填料塔的設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、-. z . I . . r . . 大學(xué)課程論文課程論文題目：填料塔的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：水吸收二氧化硫過程填料吸收塔的設(shè)計(jì)2、工藝操作條件：1操作平均壓力 常壓2操作溫度t=203每年生產(chǎn)時(shí)間：7200h。4選用填料類型及規(guī)格自選。3、設(shè)計(jì)任務(wù)：完成填料塔的工藝設(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)說明書。目錄一、摘要 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc280290095二、設(shè)計(jì)方案簡介HYPERLINK l _Toc2802900962.1吸收劑的選擇HYPERLINK l _Toc280290097

2、2.2吸收流程的選擇HYPERLINK l _Toc2802900982.3吸收塔設(shè)備及填料的選擇HYPERLINK l _Toc280290099吸收塔設(shè)備HYPERLINK l _Toc280290100吸收塔填料HYPERLINK l _Toc2802901012.4吸收劑再生的選擇HYPERLINK l _Toc2802901022.5操作參數(shù)的選擇HYPERLINK l _Toc280290103三、吸收塔的工藝計(jì)算HYPERLINK l _Toc2802901043.1根底物性數(shù)據(jù)HYPERLINK l _Toc280290105液相物性數(shù)據(jù)HYPERLINK l _Toc2802

3、90106氣相物性數(shù)據(jù)HYPERLINK l _Toc280290107氣液相平衡數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc280290107 h HYPERLINK l _Toc2802901083.2物料衡算HYPERLINK l _Toc2802901093.3湍球塔工藝尺寸的計(jì)算HYPERLINK l _Toc280290110塔徑HYPERLINK l _Toc280290111填料數(shù)據(jù)計(jì)算和支撐板構(gòu)造HYPERLINK l _Toc2802901123.4填料層高度HYPERLINK l _Toc2802901133.5流體力學(xué)計(jì)算HYPERLINK l _Toc280290114各階段工況氣

4、速的計(jì)算HYPERLINK l _Toc280290115球?qū)訅毫礟HYPERLINK l _Toc280290116球?qū)訑U(kuò)展階段時(shí)的膨脹高度HYPERLINK l _Toc2802901173.6湍球塔的輔助構(gòu)造HYPERLINK l _Toc280290118支承板及檔網(wǎng)HYPERLINK l _Toc280290119除沫器HYPERLINK l _Toc280290120液體分布器HYPERLINK l _Toc2802901213.7填料塔附屬高度計(jì)算HYPERLINK l _Toc2802901223.8湍球塔的流體力學(xué)參數(shù)計(jì)算HYPERLINK l _Toc280290123全

5、塔壓降HYPERLINK l _Toc280290124氣體動(dòng)能因子HYPERLINK l _Toc2802901253.9附屬設(shè)備的計(jì)算和選擇HYPERLINK l _Toc280290126接收尺寸的計(jì)算舉例HYPERLINK l _Toc280290127離心泵的選擇和計(jì)算四、 HYPERLINK l _Toc280290128 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總匯總與主要符號(hào)說明五、 HYPERLINK l _Toc280290129 對(duì)過程的評(píng)述和有關(guān)問題的討論六、 HYPERLINK l _Toc280290130 完畢語摘要：吸收操作在化學(xué)工業(yè)中是一種重要的別離方法，本次設(shè)計(jì)采用水吸收礦石焙燒

6、爐送出的氣體，入塔的爐氣流量為2000m3/h，其中進(jìn)塔SO2的摩爾分率為0.05，SO2的吸收率到達(dá)95吸收效果以減少對(duì)大氣的污染，屬于物理吸收。影響吸收的因素主要為溶質(zhì)在吸收劑中的溶解度,其吸收速率主要決定于氣相或液相與界面上溶質(zhì)的濃度差，以及溶質(zhì)從氣相向液相傳遞的擴(kuò)散速率。本設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用填料塔，塔高8.7m，塔徑0.7m，采用聚丙烯空心球填料，具有通量大、阻力小、傳質(zhì)效率高等優(yōu)點(diǎn)，可以到達(dá)較好的通過能力和別離效果。一般說來，完整的吸收過程應(yīng)包括吸收和解吸兩局部。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)境等方面都要用到氣體吸收過程。填料塔作為主要設(shè)備之一，越來

7、越受到青睞。二氧化硫填料吸收塔，以水為溶劑，經(jīng)濟(jì)合理，凈化度高，污染小。此外，由于水和二氧化硫反響生成硫酸，具有很大的利用率。關(guān)鍵詞： 二氧化硫 吸收 水 填料塔二 、設(shè)計(jì)方案 吸收過程的設(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 吸收劑一般是對(duì)氣體混合物的各組分具有不同的溶解度而能選擇性地吸收其中一種組分或幾種組分的液體。由于吸收操作的目的不同，吸收劑的功用也不同。有些是吸收氣體而獲得產(chǎn)品，如在鹽酸制造中用水吸收氯化氫氣體。有些是除去氣體混合物中的一種或幾種組分，以到達(dá)別離的目的，如用水或堿液吸收煙道氣等中的二氧化碳。吸收

8、操作中能夠選擇性地溶解混合氣體中*些特定組分的液體。吸收劑可以是純液體，也可以是溶液。一般分為物理吸收劑和化學(xué)吸收劑兩類。物理吸收劑與溶質(zhì)之間無化學(xué)反響，氣體的溶解度只與氣液平衡見汽液平衡規(guī)律有關(guān)；化學(xué)吸收劑與溶質(zhì)之間有化學(xué)反響，氣體的溶解度不僅與氣液平衡規(guī)律有關(guān)，而且與化學(xué)平衡規(guī)律有關(guān)?；瘜W(xué)吸收劑大多是*種活性組分的溶液，如碳酸鉀或氫氧化鈉的水溶液。當(dāng)吸收是為了制取*種溶液產(chǎn)品時(shí)，只能用*種特定的吸收劑，如由氯化氫制造鹽酸，只能用水作吸收劑。當(dāng)吸收是為了對(duì)氣體混合物作組分別離時(shí)，吸收劑的合理選擇，對(duì)吸收操作的成功與否有重大影響。一般說來，化學(xué)吸收劑易于到達(dá)較高的選擇性,并可使溶質(zhì)易于溶解；但

9、再生比擬困難,消耗能量較多。事實(shí)上，很難找到一個(gè)能夠滿足上述各項(xiàng)要求的理想吸收劑，只能通過對(duì)可用吸收劑的全面評(píng)價(jià)，按經(jīng)濟(jì)上是否合理作出選擇。為此，性能優(yōu)良的新吸收劑的開發(fā)，一直為人們所關(guān)注。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,要著重考慮如下問題：1對(duì)溶質(zhì)的溶解度大所選的吸收劑多溶質(zhì)的溶解度大,則單位量的吸收劑能夠溶解較多的溶質(zhì),在一定的處理量和別離要求下,吸收劑的用量小,可以有效地減少吸收劑循環(huán)量,這對(duì)于減少過程功耗和再生能量消耗十分有利。2對(duì)溶質(zhì)有較高的選擇性對(duì)溶質(zhì)有較高的選擇性,即要求選用的吸收劑應(yīng)對(duì)溶質(zhì)有

10、較大的溶解度,而對(duì)其他組分則溶解度要小或根本不溶,這樣,不但可以減小惰性氣體組分的損失,而且可以提高解吸后溶質(zhì)氣體的純度。3不易揮發(fā)吸收劑在操作條件下應(yīng)具有較低的蒸氣壓,以防止吸收過程中吸收劑的損失,提高吸收過程的經(jīng)濟(jì)性。4粘度低吸收劑在操作溫度下的粘度越低，其在塔的流動(dòng)性越好，有助于傳質(zhì)速率和傳熱速率的提高。5其他 所選用的吸收劑應(yīng)盡可能滿足無毒性、無腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點(diǎn)低、價(jià)廉易得以及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等要求。2.2吸收流程的選擇吸收裝置的流程主要有以下幾種1逆流操作 氣體自塔底進(jìn)入由塔頂排除，液相自塔頂進(jìn)入由塔底排除，即此逆流操作。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，別

11、離效率高。工業(yè)生產(chǎn)常采用逆流操作。2并流操作 氣液兩項(xiàng)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。并流操作通常運(yùn)用以下情況：當(dāng)吸收過程中平衡曲線較平坦時(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吸收很完全；吸收劑用量特別大；逆流操作易引起液泛。3吸收劑局部再循環(huán)操作 在逆流操作系統(tǒng)中，用泵將吸收塔排除液體的一局部冷卻后與補(bǔ)充的新鮮吸收劑一同送回塔，即為局部在循環(huán)操作。通常用于以下的情況：當(dāng)吸收劑的用量較小，為提高液體的噴淋密度；對(duì)于非等溫吸收過程，為控制塔的升溫，需取出一局部熱量。該流程特別適宜平衡數(shù)值很小的情況，通過吸收液的

12、局部在循環(huán)提高吸收劑的使用效率。應(yīng)予指出，吸收劑局部在循環(huán)操作較逆流操作平均推動(dòng)力要低，切需要設(shè)置循環(huán)泵，操作費(fèi)用增加。4多塔串聯(lián)操作 假設(shè)設(shè)計(jì)的填料層高度過大，或因?yàn)樗幚砦锪系仍蛐杞?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，每個(gè)吸收塔通過吸收劑和氣體量都相等，即為多塔串聯(lián)操作。此種操作因塔需留較大的空間，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 假設(shè)吸收過程處理液量很大，如果用通常的流程，則液體在塔的噴淋密度過大，操作氣速勢(shì)必很小，塔的生產(chǎn)能力降低。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；假設(shè)吸收過程處理的液量不大而氣相流程很大時(shí)，可采用

13、液相作串聯(lián)、氣相作并聯(lián)的混合流程?？傊?，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)、工藝特點(diǎn)，結(jié)合各種流程的優(yōu)缺點(diǎn)選擇適宜的流程布置。本設(shè)計(jì)采用湍球塔常采用的是單塔連續(xù)逆流操作，因?yàn)槟媪魍苿?dòng)力大，傳質(zhì)速率快，別離效果好，并且單塔逆流操作即可滿足設(shè)計(jì)要求。2.3吸收塔設(shè)備及填料的選擇2.3.1吸收塔吸收塔是實(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)展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，吸收劑以塔頂參加

14、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。一根本要求工業(yè)吸收塔應(yīng)具備以下根本要求： 1塔氣體與液體應(yīng)有足夠的接觸面積和接觸時(shí)間。 2氣液兩相應(yīng)具有強(qiáng)烈擾動(dòng)，減少傳質(zhì)阻力，提高吸收效率。 3操作圍寬，運(yùn)行穩(wěn)定。 4設(shè)備阻力小，能耗低。 5具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕能力。 6構(gòu)造簡單、便于制造和檢修。二吸收塔填料1、散裝填料2、規(guī)整填料二、填料的性能評(píng)價(jià)1填料的幾何特性填料的幾何特性數(shù)據(jù)主要包括比外表積、空隙率、填料因子等，是評(píng)價(jià)填料性能的根本參數(shù)。1比外表積單位體積填料的填料外表積稱為比外表積，以a表示，其單位為m2/m3。填料的比外表積愈大，

15、所提供的氣液傳質(zhì)面積愈大。因此，比外表積是評(píng)價(jià)填料性能優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)。2空隙率單位體積填料中的空隙體積稱為空隙率，以e 表示，其單位為m3/m3，或以%表示。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(píng)價(jià)填料性能優(yōu)劣的又一重要指標(biāo)。3填料因子填料的比外表積與空隙率三次方的比值，即a/e3，稱為填料因子，以f表示，其單位為1/m。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(shí)的a/e3稱為干填料因子，它反映填料的幾何特性；填料被液體潤濕后，填料外表覆蓋了一層液膜，a和e 均發(fā)生相應(yīng)的變化，此時(shí)的a/e 3稱為濕填料因子，它表示填料的流體力學(xué)性能，f值越小，說明流動(dòng)阻

16、力越小。4規(guī)整填料選擇填料材質(zhì) 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，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。填料的選擇尤為重要，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)用較低但各種填料的構(gòu)造差異較大，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)該主要考慮如下幾個(gè)問題：(1) 填料的類型選擇 此處選擇是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，選擇的不同會(huì)直接影響整個(gè)操作過程，填料的選擇就成為人們非常關(guān)注的，不僅要考慮別離效率，還要確保有較高

17、的傳質(zhì)效率。其中填料層壓降是填料的主要性能，填料層壓降越低，能力消耗就越少，從而很大的減少本錢造價(jià)以及操作費(fèi)用，這樣有利于操作生產(chǎn)。 (2) 填料尺寸的選擇 散裝填料的規(guī)格通常是指填料的公稱直徑。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，別離效率越高，但阻力增加，通量減小，填料費(fèi)用也增加很多。而大尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中，又會(huì)產(chǎn)生液體分布不良及嚴(yán)重的壁流，使塔的別離效率降低。因此，對(duì)塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定可以選用塑料，金屬，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，如瓷，塑料，玻璃，石墨，不銹鋼等，對(duì)于溫度較高的情

18、況，應(yīng)考慮材料的耐溫性能。水吸收二氧化硫氣體操作溫度劑操作壓力較低，本設(shè)計(jì)綜合考慮以上因素采用直徑38 mm的聚丙烯空心小球質(zhì)量為0.35 g/個(gè)，密度為160 kg/m3做填料。2.4吸收劑再生的選擇依據(jù)所用的吸收劑不同可以采用不同的再生方法，工業(yè)上常用的吸收劑再生方法主要有減壓再生，加熱再生及氣提再生等。一減壓再生閃蒸吸收劑的減壓再生是最簡單的吸收劑再生方法之一。在吸收塔，吸收了大量溶質(zhì)后的吸收劑進(jìn)入再生塔并減壓，使得溶入吸收劑中的溶質(zhì)得以再生。該方法最適用于加壓吸收，而且吸收后的后續(xù)工藝處于常壓或較低壓力的條件，如吸收操作處于常壓條件下進(jìn)展，假設(shè)采用減壓再生，則解吸操作需在真空條件下進(jìn)展

19、，則過程可能不夠經(jīng)濟(jì)。二加熱再生加熱再生也是吸收劑再生最常用的方法。吸收了大量溶質(zhì)后的吸收劑進(jìn)入再生塔并加熱使其升溫，溶入吸收劑中的溶質(zhì)得以解吸。由于再生溫度必須高于解吸溫度，因而，該方法最適用于常溫吸收或在接近于于常溫的吸收操作，否則，假設(shè)吸收溫度較高，則再生溫度必然更高，從而，需要消耗更高品位的能量。一般采用水蒸汽作為加熱介質(zhì)，加熱方法可以依據(jù)具體情況采用直接蒸汽加熱或采用緝間接蒸汽加熱。三氣提再生氣提再生是在再生塔的底部通入惰性氣體，使吸收劑外表溶質(zhì)的分壓降低，使吸收劑得以再生。常用氣提氣體是空氣和水蒸氣。由于本設(shè)計(jì)是在常壓下進(jìn)展氣體吸收，并且吸收氣體是由礦石焙燒爐中放出，則可以利用其熱

20、量進(jìn)展加熱再生。2.5操作參數(shù)的選擇吸收塔的操作參數(shù)主要指操作壓力和操作溫度。一、操作壓力對(duì)于物理吸收,加壓操作一方面有利于提高吸收過程的傳質(zhì)推動(dòng)力而提高過程的傳質(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,從過程的經(jīng)濟(jì)性角度看是不合理的,因而假設(shè)在前一道工序的壓力參數(shù)下可以進(jìn)展吸收操作的情況下,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,假設(shè)過程由質(zhì)量傳遞過程控制,則提高操作壓力有利,假設(shè)為化學(xué)反響過程控制,則操作壓力對(duì)過程的影響不大,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

21、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。二、操作溫度對(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)反響的性質(zhì)而定,既要考慮溫度對(duì)化學(xué)反響速度常數(shù)的影響,也要考慮對(duì)化學(xué)平衡的影響,使吸收反響具有適宜的反響速度。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

22、再生。三、吸收塔的工藝計(jì)算3.1根底物性數(shù)據(jù)3.1.1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)【1】查得，20時(shí)水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度為 kg/m3粘度為 Pas=3.6 kg/(mh)外表力為 SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù) 3.1.2氣相物性數(shù)據(jù) 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 密度 混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊(cè)得20時(shí)空氣的粘度為SO2 在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為3.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù)常壓下SO2 的亨利系數(shù)【2】 相平衡常數(shù)為 溶解度系數(shù)為3.2物料衡算 進(jìn)塔氣相摩爾比為出塔氣相摩爾比為進(jìn)塔惰性氣相流量為根據(jù)低濃度吸收平衡關(guān)系，最小液氣比可用下式計(jì)算對(duì)

23、于純?nèi)軇┪者^程，進(jìn)塔液相組成為最小液流量為又設(shè)計(jì)要求為吸收劑用量的1.5倍，即3.3湍球塔工藝尺寸的計(jì)算3.3.1塔徑塔臨界氣速Uk 可按下式設(shè)計(jì)計(jì)算【3】式中 d小球直徑 m小球密度 Kg/m3氣體密度 Kg/m3阻力系數(shù) S0 擋板空隙率 則 操作氣速u可取1.53.0Uk ，設(shè)取因此圓整塔徑設(shè)計(jì)為700mm3.3.2填料數(shù)據(jù)計(jì)算和支撐板構(gòu)造湍球塔的塔板間間距即支撐板與限位板間的距離，也是吸收區(qū)的有效高度應(yīng)使小球的自由運(yùn)動(dòng)有足夠高度，而不使其撞擊限位板。一般選用10001500mm圍，氣速較大時(shí)可以取上限，氣速小時(shí)可以取下限。壓力較高時(shí)，板間距可以小些，如氣速較大而小球、相對(duì)密度較小時(shí)，

24、板間距可以取大于1500m。靜止床層高度Z0靜止床層高度是湍球塔的一個(gè)重要參數(shù)。塔的壓降、傳質(zhì)系數(shù)大小都與之有關(guān)。當(dāng)Z0/D1時(shí)，則易產(chǎn)生節(jié)涌和溝流現(xiàn)象。另外，Z0超過接觸區(qū)的50%時(shí)，失去了湍球塔的作用。一般靜止床層高度取接觸區(qū)的1240%。因此本設(shè)計(jì)取靜止床層高度為0.3m。且符合的條件【4】?？紫堵屎脱b球數(shù)湍球塔的裝球數(shù)及床層壓降的計(jì)算都需知道孔隙率，床層的孔隙率與D/d的變化有一定的聯(lián)系【5】。當(dāng)D/d12時(shí)，孔隙率取0.4，當(dāng)D/d12時(shí)，孔隙率取0.45。 根據(jù)孔隙率可以求出裝球數(shù)n式中: D塔徑 mmd球徑 mm H0-靜止床層高度 mm床層平均空隙率 n裝球數(shù) 個(gè)則個(gè)板間距計(jì)算

25、板間距離要使小球自由湍動(dòng)有足夠的高度，而不至于撞擊頂部篩板，一般取靜止高度的2.55倍。本設(shè)計(jì)取5倍，即因此，由于本設(shè)計(jì)要求氣速不大，壓力為常壓，設(shè)計(jì)板間距為1.5m。四、支撐板的選擇支撐板則選用圓形小孔篩板，小孔呈正三角形，開孔率為40%。3.4填料層高度湍球塔湍球越多，靜止床層高度越高，塔的阻力也越大。靜止床層高度越高，在兩層篩板間距固定的情況下，湍球易到達(dá)泛點(diǎn)狀態(tài)。而當(dāng)H0超過篩板間距的50%以后，則失去湍球塔的特性，而與其他填料塔相似，即隨其他速度的增大，壓力也急劇地升高。在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，靜止床層高度H0與塔徑D之比大于1時(shí)，易發(fā)生節(jié)涌和溝流現(xiàn)象。在滿足H0/D1的條件下，一般H0=0.

26、150.4H，假設(shè)所需H0超過上述比例時(shí)需采用多層床層。脫吸因數(shù)為氣相傳質(zhì)單元數(shù)為氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算表3-1 常見材質(zhì)的臨界外表力值【1】 材 質(zhì) 碳 瓷 玻 璃 聚丙烯 聚乙烯 銅外表力mN/m 56 61 73 33 40 75由表3-1 得又液體質(zhì)量流量則 氣膜吸收系數(shù)氣體液相質(zhì)量流量為液膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算表3-2常見填料的形狀系數(shù) 填料類型 球形 棒 形 拉西環(huán) 弧 鞍 開孔環(huán)值 0.72 0.75 1 1.19 1.45由, 查表3-2 得則操作氣速又 =由由 則 因此，設(shè)計(jì)取填料高度為6.0m，即分為4段。表3-3 設(shè)計(jì)裝置參數(shù)匯總工程參數(shù)處理煙氣量噴淋量

27、塔徑靜止床層高度塔板間距段數(shù)支撐板構(gòu)造除霧器填料球規(guī)格5200 m3/h10088.568 kmol/h0.7m0.3m1.5m4圓形小孔篩板，小孔呈正三角形，開孔率為40%38mm，聚丙烯，3g/個(gè)，160kg/ m33.5流體力學(xué)計(jì)算3.5.1各階段工況氣速的計(jì)算【6】 1、最小流化速度式中 d小球直徑 m小球密度 kg/m3氣體密度 kg/m3液體密度 kg/m3 GL 單位截面流體質(zhì)量流量 kg/(m2 s)潤濕的填料球的臨界流化速度U臨當(dāng)液流的R=0kmol/h式中 d小球直徑 m小球密度 kg/m3氣體密度 kg/m3液體密度 kg/m3氣體的粘度 kg/m.sS0 擋板空隙率2、

28、臨界氣速3、作為穿流塔板的篩板開場(chǎng)穩(wěn)定操作的氣速UT式中 -背流過的液體占去的孔的截面比率 H0球?qū)屿o態(tài)高度液體流量系數(shù)， =0.62以氣體孔速計(jì)的平板阻力 又 =4 則 則 4、開場(chǎng)擴(kuò)展時(shí)的氣速U展式中 a填料球的比外表積 a=158 g重力加速度 5、開場(chǎng)液泛時(shí)的氣速 式中 靜態(tài)干球?qū)涌紫堵?=0.4【3】篩板上球?qū)娱g持液之和折算的清夜層高度取球?qū)右夯c(diǎn)至球?qū)娱_場(chǎng)擴(kuò)散計(jì)算 則 C=0.65 k= - 0.8 即又 所以 =0.0193.5.2球?qū)訅毫礟 式中 氣體通過干塔的壓力降氣體通過篩板上和球?qū)娱g持液的壓力降氣體通過干板的壓力降氣體通過干球?qū)拥膲毫祫t 3.5.3球?qū)訑U(kuò)展階段時(shí)的膨脹

29、高度3.6湍球塔的輔助構(gòu)造3.6.1支承板及檔網(wǎng)支承板的作用是支承球體，它可用柵板或孔板，其自由截面率最好在15%60%左右。為了防止小球損壞或卡住、柵縫寬或篩孔直徑不應(yīng)大于球徑的2/3。檔網(wǎng)的作用是防止小球被氣流帶走，可作成編織網(wǎng)或柵板、條狀以及篩板等，要求開孔率盡可能大。篩板在塔除了支托填料球和分布?xì)怏w之外，還起穿流塔板的作用。篩板設(shè)計(jì)的好壞直接影響床層的正常操作。開孔率是很總要的設(shè)計(jì)參數(shù)，其大小或者說氣體孔速的大小，可控制球在各階段的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在系統(tǒng)壓力降和操作圍允許的條件下，盡可能取開孔率S0=3050%。S0過大，孔的間距愈小，氣流將互相干擾，影響篩板篩板上的氣液接觸。從傳質(zhì)研究結(jié)果

30、來看，在一定程度下S0越大，效率越差尤以氣膜控制為甚。S0過小將增大P，生產(chǎn)能力亦相應(yīng)降低。本設(shè)計(jì)綜合考慮各因素，選用圓形小孔篩板，小孔呈正三角形，開孔率為40%的塔板。除沫器除沫器主要是由絲網(wǎng)、絲網(wǎng)格柵組成絲網(wǎng)塊和固定絲網(wǎng)塊的支承裝置構(gòu)成，絲網(wǎng)為各種材質(zhì)的氣液過濾網(wǎng)，氣液過濾網(wǎng)是由金屬絲或非金屬絲組成。除霧器種類很多，常見的有折板除沫器、絲網(wǎng)除沫器、旋流板除沫器等。除沫器一般多項(xiàng)選擇用旋流板為宜，如果要求嚴(yán)格或情況特殊，可選用旋風(fēng)別離器。由于本設(shè)計(jì)氣流量不太大，因此選用旋流板除沫器。3.6.3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，也是使填料到達(dá)預(yù)期別離效果的保

31、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總液量的10。2、噴淋孔徑不宜小于2，以免引起堵塞，孔徑也不宜過大，否則液位高度難維持穩(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，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4

32、5，直管安裝在填料層頂部以上約300。其突出的特點(diǎn)就是構(gòu)造簡單，供氣體流動(dòng)的自由截面大，阻力小，但小孔易堵塞，操作彈性一般較小。此形分布器對(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，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，取決于液流到達(dá)填料外表時(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。4.

33、 槽式液體分布器 槽式液體分布器是由分流槽，分布槽構(gòu)成的。適合于大氣液負(fù)荷及含有固體懸浮物，粘度大的液體的別離場(chǎng)合，應(yīng)用圍廣很為先進(jìn)。性能優(yōu)良的液體分布器設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足：液體分布均勻，分布點(diǎn)密度見下表3-4，以及分布點(diǎn)的排列均勻性和 操作彈性大，自由截面積大 等方面要求。大致規(guī)律是：塔徑越大，分布點(diǎn)密度越小；液體噴淋密度越小，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。布液孔數(shù)分布點(diǎn)密度計(jì)算【7】 由于該塔的塔徑較小，且外表積較大132.5應(yīng)該選擇較大分布點(diǎn)密度按Ecket的散裝填料塔分布點(diǎn)密度推薦，噴淋點(diǎn)密度為170大致規(guī)律是：塔徑越大，分布點(diǎn)密度越小；液體噴淋密度越小，分布

34、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 布液點(diǎn)數(shù)為 按Eckert建議值,常用填料的噴淋點(diǎn)數(shù)為： .本設(shè)計(jì)為：二級(jí)槽共設(shè)五道，在槽側(cè)面開孔，槽寬為60mm，槽高度為200mm，兩槽中心距離為120mm。分布點(diǎn)采用三角行排列。由多孔型布液裝置的布液能力的計(jì)算公式計(jì)算孔徑 取 液層高度則即設(shè)計(jì)取d0=33mm。 兩孔間距離為65mm,槽寬65mm，槽高為200mm，兩槽中心距離130mm.3.7填料塔附屬高度計(jì)算1. 塔的頂部空間高度為了減少塔頂出口氣體中夾帶的液體量，塔上部空間高度可取1200mm-1500mm,此處取1.2m塔底液相停

35、留時(shí)間為1min 考慮，則塔釜所占空間高度為 考慮到氣相接收所占的空間高度,底部空間高度可取1.5m，所以塔的附屬高度可以取2.7m,取液體分布器高度為0.7m。因此塔的總高為 2.7+6=8.7m。3.8湍球塔的流體力學(xué)參數(shù)計(jì)算3.8.1全塔壓降由3.5可知填料層壓降48.446kg/m2 ,即475.26Pa.氣體進(jìn)出口壓降:取氣體進(jìn)出口接收的徑為3500mm,則氣體的進(jìn)出口流速為則進(jìn)口壓強(qiáng)為 突然擴(kuò)大 =1出口壓強(qiáng)為 突然縮小 =0.5其他塔件壓降總和為較小，在此處可以忽略所以吸收塔總壓降為3.8.2氣體動(dòng)能因子吸收塔氣體動(dòng)能因子為氣體動(dòng)能因子在常用的圍。3.9附屬設(shè)備的計(jì)算和選擇3.9

36、.1接收尺寸的計(jì)算舉例 氣體進(jìn)、出口管口 氣體進(jìn)口要能防止液體淹沒氣體通道。對(duì)于以下的塔，管的末端可做成向下的喇叭行擴(kuò)大口。氣體出口要能防止液滴的帶出和積聚，可采用同氣體進(jìn)口構(gòu)造相似的開口向下的引出管，或者在出口接收之前加裝除沫擋板或加裝一開口向上的別離貸囊。氣體管徑的計(jì)算常壓塔氣體進(jìn)出口管氣速可取取 圓整直徑用的 熱軋無縫鋼管【8】 液體進(jìn)、出管口 液體的進(jìn)口多是直接通向噴淋裝置，其構(gòu)造需按噴淋裝置的要求而定。 液體的出口裝置應(yīng)該便于液體的排放，不易阻塞，而且又能將塔設(shè)備的部與外部大氣隔離。液體管徑的計(jì)算一般液體在管中的流速為取圓整直徑用的熱軋無縫鋼管【8】則管流速為本設(shè)計(jì)中填料塔有多處接收，在此分別以液體進(jìn)料管和氣體進(jìn)料管的管徑計(jì)算為例進(jìn)展說明。3.9.2離心泵的選擇和計(jì)算計(jì)算過程如下由3.5.1可知，所選管為熱軋無縫鋼管則雷諾數(shù) 局部阻力損失：三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)截止閥全開 ; 三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)90彎頭 管路總壓頭損失揚(yáng)程 流量 因?yàn)樵撐找郧逅疄槲談瑒t采用清水泵。選用離心泵型號(hào)為：IS150125250單級(jí)單吸離心泵【9】，其性能參數(shù)如下：轉(zhuǎn)速r/r/min流量m3/h揚(yáng)程H /m效率/%功率/kW必需汽蝕余量(NPSH)r