填料吸收塔課程設(shè)計說明書

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　(一) 設(shè)計任務(wù)…………………………………………………………………………1</p><p>　　(二) 設(shè)計簡要…………………………………………………………………………2</p><p>　　2.1 填料塔設(shè)計的一般原則…………………………………………………………2</p

2、><p>　　2.2 設(shè)計題目與要求…………………………………………………………………2</p><p>　　2.3 設(shè)計條件…………………………………………………………………………2</p><p>　　2.4 工作原理…………………………………………………………………………2</p><p>　　(三) 設(shè)計方案………………………………………

3、…………………………………2</p><p>　　3.1 填料塔簡介………………………………………………………………………2</p><p>　　3.2填料吸收塔的設(shè)計方案…………………………………………………………3</p><p>　　<a>.設(shè)計方案的思考 ……………………………………………………………3</p><p>　

4、　<b>.設(shè)計方案的確定 ……………………………………………………………3</p><p>　　<c>.設(shè)計方案的特點 ……………………………………………………………3</p><p>　　<d>.工藝流程 ……………………………………………………………………3</p><p>　　（四）填料的類型…………………………………………

5、……………………………4</p><p>　　4.1概述………………………………………………………………………………4</p><p>　　4.2填料的性能參數(shù)…………………………………………………………………4</p><p>　　4.3填料的使用范圍…………………………………………………………………4</p><p>　　4.4填料的應(yīng)用

6、………………………………………………………………………5</p><p>　　4.5填料的選擇………………………………………………………………………5</p><p>　?。ㄎ澹┨盍衔账に嚦叽绲挠嬎恪?</p><p>　　5.1塔徑的計算………………………………………………………………………6</p><

7、;p>　　5.2核算操作空塔氣速u與泛點率…………………………………………………7</p><p>　　5.3液體噴淋密度的驗算……………………………………………………………8</p><p>　　5.4填料層高度的計算………………………………………………………………8</p><p>　　5.5填料層的分段……………………………………………………………………

8、8</p><p>　　5.6填料塔的附屬高度………………………………………………………………9</p><p>　　5.7液相進出塔管徑的計算…………………………………………………………9</p><p>　　5.8氣相進出塔管徑的計算…………………………………………………………9</p><p>　?。┨盍蠈訅航档挠嬎恪?/p>

9、…………………………………………10</p><p>　?。ㄆ撸┨盍衔账?nèi)件的類型與設(shè)計…………………………………………………10</p><p>　　7.1 填料吸收塔內(nèi)件的類型…………………………………………………………10</p><p>　　7.2 液體分布簡要設(shè)計………………………………………………………………12</p><p>

10、;　　（八）設(shè)計一覽表………………………………………………………………………13</p><p>　?。ň牛υO(shè)計過程的評述………………………………………………………………13</p><p>　?。ㄊ┲饕栒f明……………………………………………………………………14</p><p>　　參考文獻…………………………………………………………………………17<

11、;/p><p><b>　?。ǘ┰O(shè)計簡要</b></p><p>　?。?）填料塔設(shè)計的一般原則</p><p>　　填料塔設(shè)計一般遵循以下原則:</p><p>　　①:塔徑與填料直徑之比一般應(yīng)大于15：1，至少大于8：1；</p><p>　?、冢禾盍蠈拥姆侄胃叨葹椋航饘?6.0-7.5m，塑料

12、：3.0-4.5；</p><p>　　③：5-10倍塔徑的填料高度需要設(shè)置液體在分布裝置，但不能高于6m；</p><p>　?、埽阂后w分布裝置的布點密度，Walas推薦95-130點/m2,Glitsh公司建議65-150點/m2</p><p>　?、荩禾盍纤僮鳉馑僭?0%的液泛速度附近；</p><p>　　⑥：由于風(fēng)載荷和設(shè)備基礎(chǔ)

13、的原因，填料塔的極限高度約為50米</p><p>　?。?）設(shè)計題目與要求</p><p>　　常溫常壓下，用20℃的清水吸收空氣中混有的氨，已知混合氣中含氨10%（摩爾分數(shù)，下同），混合氣流量為3000m3/h，吸收劑用量為最小用量的1.3倍，氣體總體積吸收系數(shù)為200kmol/m3.h，氨的回收率為95%。請設(shè)計填料吸收塔。</p><p>　　要求：綜合運用

14、《化工原理》和相關(guān)先修課程的知識，聯(lián)系化工生產(chǎn)實際，完成吸收操作過程及設(shè)備設(shè)計。要求有詳細的工藝計算過程（包括計算機輔助計算程序）、工藝尺寸設(shè)計、輔助設(shè)備選型、設(shè)計結(jié)果概要及工藝設(shè)備條件圖。同時應(yīng)考慮：</p><p>　?、伲杭夹g(shù)的先進性和可靠性</p><p><b>　?、冢哼^程的經(jīng)濟性</b></p><p><b>　?、郏?/p>

15、過程的安全性</b></p><p><b>　?、埽呵鍧嵣a(chǎn)</b></p><p>　　⑤：過程的可操作性和可控制性</p><p><b>　?。?）設(shè)計條件</b></p><p>　　①：設(shè)計溫度：常溫（25℃）</p><p>　?、冢涸O(shè)計壓力：常壓

16、(101.325 kPa)</p><p>　?、郏何談囟龋?0℃</p><p><b>　?。?）工作原理</b></p><p>　　氣體混合物的分離，總是根據(jù)混合物中各組分間某種物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的差異而進行的。吸收作為其中一種，它根據(jù)混合物各組分在某種溶劑中溶解度的不同而達到分離的目的。在物理吸附中，溶質(zhì)和溶劑的結(jié)合力較弱，解析比

17、較方便。</p><p>　　填料塔是一種應(yīng)用很廣泛的氣液傳質(zhì)設(shè)備，它具有結(jié)構(gòu)簡單、壓降低、填料易用耐腐蝕材料制造等優(yōu)點，操作時液體與氣體經(jīng)過填料時被填料打散，增大氣液接觸面積，從而有利于氣體與液體之間的傳熱與傳質(zhì)，使得吸收效率增加。</p><p><b>　?。ㄈ┰O(shè)計方案</b></p><p><b>　　（1）填料塔簡介&l

18、t;/b></p><p>　　填料塔是提供氣-液、液-液系統(tǒng)相接觸的設(shè)備。填料塔外殼一般是圓筒形，也可采用方形。材質(zhì)有木材、輕金屬或強化塑料等。填料塔的基本組成單元有：</p><p>　?、伲簹んw（外殼可以是由金屬（鋼、合金或有色金屬）、塑料、木材，或是以橡膠、塑料、磚為內(nèi)層或襯里的復(fù)合材料制成。雖然通入內(nèi)層的管口、支承和磚的機械安裝尺寸并不是決定設(shè)備尺寸的主要因素，但仍需要足夠

19、重視;</p><p>　　②：填料（一節(jié)或多節(jié)，分布器和填料是填料塔性能的核心部分。為了正確選擇合適的填料，要了解填料的操作性能，同時還要研究各種形式填料的形狀差異對操作性能的影響）；</p><p>　?、郏禾盍现С校ㄌ盍现С锌梢杂闪粲幸欢障兜臇艞l組成，其作用是防止填料墜落；也可以通過專門的改進設(shè)計來引導(dǎo)氣體和液體的流動。塔的操作性能的好壞無疑會受填料支承的影響）;</p>

20、;<p>　?、埽阂后w分布器（液體分布的好壞是影響填料塔操作效率的重要因素。液體分布不良會降低填料的有效濕潤面積，并促使液體形成溝流）；</p><p>　?、荩褐虚g支承和再分布器（液體通過填料或沿塔壁流下一定的高度需要重新進行分布）；</p><p><b>　　⑥：氣液進出口。</b></p><p>　　塔的結(jié)構(gòu)和裝配的各種

21、機械形式會影響到它的設(shè)計并反映到塔的操作性能上，應(yīng)該力求在最低壓降的條件下，采用各種辦法提高流體之間的接觸效率，并設(shè)法減少霧沫夾帶或壁效應(yīng)帶來的效率損失。與此同時，塔的設(shè)計必須符合由生產(chǎn)過程和塔的結(jié)構(gòu)形式所決定的經(jīng)濟性原則。</p><p>　?。?）填料吸收塔的設(shè)計方案</p><p>　　<a>.設(shè)計方案的思考</p><p>　　用水吸收空氣中的氨

22、是屬于低濃度吸收。因為氨在水中的溶解度為1∶700(V/V)，并且用水吸收氨屬于物理吸收過程，所以在常溫常壓下操作即可達到較滿意的效果。為了確保氨的回收率。宜采用氣-液逆流的吸收過程，使水和混合氣充分接觸，以達到回收的要求。為使吸收劑循環(huán)使用，可設(shè)計解吸塔，分離回收的氨，并循環(huán)使用吸收劑。</p><p>　　<b>.設(shè)計方案的確定</p><p>　　裝置流程的確定：吸收裝置

23、的流程的有多種多樣，如逆流操作、并流操作、吸收劑部分再循環(huán)操作、多塔串聯(lián)操作、串聯(lián)-并聯(lián)混合操作等。氨極易溶于水，吸收過程的平衡曲線較陡，流向?qū)ξ盏耐苿恿τ幸欢ǖ挠绊懀徽麄€操作過程為等溫等壓過程，依據(jù)題意可知吸收劑的用量比較大。結(jié)合以上分析及各種流程的優(yōu)缺點，本設(shè)計選擇逆流操作。</p><p>　　操作方式：氣相由塔底進入從塔頂排出，液相由塔頂進入從塔底排出。</p><p>　　&l

24、t;c>.設(shè)計方案的特點</p><p>　　傳質(zhì)平均推動力，傳質(zhì)速率快，分離效率好，吸收劑利用率高。</p><p><b>　　<d>.工藝流程</b></p><p>　　混合氣在常溫常壓下進入吸收塔底后，進過氣體分布裝置，與塔頂下來的由泵提升的吸收劑逆流接觸，將氨吸收。出塔的凈化氣回收凈化利用，吸收了氨的吸收液由泵提升

25、進入解吸塔，與過熱蒸汽逆流接觸后，分離解吸出來的氨并回收利用，塔底流出的液體進入吸收塔循環(huán)利用。</p><p>　?。ㄋ模┨盍项愋偷倪x擇</p><p><b>　　概述</b></p><p>　　填料是填料塔內(nèi)氣-液兩相接觸的核心元件。填料類型和填料層的高度直接影響傳質(zhì)效果，其性能的優(yōu)劣是決定填料塔操作性能的主要因素。</p>

26、<p>　　填料的種類很多，根據(jù)填裝方式的不同，可分為散裝填料盒規(guī)整填料兩大類。規(guī)整填料是將金屬絲網(wǎng)或多孔板壓制成波紋狀并疊成圓筒形整塊放入塔內(nèi)。這種填料不但空隙率大，壓降低，而且液體按預(yù)分布器設(shè)定的途徑流下，只要液體的初始分布均勻，全塔填料層內(nèi)的液體分布良好，克服大塔的放大效應(yīng)，傳質(zhì)性能高。但其造價較高，易被雜物堵塞并且清洗困難。</p><p>　　散裝填料常見的有：拉西環(huán)填料、鮑爾環(huán)填料、階梯

27、環(huán)填料、弧鞍形填料、矩鞍形填料、環(huán)矩鞍填料等等。</p><p>　　圖-Ⅳ 各 種 填 料 示 意 圖</p><p><b>　　填料的性能參數(shù)</b></p><p>　?、伲罕缺砻娣ea 單位m2/m3 填料應(yīng)具有盡可能多的表面積以提高液體鋪張，形成較多的氣液接觸界面。對同種填料，小尺寸填料具有較大的比表面積，但填料過小不但造價高而且氣

28、體流動的阻力大。</p><p>　　②：孔隙率ε 流體通過顆粒層的阻力與孔隙率ε密切相關(guān)。為了減少氣體的流動阻力，提高填料塔的允許氣速（處理能力），填料層應(yīng)有盡可能大的孔隙率ε。</p><p>　?、郏禾盍弦蜃觙 其單位1/m 填料因子是比表面積與空隙率三次方之比。它表示填料的流體力學(xué)性能，f值越小，表明流動阻力越小。填料性能通常根據(jù)效率、通量及壓三要素衡量。</p>&

29、lt;p>　　表-Ⅰ 填料的使用范圍</p><p>　　表-Ⅰ 填料的使用范圍</p><p>　　表-Ⅱ 各種填料的應(yīng)用</p><p>　　表-Ⅱ 各種填料的應(yīng)用</p><p><b>　?。?）填料的選擇</b></p><p>　　填料規(guī)格：是指填料的公稱尺寸或比表面積。<

30、/p><p>　　工藝塔常用的散裝填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾種規(guī)格。同種填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費用也增加很多。而尺寸大的填料應(yīng)用于小直徑塔中，又會產(chǎn)生液體分布不良及嚴重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定，一般塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應(yīng)大于8。</p><p>　　結(jié)合填料塔設(shè)計的一般要求

31、，綜合分析各種填料的規(guī)格、材質(zhì)以及本次設(shè)計的具體情況，本設(shè)計選用DN50。</p><p>　　表-Ⅲ 塔徑與填料公稱直徑的比值D/d的推薦值</p><p>　　結(jié)合后面塔徑的計算，本設(shè)計選DN50</p><p>　　填料吸收塔工藝尺寸的計算</p><p><b>　?。?）塔徑的計算</b></p>

32、<p>　　已知數(shù)據(jù)： 氣體體積流量：VS 3000 m3/h 進塔混合氣中氨的摩爾分數(shù)：y10.1 </p><p>　　氨的回收率：95% (L/G) 1.3(L/G)min</p><p>　　常壓：P101.325 kPa 常溫：T298.15K</p><p>　　以DN50塑

33、料階梯環(huán)為填料的散裝填料其泛點填料因子平均值φF 為127m-1</p><p>　　表-Ⅳ 塑料階梯環(huán)的特性參數(shù)</p><p>　　常溫常壓下，E=99.8KPa,故</p><p>　　由=1 ，即 95%=1 ，得出塔時混合氣中含氨摩爾分率 =0.005</p><p><b>　　吸收塔最小氣液比</b>&l

34、t;/p><p><b>　　實際氣液比： </b></p><p>　　理想氣體狀態(tài)方程 ,定義摩爾體積 ,</p><p>　　則混合氣摩爾流量 </p><p><b>　　由定義得 </b></p><p><b>　　混合氣摩爾質(zhì)量</b&g

35、t;</p><p><b>　　混合氣體摩爾流量</b></p><p><b>　　混合氣的質(zhì)量流量</b></p><p><b>　　液相的摩爾流量</b></p><p><b>　　液相平均摩爾質(zhì)量</b></p><p&g

36、t;<b>　　液相的質(zhì)量流量</b></p><p>　　由 ， 及 推導(dǎo)出混合氣的密度：</p><p>　　填料塔直徑計算公式為 ， 由設(shè)計任務(wù)給出，計算塔徑的核心問題是確定空塔氣速u?？账馑俚拇_定有學(xué)多種方法，此設(shè)計采用空塔氣速法:泛點氣速是填料塔操作氣速的上限，填料塔的操作空塔氣速必須小于泛點氣速，操作空塔氣速與泛點氣速之比稱為泛點率。對于散裝填料

37、。其泛點率的經(jīng)驗值為 </p><p>　　泛點率的選擇主要考慮填料塔的操作壓力和物系的發(fā)泡程度，本試驗中水吸收氨不易起發(fā)泡，故取泛點率為0.80。</p><p>　　泛點氣速用埃克特通用關(guān)聯(lián)圖查得：</p><p><b>　　橫坐標</b></p><p>　　經(jīng)查表得縱坐標 </p><

38、;p>　　其中 ， , g=9.81 </p><p>　　取塑料階梯環(huán) D：50mm ， 𝜙=127</p><p>　　得 , 泛點率0.8</p><p><b>　　則有 </b></p><p><b>　　由塔徑公式得 </b></p>&l

39、t;p><b>　　取整 700mm</b></p><p>　?。?）核算操作空氣塔氣速u與泛點率</p><p><b>　　得u=2.17</b></p><p>　　在泛點率0.5～0.85范圍之內(nèi)</p><p>　　D/d=700/50=14>8 滿足塔徑與填料公稱直徑的推

40、薦比值。</p><p>　?。?）液體噴淋密度的驗算</p><p>　　式中 U—液體噴淋密度， ；</p><p>　　—液體噴淋量， ；</p><p>　　D—填料塔直徑，m.</p><p>　　為使填料塔能獲得良好的潤濕，塔內(nèi)液體噴淋量應(yīng)不低于某一極限，此極限稱為最小噴淋密度，以 表示。</

41、p><p>　　對于散裝填料，其最小噴淋密度通常采用下式計算</p><p>　　式中 —最小噴淋密度， ；</p><p>　　—最小潤濕速率， ；</p><p>　　—填料的總比表面積， .</p><p>　　對于直徑不超過75mm的散裝填料，可取最小潤濕率 </p><p>　　

42、經(jīng)查表的填料的總比表面積 </p><p><b>　　因此 </b></p><p>　　計算結(jié)果 故符合能使填料獲得良好潤濕的條件。</p><p>　?。?）填料層高度的計算</p><p><b>　　由物料衡算 </b></p><p>　　得液相出塔摩爾分率

43、 </p><p><b>　　傳質(zhì)單元高度</b></p><p><b>　　平均推動力</b></p><p><b>　　傳質(zhì)單元數(shù) </b></p><p><b>　　理論所需塔高</b></p><p>　　

44、填料塔的高度取決于填料層的高度，為了保證工程上的可靠性，計算出的填料層的高度應(yīng)留出一定的安全系數(shù)。根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，填料的設(shè)計高度為理論值的（1.2～1.5）倍，取1.34倍。</p><p><b>　　固有 </b></p><p><b>　?。?）填料層的分段</b></p><p>　　液體沿填料層下流時，有逐

45、漸向塔壁方向集中的趨勢，形成壁流效應(yīng)。壁流效應(yīng)造成填料層氣液分布不均勻，使傳質(zhì)效率降低。因此，設(shè)計中每隔一定的填料高度，需要設(shè)置液體手機再分布裝置，即將填料層分段。</p><p>　　對于散裝填料，一般推薦的分段高度值見下表，表中h/D為分段高度與塔徑之比， 為允許的最大填料層高度。</p><p>　　散裝填料分段高度值推薦值</p><p>　　故填料應(yīng)分為三

46、段，每段6m。段間設(shè)置兩個液體分布器。</p><p>　　h/D=6/0.7=8.6 在8～15之間</p><p>　?。?）填料層的附屬高度</p><p>　　填料塔的上方空間高度取1.1m，取每一分布器的高度為0.5m，則液體在分布器的總高度為1m</p><p>　　填料塔塔底液相的停留時間按5min計算，則填料塔釜液所占空

47、間高度的計算式為：</p><p><b>　　其中 </b></p><p>　　底部空間高度?。?m</p><p>　　所以填料塔附屬高度?。?</p><p>　?。?）液相進出塔管徑的計算</p><p>　　液相進出塔管徑的計算：</p><p>　　初選

48、吸收劑流速為： </p><p><b>　　則：</b></p><p>　　取?30×1.5的無縫鋼管，合適。</p><p>　?。?）氣相進出塔管徑的計算</p><p><b>　　管徑的計算式為</b></p><p><b>　　選擇氣體流速

49、為： </b></p><p><b>　　則：</b></p><p>　　取𝜙325×13的無縫鋼管</p><p>　　常用管道的公稱通徑、外徑、壁厚</p><p>　　由此計算實際流速為： </p><p><b>　　選氣速流量為： &l

50、t;/b></p><p><b>　　則：，符合</b></p><p><b>　　填料層壓降的計算</b></p><p>　　填料層壓降通常用單位高度填料層的壓降 p/Z表示。設(shè)計時，根據(jù)有關(guān)參數(shù)，由通用關(guān)聯(lián)圖先求得每米填料層的壓降值，然后再乘以填料層高度，即得出填料層的壓力降。散裝填料壓降由?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖

51、計算。</p><p><b>　　橫坐標</b></p><p>　　DN50塑料階梯環(huán)散裝填料壓降填料因子平均值 為89m-1</p><p><b>　　計算得，縱坐標 </b></p><p><b>　　通過作圖得出交點為</b></p><p&g

52、t;　　即每米填料層壓降為784.8Pa/m</p><p>　　所以填料層的總壓降為： P=18×784.8=14126.4Pa</p><p>　　填料塔內(nèi)件的類型與設(shè)計</p><p><b>　　塔內(nèi)件的類型</b></p><p>　　塔內(nèi)件是填料塔的組成部分，它與填料及塔體共同構(gòu)成一個完整的填料塔。

53、所有塔內(nèi)件的作用都是為了使氣液在塔內(nèi)更好地接觸，以便發(fā)揮填料塔的最大效率和最大生產(chǎn)能力，所以塔內(nèi)件設(shè)計的好壞直接影響到填料性能的發(fā)揮和整個填料塔的操作運行。另外，填料塔的“放大效應(yīng)”除了填料本身固有因素外，塔內(nèi)件對它的影響也很大。 </p><p>　　塔內(nèi)件主要包括以下幾個部分：填料支承裝置，填料壓緊裝置，液體分布裝置，液體收集再分布裝置等。 合理地選擇和設(shè)計塔內(nèi)件，對保證填料塔的正常操作及優(yōu)良的傳質(zhì)性能十分重

54、要。</p><p>　　下圖為幾種高性能的填料塔內(nèi)件及填料塔內(nèi)部構(gòu)造。</p><p><b>　?、偬盍现С醒b置</b></p><p>　　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。支承裝置的選擇，主要的依據(jù)是塔徑、填料種類及型號、塔體及填料的材質(zhì)、氣液流率等。</p><p&g

55、t;<b>　　②填料壓緊裝置</b></p><p>　　填料上方安裝壓緊裝置可防止在氣流的作用下填料床層發(fā)生松動和跳動。填料壓緊裝置分為填料壓板和床層限制板兩大類，每類又有不同的型式。填料壓板自由放置于填料層上端，靠自身重量將填料壓緊。它適用于陶瓷、石墨等制成的易發(fā)生破碎的散裝填料。床層限制板用于金屬、塑料等制成的不易發(fā)生破碎的散裝填料及所有規(guī)整填料。床層限制板要固定在塔壁上，為不影響液

56、體分布器的安裝和使用，不能采用連續(xù)的塔圈固定，對于小塔可用螺釘固定于塔壁，而大塔則用支耳固定。</p><p><b>　?、垡后w分布裝置</b></p><p>　　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。</p><p>　　液體由半球形噴頭的小孔噴出，小孔直徑為3～10mm，作同心圈排列，噴灑角 ≤80°，

57、直徑為(1/3~1/5)D。這種分布器結(jié)構(gòu)簡單，只適用于直徑小于600mm的塔中。因小孔容易堵塞，一般應(yīng)用較少。</p><p>　　盤式分布器有盤式篩孔型分布器、盤式溢流管式分布器等形式。液體加至分布盤上，經(jīng)篩孔或溢流管流下。分布盤直徑為塔徑的0.6～0.8倍，此種分布器用于D<800mm的塔中。</p><p>　　管式分布器由不同結(jié)構(gòu)形式的開孔管制成。其突出的特點是結(jié)構(gòu)簡單，供

58、氣體流過的自由截面大，阻力小。但小孔易堵塞，彈性一般較小。管式液體分布器使用十分廣泛，多用于中等以下液體負荷的填料塔中。在減壓精餾及絲網(wǎng)波紋填料塔中，由于液體負荷較小故常用之。管式分布器有排管式、環(huán)管式等不同形狀。根據(jù)液體負荷情況，可做成單排或雙排。</p><p>　　槽式液體分布器通常是由分流槽（又稱主槽或一級槽）、分布槽（又稱副槽或二級槽）構(gòu)成的。一級槽通過槽底開孔將液體初分成若干流股，分別加入其下方的液體

59、分布槽。分布槽的槽底（或槽壁）上設(shè)有孔道（或?qū)Ч埽?，將液體均勻分布于填料層上。</p><p>　　槽式液體分布器具有較大的操作彈性和極好的抗污堵性，特別適合于大氣液負荷及含有固體懸浮物、粘度大的液體的分離場合。由于槽式分布器具有優(yōu)良的分布性能和抗污堵性能，應(yīng)用范圍非常廣泛。</p><p>　　槽盤式分布器是近年來開發(fā)的新型液體分布器，它將槽式及盤式分布器的優(yōu)點有機地結(jié)合一體，兼有集液、

60、分液及分氣三種作用，結(jié)構(gòu)緊湊，操作彈性高達10:1。氣液分布均勻，阻力較小，特別適用于易發(fā)生夾帶、易堵塞的場合。</p><p>　?、芤后w收集及再分布裝置</p><p>　　液體沿填料層向下流動時，有偏向塔壁流動的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為壁流。壁流將導(dǎo)致填料層內(nèi)氣液分布不均，使傳質(zhì)效率下降。為減小壁流現(xiàn)象，可間隔一定高度在填料層內(nèi)設(shè)置液體再分布裝置。</p><p>

61、　　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。</p><p>　　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。</p><p&g

62、t;　　前已述及，槽盤式液體分布器兼有集液和分液的功能，故槽盤式液體分布器是優(yōu)良的液體收集及再分布裝置。</p><p><b>　　液體分布器簡要設(shè)計</b></p><p>　　填料塔操作性能的好壞、傳質(zhì)效率的高低在很大程度上與塔內(nèi)件的設(shè)計有關(guān)。在塔內(nèi)件設(shè)計中，最關(guān)鍵的是液體分布器的設(shè)計，現(xiàn)對液體分布器的設(shè)計進行簡要的介紹。液體分布器設(shè)計的基本要求，性能優(yōu)良的液體

63、分布器設(shè)計時必須滿足以下幾點： </p><p>　　液體分布均勻，評價液體分布均勻的標準是：足夠的分布點密度；分布點的幾何均勻性；降液點間流量的均勻性。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)，各種文獻推薦的值也相差很大。大致規(guī)律是：塔徑越大，分布點密度越?。灰后w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；對于規(guī)整填料，比表面積越大，分布

64、點密度越大。表列出了散裝填料塔分布點密度推薦值。</p><p>　　吸收塔的塔徑為700mm,而多孔直管式噴淋器的適用范圍為 ,并且其液體符合為中等以下，所以選擇多孔直管式噴淋器。</p><p>　　Eckert的散裝填料塔分布點密度推薦值 </p><p>　　用內(nèi)插法計算，得D=700時，噴淋點密度為193點/m2,所以，塔徑為700mm時，根據(jù)需要取噴淋點

65、密度為193點/m2</p><p><b>　　布液點數(shù)為 </b></p><p><b>　　液位保持高度的計算</b></p><p>　　多孔型分布器布液能力的計算公式為</p><p>　　式中 —液體流量，m3/s;</p><p>　　n—開孔數(shù)目（

66、分布點數(shù)目）;</p><p>　　φ—孔流系數(shù)，通常取φ=0.55～0.60;</p><p><b>　　—孔徑，m;</b></p><p>　　H—開孔上方的液位高度，m</p><p>　　取φ=0.6 </p><p><b>　　即 </b><

67、;/p><p><b>　　得h=0.040m</b></p><p>　　通常情況下液位保持高度取最高液位的1.12～1.15倍</p><p><b>　　所以去 </b></p><p><b>　　（八）設(shè)計一覽表</b></p><p>　　由計

68、算結(jié)果可得，泵的選型可以選用：50-32-125型的泵</p><p>　　（九）對設(shè)計過程的評述</p><p>　　化工原理是化工類各有關(guān)專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，化工原理課程設(shè)計是繼這一門課程結(jié)束之后的一個總結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)是化工類人才培養(yǎng)中進行的第一次實踐，它猶如畢業(yè)設(shè)計那樣的一次“預(yù)演習(xí)”，無疑對我們畢業(yè)前進行畢業(yè)設(shè)計將有很大的幫助，而對于畢業(yè)前只搞畢業(yè)論文不搞畢業(yè)設(shè)計的我

69、們來說，那就是使我們得到工程師訓(xùn)煉的不可缺少的一環(huán)。</p><p>　　化工原理課程設(shè)計的主要內(nèi)容是進行有關(guān)工藝計算與設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計，還要求畫出工藝流程圖和設(shè)備主要構(gòu)型圖，它與一般的習(xí)題、大作業(yè)有著明顯的不同，因為它涉及的知識范圍更廣，要求更高。從資料、數(shù)據(jù)的收集，流程方案的確定，操作參數(shù)的選擇，工藝和設(shè)備的計算等，單憑所學(xué)教科書是難以解決的，要求每個學(xué)生均要去查閱一定的資料、文獻，開動腦筋，結(jié)合在化工原理課程

70、中所學(xué)習(xí)過的理論知識及先修課程(如化學(xué)，物理化學(xué)，工程力學(xué)和工程制圖等)的基礎(chǔ)知識作綜合運用。</p><p>　　經(jīng)過了兩周的課程設(shè)計，現(xiàn)在終于完成了這次的課程設(shè)計要求，現(xiàn)在終于有了一點的心得。</p><p>　　在上學(xué)期，我們學(xué)習(xí)了《化工原理》這一課程，《化工原理》是化學(xué)工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它的內(nèi)容是講述化工單元操作的基本原理、典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理、操作性能和設(shè)計計算?；?/p>

71、單元操作是組成各種化工生產(chǎn)過程、完成一定加工目的的基本過程，其特點是化工生產(chǎn)過程中以物理為主的操作過程，包括流體流動過程、傳熱過程和傳質(zhì)過程。在這里面，我們主要學(xué)習(xí)了流體輸送、流體流動、機械分離、傳熱、傳質(zhì)過程導(dǎo)論、吸收、蒸餾、氣-液傳質(zhì)設(shè)備，以及干燥等。</p><p>　　這次我的課程設(shè)計題目是水吸收氨過程填料塔的設(shè)計，這是關(guān)于吸收中填料塔的設(shè)計。填料塔是以塔內(nèi)裝有大量的填料為相接觸構(gòu)件的氣液傳質(zhì)設(shè)備。填料塔

72、的結(jié)構(gòu)較簡單，壓降低，填料易用耐腐蝕材料制造等優(yōu)點。</p><p>　　本設(shè)計中，采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計算泛點氣速。在填料的選擇中，幾乎是用排除法來選擇的，就是一種一種規(guī)格的算，后來認為DN50計算得的結(jié)果比比較好。雖然在同類填料中，尺寸越小的，分離效率越高，但它的阻力將增加，通量減小，填料費用也增加很多。用DN50計算所得的D/d值也符合階梯環(huán)的推薦值。</p><p>　　解決

73、了上面的問題之后就是通過查找手冊之類的書籍來確定輔助設(shè)備的選型，我們選擇孔管型支承裝置作為填料支撐，選壓緊柵板作為填料壓緊裝置。</p><p>　　通過這次的課程設(shè)計，讓我從中體會到很多。課程設(shè)計是我們在校大學(xué)生必須經(jīng)過的一個過程，通過課程設(shè)計的鍛煉，可以為我們即將來的畢業(yè)設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)！使我充分理解到化工原理課程的重要性和實用性，更特別是對各方面的了解和設(shè)計，對實際單元操作設(shè)計中所涉及的個方面要注意問題都

74、有所了解。通過這次對填料吸收塔的設(shè)計，不僅讓我將所學(xué)的知識應(yīng)用到實際中，而且對知識也是一種鞏固和提升充實。在老師和同學(xué)的幫助下，及時的按要求完成了設(shè)計任務(wù)，通過這次課程設(shè)計，使我獲得了很多重要的知識，同時也提高了自己的實際動手和知識的靈活運用能力。</p><p>　?。ㄊ?主要符號說明</p><p>　　a ——填料的有效比表面積，㎡/m3</p><p>　

75、　at——填料的總比表面積，㎡/m3</p><p>　　d ——填料直徑，m</p><p>　　d0——篩孔直徑，m</p><p><b>　　D ——塔徑，m</b></p><p>　　DL——液體擴散系數(shù)，m2/s</p><p>　　DV——氣體擴散系數(shù)，m2/s</p>

76、<p>　　E——亨利系數(shù)，kPa</p><p>　　h——填料層分段高度，m</p><p><b>　　HETP關(guān)聯(lián)式常數(shù)</b></p><p>　　H——開孔上方的液位高度，m</p><p>　　HOG——氣相總傳質(zhì)單元高度，m</p><p>　　NOG——氣相總傳質(zhì)單

77、元數(shù)</p><p>　　kG——氣膜吸收系數(shù)，kmol/（m2·h·kPa）</p><p>　　kL——液膜吸收系數(shù)，m/h</p><p>　　K——穩(wěn)定系數(shù)，無因次</p><p>　　Mave——混合氣體的平均摩爾質(zhì)量，kmol/kg</p><p>　　Lh——液體體積流量，m3/h&l

78、t;/p><p>　　Ls——液體體積流量，m3/h</p><p>　　Lw——潤濕速率，m3/（m·h）</p><p>　　m——相平衡常數(shù)，無因次</p><p>　　n——篩孔數(shù)目（分布點數(shù)目）</p><p>　　P——操作壓力，Pa</p><p><b>　　P—

79、—壓力降，Pa</b></p><p>　　u——空塔氣速，m/s</p><p>　　uF——泛點氣速，m/s</p><p>　　U——液體噴淋密度，m3/（m2·h）</p><p>　　UL——液體質(zhì)量通量，㎏/（m2·h）</p><p>　　Umin——最小液體噴淋密度，m3

80、/（m2·h）</p><p>　　Uv——氣體質(zhì)量通量，㎏/（m2·h）</p><p>　　Vh——氣體體積流量，m3/h</p><p>　　wL——液體質(zhì)量流量，㎏/h</p><p>　　wV——氣體質(zhì)量流量，㎏/h</p><p><b>　　X——液相摩爾比</b>

81、;</p><p><b>　　y——氣相摩爾分數(shù)</b></p><p><b>　　Y——氣體摩爾比</b></p><p>　　Z——填料層高度 ，m</p><p>　　V——惰性氣相流量，kmol/h</p><p><b>　　S——吸脫因數(shù)</b

82、></p><p>　　R——通用氣體常數(shù)，8.314（m3kPa）/（kmol·K）</p><p><b>　　T——溫度，K</b></p><p>　　T ——標準狀況下溫度，K</p><p>　　Ω——塔的截面積，m2</p><p>　　ΦF——泛點填料因子，m-1&

83、lt;/p><p>　　ΦP——壓降填料因子，m-1</p><p>　　L——液體的粘度，kg/（m·h）</p><p>　　V——混合氣體的粘度，kg/（m·h）</p><p>　　vm——混合氣體的平均密度，kg/m3</p><p>　　L——液體的密度，kg/m3</p>&

84、lt;p>　　β——充氣系數(shù)，無因次；</p><p><b>　　δ——篩板厚度，m</b></p><p>　　ε——空隙率，無因次</p><p>　　θ——液體在降液管內(nèi)停留時間，s</p><p>　　μ——粘度，Pa·s</p><p>　　ρ——密度，kg/m3<

85、;/p><p>　　σ——表面張力，N/m</p><p>　　φ——開孔率或孔流系數(shù)，無因次</p><p>　　Φ——填料因子，l/m</p><p>　　ψ——液體密度校正系數(shù)，無因次</p><p><b>　　下標</b></p><p><b>　　max

86、——最大的</b></p><p><b>　　min——最小的</b></p><p><b>　　L——液相</b></p><p><b>　　V——氣相</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><

87、;p>　　[1].石油化學(xué)工業(yè)規(guī)劃設(shè)計院.塔的工藝計算.北京：石油化學(xué)工業(yè)出版社，1997</p><p>　　[2].化工設(shè)備技術(shù)全書編輯委員會.化工設(shè)備全書—塔設(shè)備設(shè)計.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版1988</p><p>　　[3].時鈞，汪家鼎等..化學(xué)工程手冊，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1986</p><p>　　[4].上海醫(yī)藥設(shè)計院.化工工藝設(shè)計手冊(上

88、、下).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1986</p><p>　　[5].陳敏恒，叢德茲等.化工原理(上、下冊)(第二版).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[6].大連理工大學(xué)化工原理教研室.化工原理課程設(shè)計.大連：大連理工大學(xué)出版社，1994</p><p>　　[7].柴誠敬，劉國維，李阿娜.化工原理課程設(shè)計.天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，2002&l