量：V=2600/22.4X 273/ (273+20) 乂 ( 10.070) =100.6Kmol/h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, 即：/ L、丫1 Y 2()min =VY/m X2對純?nèi)軇┪者^程，進(jìn)塔液相組成為X2=0,則(L) min= (0.0750.00015) / 0.075/(0.754 0)=0.752取操作液氣比為最小液氣比1.8倍，則-=1.8X0.752=1.354,因止匕 L=1

17、.354 X 100.6=136.22Kmol/hV由全塔物料衡算得：V (Y1Y2)=L (X1X2), 得 X1=100.6X (0.075 0.00015) /136.22=0.055282.2填料塔的工藝尺寸的計(jì)算2.2.1 塔徑的計(jì)算混合氣體的密度:7VPMRT101.3 103 28.4 10 "8.315 2933=1.183 kg /m8化工原理課程設(shè)計(jì)(清水吸U氨氣)塔徑氣相質(zhì)量流量為：.V=2600X 1.183=3076Kg/ h液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計(jì)算，即 ：以=136.22 18.02=2455 kg/h塑料階梯環(huán)特性數(shù)據(jù)據(jù)如下公秣直徑小imm1外

18、拄，高w厚 d 箕 h * a nun1比表面積Q空戮率上琳個(gè)數(shù)nCD-31堆根幅度也 Wn?干填料因了252288J SOW97.83123838x19k1jQ132.5可27 Mo57.51755050x23x LSIM 292.710 740MB1437690_92.93 42068.41J2用貝恩霍根關(guān)聯(lián)式計(jì)算泛點(diǎn)氣速:查表得比表面積：at=114.2m2/m3 ,A=0.204,K=1.75, w =0.927 ,得:廿4 ：廿8H產(chǎn).一A K1- =0.508=0.310V L因此計(jì)算得： uF = 4.23m/s 取 u =0.8uf=1 >4.23m/s =4.23m/s

19、由 D=J4VL = （4或600/3600） / （ 3.14 4.23） 0.5=0.466m圓整塔徑，取 D=0.5m （常用的標(biāo)準(zhǔn)塔徑為 400、500、600、700、800、1000、1200、1400、1600、2000、2200）uUf泛點(diǎn)率校核：u=2600/3600/(0.785 0.52)=3.68m/s = 3.68/4.23X 100% =87.00% (在允許范圍內(nèi))填料規(guī)格校核：D/d=500/50=10>8液體噴淋密度校核：因填料為50m佛25mrK 1.5mm,塔徑與填料尺寸之比大于 8,固取最小潤濕 速度為(Lw)min=0.08 m3/(m h),查

20、常用散裝填料的特性參數(shù)表，得at=114.2m2/m3Umin= (Lw) min at =0.08x 114.2=9.136m3/m2 hU=136.22 X8.02/998.2/ (0.785X0.52) =12.53>Umin經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D= 500mm是合理的。2.2.2 填料層高度計(jì)算查表知，0 C ,101.3 kpa下，NH 3在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)：D0=0.17cm2/s由Dg101.3kpa 下,NH 3在空氣中的擴(kuò)散系數(shù):Dg= Do(-3101.3 293 7)()2101.3 2732.=0.189cm / s10液相擴(kuò)散系數(shù)：DL =1.80 1

21、0m2/sY2*=mX 2=0Y1*=mX 1=0.754X 0.05528=0.042化工原理課程設(shè)計(jì)（清水吸U氨氣）脫吸因數(shù)：S=mV/L=0.754X 100.6/136.22=0.5568氣相總傳質(zhì)單元數(shù)：NoG='ln"S + S】1 S 乂一 X=1/ ( 10.5568) ln (1 0.5568) 乂 ( 0.075 0) / ( 0.00015 0) =12.19氣相總傳單元高度采用修正的思田關(guān)聯(lián)式計(jì)算：aw =1-exp-1.45 (工產(chǎn)atUL )0.1 at "lUL2atL2g-0.05UL2：L L at嚴(yán)12液體質(zhì)量通量為 Ul=136

22、.22X 18.02/(0.785X 0.52)=12507.9Kg/m2 h氣體質(zhì)量通量為 Uv=2600X 1.183/ (0.785X 0.52)=15672.9Kg/m2 h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:aw =1 -exp -1.45 1)0.75atlU l2:L；Lat)0.2不同材質(zhì)的6 c值見下表不同材質(zhì)的6 c值材質(zhì)鋼陶瓷聚乙烯聚氯乙烯碳玻璃涂石蠟的表面3表面張力，N/mX 1075613340567320查表知，二一 c = 33dyn / cm = 427680 kg / h2氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算:% = 0.237 (三產(chǎn)-(放嚕) A 氏 PM RT

23、= 0 237' ( 15672.9 嚴(yán) X(。幻3 X 114.2X、36。屋1。7,114.2x0.065;1,18x0.ISQxlO,xJdOO>8.314x293=0. 1497 kmol /(m2 h kpa)液膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：心=0,0095 .( 3 戶.( 0 尸("一名戶4 4 Pl'dl Pl二 0。0州 x(12507.9 x (任3 x 3 6U27M10*U 534x1142x3.69982x1,80乂 10-9 乂3600)998 2=0.4596查下表得：二=1.45uUf各類填料的形狀系數(shù)填料類型球棒拉西環(huán)弧鞍開孔環(huán)w值0.

24、720.7511.191.45匯G0二七 明 火”= 0.1497 x Q. 534xll4.2xl.45n = 13. lkmol f(m3 h kpd)= /= 0 4596 Mo 534xii4 2/145*= 32.52 %= 3.68/ 4.23 100% =87.00% >50%,-Ga =1 9.5 (- 0.5)1, GaU F/日由得u2 2,-La =1 2.6 (-0.5) . , LaUfrGtr= 1 + 9.5x(0.6628 0.5)ux 7 6945 = 13,451我 的©/口 =卜 + Z6x(0.6628 0.5)： :x24,70865

25、= 25,8929 %化工原理課程設(shè)計(jì)（清水吸U氨氣）KQ = -j j=18* 35 Kmol/ tm; h - KPa），qa+ H qa 46.19 0.725x42. OiHmf _ I 一 =.IQQi 6.f nyrj由_ 一 ；'一一由 Z=HoGNoG=0.2758X2.19=3.36mZ，=1.43.36=4.704m設(shè)計(jì)取填料層高度：Z，=5mh =815.查表，對于階梯環(huán)填料，Dhmax<6m ,設(shè)計(jì)填料層高度：5m。2.2.3 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:已知：力= 89m縱坐標(biāo)為:r"pYg"工S

26、Pl%詈三號-6歿（"產(chǎn)=136.22柳隰（沙產(chǎn)=0 0275 的 pL 2600x1.183 998.2TM通用壓降關(guān)聯(lián)圖國中分別為胃液怕流率，以小 氏工一”分別為/揶相甫度，婕”此一液相粘度,mPaf液相密度核正系政，“產(chǎn)出3液口力一一實(shí)驗(yàn)測取謂填料因千各種境攜伯中直挈于填料性棲表中國一.運(yùn)力加速麥,m火查圖上圖得， P/Z=100X9.81=981.00Pia/m填料層壓P1為： P=981.00X 5=4.905KPa2.2.4 液體分布器簡要設(shè)計(jì)液體分布器的選型：該吸收塔液相負(fù)荷較大，而氣相負(fù)荷相對較低。故選用 槽式分布器。分布點(diǎn)密度計(jì)算：按 Eckert建議值，D=400

27、時(shí)，噴淋點(diǎn)的密度為330點(diǎn)/m2, D=750時(shí)，噴淋點(diǎn) 的密度為170點(diǎn)/ m2,設(shè)計(jì)取噴淋密度為280點(diǎn)/m2。則總布液孔數(shù)為：n=0.785 >0.52X280=55實(shí)際總布液孔數(shù)：54點(diǎn)布液計(jì)算：由 LS = d；nq" 2g ；：H4A _ Bti, 22X is. 025 = 0 0006831 m; 占'3600x998.2取6=0.60 , AH =160mmd . 三=I 4x0,0006831-,- 3 J4x54> 0 6x72x9.810J6=0.00302 m則 -163 .輔助設(shè)備的計(jì)算及選型3.1 填料支承設(shè)備支填料支承裝置用于支承塔

28、填料及其所持有的氣體、液體的質(zhì)量，同時(shí)起著 氣液流道及氣體均布作用。故在設(shè)計(jì)支承板是應(yīng)滿足下列三個(gè)基本條件：（1）自 由截面與塔截面之比不小于填料的空隙率；（2）要有足夠的強(qiáng)度承受填料重量及 填料空隙的液體；（3）要有一定的耐腐蝕性。用豎扁鋼制成的柵板作為支承板最為常用， 如下圖中的（a）。柵板可以制成 整塊或分塊的。一般當(dāng)直徑小于500mm時(shí)可制成整塊；直徑為600800mm時(shí), 可以分成兩塊；直徑在9001200mm時(shí)，分成三塊；直徑大于1400mm時(shí)，分 成四塊；使每塊寬度約在300400mm之間，以便拆裝。柵板條之間的距離應(yīng)約為填料環(huán)外徑的 0.60.7。在直徑較大的塔中，當(dāng)填 料環(huán)尺

29、寸較小的，也可采用間距較大的柵板，先在其上布滿尺寸較大的十字分隔 瓷環(huán)，再放置尺寸較小的瓷環(huán)。這樣，柵板自由截面較大，如下圖（ c）所示。當(dāng)柵板結(jié)構(gòu)不能滿足自由截面要求時(shí)，可采用如下圖（b）所示的升氣管式 支承板。氣相走升氣管齒縫，液相由小孔及縫底部溢流而下。這類支承板，有足 夠齒縫時(shí)，氣相的自由截面積可以超過整個(gè)塔德橫截面積，所以絕不會(huì)在此造成液泛。本設(shè)計(jì)塔徑D=500mm,采用結(jié)構(gòu)簡單、自由截面較大、金屬耗用量較小， 由豎扁鋼制成的柵板作為支承板，將其制成整塊，柵板條之間的距離約為 24.7mm。為了改善邊界狀況，可采用大間距的柵條，然后按正方形排列的瓷質(zhì) 十字環(huán)，作為過渡支承，以取得較大

30、的孔隙率。由于采用的是6 50mm勺填料，所以可用小75mmS十字環(huán)。填料支撐裝置對于保證填料塔的操作性能具有重大作用。采用結(jié)構(gòu)簡單、自 由截面較大、金屬耗用量較小的柵板作為支撐板。為了改善邊界狀況，可采用大 間距的柵條，然后按正方形排列的瓷質(zhì)十字環(huán)， 作為過渡支撐，以取得較大的孔 隙率。由于采用的是438mm的填料，所以可用475mm的十字環(huán)。塔彳至D=500mm,設(shè)計(jì)柵板制成整塊，每塊寬度為400mm,每塊重量不超過化工原理課程設(shè)計(jì)（清水吸U氨氣）700N,以便從人孔進(jìn)行裝卸。(b)升氣管式(c)十字隔板環(huán)層(a)柵板3.2 填料壓緊裝置填料上方安裝壓緊裝置可防止在氣流的作用下填料床層發(fā)生

31、松動(dòng)和跳動(dòng)。填料壓緊裝置分為填料壓板和床層限制板兩大類，每類又有不同的型式，填料壓板自由放置于填料層上端，靠自身重量將填料壓緊。它適用于陶瓷、石墨等制成的 易發(fā)生破碎的散裝填料。床層限制板用于金屬、塑料等制成的不易發(fā)生破碎的散 裝填料及所有規(guī)整填料。床層限制板要固定在塔壁上，為不影響液體分布器的安 裝和使用，不能采用連續(xù)的塔圈固定，對于小塔可用螺釘固定于塔壁，而大塔則 用支耳固定。本設(shè)計(jì)中填料塔在填料裝填后于其上方安裝了填料壓緊柵板。3.3 液體再分布裝置氣液兩相在填料層中流動(dòng)時(shí)，受阻力的影響，易發(fā)生偏流現(xiàn)象，導(dǎo)致亂堆填 料層內(nèi)氣液分布不均，使傳質(zhì)效率下降。為防止偏流，可間隔一定高度在填料層

32、內(nèi)設(shè)置再分布裝置，將流體先經(jīng)收集后重新分布。最簡單的再分布裝置為截錐式 再分布器，其結(jié)構(gòu)簡單安裝方便。故選擇截錐式再分布器。本設(shè)計(jì)采用的是分配錐形的再分布器，其最簡單沿壁流下的液體用分配錐再 將它導(dǎo)入中央截錐小頭的直徑一般為(0.70.8)Di ,本設(shè)計(jì)取500>0.8=400mm,為了增加氣體流過是的自由截面積， 在分配錐上開設(shè)4個(gè)管孔，錐體與塔壁夾角 取在 35, 45；,取 h=80mm。4 .設(shè)計(jì)一覽表填料吸收塔設(shè)計(jì)一覽表吸收塔類型：聚丙烯階梯環(huán)吸收填料塔工藝參數(shù)名稱一一- .一.一3混合氣處理重：2600 m /h物料名稱清水氨氣糜作壓力，kPa101. 3101.3操作溫度，

33、C2020流速，m/s12507.915672.9液體密度，kg/m3998.20.991流量，kg/h24553076塔徑，mm500填料層局度，mm5000壓降，KPa4.905分布點(diǎn)數(shù)55 （實(shí)際：54）黏度，kg/(m*h)3.60.0656表面張力，kg/h940896427680（聚乙烯）19化工原理課程設(shè)計(jì)（清水吸U氨氣）5 .后記經(jīng)過了近一周時(shí)間的課程設(shè)計(jì)，現(xiàn)在終于完成了這次的課程設(shè)計(jì)。我的化工 原理課程設(shè)計(jì)是水吸收氨過程填料塔的設(shè)計(jì)，這是關(guān)于吸收中填料塔的設(shè)計(jì)。填 料塔是以塔內(nèi)裝有大量的填料為相接觸構(gòu)件的氣液傳質(zhì)設(shè)備。 填料塔的結(jié)構(gòu)較簡 單，壓降低，填料易用耐腐蝕材料制造等優(yōu)

34、點(diǎn)。在填料的選擇中，從經(jīng)濟(jì)方面考慮采用聚丙烯階梯環(huán)填料，填料顆粒大小， 我采用試差法，來認(rèn)為DN50計(jì)算得的結(jié)果比比較好。雖然在同類填料中，尺寸 越小的，分離效率越高，但它的阻力將增加，通量減小，填料費(fèi)用也增加很多。 用DN50計(jì)算所得的D/d值也符合階梯環(huán)推薦值。解決了上面的問題之后就是通過查找手冊之類的書籍來確定輔助設(shè)備的選 型，我選擇柵板支承裝置作為填料支撐，并選擇好噴淋裝置。本設(shè)計(jì)我們所設(shè)計(jì)的填料塔持液量小， 填料塔結(jié)構(gòu)較為簡單，造價(jià)適合。不 過，它的操作范圍小，填料潤濕效果差，當(dāng)液體負(fù)荷過重時(shí)，易產(chǎn)生液泛，不宜 處理易聚合或含有固體懸浮物的物料等。通過這次的課程設(shè)計(jì)，讓我從中體會(huì)到很

35、多。課程設(shè)計(jì)是我們在校大學(xué)生必 須經(jīng)過的一個(gè)過程，通過課程設(shè)計(jì)的鍛煉，可以為我們即將來的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān) 實(shí)的基礎(chǔ)！使我充分理解到化工原理課程的重要性和實(shí)用性，更特別是對各方面的了解和設(shè)計(jì)，對實(shí)際單元操作設(shè)計(jì)中所涉及的各個(gè)方面要注意問題都有所了 解。通過這次對填料吸收塔的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我們的能力：首先培養(yǎng)了我們查閱資 料，選用公式和數(shù)據(jù)的能力，其次還可以從技術(shù)上的可行性與經(jīng)濟(jì)上的合理性兩 方面樹立正確的設(shè)計(jì)思想，分析和解決工程實(shí)際問題的能力，最后熟練應(yīng)用計(jì)算 機(jī)繪圖的能力以及用簡潔文字，圖表表達(dá)設(shè)計(jì)思想的能力。不僅讓我將所學(xué)的知 識應(yīng)用到實(shí)際中，而且對知識也是一種鞏固和提升充實(shí)。在老師和同學(xué)的幫助下， 及時(shí)的按要求完成了設(shè)計(jì)任務(wù)