填料吸收塔課程設(shè)計學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1填料填料(tinlio)吸收塔課程設(shè)計吸收塔課程設(shè)計第一頁，共82頁。吸收吸收溶質(zhì)與溶劑是否發(fā)溶質(zhì)與溶劑是否發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)生顯著的化學(xué)反應(yīng)化學(xué)吸收化學(xué)吸收物理吸收物理吸收混合氣體進入液相混合氣體進入液相的組分的組分單組分吸收單組分吸收多組分吸多組分吸收收過程進行中溫度的過程進行中溫度的變化情況變化情況等溫吸收等溫吸收非等溫吸非等溫吸收收我們的設(shè)計我們的設(shè)計(shj)任務(wù)均為單組分、等溫的物理吸收過程任務(wù)均為單組分、等溫的物理吸收過程第2頁/共82頁第二頁，共82頁。第3頁/共82頁第三頁，共82頁。第4頁/共82頁第四頁，共82頁。nn七、塔內(nèi)輔助裝置的選擇七、塔內(nèi)輔助裝置的選擇和

2、計算和計算第5頁/共82頁第五頁，共82頁。第6頁/共82頁第六頁，共82頁。第7頁/共82頁第七頁，共82頁。第8頁/共82頁第八頁，共82頁。溫度基本不變，可近似取為清水溫度基本不變，可近似取為清水(qn shu)的溫度。的溫度。第9頁/共82頁第九頁，共82頁。其他設(shè)備一道組成其他設(shè)備一道組成(z chn)一個一個完整的吸收完整的吸收-脫吸流程。脫吸流程。第10頁/共82頁第十頁，共82頁。洗油脫除洗油脫除(tu ch)煤氣中粗苯煤氣中粗苯流程簡圖流程簡圖第11頁/共82頁第十一頁，共82頁。吸收塔過程吸收塔過程(guchng)的原則流程的原則流程1-吸收塔；吸收塔；2-富液泵；富液泵；

3、3-貧液泵；貧液泵；4-解吸解吸(jix)塔塔第12頁/共82頁第十二頁，共82頁。的吸收流程的吸收流程第13頁/共82頁第十三頁，共82頁。n長期長期(chngq)的研究，開發(fā)出許多性能優(yōu)良的填料，如圖是幾種填的研究，開發(fā)出許多性能優(yōu)良的填料，如圖是幾種填料的形狀。料的形狀。拉西環(huán)拉西環(huán)鮑爾環(huán)鮑爾環(huán)弧鞍形填料弧鞍形填料矩鞍形填料矩鞍形填料網(wǎng)網(wǎng)環(huán)環(huán)波紋填料結(jié)構(gòu)波紋填料結(jié)構(gòu)階梯環(huán)階梯環(huán)金屬鞍環(huán)金屬鞍環(huán)第14頁/共82頁第十四頁，共82頁。第15頁/共82頁第十五頁，共82頁。n按填料結(jié)構(gòu)及其使用方式可以按填料結(jié)構(gòu)及其使用方式可以(ky)分為散堆填料和規(guī)整填料。分為散堆填料和規(guī)整填料。規(guī)規(guī)整整填填

4、料料格柵填料格柵填料格里奇格柵填料、網(wǎng)孔格柵填料、蜂窩格里奇格柵填料、網(wǎng)孔格柵填料、蜂窩格柵填料等格柵填料等 波紋填料波紋填料金屬絲網(wǎng)波紋填料、金屬孔板波紋填料、金屬絲網(wǎng)波紋填料、金屬孔板波紋填料、金屬壓延孔板波紋填料金屬壓延孔板波紋填料脈沖填料脈沖填料脈沖填料脈沖填料散散堆堆填填料料拉西環(huán)拉西環(huán)拉西環(huán)填料拉西環(huán)填料鮑爾環(huán)鮑爾環(huán)金屬鮑爾環(huán)填料、塑料鮑爾環(huán)填料、改金屬鮑爾環(huán)填料、塑料鮑爾環(huán)填料、改型鮑爾環(huán)填料型鮑爾環(huán)填料 階梯環(huán)階梯環(huán)金屬填料、塑料階梯環(huán)金屬填料、塑料階梯環(huán)弧鞍填料弧鞍填料弧鞍填料弧鞍填料 矩鞍填料矩鞍填料瓷質(zhì)、聚丙烯矩鞍填料瓷質(zhì)、聚丙烯矩鞍填料環(huán)矩鞍填料環(huán)矩鞍填料金屬環(huán)矩鞍填料

5、金屬環(huán)矩鞍填料球形填料球形填料聚丙烯浮球填料、多面空心填料聚丙烯浮球填料、多面空心填料第16頁/共82頁第十六頁，共82頁。n 比表面積比表面積n單位單位(dnwi)體積填料的填料表面積稱為比表面積，體積填料的填料表面積稱為比表面積，以以 a 表示，其單位表示，其單位(dnwi)為為m2/m3。填料的比表面。填料的比表面積愈大，所提供的氣液傳質(zhì)面積愈大。因此，比表積愈大，所提供的氣液傳質(zhì)面積愈大。因此，比表面積是評價填料性能優(yōu)劣的一個重要指標(biāo)。面積是評價填料性能優(yōu)劣的一個重要指標(biāo)。 n 空隙率空隙率n單位單位(dnwi)體積填料中的空隙體積稱為空隙率，以體積填料中的空隙體積稱為空隙率，以 表示

6、，其單位表示，其單位(dnwi)為為m3/m3，或以，或以%表示。表示。填料的空隙率越大，氣體通過的能力越大且壓降低。填料的空隙率越大，氣體通過的能力越大且壓降低。因此，空隙率是評價填料性能優(yōu)劣的又一重要指標(biāo)。因此，空隙率是評價填料性能優(yōu)劣的又一重要指標(biāo)。第17頁/共82頁第十七頁，共82頁。n 填料因子填料因子n填料的比表面積與空隙率三次方的比值，即填料的比表面積與空隙率三次方的比值，即a/ 3，稱為，稱為填料因子，以填料因子，以 表示，其單位為表示，其單位為1/m。填料因子分為干。填料因子分為干填料因子與濕填料因子，填料未被液體潤濕時的填料因子與濕填料因子，填料未被液體潤濕時的 a/3 稱

7、稱為干填料因子，它反映填料的幾何特性；填料被液體潤濕為干填料因子，它反映填料的幾何特性；填料被液體潤濕后，填料表面覆蓋了一層液膜，后，填料表面覆蓋了一層液膜，a和和 均發(fā)生均發(fā)生(fshng)相相應(yīng)的變化，此時的應(yīng)的變化，此時的a/ 3 稱為濕填料因子，它表示填料稱為濕填料因子，它表示填料的流體力學(xué)性能，的流體力學(xué)性能，值越小，表明流動阻力越小。值越小，表明流動阻力越小。第18頁/共82頁第十八頁，共82頁。2.填料填料(tinlio)的性能評價的性能評價填料性能的優(yōu)劣通常根據(jù)填料性能的優(yōu)劣通常根據(jù)效率、通量及壓降三要素效率、通量及壓降三要素衡量。在相同的操作條件衡量。在相同的操作條件下，填料

8、的比表面下，填料的比表面(biomin)積越大，氣液積越大，氣液分布越均勻，表面分布越均勻，表面(biomin)的潤濕性能越的潤濕性能越好，則傳質(zhì)效率越高；填好，則傳質(zhì)效率越高；填料的空隙率越大，結(jié)構(gòu)越料的空隙率越大，結(jié)構(gòu)越開敞，則通量越大，壓降開敞，則通量越大，壓降亦越低。采用模糊數(shù)學(xué)方亦越低。采用模糊數(shù)學(xué)方法對九種常用填料的性能法對九種常用填料的性能進行了評價，得出如下表進行了評價，得出如下表所示的結(jié)論。所示的結(jié)論。填料名稱填料名稱評估值評估值語言值語言值排序排序絲網(wǎng)波紋填料絲網(wǎng)波紋填料0.86很好很好1孔板波紋填料孔板波紋填料0.61相當(dāng)好相當(dāng)好2金屬金屬Intalox0.59相當(dāng)好相當(dāng)

9、好3金屬鞍形環(huán)金屬鞍形環(huán)0.57相當(dāng)好相當(dāng)好4金屬階梯環(huán)金屬階梯環(huán)0.53一般好一般好5金屬鮑爾環(huán)金屬鮑爾環(huán)0.51 一般好一般好6瓷瓷Intalox0.41 較好較好 7瓷鞍形環(huán)瓷鞍形環(huán)0.38略好略好8瓷拉西環(huán)瓷拉西環(huán)0.36略好略好9第19頁/共82頁第十九頁，共82頁。第20頁/共82頁第二十頁，共82頁。n填料規(guī)格是指填料的公稱尺寸或比表面積。填料規(guī)格是指填料的公稱尺寸或比表面積。n 散裝填料規(guī)格的選擇散裝填料規(guī)格的選擇 n工業(yè)塔常用的散裝填料主要有工業(yè)塔常用的散裝填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾種規(guī)格。同類填料，尺寸越小，分離等幾種規(guī)格。同類填料，尺寸

10、越小，分離(fnl)效率越高，效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費用也增加很多。而大尺寸的填但阻力增加，通量減少，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，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，使塔的分離使塔的分離(fnl)效率降低。因此，對塔徑與填料尺寸的比值效率降低。因此，對塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定，一般塔徑與填料公稱直徑的比值要有一規(guī)定，一般塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應(yīng)大于應(yīng)大于8。第21頁/共82頁第二十一頁，共82頁。n（2）規(guī)整填料規(guī)格的選擇）規(guī)整填料規(guī)格的選擇n工業(yè)上常用規(guī)整填料的型號和規(guī)格的表示方法很多，國

11、工業(yè)上常用規(guī)整填料的型號和規(guī)格的表示方法很多，國內(nèi)習(xí)慣用比表面積表示，主要有內(nèi)習(xí)慣用比表面積表示，主要有125、150、250、350、500、700等幾種規(guī)格，同種類型的規(guī)整填料，其比表面等幾種規(guī)格，同種類型的規(guī)整填料，其比表面積越大，傳質(zhì)效率越高，但阻力增加，通量減少，填料積越大，傳質(zhì)效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費用費用(fi yong)也明顯增加。選用時應(yīng)從分離要求、通也明顯增加。選用時應(yīng)從分離要求、通量要求、場地條件、物料性質(zhì)及設(shè)備投資、操作費用量要求、場地條件、物料性質(zhì)及設(shè)備投資、操作費用(fi yong)等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足技術(shù)等方面綜合考慮，使所選填料既能滿

12、足技術(shù)要求，又具有經(jīng)濟合理性。應(yīng)予指出，一座填料塔可以要求，又具有經(jīng)濟合理性。應(yīng)予指出，一座填料塔可以選用同種類型，同一規(guī)格的填料，也可選用同種類型不選用同種類型，同一規(guī)格的填料，也可選用同種類型不同規(guī)格的填料；可以選用同種類型的填料，也可以選用同規(guī)格的填料；可以選用同種類型的填料，也可以選用不同類型的填料；有的塔段可選用規(guī)整填料，而有的塔不同類型的填料；有的塔段可選用規(guī)整填料，而有的塔段可選用散裝填料。設(shè)計時應(yīng)靈活掌握，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟段可選用散裝填料。設(shè)計時應(yīng)靈活掌握，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟統(tǒng)一的原則來選擇填料的規(guī)格。統(tǒng)一的原則來選擇填料的規(guī)格。第22頁/共82頁第二十二頁，共82頁。n填料的材質(zhì)分為陶

13、瓷、金屬和塑料三大類。填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類。n(1)陶瓷填料陶瓷填料n陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性，陶瓷填料價格便陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性，陶瓷填料價格便宜，具有很好的表面潤濕性能，質(zhì)脆、易碎是其宜，具有很好的表面潤濕性能，質(zhì)脆、易碎是其 最大缺點。最大缺點。在氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取在氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取(cuq)等過程中應(yīng)用較等過程中應(yīng)用較為普遍。為普遍。n(2)塑料填料塑料填料n塑料填料的材質(zhì)主要包括聚丙烯（塑料填料的材質(zhì)主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（）、聚乙烯（PE）及）及聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVC）等，國內(nèi)一般多采用聚丙烯材質(zhì)。塑料）等，

14、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，可耐一般的無機酸、堿和有機溶填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無機酸、堿和有機溶劑的腐蝕。其耐溫性良好，可長期在劑的腐蝕。其耐溫性良好，可長期在100C以下使用。塑以下使用。塑料填料質(zhì)輕、價廉，具有良好的韌性，耐沖擊、不易碎，料填料質(zhì)輕、價廉，具有良好的韌性，耐沖擊、不易碎，可以制成薄壁結(jié)構(gòu)。它的通量大、壓降低，多用于吸收、可以制成薄壁結(jié)構(gòu)。它的通量大、壓降低，多用于吸收、解吸、萃取解吸、萃取(cuq)、除塵等裝置中。塑料填料的缺點是表、除塵等裝置中。塑料填料的缺點是表面潤濕性能差，但可通過適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚韥砀纳破浔砻鏉櫭鏉櫇裥阅懿?，但可通過適當(dāng)

15、的表面處理來改善其表面潤濕性能。濕性能。第23頁/共82頁第二十三頁，共82頁。第24頁/共82頁第二十四頁，共82頁。第25頁/共82頁第二十五頁，共82頁。第26頁/共82頁第二十六頁，共82頁。3/2 .998mkgL)/(6 . 301. 0hmkgsPaL2/940896/6 .72hkgcmdynLhmscmDL/1029. 5/1047. 12625第27頁/共82頁第二十七頁，共82頁。75.302995. 006.6405. 0iiVmMyM3/257. 1298314. 875.303 .101mkgRTPMVmVm)/(065. 01081. 15hmkgsPavhmsc

16、mDV/039. 0/108. 022第28頁/共82頁第二十八頁，共82頁。kPaE31055. 304.353 .1011055. 33PEm)/(0156. 002.181055. 32 .98833mkPakmolEMHsL第29頁/共82頁第二十九頁，共82頁。n3.第30頁/共82頁第三十頁，共82頁。 Y1Y2Y2X1XBT)(*XfY XOYXA2,YV2,XL1,YV1,XLYV,XL,11XVLYXVLY22XVLYXVLY或操作操作(cozu)線方程：線方程：第31頁/共82頁第三十一頁，共82頁。Y1Y2Y2X1X*1XBDCT)(*XfY XOY1Y2Y2X1X1XB

17、DCT)(*XfY XO11XVLYXVLY操作費設(shè)備費接觸面積推動力操作費設(shè)備費接觸面積推動力,DBVLLCBVLL第32頁/共82頁第三十二頁，共82頁。2*121min)(XXYYVLmXY *2121min)(XmYYYVLmin)(0 . 21 . 1 (VLVL2121min)(XXYYVL第33頁/共82頁第三十三頁，共82頁。0526. 005. 0105. 01111yyY00263. 0)095. 01 (0526. 0)1 (11YYhkmolV/25.93)05. 01 (252732734 .2224002121min/)(XmYYYVL02X29.33004.35/

18、00526. 000263. 00526. 0)(minVL第34頁/共82頁第三十四頁，共82頁。min)(4 . 1VLVL61.4629.334 . 1VLhkmolL/38.434625.9361.46)()(2121XXLYYV0011. 038.4346)00263. 00526. 0(25.931X第35頁/共82頁第三十五頁，共82頁。n2. 填料層高度的計算填料層高度的計算(j sun)n2.1氣相總傳質(zhì)單元高氣相總傳質(zhì)單元高度的計算度的計算(j sun)n2.2氣相總傳質(zhì)單元數(shù)氣相總傳質(zhì)單元數(shù)的計算的計算(j sun)第36頁/共82頁第三十六頁，共82頁。uVDs4第37

19、頁/共82頁第三十七頁，共82頁。第38頁/共82頁第三十八頁，共82頁。05. 0)(LVVLWWX02. 02LVfgY ).(;/,;/;/;/;/,133smPasmmmkgmkghkgWhkgWfLVL液體的粘度泛點氣速之比水的密度與液體密度的實驗填料因子，氣體的密度，液體的密度，氣體的質(zhì)量流速，液體的質(zhì)量流速V式式中中：提示：實驗提示：實驗(shyn)填料因子填料因子的選取見設(shè)計教材的選取見設(shè)計教材p140141第39頁/共82頁第三十九頁，共82頁。Ecket泛點關(guān)聯(lián)泛點關(guān)聯(lián)(gunlin)圖圖第40頁/共82頁第四十頁，共82頁。第41頁/共82頁第四十一頁，共82頁。hkgw

20、V/8 .3016257. 12400smuuF/719. 0027. 17 . 07 . 0921. 0)2 .998257. 1(8 .301677.78321)(5 . 05 . 0LVVLWW023. 02 . 02LLVFFg1170mF第42頁/共82頁第四十二頁，共82頁。mVsD087. 1719. 014. 33600/240044塔徑的計算塔徑的計算(j sun)：塔徑的圓整：塔徑的圓整：單位單位(dnwi)：mm圓整后圓整后D=1200mm第43頁/共82頁第四十三頁，共82頁。sm/59. 02 . 1785. 03600/24002)%(45.57%100027. 1

21、59. 0在允許范圍內(nèi)Fuu第44頁/共82頁第四十四頁，共82頁。858.31381200dD第45頁/共82頁第四十五頁，共82頁。2785. 0DLUh式中：式中：U液體液體(yt)噴淋密度，噴淋密度，m3/(m2h); Lh液體液體(yt)噴淋量，噴淋量，m3/h; D填料塔直徑，填料塔直徑，m為使填料能獲得良好的潤濕，塔內(nèi)液體噴淋量應(yīng)不低于某一極限為使填料能獲得良好的潤濕，塔內(nèi)液體噴淋量應(yīng)不低于某一極限值，此極限值稱為最小噴淋密度，以值，此極限值稱為最小噴淋密度，以Umin表示表示tWaLUminmin)(式中：式中：Umin最小噴淋密度，最小噴淋密度，m3/(m2h); (LW)m

22、in最小潤濕密度，最小潤濕密度，m3/h; at填料的總比面積，填料的總比面積，m2/m3散裝填料最小噴淋密度計算公式散裝填料最小噴淋密度計算公式第46頁/共82頁第四十六頁，共82頁。第47頁/共82頁第四十七頁，共82頁。無因次氣相總傳質(zhì)單元數(shù)氣相總傳質(zhì)單元高度,OGOGOGOGNmHNHZ第48頁/共82頁第四十八頁，共82頁。212121lnYYYYYYYYNmmOGY1=Y1-Y1*，為塔底氣，為塔底氣(d q)相傳質(zhì)推動力相傳質(zhì)推動力，Y1*為與為與X1相平衡的氣相摩爾比，相平衡的氣相摩爾比， Y1*= mX1Y2=Y2-Y2*，為塔頂氣相傳質(zhì)推動力，為塔頂氣相傳質(zhì)推動力，Y2*為

23、與為與X2相平衡的氣相摩爾比，相平衡的氣相摩爾比， Y2*= mX2第49頁/共82頁第四十九頁，共82頁。SYYYYSSNOG*)1 (ln112211式中式中 為脫吸因數(shù)。為脫吸因數(shù)。為方便計算，以為方便計算，以S為參數(shù)，為參數(shù)，為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，在為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，在半對數(shù)坐標(biāo)上標(biāo)繪上式的半對數(shù)坐標(biāo)上標(biāo)繪上式的函數(shù)關(guān)系函數(shù)關(guān)系(gun x)，得到，得到右圖所示的曲線。此圖可右圖所示的曲線。此圖可方便地查出值。方便地查出值。LmVS 第50頁/共82頁第五十頁，共82頁。第51頁/共82頁第五十一頁，共82頁。0385. 00011. 004.35*11 mXY0*22mXY0*22m

24、XY752. 038.434625.9304.35LmVS026. 70752. 0000263. 000526. 0)752. 01 (ln752. 011*)1 (ln112221SYYYYSSNOG脫吸因素脫吸因素(yn s)為：為：氣相總傳質(zhì)氣相總傳質(zhì)(chun zh)單元數(shù)為：單元數(shù)為：第52頁/共82頁第五十二頁，共82頁。23,);/(,:/1/11:mkPamkmolHaHkakaKaPKVaKVHLGGGY塔截面積溶解度系數(shù)式中其中OG普遍采用修正的恩田（普遍采用修正的恩田（Onde）公式）公式(gngsh)求取求取第53頁/共82頁第五十三頁，共82頁。)()()()(45

25、. 1exp1:)()()(095. 0)()()(237. 02 . 0205. 021 . 075. 04 . 01 . 13/12/13/23/17 . 0tLLLtLLtLLtLLctWWLLWGGLLLLLLWLVVVVtVGaUaaUaUaaakakakakgDkaUkRTatDVDaUk其中L修正的恩田公式只適用于u0.5uF的情況(qngkung)，當(dāng)u0.5uF時，需按p144的公式進行校正第54頁/共82頁第五十四頁，共82頁。第55頁/共82頁第五十五頁，共82頁。第56頁/共82頁第五十六頁，共82頁。Ecket泛點關(guān)聯(lián)泛點關(guān)聯(lián)(gunlin)圖圖第57頁/共82頁第五十七頁，共82頁。第58頁/共82頁第五十八頁，共82頁。第59頁/共82頁第五十九頁，共82頁。第60頁/共82頁第六十頁，共82頁。第61頁/共82頁第六十一頁，共82頁。第62頁/共82頁第六十二頁，共82頁。第63頁/共82頁第六十三頁，共82頁。第64頁/共82頁第六十四頁，共82頁。第65頁/共82頁第六十五頁，共82頁。柵板柵板 ：優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單：優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單(jindn)，造價，造價低；缺點是柵板間的開孔容易被散裝填料低；缺點是柵板間的開孔容易被散裝填料擋住，使有效開孔面積減小。擋住，使有效