水吸收二氧化硫填料吸收塔設(shè)計

化工原理課程設(shè)計題目處理量為1500m3/h水吸收二氧化硫過程填料吸收塔的設(shè)計專業(yè)化學(xué)工程與工藝班級化工2102姓名徐杭學(xué)號3102109236指導(dǎo)教師胡章文化工原理設(shè)計任務(wù)書專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級：化工2102設(shè)計人：徐杭一．設(shè)計題目處理量為1500m3/h水吸收二氧化硫過程填料吸收塔的設(shè)計二．原始數(shù)據(jù)及條件進(jìn)塔二氧化硫含量為11%〔摩爾分率，下同〕，溫度25℃。塔頂易揮發(fā)組分回收率91%。進(jìn)塔吸收劑溫度20℃，由于氣液比比擬大，溫度根本不變，吸收溫度可近似取清水溫度。二氧化硫回收率為操作壓強(qiáng)為常壓三．設(shè)計要求〔一〕編制一份設(shè)計說明書，主要內(nèi)容包括:1.標(biāo)題頁；2.設(shè)計任務(wù)書；3.目錄；4.確定設(shè)計方案；5.填料塔吸收的塔徑，填料層高度，塔高和填料層壓降的計算；6.塔及主要附屬構(gòu)件結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計；7.設(shè)計一覽表；8.對本設(shè)計的評述；9.繪制填料塔裝備圖；10.參考文獻(xiàn)。(二)繪制一個帶控制點的工藝流程圖。〔三〕繪制吸收塔的工藝條件圖。四．設(shè)計日期：2013年6月10日至2013年6月20日目錄TOC\o"1-3"\h\z摘要11緒論2吸收技術(shù)概況…………………….…....…..2吸收設(shè)備開展……………....………...……2吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用………....……………….……...…..…….…32設(shè)計方案4吸收方法及吸收劑的選擇4吸收方法4吸收劑的選擇:4吸收工藝的流程5吸收工藝流程確實定5吸收工藝流程圖及工藝過程說明6………………….……............7……………..….……...............7………………….……..............7……………………..................7……………...........8……………………..............8……………………............................83吸收塔工藝的算……………………...........9……………………...........9…………………….....................9…………….…...........................9………………….…….................9………………….……....................10…………………........10………………….……...................11………………….……..............13……………………...…..................................13……………………...…..................................13….…………...…...................................13…...…………………...……………....…….................................12計算…....…….....…………...……...….....................................12計算…...….…........…………….…...………………..………………............….........14填料層高度的計算……........…………...……………….…….………………...……………….......14填料塔附屬高度的計算……...……...….….………………...……………......…............143.6液體分布器的簡要設(shè)計……..…...…………...…...…...………….............153.6.1分布點密度及布液孔數(shù)的計算…......………………......…………..........…........15布液計算…....…....………........................................……….......……...........................16塔底液體保持管高度的計算…………………......…….....….......16其他附屬塔內(nèi)件的選擇……………….....…………......………...….........17.1液體再分布器…………..................………………...………...............17填料支撐板.…………...……...................................................………..183.7.3填料壓緊裝置與床層限制板…..………………....…….…….....183.7.4氣體進(jìn)出口裝置與排液裝置…………………..…....……………….…….........183.8吸收塔主要接管尺寸算…….………..……….....…........183.9填料層壓力降的計算……………………..…….........………...……...…18工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總與主要符號說明…………………..................................….20主要符號說明……………….………....…...…..23參考文獻(xiàn)……………….…………...………..…...25摘要在化工生產(chǎn)中，氣體吸收過程是利用氣體混合物中，各組分在液體中溶解度或化學(xué)反響活性的差異，在氣液兩相接觸是發(fā)生傳質(zhì)，實現(xiàn)氣液混合物的別離。在化學(xué)工業(yè)中，經(jīng)常需將氣體混合物中的各個組分加以別離，其目的是：回收或捕獲氣體混合物中的有用物質(zhì)，以制取產(chǎn)品；除去工藝氣體中的有害成分，使氣體凈化，以便進(jìn)一步加工處理；或除去工業(yè)放空尾氣中的有害物，以免污染大氣。實際過程往往同時兼有凈化和回收雙重目的。氣體混合物的別離，總是根據(jù)混合物中各組分間某種物理和化學(xué)性質(zhì)的差異而進(jìn)行的。根據(jù)不同性質(zhì)上的差異，可以開發(fā)出不同的別離方法。吸收操作僅為其中之一，它利用混合物中各組分在液體中溶解度或化學(xué)反響活性的差異，在氣液兩相接觸時發(fā)生傳質(zhì)，實現(xiàn)氣液混合物的別離。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。1緒論在化學(xué)工業(yè)中，利用不同氣體組分在液體溶劑中的溶解度的差異，對其進(jìn)行選擇性溶解，從而將混合物各組分別離的傳質(zhì)過程稱為吸收。氣體吸收過程是化工生產(chǎn)中常用的氣體混合物的別離操作，其根本原理是利用混合物中各組分在特定的液體吸收劑中的溶解度不同，實現(xiàn)各組分別離的單元操作。實際生產(chǎn)中，吸收過程所用的吸收劑常需回收利用，故一般來說，完整的吸收過程應(yīng)包括吸收和解吸兩局部，因而在設(shè)計上應(yīng)將兩局部綜合考慮，才能得到較為理想的設(shè)計結(jié)果。作為吸收過程的工藝設(shè)計，其一般性問題是在給定混合氣體處理量、混合氣體組成、溫度、壓力以及別離要求的條件下，完成以下工作：〔1〕根據(jù)給定的別離任務(wù)，確定吸收方案；〔2〕根據(jù)流程進(jìn)行過程的物料和熱量衡算，確定工藝參數(shù)；〔3〕依據(jù)物料及熱量衡算進(jìn)行過程的設(shè)備選型或設(shè)備設(shè)計；〔4〕繪制工藝流程圖及主要設(shè)備的工藝條件圖；〔5〕編寫工藝設(shè)計說明書。近年來隨著化工產(chǎn)業(yè)的開展，大規(guī)模的吸收設(shè)備已經(jīng)廣泛用于實際生產(chǎn)過程中。對于吸收過程，能夠完成別離任務(wù)的塔設(shè)備有多種，如何從眾多的塔設(shè)備中選擇適宜類型是進(jìn)行工藝設(shè)計的首要任務(wù)。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)多方面比照方能得到滿意的結(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，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，便于安裝、操作和維修等。但是吸收過程，一般具有液氣比大的特點，因而更適用填料塔。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。近年來隨著化工產(chǎn)業(yè)的開展，大規(guī)模的吸收設(shè)備已經(jīng)廣泛用于實際生產(chǎn)當(dāng)中。具有了很高的吸收效率，以及在節(jié)能方面也日趨完善。填料塔的工藝設(shè)計內(nèi)容是在明確了裝置的處理量，操作溫度及操作壓力及相應(yīng)的相平衡關(guān)系的條件下，完成填料塔的工藝尺寸及其他塔內(nèi)件設(shè)計。在今后的化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)中，對吸收設(shè)備的要求及效率將會有更高的要求，所以日益完善的吸收設(shè)備會逐漸應(yīng)用于實際的工業(yè)生產(chǎn)中。在化工生產(chǎn)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)境等方面得到了廣泛的應(yīng)用，在研究和開發(fā)過程中，在方法上多從吸收過程的傳質(zhì)速率著手，希望在整個設(shè)備中，氣液兩相為連續(xù)微分接觸過程，這一特點那么與填料塔得到了良好的結(jié)合，由于填料塔的通量大，阻力小，使得其在某些處理量大要求壓降小的別離過程中備受青睞，尤其近年高效填料塔的開發(fā)，使得填料塔在別離過程中占據(jù)了重要的位置。吸收在化工的應(yīng)用大致有以下幾種：原料氣的凈化。有用組分的回收。某些產(chǎn)品的制取。廢氣的處理。煤氣脫苯為例:在煉焦及制取城市煤氣的生產(chǎn)過程中，焦?fàn)t煤氣內(nèi)含有少量的苯、甲苯類低碳?xì)浠衔锏恼羝布s35〕應(yīng)予以別離回收，所用的吸收溶劑為該工業(yè)生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物，即焦煤油的精制品稱為洗油。回收苯系物質(zhì)的流程包括吸收和解吸兩個大局部。含苯煤氣在常溫下由底部進(jìn)入吸收塔，洗油從塔頂淋入，塔內(nèi)裝有木柵等填充物。在煤氣與洗油接觸過程中，煤氣中的苯蒸汽溶解于洗油，使塔頂離去的煤氣苯含量降至某允許值(<)，而溶有較多苯系物質(zhì)的洗油(稱富油)由吸收塔底排出。為取出富油中的苯并使洗油能夠再次使用(稱溶劑的再生)，在另一個稱為解吸塔的設(shè)備中進(jìn)行與吸收相反的操作----解吸。為此，可先將富油預(yù)熱到170左右由解吸塔頂淋下，塔底通入過熱水蒸氣。洗油中的苯在高溫下逸出而被水蒸氣帶走，經(jīng)冷凝分層將水除去，最終可得苯類液體〔粗苯〕，而脫除溶質(zhì)的洗油〔稱貧油〕經(jīng)冷卻后可作為吸收溶劑再次送入吸收塔循環(huán)使用.2設(shè)計方案吸收過程的設(shè)計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)的選擇等內(nèi)容.用水吸收S02屬中等溶解度的吸收過程，為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸收流程。因用水作為吸收劑，且S02不作為產(chǎn)品，故采用純?nèi)軇?.1吸收方法及吸收劑的選擇完成同一吸收任務(wù)，可選用不同吸收劑，從而構(gòu)成了不同的吸收方法，如以合成氨廠變換器脫CO2的為例，假設(shè)配合焦?fàn)t氣為原料的制氫工藝，宜選用水，碳酸丙烯酯，冷甲酸等作吸收劑，既能脫CO2，又能脫除有機(jī)雜質(zhì)。后繼配以堿洗和低溫液氨洗構(gòu)成了一個完整的凈化體系，假設(shè)以天然氣為原料制H2和N2時，宜選用催化熱碳酸鉀溶液作吸收劑，凈化度高。后繼再配以甲烷化法，經(jīng)濟(jì)合理。其中，前者為物理吸收，后者那么為化學(xué)吸收。一般而言，當(dāng)溶劑含量較低，而要求凈化度又高時，宜采用化學(xué)吸收法；假設(shè)溶質(zhì)含量較高，而凈化度又不很高時，宜采用物理吸收法。2.1.2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,那么可以提高吸收效率,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,往往能有效地降低過程的能量消耗.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.表2—1物理吸收劑和化學(xué)吸收劑的特性物理吸收劑化學(xué)吸收劑〔1〕吸收容量〔溶解度〕正比于溶質(zhì)分壓〔2〕吸收熱效應(yīng)很小〔近于等溫〕〔3〕常用降壓閃蒸解吸〔4〕適于溶質(zhì)含量高，而凈化度要求不太高的場合〔5〕對設(shè)備腐蝕性小，不易變質(zhì)〔1〕吸收容量對溶質(zhì)分壓不太敏感〔2〕吸收熱效應(yīng)顯著〔3〕用低壓蒸汽氣提解吸〔4〕適于溶質(zhì)含量不高，而凈化度要求很高的場合〔5〕對設(shè)備腐蝕性大，易變質(zhì)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。〔二〕單塔吸收流程和多塔吸收流程單塔吸收流程是吸收過程中最常用的流程，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〔通常是雙塔吸收流程〕〔三〕逆流吸收與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。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.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.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--------通過吸收塔的惰性氣體處理量,.m---------氣體相平衡常數(shù).吸收因子的值的大小對過程的經(jīng)濟(jì)性影響很大,選取較大的吸收因子,那么過程的設(shè)備費用降低而操作費用升高,在設(shè)計上,兩者的數(shù)值應(yīng)以過程的總費用最低為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計后確定.從經(jīng)驗上看,吸收操作的目的不同,該值也有所不同.一般假設(shè)以凈化氣體或提高溶質(zhì)的回收率為目的,那么值宜在1.2～2.0之間,一般情況可近似取=1.4.而對于以制取液相產(chǎn)品為目的吸收操作,值可以取小于1.工程上更常用確實定吸收劑用量(或氣提氣用量)的方法是利用求過程的最小液氣比(對于再生過程求最小氣液比),進(jìn)而確定適宜的液氣比,即對于低濃度氣體吸收過程,由于吸收過程中氣液相量變化較小,那么有對于吸收過程,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.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。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?！?〕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DN38聚丙稀階梯環(huán)填料。其主要性能參數(shù)為：比外表積at孔隙率形狀修正系數(shù)填料因子=170mA臨界張力3吸收塔的工藝計算20℃時水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)：采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計算泛點氣速。Eckert通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為查Eckert通用關(guān)聯(lián)圖得，式中：：泛點氣速m/sg：重力加速度2，：氣相，液相密度kg/m3：液體粘度mPa·s〔此處為1〕本次設(shè)計選用的是塑料階梯環(huán)類型填料。查表，其填料因子泛點氣速：對于散裝填料，泛點率的經(jīng)驗值為，泛點率的選擇，對于加壓操作，選擇較高的泛點率，減壓操作選擇較低的泛點率，此處取`∴圓整塔徑D取。在(50%-----80%)之間,所以符合要求.3.3.3氣體動能因子吸收塔內(nèi)氣體的動能因子為氣體動能因子在常用范圍內(nèi)。3.3.4填料規(guī)格校核:,符合要求.3.3.5液體噴淋密度校核最小濕潤速率為：查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=800mm合理計算氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正恩田關(guān)聯(lián)式計算:氣膜吸收系數(shù)由下式計算：氣體質(zhì)量通量為：液膜吸收系數(shù)由下式計算:由查表5-14得那么那么3.4.2填料層高度Z的計算:所以設(shè)計取填料層高度為查表5-16對于階梯緩填料，計算得填料層高度為：6000mm因此不需分段。填料塔附屬高度的計算塔上部空間高度，通過相關(guān)資料可知，可取為，塔底液相停留時間按1min考慮，那么塔釜液所占空間高度為：考慮到氣相接管所占空間高度，底部空間高度可取，所以塔的附屬空間高度可以取為+2.5=米。因此塔的實際高度取H=5+(m)液體分布器的簡要設(shè)計.1分布點密度及布液孔數(shù)的計算按照Eckert建議，時，采用盤式分布器〔篩孔式〕。設(shè)計取噴淋點密度為170點/m2。布液點數(shù)為×2×≈86點按Eckert建議值，D=800㎜時，每60㎝2搭接面設(shè)一個噴淋點。按分布點幾何均勻與流量均勻的原那么，進(jìn)行布點設(shè)計。設(shè)計結(jié)果為：盤式分布器〔篩孔式〕：【5】分布盤直徑：600mm【5】分布盤厚度：4mm【5】3.6.2布液計算qV,L:液體流量m3/sn:開孔數(shù)目:孔流系數(shù)，取～d0:孔徑，m:開孔上方的液位高度，m，計算得：d0㎜設(shè)計取13㎜塔底液體保持管高度的計算取布液孔的直徑為15mm，那么液位保持管中的液位高度可由公式：得，即：：式中：：布液孔直徑，mqV,L：液體流率，m3/s：布液孔數(shù)：孔流系數(shù)：液體高度，m：重力加速度，m/s2值由小孔液體流動雷諾數(shù)決定可取因此，取根據(jù)經(jīng)驗，那么液位保持管高度為：3.7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.3.7.1液體分布器液體在填料塔頂噴淋的均勻狀況是提供塔內(nèi)氣液均勻分布的先決條件，也是使填料到達(dá)預(yù)期別離效果的保證。為此，分布器設(shè)計中應(yīng)注意以下幾點：〔1〕、為保證液體在塔截面上均布，顆粒型〔散裝〕填料的噴淋點數(shù)為40——80個/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5——20﹪區(qū)域內(nèi)的液體流量不超過總液量的10﹪。規(guī)整填料一般為100——200個/㎡噴淋點?！?〕、噴淋孔徑不宜小于2㎜，以免引起堵塞，孔徑也不宜過大，否那么液位高度難維持穩(wěn)定。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內(nèi)。3.7根據(jù)直管液量的大小，在直管下方開2～4排對稱小孔，孔徑與孔數(shù)依液體的流量范圍確定，通常取孔徑2～6㎜，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45°，直管安裝在填料層頂部以上約300㎜。此形分布器用于塔徑600～800㎜，對液體的均布要求不高的場合。根據(jù)要求，也可以采用環(huán)形管式多孔分布器。3.7支管上孔徑一般為3～5㎜，孔數(shù)依噴淋點要求決定。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1～3排小孔，孔中心線與垂直線的夾角可取15°°、30°或45°等，取決于液流到達(dá)填料外表時的均布狀況。主管與支管直徑由送液推動力決定，如用液柱靜壓送液，中間垂直管和水平主管內(nèi)的流速為0.2～0.3m/s，支管流速取為0.15～0.2m/s；采用泵送液那么流速可提高。3.7.2液體再分布器當(dāng)塔頂噴淋液體沿填料層下流時，存在向塔壁流動的趨勢，導(dǎo)致壁流增加。此外，塔體傾斜、保溫不良等也會加劇壁流現(xiàn)象。為提高塔的傳質(zhì)效果，當(dāng)填料層高度與塔徑之比超過某一數(shù)值時，填料層需分段。在各段填料層之間安設(shè)液體再分布器，以收集自傷以填料層來的液體，為下一填料層提供均勻的液體分布。3.7.3填料支撐板填料支撐板用于支撐塔填料及其所特有的氣體、液體的質(zhì)量，同時起著氣液流道及其體均布作用。故要求支撐板上氣液流動阻力太大，將影響塔的穩(wěn)定操作甚至引起塔的液泛。支撐板大體分為兩類，一類為氣液逆流通過的平板支撐板，板上有篩孔或為柵板式；另一類斯氣體噴射型，可分為圓柱升氣管式的氣體噴射型支撐板和梁式氣體噴射型支撐板。平板型支撐板結(jié)構(gòu)簡單，但自由截面分率小，且因氣液流同時通過板上篩孔或柵縫，故板上存在液位頭。氣體噴射性支撐板氣液分道，即有利于氣體的均勻分配，又防止了液體在板上聚集。梁式結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好，裝卸方便，可提高大于塔截面的自由截面，且允許氣液負(fù)荷較大，其應(yīng)用日益受到重視。當(dāng)塔內(nèi)氣液負(fù)荷較大或負(fù)荷波動較大時，塔內(nèi)填料將發(fā)生浮動或相互撞擊，破壞塔的正常操作甚至損壞填料，為此，一般在填料層頂部設(shè)壓板或床層限制板。3.7.4填料壓板與床層限制板填料壓板系藉自身質(zhì)量壓住填料但不致壓壞填料；限制板的質(zhì)量輕，需固定于塔壁上。一般要求壓板或限制板自由截面分率大于70％。3.7.5氣體進(jìn)出口裝置與排液裝置填料塔的氣體進(jìn)口既要防止液體倒灌，更要有利于氣體的均勻分布。對500mm直徑以下的小塔，可使進(jìn)氣管伸到塔中心位置，管端切成45°向下斜口或切成向下切口，使氣流折轉(zhuǎn)向上。對1.5m以下直徑的塔，管的末端可制成下彎的錐形擴(kuò)大器，或采用其它均布?xì)饬鞯难b置。氣體出口裝置既要保證氣流暢通，又要盡量除去被夾帶的液沫。最簡單的裝置是在氣體出口處裝一除沫擋板，或填料式、絲網(wǎng)式除霧器，對除沫要求高時可采用旋流板除霧器。液體出口裝置既要使塔底液體順利排出，又能防止塔內(nèi)與塔外氣體串通，常壓吸收塔可采用液封裝置。常壓塔氣體進(jìn)出口管氣速可取10～20m/s〔高壓塔氣速低于此值〕；液體進(jìn)出口氣速可取0.8～1.5m/s〔必要時可加大些〕管徑依氣速決定后，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)管規(guī)定進(jìn)行圓整.3.8吸收塔主要接管的尺寸計算本設(shè)計中填料塔有多處接管，但主要的是氣體和液體的進(jìn)料口和出料口接管。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。氣體和液體在管道中流速的選擇原那么為：常壓塔氣體進(jìn)出口管氣速可取10～20m/s〔高壓塔氣速低于此值〕；液體進(jìn)出口流速可取～〔必要時可加大些〕1．液體進(jìn)料接管進(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2．氣體進(jìn)料接管采用直管進(jìn)料。取氣速3.9填料層壓力降的計算〔1〕氣體進(jìn)出口壓力降由后面主要接管尺寸計算可知，氣體的進(jìn)出口接管內(nèi)徑為。那么氣體的進(jìn)出口流速為:那么進(jìn)口〔突然擴(kuò)大=1〕出口(突然縮小〕〔2〕填料層壓力降氣體通過填料層的壓力降采用Eckert關(guān)聯(lián)圖計算，有前面計算可知其中橫坐標(biāo)為查《散裝填料壓降填料因子平均值》得m-1縱坐標(biāo)為查Eckert關(guān)聯(lián)圖得所以填料層壓力降其它塔內(nèi)間的壓力降較小,因此可忽略于是得到吸收塔的總壓力降為工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總與主要符號說明根底物性數(shù)據(jù)和物料衡算結(jié)果匯總：表-1工程符號數(shù)值與計量單位吸收劑〔水〕的密度ρL998.2(kg/m3)溶劑的粘度μL0.001004(Pa.S)=3.6kg/(m.h)溶劑外表張力δL940896(kg/h2)二氧化硫在水中擴(kuò)散系數(shù)DL×10-5(㎝2×10-6(m2/h)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量混合氣體的平均密度二氧化硫在空氣中擴(kuò)散系數(shù)DV×10-4(m2/s)=0.039(m2/h)亨利系數(shù)E×103KPa;氣液相平衡常數(shù)溶解度系數(shù)H0.0156kmol/(m3.KPa);二氧化硫進(jìn)塔摩爾比Y1870二氧化硫出塔摩爾比Y2522惰性氣體摩爾流量Gkmol/h;吸收劑摩爾流量Lkmol/h液相進(jìn)口摩爾比X20液相出口摩爾比X177填料塔工藝尺寸計算結(jié)果表：表-2工程符號數(shù)值與計量單位氣相質(zhì)量流量kg/h液相質(zhì)量流量kg/h塔徑800mm空塔氣速0.663泛點率%噴淋密度Um3/(m2.h)解吸因數(shù)S氣相總傳質(zhì)單元數(shù)液體質(zhì)量通量UL氣體質(zhì)量通量UV氣膜吸收系數(shù)37kmol/(m2.h.kpa)液膜吸收系數(shù)1.165(m/h)氣相總吸收系數(shù)(校正后)kmol/(m3.h.kpa)液相總吸收系數(shù)〔校正后〕(l/h)氣相總傳質(zhì)系數(shù)kmol/(m3.h.kpa)氣相傳質(zhì)單元高度0.588填料層高度Z′5填料塔上部空間高度.25填料塔下部空間高度塔附屬高度3.75塔高H布液孔數(shù)86點孔徑d03m開孔上方高度液位保持管高度h′363m流體力學(xué)參數(shù)計算結(jié)果匯總：表-3工程符號數(shù)值與計量單位氣體進(jìn)口壓力降△P1Pa;氣體出口壓力降△P