水吸收二氧化硫填料塔的設(shè)計

化工原理課程設(shè)計題目水吸收二氧化硫填料塔的設(shè)計教學(xué)院化工與材料工程學(xué)院專業(yè)班級材化0901學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號指導(dǎo)教師2011年7月5日課程設(shè)計任務(wù)書1、設(shè)計題目：處理量為2750m3/h水吸收二氧化硫過程填料吸收塔的設(shè)計；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SO2的摩爾分率為0.05，要求SO2的吸收率為95％。吸收塔為常壓操作，因該過程液氣比很大，吸收溫度根本不變，可近似取為清水的溫度。吸收劑的用量為最小用量的1.5倍。2、工藝操作條件：〔1〕操作平均壓力常壓〔2〕操作溫度t=20℃〔3〕選用填料類型及規(guī)格自選。3、設(shè)計任務(wù)：完成枯燥器的工藝設(shè)計與計算，有關(guān)附屬設(shè)備的設(shè)計和選型，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)計說明書?；ぴ斫萄惺?011年5月目錄TOC\o"1-7"\u第1章設(shè)計方案21.1吸收劑的選擇41.2吸收流程的選擇41.3吸收塔設(shè)備及填料的選擇41.4吸收劑再生方法的選擇61.5操作參數(shù)的選擇7第2章吸收塔的工藝計算92.1根底物性數(shù)據(jù)92.2物料衡算102.3填料塔的工藝尺寸的計算112.4填料塔填料高度計算122.5填料塔附屬高度計算142.6液體分布器計算152.7其他附屬塔內(nèi)件的選擇172.8吸收塔的流體力學(xué)參數(shù)的計算192.9附屬設(shè)備的計算與選擇20工藝設(shè)計主要符號說明22設(shè)計總結(jié)25參考文獻(xiàn)26第1章設(shè)計方案1.1吸收劑的選擇對于吸收操作,選擇適宜的吸收劑,具有十分重要的意義.其對吸收操作過程的經(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.(一)對溶質(zhì)的溶解度大所選的吸收劑多溶質(zhì)的溶解度大,那么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,這對于減少過程功耗和再生能量消耗十分有利。另一方面，在同樣的吸收劑用量下，液相的傳質(zhì)推動力大，那么可以提高吸收速率，減小塔設(shè)備的尺寸。(二)對溶質(zhì)有較高的選擇性對溶質(zhì)有較高的選擇性,即要求選用的吸收劑應(yīng)對溶質(zhì)有較大的溶解度,而對其他組分那么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.(三)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.(四)再生性能好由于在吸收劑再生過程中,一般要對其進(jìn)行升溫或氣提等處理,能量消耗較大,因而,吸收劑再生性能的好壞,對吸收過程能耗的影響極大,選用具有良好再生性能的吸收劑,往往能有效=以上四個方面是選擇吸收劑時應(yīng)考慮的主要問題,其次,還應(yīng)注意所選擇的吸收劑應(yīng)具有良好的物理、化學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性.其良好的物理性能主要指吸收劑的粘要小,不易發(fā)泡,以保證吸收劑具有良好的流動性能和分布性能.良好的化學(xué)性能主要指其具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,以防止在使用中發(fā)生變質(zhì),同時要求吸收劑盡可能無毒、無易燃易爆性,對相關(guān)設(shè)備無腐蝕性(或較小的腐蝕性).吸收劑的經(jīng)濟(jì)性主要指應(yīng)盡可能選用廉價易得的溶劑.工業(yè)常用吸收劑溶質(zhì)吸收劑溶質(zhì)吸收劑氨水、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1.2吸收流程的選擇工業(yè)上使用的吸收流程多種多樣，可以從不同角度進(jìn)行分類，從所選用的吸收劑的種類看，有僅用一種吸收劑的一步吸收流程和使用兩種吸收劑的兩步吸收流程，從所用的塔設(shè)備數(shù)量看，可分為單塔吸收流程和多塔吸收流程，從塔內(nèi)氣液兩相的流向可分為逆流吸收流程、并流吸收流程等根本流程，此外，還有用于特定條件下的局部溶劑循環(huán)流程?！惨弧骋徊轿樟鞒毯蛢刹轿樟鞒桃徊搅鞒桃话阌糜诨旌蠚怏w溶質(zhì)濃度較低，同時過程的別離要求不高，選用一種吸收劑即可完成任務(wù)的情況。假設(shè)混合氣體中溶質(zhì)濃度較高且吸收要求也高，難以用一步吸收到達(dá)規(guī)定的吸收要求，但過程的操作費用較高，從經(jīng)濟(jì)性的角度分析不夠適宜時，可以考慮采用兩步吸收流程?！捕硢嗡樟鞒毯投嗨樟鞒虇嗡樟鞒淌俏者^程中最常用的流程，如過程無特別需要，那么一般采用單塔吸收流程。假設(shè)過程的別離要求較高，使用單塔操作時，所需要的塔體過高，或采用兩步吸收流程時，那么需要采用多塔流程。典型的是雙塔吸收流程?！踩衬媪魑张c并流吸收吸收塔或再生塔內(nèi)氣液相可以逆流操作也可以并流操作，由于逆流操作具有傳質(zhì)推動力大，別離效率高〔具有多個理論級的別離能力〕的顯著優(yōu)點而廣泛應(yīng)用。工程上，如無特別需要，一般均采用逆流吸收流程?！菜摹尘植咳軇┭h(huán)吸收流程由于填料塔的別離效率受填料層上的液體噴淋量影響較大，當(dāng)液相噴淋量過小時，將降低填料塔的別離效率，因此當(dāng)塔的液相負(fù)荷過小而難以充分潤濕填料外表時，可以采用局部溶劑循環(huán)吸收流程，以提高液相噴淋量，改善踏的操作條件。1.3吸收塔設(shè)備及填料的選擇1.3.1吸收塔的設(shè)備選擇塔型的合理選擇是做好塔設(shè)備設(shè)計的首要環(huán)節(jié)，選擇時應(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、運轉(zhuǎn)和維修等。與物性有關(guān)的因素：如易起泡的物系，處理量不大時，選填料塔為宜。具有腐蝕性的介質(zhì)，也可選用填料塔。具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，可以選用大尺寸填料。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，不宜采用填料塔。液氣比波動的適應(yīng)性，板式塔優(yōu)于填料塔。其它因素對于吸收過程,能夠完成其別離任務(wù)的塔設(shè)備有多種,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)計的首要工作.而進(jìn)行這一項工作那么需對吸收過程進(jìn)行充分的研究后,并經(jīng)多方案比照方能得到較滿意的結(jié)果.一般而言,吸收用塔設(shè)備與精餾過程所需要的塔設(shè)備具有相同的原那么要求,即用較小直徑的塔設(shè)備完成規(guī)定的處理量,塔板或填料層阻力要小,具有良好的傳質(zhì)性能,具有適宜的操作彈性,結(jié)構(gòu)簡單,造價低,易于制造、安裝、操作和維修等.但作為吸收過程,一般具有操作液起比大的特點,因而更適用于填料塔.此外,填料塔阻力小,效率高,有利于過程節(jié)能,所以對于吸收過程來說,以采用填料塔居多.但在液體流率很低難以充分潤濕填料,或塔徑過大,使用填料塔不經(jīng)濟(jì)的情況下,以采用板式塔為宜.1.3.2填料的選擇填料是填料塔中傳質(zhì)元件，它可以有各種不同的分類：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。填料品種很多，最古老的填料是拉西環(huán)；在國外被認(rèn)為較為理想的是鮑爾環(huán)，矩鞍填料和波紋填料等工業(yè)填料，現(xiàn)經(jīng)測試驗證，已被推薦為我國今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。各種填料的結(jié)構(gòu)差異較大，具有不同的優(yōu)缺點，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，應(yīng)該考慮如下幾個問題：(1)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，陶瓷等材料。對于腐蝕性介質(zhì)應(yīng)采用相應(yīng)的抗腐蝕性材料，如陶瓷，塑料，玻璃，石墨，不銹鋼等，對于溫度較高的情況，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個比擬復(fù)雜的問題。一般來說，同一類填料塔中，比外表積大的填料雖然具有較高的別離效率，但是由于在同樣的處理量下，所需要的塔徑較大，塔體造價升高。(3)填料尺寸的選擇實踐說明，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，以防止產(chǎn)生較大的壁效應(yīng)，造成塔的別離效率下降。一般來說，填料尺寸大，本錢低，處理量大，但是效率低，使用大于50mm的填料，其本錢的降低往往難以抵償其效率降低所造成的本錢增加。所以，一般大塔經(jīng)常使用50mm的填料。但在大塔中使用小于20——25mm填料時，效率并沒有較明顯的提高，一般情況下，可以按表選擇填料尺寸。因此對于水吸收S02的過程、操作、溫度及操作壓力較低，工業(yè)上通常選用所了散裝填料。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1填料尺寸與塔徑的對應(yīng)關(guān)系塔徑/填料尺寸/D≤300300≤D≤900D≥90020～2525～3850～801.4吸收劑再生方法的選擇依據(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。在吸收塔內(nèi)，吸收了大量溶質(zhì)后的吸收劑進(jìn)入再生塔并減壓，使得溶如吸收劑中的溶質(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)行，假設(shè)采用減壓再生，那么解吸操作需在真空條件下進(jìn)行，那么過程可能不夠經(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)入再生塔內(nèi)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常溫的吸收操作，否那么，假設(shè)吸收溫度較高，那么再生溫度必然更高，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。1.5操作參數(shù)的選擇吸收過程的操作參數(shù)主要包括吸收〔或再生〕壓力、吸收〔或再生〕溫度以及吸收因子〔或解析因子〕，這些條件的選擇應(yīng)充分考慮前后工序的工藝參數(shù)，從整個過程的平安性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，利用過程的模擬計算，經(jīng)過多方案比照優(yōu)化得出過程參數(shù)?！惨弧巢僮鲏毫Φ倪x擇對于物理吸收,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)行吸收操作的情況下,一般是以前道工序的壓力作為吸收單元的操作壓力。對于化學(xué)吸收,假設(shè)過程由質(zhì)量傳遞過程控制,那么提高操作壓力有利,假設(shè)為化學(xué)反響過程控制,那么操作壓力對過程的影響不大,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氣相的體積流率,對減小塔徑仍然是有利的。對于減壓再生(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?！捕巢僮鳒囟鹊倪x擇對于物理吸收而言,降低操作溫度,對吸收有利。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,既要考慮溫度對化學(xué)反響速度常數(shù)的影響,也要考慮對化學(xué)平衡的影響,使吸收反響具有適宜的反響速度。對于再生操作,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再生。〔三〕吸收因子的選擇吸收因子是一個關(guān)聯(lián)了氣體處理量，吸收劑用量以及氣液相平衡常數(shù)的綜合的過程參數(shù).式中氣體處理量,；L吸收劑用量，；m氣體相平衡常數(shù)。+第2章吸收塔的工藝計算2.1根底物性數(shù)據(jù)2.1.1液相物性數(shù)據(jù)對低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊查得，25℃時水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度為ρL=997.1kg/m3粘度為μL=0.0008937Pa·s=3.2173kg/(m·h)外表張力為σL=71.97dyn/cm=932731kg/h2SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù)為DL=1.724×10-9m2/s=6.206×10-6m2/h2.1.2氣相物性數(shù)據(jù)設(shè)進(jìn)塔混合氣體溫度為25℃，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為MVm=ΣyiMi=0.1×64.06+0.9×29=32.506g/mol混合氣體的平均密度為ρVm=PM/RT=101.325×32.506/〔8.314×298.15〕=1.3287kg/m3混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊得25℃空氣的粘度為μV=1.83×10-5Pa?s=0.066kg/(m?h)查手冊得SO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為DV=1.422×10-5m2/s=0.051m2/h2.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù)由手冊查得，常壓下25℃時SO2在水中的亨利系數(shù)為E=4.13×103kPa相平衡常數(shù)為m=E/P=4.13×103/101.3=40.76溶解度系數(shù)為H=ρ/EM=997.2/4.13×103×18.02=0.0134kmol/kPam32.2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收過程屬于低濃度吸收，平衡曲線可近似為直線，最小液氣比可按下式計算，即對于純?nèi)軇┪者^程，進(jìn)塔液相組成為取操作液氣比為2.3填料塔的工藝尺寸的計算2.3.1塔徑的計算采用貝恩〔Bain〕-霍根〔Hongen〕關(guān)聯(lián)式氣相質(zhì)量流量為液相質(zhì)量流量可以近似按純水的流量計算，即取圓整塔徑后取2.3.2泛點率校核(在允許范圍50%——80%內(nèi))2.3.3填料規(guī)格校核:有即符合要求.2.3.4液體噴淋密度校核對于直徑不超過75mm的散裝填料，可取最小潤濕速率〔Lw〕min=0.08m3/(m·h)對于直徑大于75mm的散裝填料，可取最小潤濕速率〔Lw〕min=0.12m3/(m·h)所以，取最小潤濕速率為：查參考書附錄五得故滿足最小噴淋密度的要求.經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D=1200mm合理。2.4填料塔填料高度計算2.4.1傳質(zhì)單元高度計算氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計算：查參考書表5-13得液體質(zhì)量通量為氣膜吸收系數(shù)有下式計算：氣體質(zhì)量通量為：液膜吸收系數(shù)由下式計算：由，查參考書表5-14得那么由得由2.4.2傳質(zhì)單元數(shù)的計算脫吸因數(shù)為氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為：2.4.3填料層高度計算由得設(shè)計取填料層高度為查參考書表5-16得，對于階梯環(huán)填料，h/D=8～15,取，那么計算得填料塔高度為6000mm，故不需分段。2.5填料塔附屬高度計算塔上部空間高度可取1.2m,塔底液相停留時間按1min考慮,那么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,所以塔的附屬高度可以取2.9m.經(jīng)參考書查得；直徑D=1200mm的橢圓封頭總深度H為325mm。2.6液體分布器計算2.6.1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)計的根本要求。性能優(yōu)良的液體分布器設(shè)計時必須滿足以下幾點：〔1〕液體分布均勻評價液體分布的標(biāo)準(zhǔn)是：足夠的分布點密度；分布點的幾何均勻性；降液點間流動的均勻性。分布點密度液體分布器分布點密度的選取與填料類型及規(guī)格、塔徑大小、操作條件等密切相關(guān)，各種文獻(xiàn)推薦的值也相差較大。大致規(guī)律是：塔徑越大，分布點密度越小;液體噴淋密度越小，分布點密度越大，對于散裝填料，填料尺寸越大，分布點密度越小。表3-1列出了散裝填料塔的分布點密度推薦值表2Eckert的散裝填料塔分布點密度推薦值塔徑，mm分布點密度，塔截面D=400330D=750170D≥120042②分布點的幾何均勻性分布點在塔截面上的幾何均勻分布是較之分布點密度更為重要的問題。設(shè)計中，一般需要通過反復(fù)計算和繪圖排列，進(jìn)行比擬，選擇最正確方案。分布點的排列可采用正方形、正三角形等不同方式。=3\*GB3③降液點間流動的均勻性為保證各分布點的流動均勻需要分布器總體的設(shè)計合理。精細(xì)的制作和正確的安裝，高性能的液體分布器，要求各分部點與平均流動的偏差小于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)計中，一般要求液體分布器的操作彈性為2～4，對于液體負(fù)荷變化很大的工藝過程，有時要求操作彈性到達(dá)10以上，此時，分布器必須特殊設(shè)計?！?〕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?！?〕其他液體分布器應(yīng)結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小、制造容易、調(diào)整和維修方便。按Eckert建議值，D≥1200mm時，噴淋點密度為42點／m2，因該塔液相負(fù)荷較大，設(shè)計取噴淋點密度為100點／m2。2.液體分布裝置也稱為液體噴淋裝置。填料塔操作時，在任一橫截面上保證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可能地均勻，設(shè)計液體分布裝置的原那么應(yīng)該是能均勻分散液體，通道不易堵塞、結(jié)構(gòu)簡單、制造檢修方便等。為了使液體初始分布均勻，原那么上應(yīng)增加單位面積上的噴淋點數(shù)，但是，由于結(jié)構(gòu)的限制，不可能將噴淋點設(shè)計的很多，同時如果噴淋點數(shù)過多，必然使每股的液流的流量過小，也難以保證均勻分配。此外，不同填料對液體均勻分布的要求也有差異。如高效填料因流動不均勻?qū)π实挠绊懯置舾?，孤影有較為嚴(yán)格的均勻分布要求。常用的填料噴淋點數(shù)可參照以下指標(biāo)：時，每30cm2塔截面設(shè)計一個噴淋器時，每60cm2塔截面設(shè)計一個噴淋器時，每240cm2塔截面設(shè)計一個噴淋器任何程度的壁流都會降低效率，因此在靠塔壁的10%塔徑區(qū)徑內(nèi)，所分布的流量不應(yīng)超過總流量的10%。液體噴淋裝置的安裝位置，通常需高于填料層外表150~300mm，以提供足夠的自由空間，讓上身氣流不受約束地穿過噴淋器。液體噴淋裝置的類型很多，國內(nèi)常用的有以下幾種管式噴淋器幾種結(jié)構(gòu)簡單的管式噴淋器有彎管式、缺口式、液體直接向下流出，為防止水沖擊瓷環(huán)現(xiàn)象，在流出口下面加有一塊圓形擋板，這兩種噴射器一般只用于塔徑300mm以下的情況。多孔直管式〔適用于600mm以下的塔〕，多孔盤管式〔適用于直徑1.2mm以下的塔〕，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，飯開有小孔的噴淋器都要求料液不含沉淀或其他懸浮顆粒，否那么易于堵塞。蓮蓬式噴灑器蓮蓬式噴灑器是開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)定的場合，可到達(dá)較為而均勻的噴淋效果。蓮蓬式噴灑器結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用較為廣泛，缺點是小孔容易堵塞，它一般用于直徑600mm以下的塔中。通常安裝在填料塔上方中央處，離開填料外表的距離為塔徑的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結(jié)構(gòu)。其作用原理是液體通過進(jìn)液管加到淋灑盆內(nèi)，然后由淋灑盆圍板的上邊緣溢流或通過噴灑盆上的小孔或管子，是液體淋灑到填料上。盆式噴淋器的結(jié)構(gòu)簡單，液體通過時的阻力較小，其分布比擬均勻，這種分布器適用于直徑大于0.8m的塔。沖擊式淋灑器沖擊式淋灑器，其優(yōu)點是噴灑半徑大〔最高時可達(dá)3m〕，液體流量大約為50—200m3/h,結(jié)構(gòu)簡單，不會堵塞。缺點是改變液體流量或液體壓頭時會影響半徑，因此應(yīng)在操作比擬恒定計較小直徑下使用。2.6.2布液孔數(shù)1液體分布器的選型：根據(jù)該吸收塔液相負(fù)荷較大，而氣相負(fù)荷相對較低的物系性質(zhì)可選用槽式液體分布器。2分布點密度計算按Eckert建議值，D1200時，噴淋點密度為422，因該塔液相負(fù)荷較大，設(shè)計取噴淋點密度為1202?？偛家嚎讛?shù)為點≈136點分布點采用三角形排列，實際設(shè)計布點數(shù)位n=132點。2.6.3液體保持管高度液體保持管高度：取布液孔直徑為14mm，那么液位保持管中的液位高度可得〔為孔流系數(shù)〕在200mm~500mm之間符合要求。2.7其他附屬塔內(nèi)件的選擇本裝置的直徑較小可采用簡單的進(jìn)氣分布裝置,同時排放的凈化氣體中的液相夾帶要求嚴(yán)格,應(yīng)設(shè)除液沫裝置,為防止填料由于氣流過大而是翻,應(yīng)在填料上放置一個篩網(wǎng)裝置,防止填料上浮.2.7.1填料支承板填料支承板既要具備一定的機(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，氣體通過支承板的空隙的線速度不能大于通過填料層空隙的線速度，否那么便會在填料層內(nèi)尚未發(fā)生液泛之前，已在支承板處發(fā)生液泛，一般要求支承板的自由截面積與塔截面積之比大于填料層的孔隙率。最簡單的支承裝置是用扁鋼條制作的格柵或開孔的金屬板〔亦有特制的陶瓷開孔板以適應(yīng)耐腐蝕要求〕。格柵的間隙或孔板的孔徑如果過大，容易使填料落下，此時可用支承裝置上先鋪一層尺寸較大的同類填料。2.7.2除沫器〔除霧器〕假設(shè)由塔設(shè)備出來的氣相沒有大量霧沫夾帶，那么不需要考慮除霧問題，但在有些情況下，例如塔頂液體噴淋裝置產(chǎn)生的測液現(xiàn)象較嚴(yán)重，操作中得空塔氣速過大，或者工藝過程不允許出來的氣相中夾帶霧滴，此時那么需要考慮加裝除霧裝置，常用的除霧裝置介紹如下：折板除霧器這是一種最為簡單有效的結(jié)構(gòu)。除霧板由50mm*50mm*3mm的角鋼組成，板間橫向距離為25mm，垂直流過的氣速μ可按下式計算絲網(wǎng)除霧器這是一種效率較高的除霧器，可除去大于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，且不適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〕，因為液體蒸發(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一般取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)具有大于90%的自由截面積。此外，填料塔常用的除霧器裝置還有干填料除霧器〔在液體噴淋裝置與氣體出口管制見狀一段干填料〕，這種除霧方法用得較多，效果與折板除霧器相仿。2.7.3管口結(jié)構(gòu)一，氣體進(jìn)、出口管1、氣體進(jìn)口的結(jié)構(gòu)氣體進(jìn)出口的結(jié)構(gòu)，要能防止液體淹沒氣體通過。填料塔對其流入塔的分布要求一般不平，但也不應(yīng)該是氣體直接由管接口或水平管中入塔內(nèi)。對于直徑500mm以下的小塔，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，對于直徑1.1m以下的塔，管的末端可做成向下的喇叭形擴(kuò)大。對于更大的塔，可以做成類似的盤關(guān)式。2、氣體出口的結(jié)構(gòu)氣體出口的結(jié)構(gòu)，要能防止液滴的帶出的積累，可采用同氣體進(jìn)口結(jié)構(gòu)相似的開向下的引出管，或者在出口接管之前加裝除沫擋板或加裝一開口向上的別離袋囊，袋底磚有小孔，以泄去別離出來的液體，當(dāng)氣體夾帶液滴較多時，那么需要令裝除。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，其結(jié)構(gòu)需要按噴淋裝置的要求而定。液體的出口裝置應(yīng)該便于塔內(nèi)液體的排放，不易堵塞，而且又能將塔設(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，可以消除鄰近出口處的旋渦，這一結(jié)構(gòu)也可用于液體不太清潔的場合，另外，也要注意防止瓷環(huán)碎片漏入液體出口管，使管道堵塞，可裝設(shè)擋網(wǎng)等。此外，填料卸出口可按塔徑大小，在人孔、手孔的標(biāo)準(zhǔn)尺寸中進(jìn)行選擇。2.8吸收塔的流體力學(xué)參數(shù)的計算2.8.1吸收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,那么氣體的進(jìn)出口流速為那么進(jìn)口壓強(qiáng)為〔突然擴(kuò)大=1〕出口壓強(qiáng)為〔突然縮小=0.5〕(2)填料層壓降:氣體通過填料層的壓降采用Eckert關(guān)聯(lián)圖計算,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)其他塔內(nèi)件的壓降:其他塔內(nèi)件的壓降較小,在此處可以忽略.所以吸收塔的總壓降為2.8.2吸收塔的泛點率吸收塔操作氣速為0.725m/s，泛點氣速為1.13007m/s所以泛點率為對于散裝填料，其泛點率的經(jīng)驗值為：所以符合。2.8.3氣體動能因子氣體動能因子氣體動能因子在常用的范圍內(nèi)從以上的各項指標(biāo)分析，該吸收塔的設(shè)計合理，可以滿足吸收操作的工藝要求。2.9附屬設(shè)備的計算與選擇2.9.1離心泵的選擇與計算本設(shè)計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)料管的管徑計算為例進(jìn)行說明。相關(guān)數(shù)據(jù)查參考書1、液體進(jìn)料管進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管、T型進(jìn)料管。本設(shè)計采用直管進(jìn)料管，管徑計算如下：所以查參考書取管徑為。2、氣體進(jìn)料管采用直管進(jìn)料。取氣速所以查參考書取管徑為。2.9.2吸收塔的主要接管尺寸的計算計算過程如下所選管為熱軋無縫鋼管校核管內(nèi)流速那么雷諾數(shù)查參考書得，摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)及相對粗糙度的關(guān)系局部阻力損失：三個標(biāo)準(zhǔn)截止閥全開;三個標(biāo)準(zhǔn)90°彎頭；管路總壓頭損失揚程流量經(jīng)查參考書附表二十二得P296型號IS100-80-125轉(zhuǎn)速2900的泵適宜。工藝設(shè)計主要符號說明1、英文字母——填料層的有效傳質(zhì)比外表積〔m2/m3〕;——填料層的潤滑比外表積m2/m3；——吸收因數(shù);無因次;——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);——氣相傳質(zhì)單元高度，m;——液相傳質(zhì)單元高度，m;——氣相總傳質(zhì)單元高度，m;——液相總傳質(zhì)單元高度，m;——氣膜吸收系數(shù),kmol/(m3.s.KPa);——吸收液質(zhì)量流速kg/(m2.h);——液體噴淋密度;——相平衡常數(shù)，無因次;——氣相傳質(zhì)單元數(shù)，無因次;——液相傳質(zhì)單元數(shù)，無因次;——氣相總傳質(zhì)系數(shù)，無因次;——液相總傳質(zhì)系數(shù)，無因次;——總壓