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成績東南大學成賢學院課程設(shè)計報告題目填料吸收塔的設(shè)計課程名稱化工原理課程設(shè)計專業(yè)制藥工程班級學生姓名學號設(shè)計地點成賢學院指導教師設(shè)計起止時間：2011年8月29日至2011年9月9日

填料吸收塔課程設(shè)計說明書目錄 第一節(jié)前言1.1設(shè)計任務(wù)書1.2吸收劑和填料的選擇1.3工藝流程圖說明平衡關(guān)系及物料衡算2.1平衡關(guān)系衡算2.2物料衡算第三節(jié)填料塔工藝3.1塔徑的計算3.2填料高度的計算3.3傳質(zhì)單元的高度和數(shù)目3.4填料層的分段問題3.4填料層壓降3.5噴淋密度第四節(jié)填料塔內(nèi)附件選型4.1支撐和分布裝置4.2附屬空間附屬設(shè)備5.1離心泵第六節(jié)體會和附錄6.1設(shè)計結(jié)果一覽表6.2主要符號說明6.3設(shè)計總結(jié)和體會6.4參考文獻前言 塔是化工生產(chǎn)里必要的設(shè)備之一，根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部件的形式，可以分為填料塔和板式塔。板式塔屬于逐級接觸逆流操作，填料塔屬于微分接觸操作。板式塔屬于逐級接觸逆流操作，填料塔屬于微分接觸操作。工業(yè)上對塔設(shè)備的主要要求：（1）生產(chǎn)能力大（2）分離效率高（3）操作彈性大（4）氣體阻力小結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備取材面廣等。填料塔由填料、塔內(nèi)件及筒體構(gòu)成。填料分規(guī)整填料和散裝填料兩大類。塔內(nèi)件有不同形式的液體分布裝置、填料固定裝置或填料壓緊裝置、填料支承裝置、液體收集再分布裝置及氣體分布裝置等。與板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特點：生產(chǎn)能力大、分離效率高、壓力降小、操作彈性大、持液量小等優(yōu)點。

1.1設(shè)計任務(wù)書設(shè)計條件1、混合氣體流量3800m3（標）h-12、混合氣體組分含甲醇8%，空氣92%(體積比)3、混合氣體溫度40℃ 4、吸收率94%5、吸收劑溫度25℃6、操作壓強1arm1.2吸收劑和填料的選擇（1）吸收劑選擇的原則：①溶解度大：溶解度↑，溶劑用量↓，傳質(zhì)速率↑；隨工藝條件變化大；若有反應(yīng)應(yīng)可逆。②選擇性好：對溶質(zhì)的溶解度大；③不易揮發(fā)，以減少溶劑損失；④粘度低，改善流動狀態(tài)，阻力小，降低能耗。⑤無毒、腐蝕性小、不易燃、價廉、不發(fā)泡、冰點低、化學穩(wěn)定等。本設(shè)計采用水為吸收劑，主要由于水無毒、價廉，化學穩(wěn)定（2）填料的選擇填料塔對填料的要求具體表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)比表面積a要大，比表面積a是指單位堆積體積填料所具有的表面積；(2)能提供大的流體流量，即所選用的結(jié)構(gòu)填料要敞開，使于死角區(qū)域的空間小，有效空隙率大；(3)液體的再分布性能要好；(4)填料要有足夠的機械強度，尤其是非金屬填料；(5)價格低廉；3，填料的尺寸填料尺寸直接影響塔底操作和設(shè)備投資。實踐證明，塔徑（D）與填料外徑（d）之比值有一個下限值，若徑比低于此下限值時，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。各種填料的徑比的下限：拉西環(huán)20—30（最小不低于8—10）鮑爾環(huán)10—15（最小不低于8）階梯環(huán)15（最小不低于8）對一定塔徑，滿足徑比下限的填料可能有幾種尺寸，應(yīng)綜合考慮填料性能及經(jīng)濟因素選定。一般推薦:D≤300時，選25的填料；時，選25—38的填料。時，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償成本的降低1.3設(shè)計流程圖平衡關(guān)系及物料衡算2.1平衡關(guān)系衡算CL—水在塔溫度tm=(塔頂+塔底)/2下的比熱，kJ·(kmol·K)-1。CL—水在塔溫度tm=(塔頂+塔底)/2下的比熱，kJ·(kmol·K)-1。Δx=0.003~0.005r—甲醇的微分溶解熱，kJkmol-1。=6310+r。

入塔氣體溫度下甲醇的冷凝潛熱，kJkmol-1。Δx=0.003~0.005r—甲醇的微分溶解熱，kJkmol-1。=6310+r。

入塔氣體溫度下甲醇的冷凝潛熱，kJkmol-1。本次取=0.004，詳細數(shù)據(jù)如下：xT(。c)E（atm）my*(×10-3)X(×10-3)Y*(×10-3)0250.2510.2510000.00427.2870.2840.2841.1374.0161.1380.00829.5740.3210.3212.5688.0652.5750.01231.8610.3620.3624.34412.1464.3630.01634.1480.4070.4076.51216.266.5550.02036.4350.4580.4589.1620.4089.2450.02438.7220.5130.51312.31224.5912.4850.02841.0090.5740.57416.07228.80716.3350.03243.2960.6400.64020.4833.05820.9080.03645.5830.7140.71425.70437.34426.3820.04047.870.7490.74931.7641.66732.8020.04450.1570.8820.88238.80846.02540.3750.04852.4440.9780.97846.94450.4249.2560.05254.7311.0811.08156.21254.85259.560.05657.0181.1961.19666.97659.32271.7840.06059.3051.3181.31879.0863.8385.8710.06461.5921.4521.45292.92868.376102.448X-Y圖見附圖（1）2.2物料衡算 PV=NRT則N=PV/RTN=101.3kpa3800（8.314（273.15T+40T）=147.9kmol/h由X-Y圖得及第16個數(shù)據(jù)，=0.1025,=0,=V(-)/(m)--)=(1--0.08)(0.1025-0.00615)/(0.10251.453--0)=185.84kmol/h取安全流量為L=1.5=278.77kmol/h(v為摩爾流量)當=0.093時可得=0.063則:=+（—）=25+571.75（0.063-0）=61第三節(jié)填料塔工藝3.1塔徑的計算本次取50×50×1的金屬拉西環(huán)，查《化工原理下》表3-6比表面積=110/，空隙率=0.92則=/=141=278.77183600=1.384kg/s=(321470.08+290.92147)3600=1.2kg/s=1.236003800=1.137kg/查?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖，見《化工原理下》圖3-18橫坐標=0.039查得縱坐標=0.198則=3.52m/s取u=0.7U=2.5m/s則D=0.73則圓整塔徑D=800mm.在計算空氣塔速u==2.1m/s,泛點率u/=0.59下圖為查?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖：3.2填料層高度的計算3.2.1傳質(zhì)單元高度Z= A：吸收因數(shù)HOG—氣相傳質(zhì)單元總高度m；HG—氣相傳質(zhì)單元高度m；HL—液相傳質(zhì)單元高度m；a—填料的比表面積m2m-3；δ—液膜厚度，m由圖2-12查??；RG—氣膜填充系數(shù)，見表2-7；C=0.6，因混合氣體中不含氫氣；VG—實際氣速，ms-1；VL—液體表面速度，ms-1,由圖2-12查取。C1=1C2=1C3=1查得：《化工原理設(shè)計》表4-2金屬環(huán)=0.22，=0.46=12.18÷16=0.761=278.77kmol/h,=147.96kmol/h則 =278.77÷0.761÷147.96=2.47=0.22+0.46÷2.47=0.413.2.2傳質(zhì)單元數(shù)的計算=0，==136×0.087×0.94÷287.77=0.039==0.087，==0.00522=136kmol/h，由`的數(shù)值得知，在此吸收過程所涉及的組成范圍內(nèi)，平衡關(guān)系可用前7組數(shù)據(jù)而得的直線方程。=0,67X-4.操作線斜率=2S==1/3=0.667×0.399-4=-3.97,=-4=0.087+3.97=4.057=0.00522+4=4.00522=4.5則Ｚ＝HOG×NOG＝０．４５×４．５＝１．８５?。剑?３Ｚ＝２.４ｍ不需要分段3.3填料層壓降縱坐標=0.722×0.098=0.05橫坐標=0.039查埃克特通用關(guān)聯(lián)圖知在300pa~400pa之間 符合要求3.4噴淋密度的計算因填料為50×50×0.8，塔徑與填料尺寸之比大于8，依式3-31參《化工原理下》，計算最小噴淋密度。因填料尺寸小于75mm，故取=0.08/（m.h）,由表3-6，《化工原理下》比表面積=114㎡/則×=0.08×114=9.12/（㎡h）U=278.77×18÷1000×4/×0.82=9.9>9.12符合填料塔內(nèi)件的選型4.1支撐裝置填料塔的內(nèi)件主要有填料支承裝置、液體分布裝置、液體收集再分布裝置、除沫裝置等。填料支承裝置

填料支承裝置的作用是支承塔內(nèi)的填料。常用的填料支承裝置有柵板型、孔管型、駝峰型等。對于散裝填料，通常選用孔管型、駝峰型支承裝置；對于規(guī)整填料，通常選用柵板型支承裝置。設(shè)計中，為防止在填料支承裝置處壓降過大甚至發(fā)生液泛，要求填料支承裝置的自由截面積應(yīng)大于75%?？紤]到塔徑及吸收要求，本設(shè)計選梁式氣噴式支撐板。表4.1梁式氣噴式支承板結(jié)構(gòu)尺寸（mm）塔徑DN支承板外徑支承板分塊數(shù)支承圈寬度支承圈厚度10009803401011001080440101200116045010130012604501414001360450141500146055014

4.2分布裝置以及除沫裝置前已述及，為減小壁流現(xiàn)象，當填料層較高時需進行分段，故需設(shè)置液體收集及再分布裝置。

最簡單的液體再分布裝置為截錐式再分布器。截錐式再分布器結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，但它只起到將壁流向中心匯集的作用，無液體再分布的功能，一般用于直徑小于0.6m的塔中。

在通常情況下，一般將液體收集器及液體分布器同時使用，構(gòu)成液體收集及再分布裝置。液體收集器的作用是將上層填料流下的液體收集，然后送至液體分布器進行液體再分布。常用的液體收集器為斜板式液體收集器。由于本設(shè)計不需要填料分層，所以不需要液體收集及再分布裝置。（2）除沫裝置氣體在塔頂離開填料層時，帶有大量液沫和霧滴，為回收這部分液體，需要在塔頂安裝除沫器。常用的除沫器主要有折流板式除沫器，旋流板式除沫器、絲網(wǎng)除沫器。本設(shè)計選用上裝式絲網(wǎng)除沫器。表4.2上裝式絲網(wǎng)除沫器基本參數(shù)公稱直徑主要外形尺寸mmDNmmHH1H2D質(zhì)量，kg1100100218102043.415026851.71200100218112049.615026859.91300100228122064.815027876.61400100228132071.615027885.21500100228142079.615027895.14.3進出管口徑的計算氣相體積流量=1.06液相體積流量=0.0013941、進液管管徑：由于清水無腐蝕性故可選擇無縫鋼管（GB8163-87