水吸收二氧化硫填料塔的設(shè)計(jì)

化工原理課程設(shè)計(jì)題目水吸取二氧化硫填料塔的設(shè)計(jì)教學(xué)院化工與材料工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)材化0901學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師7月5日

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1、設(shè)計(jì)題目：解決量為2750m礦石焙燒爐送出的氣體冷卻到20℃后送入填料塔中，用20℃清水洗滌洗滌除去其中的SO2。入塔的爐氣流量為2750m3/h，其中進(jìn)塔SO22、工藝操作條件：（1）操作平均壓力常壓（2）操作溫度t=2（3）選用填料類型及規(guī)格自選。3、設(shè)計(jì)任務(wù)：完畢干燥器的工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算，有關(guān)附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型，繪制吸取系統(tǒng)的工藝流程圖和吸取塔的工藝條件圖，編寫設(shè)計(jì)闡明書?；ぴ斫萄惺?月目錄TOC\o"1-7"\u第1章緒論 PAGEREF\h11.1吸取技術(shù)概況 PAGEREF\h11.2吸取設(shè)備的發(fā)展 PAGEREF\h11.3吸取在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 PAGEREF\h2第2章設(shè)計(jì)方案 PAGEREF\h22.1吸取劑的選擇 42.2吸取流程的選擇 PAGEREF\h42.2.1吸取工藝流程的擬定 PAGEREF\h42.3吸取塔設(shè)備及填料的選擇 PAGEREF\h42.3.1吸取塔的設(shè)備選擇 PAGEREF\h42.3.2填料的選擇 PAGEREF\h52.4吸取劑再生辦法的選擇 PAGEREF\h62.5操作參數(shù)的選擇 PAGEREF\h7第3章吸取塔的工藝計(jì)算 PAGEREF\h93.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) PAGEREF\h93.1.1液相物性數(shù)據(jù) PAGEREF\h93.1.2氣相物性數(shù)據(jù) PAGEREF\h93.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù) PAGEREF\h93.2物料衡算 PAGEREF\h103.3填料塔的工藝尺寸的計(jì)算 PAGEREF\h113.3.1塔徑的計(jì)算 PAGEREF\h113.3.2泛點(diǎn)率校核 PAGEREF\h113.3.3填料規(guī)格校核: PAGEREF\h113.3.4液體噴淋密度校核 PAGEREF\h113.4填料塔填料高度計(jì)算 PAGEREF\h123.4.1傳質(zhì)單元高度計(jì)算 PAGEREF\h123.4.2傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算 PAGEREF\h143.5填料塔附屬高度計(jì)算 PAGEREF\h143.6液體分布器計(jì)算 PAGEREF\h153.6.1液體分布器 PAGEREF\h153.6.2布液孔數(shù) PAGEREF\h173.6.3液體保持管高度 PAGEREF\h173.7其它附屬塔內(nèi)件的選擇 PAGEREF\h173.7.1填料支承板 PAGEREF\h173.7.2除沫器（除霧器） PAGEREF\h173.7.3管口構(gòu)造 PAGEREF\h183.8吸取塔的流體力學(xué)參數(shù)的計(jì)算 PAGEREF\h193.8.1吸取塔的壓力降 PAGEREF\h193.8.2吸取塔的泛點(diǎn)率 PAGEREF\h203.8.3氣體動(dòng)能因子 PAGEREF\h203.9附屬設(shè)備的計(jì)算與選擇 PAGEREF\h203.9.1離心泵的選擇與計(jì)算 PAGEREF\h203.9.2吸取塔的重要接管尺寸的計(jì)算 PAGEREF\h21工藝設(shè)計(jì)重要符號(hào)闡明 PAGEREF\h22評(píng)述與討論 24結(jié)束語(yǔ) PAGEREF\h25參考文獻(xiàn) 26第1章緒論1.1吸取技術(shù)概況在化學(xué)工業(yè)中，經(jīng)常需將氣體混合物中的個(gè)各組分加以分離。氣體的吸取是用適宜的液體吸取劑與氣體混合物接觸，吸取器氣體混合物中一種或幾個(gè)組分，使其中的各組分得以分離的一種操作。在化工生產(chǎn)中，它重要用于原料氣的凈化、有用組分的回收。制取氣體的溶液作為成品，以及廢氣的治理等方面，因此吸取操作是一種重要的分離辦法，在化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用相稱普遍。吸取操作運(yùn)用氣體混合物各組分在某種溶劑中溶解度不同而達(dá)成分離的目的。氣體吸取是物質(zhì)自氣相到液相的轉(zhuǎn)移，這是一種傳質(zhì)過(guò)程?；旌蠚怏w中某一組分能否進(jìn)入液相，既取決于氣相中該組分的分壓，也取決于溶液里該組分的平衡蒸氣壓。如果混合氣體中該氣體的分壓不不大于溶液中該組分的平衡蒸氣壓，這個(gè)組分便可自氣相轉(zhuǎn)移到液相，即被吸取。轉(zhuǎn)移的成果，溶液里這個(gè)組分的濃度便升高，它的平衡蒸汽壓也隨著升高，到最后，能夠升高到等于它的氣相中的分壓，傳質(zhì)過(guò)程于是停止，這時(shí)稱為氣液兩相達(dá)成平衡。根據(jù)兩相的平衡關(guān)系能夠判斷傳質(zhì)過(guò)程的方向與極限。另外，傳質(zhì)速率與推動(dòng)力成正比，與阻力成反比，兩相的濃度距離平衡濃度越大，則傳質(zhì)的推動(dòng)力越大，傳質(zhì)速率與越大。吸取技術(shù)是從氣液兩相的平衡關(guān)系與傳質(zhì)速率關(guān)系著手，運(yùn)用氣體混合物中各組分在特定的液體吸取劑中的溶解度不同的基本原理，最后實(shí)現(xiàn)各組分分離的目的。1.2吸取設(shè)備的發(fā)展吸取設(shè)備有多個(gè)類型，如填料塔、板式塔、噴灑塔和鼓泡塔等。最慣用的有填料塔與板式塔。填料塔中裝有諸如瓷環(huán)之類的填料；氣液接觸在填料中進(jìn)行。板式塔中裝有篩孔塔板，氣液亮相在塔板上鼓泡進(jìn)行接觸。工業(yè)模型的填料塔始于1881年的蒸餾操作中，19采用于煉油工業(yè)，當(dāng)時(shí)的填料是碎磚瓦、小石塊和管子縮節(jié)等。20世紀(jì)初，填料塔進(jìn)入了一種新的發(fā)展階段。在瓷環(huán)填料亦稱拉西環(huán)填料被廣泛采用后，弧鞍形填料相繼問(wèn)世，特別是出現(xiàn)了斯特曼填料后，便大大的增進(jìn)了規(guī)整填料的發(fā)展，除了多個(gè)填料大大涌現(xiàn)外，還發(fā)展了多管塔、乳化塔等被成為高效填料塔的新塔型。從20世紀(jì)60年代起新型填料有了較多的發(fā)展，屬于顆粒型填料的有:海佐涅爾填料、階梯環(huán)填料、多角螺旋填料、金屬鞍環(huán)填料、比阿雷茨基環(huán)、萊瓦填料以及它們的改善形式。屬于規(guī)整填料的有：蘇采爾填料、重疊式絲網(wǎng)波紋板填料、重疊式金屬波形板填料、格里希柵格填料、格子填料、拉伸金屬網(wǎng)填料、塑料蜂窩填料、Z形格子填料、Perform噴射式填料和脈沖填料等。同時(shí)，還創(chuàng)立了使小球浮動(dòng)來(lái)強(qiáng)化傳質(zhì)的湍球塔。進(jìn)入20世紀(jì)70年代后，至于新型填料的研究，但愿找到有助于氣液分布均勻、高效和制造方便的填料。近年來(lái)隨著化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，大規(guī)模的吸取設(shè)備已經(jīng)廣泛用于實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中。含有了很高的吸取效率，以及在節(jié)能方面也日趨完善。填料塔的工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容是在明確了裝置的解決量，操作溫度及操作壓力及對(duì)應(yīng)的相平衡關(guān)系的條件下，完畢填料塔的工藝尺寸及其它塔內(nèi)件設(shè)計(jì)。在此后的化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)中，對(duì)吸取設(shè)備的規(guī)定及效率將會(huì)有更高的規(guī)定，因此日益完善的吸取設(shè)備會(huì)逐步應(yīng)用于實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中。1.3吸取在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用吸取在工業(yè)上的應(yīng)用大致有下列幾個(gè)：原料氣的凈化為除去原料氣中全部的雜質(zhì)，吸取可說(shuō)是最慣用的辦法。有用組分的回收如從焦?fàn)t煤氣中用水回收氨，再用洗油回收粗苯蒸氣（涉及苯、甲苯、二甲苯等），以及從某些干燥廢氣中回收有機(jī)溶劑蒸氣等。液體產(chǎn)品的制取將氣體中需要的成分以指定的溶劑吸取出來(lái)，成為溶液態(tài)的成品或半成品。如制酸工業(yè)中含HCL、NOX(氮氧化物)或SO3的氣體制取鹽酸、硝酸或硫酸；甲醇（乙醇）蒸氣經(jīng)氧化后，用水吸取以制成甲醛（乙醛）半成品等。廢棄的治理諸多工業(yè)廢氣中含有SO2、NOX（重要是NO及NO2）、汞蒸氣等有害成分，即使?jié)舛绕胀ㄉ醯?，但?duì)人體和環(huán)境仍危害甚大而必須進(jìn)行治理。選擇適宜的工藝和溶劑進(jìn)行吸取，使廢氣治理中應(yīng)用較廣的辦法。固然，以上目的有時(shí)也難以截然分開(kāi)，如干燥廢氣中的有機(jī)溶劑，能回收下來(lái)就很有價(jià)值，任其排放則會(huì)污染大氣。第2章設(shè)計(jì)方案2.1吸取劑的選擇對(duì)于吸取操作,選擇適宜的吸取劑,含有十分重要的意義.其對(duì)吸取操作過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性有著十分重要的影響.普通狀況下,選擇吸取劑,要著重考慮以下問(wèn)題.(一)對(duì)溶質(zhì)的溶解度大所選的吸取劑多溶質(zhì)的溶解度大,則單位量的吸取劑能夠溶解較多的溶質(zhì),在一定的解決量和分離規(guī)定下,吸取劑的用量小,能夠有效地減少吸取劑循環(huán)量,這對(duì)于減少過(guò)程功耗和再生能量消耗十分有利。另首先，在同樣的吸取劑用量下，液相的傳質(zhì)推動(dòng)力大，則能夠提高吸取速率，減小塔設(shè)備的尺寸。(二)對(duì)溶質(zhì)有較高的選擇性對(duì)溶質(zhì)有較高的選擇性,即規(guī)定選用的吸取劑應(yīng)對(duì)溶質(zhì)有較大的溶解度,而對(duì)其它組分則溶解度要小或基本不溶,這樣,不僅能夠減小惰性氣體組分的損失,并且能夠提高解吸后溶質(zhì)氣體的純度.(三)不易揮發(fā)吸取劑在操作條件下應(yīng)含有較低的蒸氣壓,以避免吸取過(guò)程中吸取劑的損失,提高吸取過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性.(四)再生性能好由于在吸取劑再生過(guò)程中,普通要對(duì)其進(jìn)行升溫或氣提等解決,能量消耗較大,因而,吸取劑再生性能的好壞,對(duì)吸取過(guò)程能耗的影響極大,選用品有良好再生性能的吸取劑,往往能有效=以上四個(gè)方面是選擇吸取劑時(shí)應(yīng)考慮的重要問(wèn)題,另首先,還應(yīng)注意所選擇的吸取劑應(yīng)含有良好的物理、化學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性.其良好的物理性能重要指吸取劑的粘要小,不易發(fā)泡,以確保吸取劑含有良好的流動(dòng)性能和分布性能.良好的化學(xué)性能重要指其含有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,以避免在使用中發(fā)生變質(zhì),同時(shí)規(guī)定吸取劑盡量無(wú)毒、無(wú)易燃易爆性,對(duì)有關(guān)設(shè)備無(wú)腐蝕性(或較小的腐蝕性).吸取劑的經(jīng)濟(jì)性重要指應(yīng)盡量選用便宜易得的溶劑.工業(yè)慣用吸取劑溶質(zhì)吸取劑溶質(zhì)吸取劑氨水、硫酸硫化銨堿液、砷堿液、有機(jī)溶劑丙酮蒸汽水苯蒸汽煤油、洗油氯化氫水丁二烯乙醇二氧化碳水、堿液、碳酸烯酯二氯乙烯煤油二氧化硫水一氧化碳銅氨液2.2吸取流程的選擇工業(yè)上使用的吸取流程多個(gè)多樣，能夠從不同角度進(jìn)行分類，從所選用的吸取劑的種類看，有僅用一種吸取劑的一步吸取流程和使用兩種吸取劑的兩步吸取流程，從所用的塔設(shè)備數(shù)量看，可分為單塔吸取流程和多塔吸取流程，從塔內(nèi)氣液兩相的流向可分為逆流吸取流程、并流吸取流程等基本流程，另外，尚有用于特定條件下的部分溶劑循環(huán)流程。2.2.1吸取工藝流程的擬定工業(yè)上使用的吸取流程多個(gè)多樣，能夠從不同角度進(jìn)行分類，從所選用的吸取劑的種類看，有僅用一種吸取劑的一步吸取流程和使用兩種吸取劑的兩步吸取流程，從所用的塔設(shè)備數(shù)量看，可分為單塔吸取流程和多塔吸取流程，從塔內(nèi)氣液兩相的流向可分為逆流吸取流程、并流吸取流程等基本流程，另外，尚有用于特定條件下的部分溶劑循環(huán)流程。（一）一步吸取流程和兩步吸取流程一步流程普通用于混合氣體溶質(zhì)濃度較低，同時(shí)過(guò)程的分離規(guī)定不高，選用一種吸取劑即可完畢任務(wù)的狀況。若混合氣體中溶質(zhì)濃度較高且吸取規(guī)定也高，難以用一步吸取達(dá)成規(guī)定的吸取規(guī)定，但過(guò)程的操作費(fèi)用較高，從經(jīng)濟(jì)性的角度分析不夠適宜時(shí)，能夠考慮采用兩步吸取流程。（二）單塔吸取流程和多塔吸取流程單塔吸取流程是吸取過(guò)程中最慣用的流程，如過(guò)程無(wú)特別需要，則普通采用單塔吸取流程。若過(guò)程的分離規(guī)定較高，使用單塔操作時(shí)，所需要的塔體過(guò)高，或采用兩步吸取流程時(shí)，則需要采用多塔流程。典型的是雙塔吸取流程。（三）逆流吸取與并流吸取吸取塔或再生塔內(nèi)氣液相能夠逆流操作也能夠并流操作，由于逆流操作含有傳質(zhì)推動(dòng)力大，分離效率高（含有多個(gè)理論級(jí)的分離能力）的顯著優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用。工程上，如無(wú)特別需要，普通均采用逆流吸取流程。（四）部分溶劑循環(huán)吸取流程由于填料塔的分離效率受填料層上的液體噴淋量影響較大，當(dāng)液相噴淋量過(guò)小時(shí)，將減少填料塔的分離效率，因此當(dāng)塔的液相負(fù)荷過(guò)小而難以充足潤(rùn)濕填料表面時(shí)，能夠采用部分溶劑循環(huán)吸取流程，以提高液相噴淋量，改善踏的操作條件。2.3吸取塔設(shè)備及填料的選擇2.3.1吸取塔的設(shè)備選擇塔型的合理選擇是做好塔設(shè)備設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié)，選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素有：物料性質(zhì)、操作條件、塔設(shè)備性能、以及塔設(shè)備的制造、安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)和維修等。與物性有關(guān)的因素：如易起泡的物系，解決量不大時(shí)，選填料塔為宜。含有腐蝕性的介質(zhì)，也可選用填料塔。含有熱敏性的物料須減壓操作，可采用裝填規(guī)整的散堆填料。粘性較大的物系，能夠選用大尺寸填料。與操作條件有關(guān)的因素：氣相傳質(zhì)阻力大，宜采用填料塔。大的液體負(fù)荷，可選用填料塔。低的液體負(fù)荷，不適宜采用填料塔。液氣比波動(dòng)的適應(yīng)性，板式塔優(yōu)于填料塔。其它因素對(duì)于吸取過(guò)程,能夠完畢其分離任務(wù)的塔設(shè)備有多個(gè),如何從眾多的塔設(shè)備中選出適宜的類型是進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的首要工作.而進(jìn)行這一項(xiàng)工作則需對(duì)吸取過(guò)程進(jìn)行充足的研究后,并經(jīng)多方案對(duì)比方能得到較滿意的成果.普通而言,吸取用塔設(shè)備與精餾過(guò)程所需要的塔設(shè)備含有相似的原則規(guī)定,即用較小直徑的塔設(shè)備完畢規(guī)定的解決量,塔板或填料層阻力要小,含有良好的傳質(zhì)性能,含有適宜的操作彈性,構(gòu)造簡(jiǎn)樸,造價(jià)低,易于制造、安裝、操作和維修等.但作為吸取過(guò)程,普通含有操作液起比大的特點(diǎn),因而更合用于填料塔.另外,填料塔阻力小,效率高,有助于過(guò)程節(jié)能,因此對(duì)于吸取過(guò)程來(lái)說(shuō),以采用填料塔居多.但在液體流率很低難以充足潤(rùn)濕填料,或塔徑過(guò)大,使用填料塔不經(jīng)濟(jì)的狀況下,以采用板式塔為宜.2.3.2填料的選擇填料是填料塔中傳質(zhì)元件，它能夠有多個(gè)不同的分類：如按性能分為通用填料和高效填料；按形狀分為顆粒型填料和規(guī)整填料。填料品種諸多，最古老的填料是拉西環(huán)；在國(guó)外被認(rèn)為較為抱負(fù)的是鮑爾環(huán)，矩鞍填料和波紋填料等工業(yè)填料，現(xiàn)經(jīng)測(cè)實(shí)驗(yàn)證，已被推薦為我國(guó)此后推廣使用的通用型填料，填料的材質(zhì)可為金屬、陶瓷或塑料。多個(gè)填料的構(gòu)造差別較大，含有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，因此在使用上應(yīng)根據(jù)具體狀況選擇不同的塔填料。在選擇塔填料時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：(1)選擇填料材質(zhì)選擇填料材質(zhì)應(yīng)根據(jù)吸取系統(tǒng)的介質(zhì)以及操作溫度而定，普通狀況下，能夠選用塑料，金屬，陶瓷等材料。對(duì)于腐蝕性介質(zhì)應(yīng)采用對(duì)應(yīng)的抗腐蝕性材料，如陶瓷，塑料，玻璃，石墨，不銹鋼等，對(duì)于溫度較高的狀況，應(yīng)考慮材料的耐溫性能。(2)填料類型的選擇填料類型的選擇是一種比較復(fù)雜的問(wèn)題。普通來(lái)說(shuō)，同一類填料塔中，比表面積大的填料即使含有較高的分離效率，但是由于在同樣的解決量下，所需要的塔徑較大，塔體造價(jià)升高。(3)填料尺寸的選擇實(shí)踐表明，填料塔的塔徑與填料直徑的比值應(yīng)保持不低于某一下限值，以避免產(chǎn)生較大的壁效應(yīng)，造成塔的分離效率下降。普通來(lái)說(shuō)，填料尺寸大，成本低，解決量大，但是效率低，使用不不大于50mm的填料，其成本的減少往往難以抵償其效率減少所造成的成本增加。因此，普通大塔經(jīng)常使用50mm的填料。但在大塔中使用不大于20——25mm填料時(shí)，效率并沒(méi)有較明顯的提高，普通狀況下，能夠按表選擇填料尺寸。因此對(duì)于水吸取S02的過(guò)程、操作、溫度及操作壓力較低，工業(yè)上普通選用所了散裝填料。在所了散裝填料中，塑料階梯環(huán)填料的綜合性能較好，故此選用塑料階梯環(huán)填料。表2—2填料尺寸與塔徑的對(duì)應(yīng)關(guān)系塔徑/填料尺寸/D≤300300≤D≤900D≥90020～2525～3850～80有關(guān)的填料數(shù)據(jù)以下：表2-3散裝填料類型以及關(guān)聯(lián)常數(shù)A,K值散裝填料類型AK規(guī)整填料類型AK塑料鮑爾環(huán)0.09421.75金屬絲網(wǎng)波紋填料0.301.75金屬鮑爾環(huán)0.11.75塑料絲網(wǎng)波紋填料0.42011.75塑料階梯環(huán)0.2041.75金屬網(wǎng)孔波紋填料0.1551.47金屬階梯環(huán)0.1061.75金屬孔板波紋填料0.2911.75瓷矩鞍0.1761.75塑料孔板波紋填料0.2911.563金屬環(huán)矩鞍0.062251.75表2—4聚丙烯階梯環(huán)幾何數(shù)據(jù)規(guī)格比表面積m2/m3空隙率堆積個(gè)數(shù)堆積重量填料因子m-116*8.9*13700.85299136135.6602.625*12.5*1.22280.908150097.8312.838*19*1.2132.50.912720057.5175.850*25*1.5114.20.9271074054.8143.176*37*2.6900.929342068.4112.32.4吸取劑再生辦法的選擇根據(jù)所用的吸取劑不同能夠采用不同的再生辦法，工業(yè)上慣用的吸取劑再生辦法重要有減壓再生，加熱再生及氣提再生等。（一）減壓再生（閃蒸）吸取劑的減壓再生是最簡(jiǎn)樸的吸取劑再生辦法之一。在吸取塔內(nèi)，吸取了大量溶質(zhì)后的吸取劑進(jìn)入再生塔并減壓，使得溶如吸取劑中的溶質(zhì)得以再生。該辦法最合用于加壓吸取，并且吸取后的后續(xù)工藝處在常壓或較低壓力的條件，如吸取操作處在常壓條件下進(jìn)行，若采用減壓再生，那么解吸操作需在真空條件下進(jìn)行，則過(guò)程可能不夠經(jīng)濟(jì)。（二）加熱再生加熱再生也是吸取劑再生最慣用的辦法。吸取了大量溶質(zhì)后的吸取劑進(jìn)入再生塔內(nèi)并加熱使其升溫，溶入吸取劑中的溶質(zhì)得以解吸。由于再生溫度必須高于解吸溫度，因而，該辦法最合用于常溫吸取或在靠近于常溫的吸取操作，否則，若吸取溫度較高，則再生溫度必然更高，從而，需要消耗更高端的能量。普通采用水蒸汽作為加熱介質(zhì)，加熱辦法能夠根據(jù)具體狀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，使吸取劑表面溶質(zhì)的分壓減少，使吸取劑得以再生。慣用氣提氣體是空氣和水蒸氣。2.5操作參數(shù)的選擇吸取過(guò)程的操作參數(shù)重要涉及吸取（或再生）壓力、吸?。ɑ蛟偕囟纫约拔∫蜃樱ɑ蚪馕鲆蜃樱?，這些條件的選擇應(yīng)充足考慮前后工序的工藝參數(shù)，從整個(gè)過(guò)程的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，運(yùn)用過(guò)程的模擬計(jì)算，通過(guò)多方案對(duì)比優(yōu)化得出過(guò)程參數(shù)。（一）操作壓力的選擇對(duì)于物理吸取,加壓操作首先有助于提高吸取過(guò)程的傳質(zhì)推動(dòng)力而提高過(guò)程的傳質(zhì)速率,另首先,也能夠減小氣體的體積流率,減小吸取塔徑。因此操作十分有利.但工程上,專門為吸取操作而為氣體加壓,從過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性角度看是不合理的,因而若在前一道工序的壓力參數(shù)下能夠進(jìn)行吸取操作的狀況下,普通是以前道工序的壓力作為吸取單元的操作壓力。對(duì)于化學(xué)吸取,若過(guò)程由質(zhì)量傳遞過(guò)程控制,則提高操作壓力有利,若為化學(xué)反映過(guò)程控制,則操作壓力對(duì)過(guò)程的影響不大,能夠完全根據(jù)前后工序的壓力參數(shù)擬定吸取操作壓力,但加大吸取壓力仍然能夠減小氣相的體積流率,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)以吸取劑的再生規(guī)定而定,逐次或一次從吸取壓力減至再生操作壓力,逐次閃蒸的再生效果普通要優(yōu)于一次閃蒸效果。（二）操作溫度的選擇對(duì)于物理吸取而言,減少操作溫度,對(duì)吸取有利。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)力而普通是不可取的,因此普通狀況下,取常溫吸取較為有利。對(duì)于特殊條件的吸取操作必須采用低于環(huán)境的溫度操作。對(duì)于化學(xué)吸取,操作溫度應(yīng)根據(jù)化學(xué)反映的性質(zhì)而定,既要考慮溫度對(duì)化學(xué)反映速度常數(shù)的影響,也要考慮對(duì)化學(xué)平衡的影響,使吸取反映含有適宜的反映速度。對(duì)于再生操作,較高的操作溫度能夠減少溶質(zhì)的溶解度,因而有助于吸取劑的再生。（三）吸取因子的選擇吸取因子是一種關(guān)聯(lián)了氣體解決量，吸取劑用量以及氣液相平衡常數(shù)的綜合的過(guò)程參數(shù).式中氣體解決量,；L吸取劑用量，；m氣體相平衡常數(shù)。第3章吸取塔的工藝計(jì)算3.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)3.1.1液相物性數(shù)據(jù)對(duì)低濃度吸取過(guò)程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由參考書查得，20℃時(shí)水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)以下：密度為粘度為=3.6kg/(m·h)表面張力為SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù)為3.1.2氣相物性數(shù)據(jù)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為混合氣體的平均密度為混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，由參考書查得，20℃時(shí)空氣的粘度為查參考書得，SO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為=0.039m2/h3.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù)由參考書查得，常壓下20℃時(shí)SO2在水中的亨利系數(shù)為相平衡常數(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比為進(jìn)塔惰性氣相流量為該吸取過(guò)程屬于低濃度吸取，平衡曲線可近似為直線，最小液氣比可按下式計(jì)算，即對(duì)于純?nèi)軇┪∵^(guò)程，進(jìn)塔液相構(gòu)成為取操作液氣比為3.3填料塔的工藝尺寸的計(jì)算3.3.1塔徑的計(jì)算采用貝恩（Bain）-霍根（Hongen）關(guān)聯(lián)式氣相質(zhì)量流量為液相質(zhì)量流量能夠近似按純水的流量計(jì)算，即取圓整塔徑后取3.3.2泛點(diǎn)率校核(在允許范疇50%——80%內(nèi))3.3.3填料規(guī)格校核:有即符合規(guī)定.3.3.4液體噴淋密度校核對(duì)于直徑不超出75mm的散裝填料，可取最小潤(rùn)濕速率（Lw）min=0.08m3/(m·對(duì)于直徑不不大于75mm的散裝填料，可取最小潤(rùn)濕速率（Lw）min=0.12m3/(m·因此，取最小潤(rùn)濕速率為：查參考書附錄五得故滿足最小噴淋密度的規(guī)定.經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D=1200mm3.4填料塔填料高度計(jì)算3.4.1傳質(zhì)單元高度計(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：查參考書表5-13得液體質(zhì)量通量為氣膜吸取系數(shù)有下式計(jì)算：氣體質(zhì)量通量為：液膜吸取系數(shù)由下式計(jì)算：由，查參考書表5-14得則由得由3.4.2傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算脫吸因數(shù)為氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為：3.4.3填料層高度計(jì)算由得設(shè)計(jì)取填料層高度為查參考書表5-16得，對(duì)于階梯環(huán)填料，h/D=8～15,取，則計(jì)算得填料塔高度為6000mm，故不需分段。3.5填料塔附屬高度計(jì)算塔上部空間高度可取1.2m,塔底液相停留時(shí)間按1min考慮,則塔釜所占空間高度為考慮到氣相接管所占的空間高度,底部空間高度可取2.1m,因此塔的附屬高度能夠取2.9m.經(jīng)參考書查得；直徑D=1200mm的橢圓封頭總深度H為325mm。3.6液體分布器計(jì)算3.6.1液體分布器液體分布裝置的種類多樣，有噴頭式、盤式、管式、槽式及槽盤式等。工業(yè)應(yīng)用以管式、槽式及槽盤式為主。液體分布器設(shè)計(jì)的基本規(guī)定。性能優(yōu)良的液體分布器設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足下列幾點(diǎn)：（1）液體分布均勻評(píng)價(jià)液體分布的原則是：足夠的分布點(diǎn)密度；分布點(diǎn)的幾何均勻性；降液點(diǎn)間流動(dòng)的均勻性。分布點(diǎn)密度液體分布器分布點(diǎn)密度的選用與填料類型及規(guī)格、塔徑大小、操作條件等親密有關(guān)，多個(gè)文獻(xiàn)推薦的值也相差較大。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。表3-1列出了散裝填料塔的分布點(diǎn)密度推薦值表3-1Eckert的散裝填料塔分布點(diǎn)密度推薦值塔徑，mm分布點(diǎn)密度，塔截面D=400330D=750170D≥120042②分布點(diǎn)的幾何均勻性分布點(diǎn)在塔截面上的幾何均勻分布是較之分布點(diǎn)密度更為重要的問(wèn)題。設(shè)計(jì)中，普通需要通過(guò)重復(fù)計(jì)算和繪圖排列，進(jìn)行比較，選擇最佳方案。分布點(diǎn)的排列可采用正方形、正三角形等不同方式。=3\*GB3③降液點(diǎn)間流動(dòng)的均勻性為確保各分布點(diǎn)的流動(dòng)均勻需要分布器總體的設(shè)計(jì)合理。精細(xì)的制作和對(duì)的的安裝，高性能的液體分布器，規(guī)定各分部點(diǎn)與平均流動(dòng)的偏差不大于6%（2）操作彈性大液體分布器的操作彈性，是指液體的最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之比。設(shè)計(jì)中，普通規(guī)定液體分布器的操作彈性為2～4，對(duì)于液體負(fù)荷變化很大的工藝過(guò)程，有時(shí)規(guī)定操作彈性達(dá)成10以上，此時(shí)，分布器必須特殊設(shè)計(jì)。（3）自由截面積大液體分布器的自由截面積是指氣體通道占塔截面積最小應(yīng)在35%以上。（4）其它液體分布器應(yīng)構(gòu)造緊湊、占用空間小、制造容易、調(diào)節(jié)和維修方便。按Eckert建議值，D≥1200mm時(shí)，噴淋點(diǎn)密度為42點(diǎn)／m2，因該塔液相負(fù)荷較大，設(shè)計(jì)取噴淋點(diǎn)密度為100點(diǎn)／m2。2.液體分布裝置也稱為液體噴淋裝置。填料塔操作時(shí)，在任一橫截面上確保氣液的均勻分布十分重要。液體分布裝置的作用是使液體的初始分布盡量地均勻，設(shè)計(jì)液體分布裝置的原則應(yīng)當(dāng)是能均勻分散液體，通道不易堵塞、構(gòu)造簡(jiǎn)樸、制造檢修方便等。為了使液體初始分布均勻，原則上應(yīng)增加單位面積上的噴淋點(diǎn)數(shù)，但是，由于構(gòu)造的限制，不可能將噴淋點(diǎn)設(shè)計(jì)的諸多，同時(shí)如果噴淋點(diǎn)數(shù)過(guò)多，必然使每股的液流的流量過(guò)小，也難以確保均勻分派。另外，不同填料對(duì)液體均勻分布的規(guī)定也有差別。如高效填料因流動(dòng)不均勻?qū)π实挠绊懯置舾?，孤影有較為嚴(yán)格的均勻分布規(guī)定。慣用的填料噴淋點(diǎn)數(shù)可參考下列指標(biāo)：時(shí)，每30cm2塔截面設(shè)計(jì)一種噴淋器時(shí)，每60cm2塔截面設(shè)計(jì)一種噴淋器時(shí)，每240cm2塔截面設(shè)計(jì)一種噴淋器任何程度的壁流都會(huì)減少效率，因此在靠塔壁的10%塔徑區(qū)徑內(nèi)，所分布的流量不應(yīng)超出總流量的10%。液體噴淋裝置的安裝位置，普通需高于填料層表面150~300mm，以提供足夠的自由空間，讓上身氣流不受約束地穿過(guò)噴淋器。液體噴淋裝置的類型諸多，國(guó)內(nèi)慣用的有下列幾個(gè)管式噴淋器幾個(gè)構(gòu)造簡(jiǎn)樸的管式噴淋器有彎管式、缺口式、液體直接向下流出，為避免水沖擊瓷環(huán)現(xiàn)象，在流出口下面加有一塊圓形擋板，這兩種噴射器普通只用于塔徑300mm下列的狀況。多孔直管式（合用于600mm下列的塔），多孔盤管式（合用于直徑1.2mm下列的塔），在管底部鉆2~4排直徑3~6mm的小孔，孔的總截面積大致與進(jìn)液管截面積相等。必須注意，飯開(kāi)有小孔的噴淋器都規(guī)定料液不含沉淀或其它懸浮顆粒，否則易于堵塞。蓮蓬式噴灑器蓮蓬式噴灑器是開(kāi)有許多小孔的球面分布器。液體借助泵或高位槽的靜壓頭，經(jīng)分布器上的小孔噴出。噴灑半徑的大小隨液體壓頭和分布其高度不同而異，在探頭穩(wěn)定的場(chǎng)合，可達(dá)成較為而均勻的噴淋效果。蓮蓬式噴灑器構(gòu)造簡(jiǎn)樸，應(yīng)用較為廣泛，缺點(diǎn)是小孔容易堵塞，它普通用于直徑600mm下列的塔中。普通安裝在填料塔上方中央處，離開(kāi)填料表面的距離為塔徑的1/2—1。蓮蓬頭直徑約為塔徑的20%—30%。小孔直徑為3—15mm。球面半徑為（0.5—1.0）d。噴灑角α≦80o。噴灑外圈距塔壁x=70—100mm。蓮蓬高度y=（0.5—1.0）D。盤式分布器盤式分布器是一種分布效果較好的構(gòu)造。其作用原理是液體通過(guò)進(jìn)液管加到淋灑盆內(nèi)，然后由淋灑盆圍板的上邊沿溢流或通過(guò)噴灑盆上的小孔或管子，是液體淋灑到填料上。盆式噴淋器的構(gòu)造簡(jiǎn)樸，液體通過(guò)時(shí)的阻力較小，其分布比較均勻，這種分布器合用于直徑不不大于0.8m的塔。沖擊式淋灑器沖擊式淋灑器，其優(yōu)點(diǎn)是噴灑半徑大（最高時(shí)可達(dá)3m），液體流量大概為50—200m33.6.2布液孔數(shù)1液體分布器的選型：根據(jù)該吸取塔液相負(fù)荷較大，而氣相負(fù)荷相對(duì)較低的物系性質(zhì)可選用槽式液體分布器。2分布點(diǎn)密度計(jì)算按Eckert建議值，D1200時(shí)，噴淋點(diǎn)密度為422，因該塔液相負(fù)荷較大，設(shè)計(jì)取噴淋點(diǎn)密度為1202?？偛家嚎讛?shù)為點(diǎn)≈136點(diǎn)分布點(diǎn)采用三角形排列，實(shí)際設(shè)計(jì)布點(diǎn)數(shù)位n=132點(diǎn)。3.6.3液體保持管高度液體保持管高度：取布液孔直徑為14mm，則液位保持管中的液位高度可得（為孔流系數(shù)）在200mm~500mm之間符合規(guī)定。3.7其它附屬塔內(nèi)件的選擇本裝置的直徑較小可采用簡(jiǎn)樸的進(jìn)氣分布裝置,同時(shí)排放的凈化氣體中的液相夾帶規(guī)定嚴(yán)格,應(yīng)設(shè)除液沫裝置,為避免填料由于氣流過(guò)大而是翻,應(yīng)在填料上放置一種篩網(wǎng)裝置,避免填料上浮.3.7.1填料支承板填料支承板既要含有一定的機(jī)械強(qiáng)度以承受填料層及其所持液的重量，又要立出足夠的空隙面積供氣、液流通，氣體通過(guò)支承板的空隙的線速度不能不不大于通過(guò)填料層空隙的線速度，否則便會(huì)在填料層內(nèi)尚未發(fā)生液泛之前，已在支承板處發(fā)生液泛，普通規(guī)定支承板的自由截面積與塔截面積之比不不大于填料層的孔隙率。最簡(jiǎn)樸的支承裝置是用扁鋼條制作的格柵或開(kāi)孔的金屬板（亦有特制的陶瓷開(kāi)孔板以適應(yīng)耐腐蝕規(guī)定）。格柵的間隙或孔板的孔徑如果過(guò)大，容易使填料落下，此時(shí)可用支承裝置上先鋪一層尺寸較大的同類填料。3.7.2除沫器（除霧器）若由塔設(shè)備出來(lái)的氣相沒(méi)有大量霧沫夾帶，則不需要考慮除霧問(wèn)題，但在有些狀況下，例如塔頂液體噴淋裝置產(chǎn)生的測(cè)液現(xiàn)象較嚴(yán)重，操作中得空塔氣速過(guò)大，或者工藝過(guò)程不允許出來(lái)的氣相中夾帶霧滴，此時(shí)則需要考慮加裝除霧裝置，慣用的除霧裝置介紹以下：折板除霧器這是一種最為簡(jiǎn)樸有效的構(gòu)造。除霧板由50mm*50mm*3mm的角鋼構(gòu)成，板間橫向距離為25mm，垂直流過(guò)的氣速μ可按下式計(jì)算絲網(wǎng)除霧器這是一種效率較高的除霧器，可除去不不大于5μm的液滴，效率可達(dá)98%—99%，但壓強(qiáng)降較折流板式除霧器為大，約為0.245kpa，且不合用于氣液中含有粘結(jié)物或固體物質(zhì)（例如堿液或碳酸氫銨溶液等），由于液體蒸發(fā)后留下固體物質(zhì)容易堵塞絲網(wǎng)孔，影響塔的正常操作。絲網(wǎng)盤高H普通取100—150mm絲網(wǎng)可用金屬或塑料為材料制成。支承絲網(wǎng)的柵板應(yīng)含有不不大于90%的自由截面積。另外，填料塔慣用的除霧器裝置尚有干填料除霧器（在液體噴淋裝置與氣體出口管制見(jiàn)狀一段干填料），這種除霧辦法用得較多，效果與折板除霧器相仿。3.7.3管口構(gòu)造一，氣體進(jìn)、出口管1、氣體進(jìn)口的構(gòu)造氣體進(jìn)出口的構(gòu)造，要能避免液體沉沒(méi)氣體通過(guò)。填料塔對(duì)其流入塔的分布規(guī)定普通不平，但也不應(yīng)當(dāng)是氣體直接由管接口或水平管中入塔內(nèi)。對(duì)于直徑500mm下列的小塔，可使進(jìn)氣管水平伸到塔的中部。管的末端切成45o斜口（向下），或這類似的向下切口，使氣流折轉(zhuǎn)向上，對(duì)于直徑1.1m下列的塔，管的末端可做成向下的喇叭形擴(kuò)大。對(duì)于更大的塔，能夠做成類似的盤關(guān)式。2、氣體出口的構(gòu)造氣體出口的構(gòu)造，要能避免液滴的帶出的積累，可采用同氣體進(jìn)口構(gòu)造相似的開(kāi)向下的引出管，或者在出口接管之前加裝除沫擋板或加裝一開(kāi)口向上的分離袋囊，袋底磚有小孔，以泄去分離出來(lái)的液體，當(dāng)氣體夾帶液滴較多時(shí)，則需要令裝除。二，液體進(jìn)、出口管液體進(jìn)出口管多是直接通向噴淋裝置，其構(gòu)造需要按噴淋裝置的規(guī)定而定。液體的出口裝置應(yīng)當(dāng)便于塔內(nèi)液體的排放，不易堵塞，并且又能將塔設(shè)備的內(nèi)部與外部大氣相隔離。也提出扣裝置在負(fù)壓操作的塔設(shè)備中必須另裝液封裝置。例如倒U形管等。有時(shí)不另裝液封裝置而把塔的下部當(dāng)作緩沖器用，即其中經(jīng)常貯有一定量的液體，并保持液面恒定，在有的塔設(shè)備中，液體出口裝置采用防渦流板，能夠消除鄰近出口處的旋渦，這一構(gòu)造也可用于液體不太清潔的場(chǎng)合，另外，也要注意避免瓷環(huán)碎片漏入液體出口管，使管道堵塞，可裝設(shè)擋網(wǎng)等。另外，填料卸出口可按塔徑大小，在人孔、手孔的原則尺寸中進(jìn)行選擇。3.8吸取塔的流體力學(xué)參數(shù)的計(jì)算3.8.1吸取塔的壓力降填料塔的壓力降為：(1)氣體進(jìn)出口壓降:取氣體進(jìn)出口接管的內(nèi)徑為360mm,則氣體的進(jìn)出口流速為則進(jìn)口壓強(qiáng)為（忽然擴(kuò)大=1）出口壓強(qiáng)為（忽然縮小=0.5）(2)填料層壓降:氣體通過(guò)填料層的壓降采用Eckert關(guān)聯(lián)圖計(jì)算,其中橫坐標(biāo)為查參考書表5-18得縱坐標(biāo)為查參考書圖5-21得填料層壓力降(3)其它塔內(nèi)件的壓降:其它塔內(nèi)件的壓降較小,在此處能夠無(wú)視.因此吸取塔的總壓降為3.8.2吸取塔的泛點(diǎn)率吸取塔操作氣速為0.725m/s，泛點(diǎn)氣速為1.13007m/s因此泛點(diǎn)率為對(duì)于散裝填料，其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為：因此符合。3.8.3氣體動(dòng)能因子氣體動(dòng)能因子氣體動(dòng)能因子在慣用的范疇內(nèi)從以上的各項(xiàng)指標(biāo)分析，該吸取塔的設(shè)計(jì)合理，能夠滿足吸取操作的工藝規(guī)定。3.9附屬設(shè)備的計(jì)算與選擇3.9.1離心泵的選擇與計(jì)算本設(shè)計(jì)中填料塔有多處接管，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)行闡明。有關(guān)數(shù)據(jù)查參考書1、液體進(jìn)料管進(jìn)料管的構(gòu)造類型諸多，有直管進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管、T型進(jìn)料管。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管，管徑計(jì)算以下：因此查參考書取管徑為。2、氣體進(jìn)料管采用直管進(jìn)料。取氣速因此查參考書取管徑為。3.9.2吸取塔的重要接管尺寸的計(jì)算計(jì)算過(guò)程以下所選管為熱軋無(wú)縫鋼管校核管內(nèi)流速則雷諾數(shù)查參考書得，摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)及相對(duì)粗糙度的關(guān)系局部阻力損失：三個(gè)原則截止閥全開(kāi);三個(gè)原則90°彎頭；管路總壓頭損失揚(yáng)程流量經(jīng)查參考書附表二十二得P296型號(hào)IS100-80-125轉(zhuǎn)速2900的泵適宜。

工藝設(shè)計(jì)重要符號(hào)闡明1、英文字母——填料層的有效傳質(zhì)比表面積（m2/m3）;——填料層的潤(rùn)滑比表面積m2/m3；——吸取因數(shù);無(wú)因次;——填料直徑，mm；——填料當(dāng)量直徑，mm;——擴(kuò)散系數(shù)，m2/s；塔徑;——亨利系數(shù)，KPa;——重力加速度，kg/(m2.h);——溶解度系數(shù)，kmol/(m3.KPa);——?dú)庀鄠髻|(zhì)單元高度，m;——液相傳質(zhì)單元高度，m;——?dú)庀嗫倐髻|(zhì)單元高度，m;——液相總傳質(zhì)單元高度，m;——?dú)饽の∠禂?shù),kmol/(m3.s.KPa);——吸取液質(zhì)量流速kg/(m2.h);——液體噴淋密度;——相平衡常數(shù)，無(wú)因次;——?dú)庀鄠髻|(zhì)單元數(shù)，無(wú)因次;——液相傳質(zhì)單元數(shù)，無(wú)因次;——?dú)庀嗫倐髻|(zhì)系數(shù)，無(wú)因次;——液相總傳質(zhì)系數(shù)，無(wú)因次;——總壓，KPa;——分壓，KPa;——?dú)怏w通用常數(shù)，kJ/(kmol.K);——解吸因子;——溫度，0C;——空塔速度，m/s;——液泛速度，m/s;——惰性氣體流量，kmol/s;——混合氣體體積流量，m3/s;——液膜吸取系數(shù)，kmol/(m2.s.kmol/m3);——?dú)饽の∠禂?shù)，kmol/(m2.s);——?dú)庀嗫偽∠禂?shù)kmol/(m2.s);——液膜吸取系數(shù)，kmol/(m2.s);——?dú)庀嗫偽∠禂?shù)，kmol/(m2.s.kpa);——液相總吸取系數(shù)kmol/(m2.s);——吸取劑用量kmol/h;kmol/s;——是吸取液量kmol/h；——吸取液質(zhì)量流量kg/h；——吸取液流量，m3/s——密度kg/m3——填料因子，m-1;2、下標(biāo)——液相的——?dú)庀嗟摹旌蠚饬髁縦mol/s——混合氣質(zhì)量流量x——溶質(zhì)組分在液相中的摩爾分率無(wú)因次X——溶質(zhì)組分在氣相中的摩爾比無(wú)因次y——溶質(zhì)組分在液相中的摩爾分率無(wú)因次Y——溶質(zhì)組分在氣相中的摩爾比無(wú)因次Z——填料層高度mZs——填料層分段高度m3.希臘字母——粘度Pa.s——密度kg/m3——表面張力N/mm——平均的，對(duì)數(shù)平均的min——最小的max——最大的

評(píng)述與討論吸取塔在工業(yè)中有著它非常重要的位置，它的好壞也關(guān)乎到公司的利益，因此塔的設(shè)計(jì)也變的尤為的重要。吸取操作在工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位,它的設(shè)計(jì)構(gòu)造、填料選擇等各個(gè)方面更是關(guān)系到吸取塔性能優(yōu)劣的核心，塔的性能又直接影響生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。在設(shè)計(jì)當(dāng)中，塔的填料是填料塔的核心構(gòu)件，它要含有性能好，質(zhì)量輕，造價(jià)低，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以及有耐