填料塔課程設(shè)計--填料吸收塔的設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計</b></p><p>　　題 目： 填料吸收塔的設(shè)計 </p><p>　　教 學(xué) 院： 化學(xué)與材料工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 應(yīng)用化工技術(shù)2010級（1）班 </p>&l

2、t;p>　　學(xué) 號： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2012年 6 月 3 日</p><p

3、><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　2011 ～ 2012 學(xué)年第 2 學(xué)期</p><p><b>　　一、課程設(shè)計題目</b></p><p><b>　　填料吸收塔的設(shè)計</b></p><p><b>　　二、工藝條件</b&

4、gt;</p><p>　　1．處理能力：1500m3/h混合氣（空氣、SO2）</p><p>　　2．年工作日：300天</p><p>　　3．混合氣中含SO2： 3%（體積分數(shù)）</p><p>　　4．SO2排放濃度：0.16％</p><p>　　5．操作壓力：常壓操作</p><p&g

5、t;　　6．操作溫度：20℃ </p><p>　　7．相對濕度：70% </p><p>　　8．填料類型：自選 (塑料鮑爾環(huán)，陶瓷拉西環(huán)等)</p><p>　　9．平衡線方程： (20℃)</p><p><b>　　三、課程設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　1．設(shè)計方案的選擇

6、及流程說明； </p><p><b>　　2．工藝計算； </b></p><p>　　3．主要設(shè)備工藝尺寸設(shè)計； </p><p>　?。?）塔徑的確定； </p><p>　?。?）填料層高度計算； </p><p>　?。?）總塔高、總壓降及接管尺寸的確定。 </p><

7、;p>　　4．輔助設(shè)備選型與計算。 </p><p><b>　　四、進度安排</b></p><p>　　1．課程設(shè)計準備階段：收集查閱資料，并借閱相關(guān)工程設(shè)計用書；</p><p>　　2．設(shè)計分析討論階段：確定設(shè)計思路，正確選用設(shè)計參數(shù)，樹立工程觀點，小組分工</p><p>　　協(xié)作，較好完成設(shè)計任務(wù)；&l

8、t;/p><p>　　3．計算設(shè)計階段：完成物料衡算、流體力學(xué)性能驗算及主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算；</p><p>　　4. 課程設(shè)計說明書編寫階段：整理文字資料計計算數(shù)據(jù)，用簡潔的文字和適當?shù)膱D表</p><p>　　表達自己的設(shè)計思想及設(shè)計成果。</p><p><b>　　五、基本要求</b></p>&l

9、t;p>　　1．格式規(guī)范，文字排版正確；</p><p>　　2. 主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算需包含：物料衡算，能量衡量，工藝參數(shù)的選定，設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝尺寸的設(shè)計計算；</p><p>　　3．工藝流程圖：以2號圖紙用單線圖的形式繪制，標出主體設(shè)備與輔助設(shè)備的物料方向，物流量、能流量，主要測量點；</p><p>　　4. 填料塔工藝條件圖：以2號圖紙繪制，

10、圖面應(yīng)包括設(shè)備的主要工藝尺寸，技術(shù)特性表和接管表；</p><p>　　5. 按時完成課程設(shè)計任務(wù)，上交完整的設(shè)計說明書一份。 </p><p>　　教研室主任簽名： </p><p>　　年 月 日</p><p>　　第一章 概 述</p><p><b>　　1

11、.1設(shè)計依據(jù)</b></p><p>　　本課程設(shè)計從以下幾個方面的內(nèi)容來進行設(shè)計</p><p><b>　　填料的選擇</b></p><p>　　由于水吸收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。在散裝填料中，金屬鮑爾環(huán)填料的綜合性能較好，故此選用DN38金屬鮑爾環(huán)填料。</p>&l

12、t;p>　　2、吸收塔的物料衡算</p><p>　　3、填料塔的工藝尺寸計算</p><p>　　主要包括：塔徑，填料層高度，填料層壓降。</p><p>　　4、設(shè)計液體分布器及輔助設(shè)備的選型</p><p>　　5、繪制有關(guān)吸收操作圖紙</p><p>　　1.2設(shè)計任務(wù)及要求</p><

13、;p>　　1、原料氣處理量：1500m3/h混合氣（空氣、SO2）</p><p>　　2、年工作日：300天</p><p>　　3、混合氣中含SO2:3％(體積分數(shù))</p><p>　　4、SO2排放濃度：0.16％</p><p>　　5、操作壓力：常壓操作</p><p>　　6、操作溫度：20℃<

14、;/p><p>　　7、相對濕度：70％</p><p>　　8、填料類型：金屬鮑爾環(huán)</p><p><b>　　9、吸收劑：清水</b></p><p>　　10、平衡線方程：y=66.76676x(20℃)</p><p>　　第二章 設(shè)計方案的簡介</p><p>&

15、lt;b>　　2.1塔設(shè)備的選型</b></p><p>　　塔設(shè)備是化工、石油化工、生物化工制藥等生產(chǎn)過程中廣泛采用的氣液傳質(zhì)設(shè)備，它是關(guān)鍵的設(shè)備。例如在氣體吸收、液體精餾（蒸餾）、萃取、吸附、增濕中、、離子交換等過程中都有體現(xiàn)。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，可分為板式塔和填料塔兩大類。</p><p>　　其中填料塔是最常用的氣液傳質(zhì)設(shè)備之一，它廣泛應(yīng)用于蒸餾、吸收

16、、解吸、汽提、萃取、化學(xué)交換、洗滌和熱交換等過程。它是一個圓筒塔體，塔內(nèi)裝載一層或多層填料，氣相由下而上，液相由上而下接觸，傳熱和傳質(zhì)主要在填料的表面進行，填料的選擇是填料塔的關(guān)鍵。</p><p>　　填料塔制造方便，結(jié)構(gòu)簡單，采用材料可是耐腐蝕的材料或者是金屬以及塑料，在塔徑較小的情況較有效，使用金屬材料省，一次投料較少，塔高較低。</p><p>　　表1 填料塔與板式塔的比較&l

17、t;/p><p><b>　　選塔的基本原則：</b></p><p>　　生產(chǎn)能力大，有足夠的彈性。</p><p>　　滿足工藝要求，分離效率高。</p><p>　　運行可靠性高，操作、維修方便，少出故障。</p><p>　　結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，造價較低。</p><p&g

18、t;<b>　　塔壓降小。</b></p><p>　　綜上考慮，吸收1500m3/h含3%的生產(chǎn)任務(wù)不是很大，由于它結(jié)構(gòu)簡單，造價較低，便于采用耐蝕材料使得壽命較長，我們采用填料吸收塔完成該項生產(chǎn)任務(wù)。</p><p>　　2.2填料吸收塔方案的確定</p><p><b>　　裝置流程的確定</b></p>

19、<p>　　裝置流程的主要有以下幾種：</p><p>　?、倌媪鞑僮鳌庀嘧运走M入由塔頂排出，液相由塔頂流入由塔底流出，其傳質(zhì)速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。工業(yè)生產(chǎn)中多采用此操作。</p><p>　?、诓⒘鞑僮鳌?氣液兩相均由塔頂流向塔底，其系統(tǒng)不受液流限制，可提高操作氣速，以提高生產(chǎn)能力。通常用于以下情況：當吸收過程的平衡曲線較平坦時，液流對推動力影響不大；易

20、溶氣體的吸收或吸收的氣體不需吸收很完全；吸收劑用量很大，逆流操作易引起液泛。</p><p>　?、畚談┎糠盅h(huán)操作　 在逆流操作過程中，用泵將吸收塔排除的一部分冷卻后與補充的新鮮吸收劑一同送回塔內(nèi)，通常以下情況使用：當吸收劑用量較少，為提高塔的噴淋密度；對于非等溫吸收過程，為控制塔內(nèi)的溫度升高，需取出一部分熱量。該流程特別適用于相平衡常數(shù)m較小的情況，通過吸收液的部分再循環(huán)，提高吸收劑的利用率。需注意吸收

21、劑的部分再循環(huán)較逆流操作費用的平均推動力較小，且需設(shè)置循環(huán)泵，操作費用提高。</p><p>　　由于二氧化硫在水中的溶解度很大。逆流操作時平均推動力大，傳質(zhì)速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。逆流操作是完成該項任務(wù)的最佳選擇。</p><p><b>　　2.3吸收劑的選擇</b></p><p>　　吸收過程是依靠氣體溶質(zhì)在溶劑中的溶解來實

22、現(xiàn)的，因此，吸收劑的性能的和優(yōu)劣，是決定吸收操作效果的關(guān)鍵之一，選擇時有以下考慮方面：</p><p>　?、偃芙舛取∥談θ苜|(zhì)組分的溶解度要大，以提高吸收速率并減少吸收劑的用量。</p><p>　?、谶x擇性　吸收劑對溶質(zhì)組分要有良好的選擇吸收能力，而對混合氣體中的其他組分不吸收或吸收甚微，否則不能直接實現(xiàn)有效的分離。</p><p>　?、蹞]發(fā)度要低　操作溫度

23、下吸收劑的蒸汽壓要低，要減少吸收和再生過程中吸收劑的揮發(fā)和損失。</p><p>　?、苷扯取∥談┰诓僮鳒囟认碌恼扯仍降?，其在塔內(nèi)的流動性越好，有助于傳質(zhì)速率和傳熱速率的提高。</p><p>　?、萜渌∷x的吸收劑盡量的滿足無毒性、無腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點低、廉價易得以及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等要求。</p><p>　　在吸收空氣中少量的二氧化硫時，水是最理

24、想的溶劑，由于二氧化硫在水中的溶解度很大；常溫常壓下，水的揮發(fā)度很?。徽扯容^??；價格低廉等。</p><p>　　2.4操作溫度與壓力的確定</p><p><b>　　1、操作溫度的確定</b></p><p>　　由于吸收過程的氣液平衡關(guān)系可知，溫度降低可增加溶質(zhì)組分的溶解度。即低溫有利于吸收，當操作溫度的低限應(yīng)由吸收系統(tǒng)的具體情況決定。&

25、lt;/p><p><b>　　2、操作壓力的確定</b></p><p>　　由吸收過程的氣液平衡關(guān)系可知，壓力升高可增加溶質(zhì)組分的溶解度，即加壓有利于吸收。但隨著操作壓力的升高，對設(shè)備的加工制造要求提高，且能耗增加因此需結(jié)合具體工藝的條件綜合考慮，以確定操作壓力。</p><p>　　在該任務(wù)中，由于在常溫常壓下操作且在此條件下二氧化硫的溶解度

26、很大，且受溫度與壓力的影響不大，在此不做過多的考慮。</p><p>　　第三章 填料的類型與選擇</p><p><b>　　3.1 填料的類型</b></p><p>　　填料的選擇包括確定填料的種類、規(guī)格及材質(zhì)等。所選填料既要滿足生產(chǎn)工藝的要求，又要使設(shè)備投資和操作費用最低。</p><p>　　填料的種類很多

27、，根據(jù)裝填的方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。</p><p><b>　　散裝填料</b></p><p>　　散裝填料是一個個具有一定集合形狀和尺寸的顆粒體一般以隨機的方式堆積在塔內(nèi)的，又稱為亂堆填料和顆粒填料。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點不同，又可分為環(huán)形填料、鞍形填料、和環(huán)鞍的填料等。以下是典型的散裝填料：</p><p>　?、倮?/p>

28、環(huán)填料　拉西環(huán)填料是最早提出的工業(yè)填料，其結(jié)構(gòu)為外徑與高度相等的圓環(huán)，可用陶瓷、塑料、金屬等材質(zhì)制成。拉西環(huán)填料的氣液分布較差、傳質(zhì)效率低、阻力大、通量小，目前工業(yè)上用得較少。</p><p>　?、邗U爾環(huán)填料　鮑爾環(huán)是在拉西環(huán)的基礎(chǔ)上改進而得。其結(jié)構(gòu)為在拉西環(huán)的側(cè)壁上開出兩排長方形的窗口，被切開的環(huán)壁的一側(cè)仍與壁面相連，另一側(cè)向環(huán)內(nèi)彎曲，形成內(nèi)伸的舌葉諸舌葉的側(cè)邊與環(huán)中間相搭，可用陶瓷、塑料、金屬制造鮑耳環(huán)由于

29、環(huán)內(nèi)開孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)表面的利用率氣流阻力小，，液體分布均勻。與拉西環(huán)相比通量可提高50%以上，傳質(zhì)效率提高30%左右。鮑爾環(huán)是目前應(yīng)用較廣的填料之一。</p><p>　?、垭A梯環(huán)填料　階梯環(huán)是對鮑爾環(huán)的改進。鮑爾環(huán)相比階梯環(huán)高度減少了一半，并在一端增加了一個錐形的翻邊由于高徑比減少，使得氣體繞填料外外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣體通過填料層的阻力。錐形翻邊不僅提高了填料的機械強度，而且使填料之間

30、由線接觸為主變?yōu)辄c接觸為主，這樣不但增加了填料層之間的空隙，同時成為液體沿填料表面流動的匯集分散點，可以促進液膜的表面更新。有利于傳質(zhì)效率的提高。</p><p><b>　　2、規(guī)整填料</b></p><p>　　規(guī)整填料是按一定的的幾何圖形排列，整齊堆砌的填料。規(guī)整填料種類很多，根據(jù)其幾何結(jié)構(gòu)分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料。工業(yè)上使用的絕大多數(shù)規(guī)整填料為波紋填

31、料。波紋填料按結(jié)構(gòu)分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料可用陶瓷、塑料、金屬制造。</p><p>　　波紋填料的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，阻力小，傳質(zhì)效率高，處理能力大，比表面積大。其缺點是不適用于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，且裝卸、清洗困難、造價高。</p><p><b>　　3.2填料的選擇</b></p><p>　　填料種類的選擇：填料種類的選擇

32、要考慮分離工藝的要求，通?？紤]以下幾個方面：</p><p>　　①傳質(zhì)效率要高 一般而言，規(guī)整填料的傳質(zhì)效率高于散裝填料</p><p>　　②通量要大 在保證具有較高傳質(zhì)效率的前提下，應(yīng)選擇具有較高泛點氣速或氣相動能因子的填料</p><p><b>　?、厶盍蠈拥膲航狄?lt;/b></p><p>　?、芴盍峡刮?/p>

33、堵性能強，拆裝、檢修方便</p><p><b>　　2．填料規(guī)格的選擇</b></p><p>　　填料規(guī)格是指填料的公稱尺寸或比表面積。</p><p>　?。?）散裝填料規(guī)格的選擇 工業(yè)塔常用的散裝填料主要有D16、D25、D38、D50、D76等幾種規(guī)格。同類填料，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。而大

34、尺寸的填料應(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)大于或等于10～15。</p><p>　?。?）規(guī)整填料規(guī)格的選擇 工業(yè)上常用規(guī)整填料的型號和規(guī)格的表示方法很多，國內(nèi)習(xí)慣用比表面積表示，主要有125、150、250、350、500、700等幾種規(guī)格，同種類型的規(guī)整填料，其比表面積越大，傳質(zhì)效率越高，但

35、阻力增加，通量減少，填料費用也明顯增加。選用時應(yīng)從分離要求、通量要求、場地條件、物料性質(zhì)及設(shè)備投資、操作費用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足技術(shù)要求，又具有經(jīng)濟合理性。</p><p>　　應(yīng)予指出，一座填料塔可以選用同種類型，同一規(guī)格的填料，也可選用同種類型不同規(guī)格的填料；可以選用同種類型的填料，也可以選用不同類型的填料；有的塔段可選用規(guī)整填料，而有的塔段可選用散裝填料。設(shè)計時應(yīng)靈活掌握，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟統(tǒng)一的原

36、則來選擇填料的規(guī)格。</p><p>　　3. 填料材質(zhì)的選擇</p><p>　　填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類。</p><p>　　(1)陶瓷填料 陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性，陶瓷填料價格便宜，具有很好的表面潤濕性能，質(zhì)脆、易碎是其 最大缺點。在氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程中應(yīng)用較為普遍。</p><p>　　(2

37、)金屬填料 金屬填料可用多種材質(zhì)制成，選擇時主要考慮腐蝕問題。碳鋼填料造價低，且具有良好的表面潤濕性能，對于無腐蝕或低腐蝕性物系應(yīng)優(yōu)先考慮使用；不銹鋼填料耐腐蝕性強，一般能耐除Cl– 以外常見物系的腐蝕，但其造價較高，且表面潤濕性能較差，在某些特殊場合（如極低噴淋密度下的減壓精餾過程），需對其表面進行處理，才能取得良好的使用效果；鈦材、特種合金鋼等材質(zhì)制成的填料造價很高，一般只在某些腐蝕性極強的物系下使用。</p>&l

38、t;p>　　一般來說，金屬填料可制成薄壁結(jié)構(gòu)，它的通量大、氣體阻力小，且具有很高的抗沖擊性能，能在高溫、高壓、高沖擊強度下使用，應(yīng)用范圍最為廣泛。</p><p>　　(3)塑料填料 塑料填料的材質(zhì)主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）及聚氯乙烯（PVC）等，國內(nèi)一般多采用聚丙烯材質(zhì)。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無機酸、堿和有機溶劑的腐蝕。其耐溫性良好，可長期在100℃以下使用。</p>

39、;<p>　　塑料填料質(zhì)輕、價廉，具有良好的韌性，耐沖擊、不易碎，可以制成薄壁結(jié)構(gòu)。它的通量大、壓降低，多用于吸收、解吸、萃取、除塵等裝置中。塑料填料的缺點是表面潤濕性能差，但可通過適當?shù)谋砻嫣幚韥砀纳破浔砻鏉櫇裥阅堋?lt;/p><p>　　綜上對各種類型、各種規(guī)格填料的分析，對于在20℃，101.325KPa下吸收1500m3/h空氣含3%的二氧化硫，由于操作溫度及操作壓力較低，工業(yè)上常用散裝填料。

40、故選用DN38金屬鮑爾環(huán)填料。</p><p>　　第四章 填料塔工藝尺寸</p><p><b>　　4.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　1、液相物性數(shù)據(jù)</b></p><p>　　對于低濃度吸收過程，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，20℃水的物性數(shù)據(jù)：

41、</p><p>　　密度為 ρL=998.2kg/m3</p><p>　　粘度為 μL=1.005mpa.s</p><p>　　表面張力 σL =72.88dyn/cm=944524.8kg/h2</p><p>　　SO2在水中的擴散系數(shù)為 =1.47×10-5cm2/s=5.29×10-６m2/

42、h</p><p><b>　　2、氣相物性數(shù)據(jù)</b></p><p>　　混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 </p><p>　　MVm==0.03×64.07+0.97×29=30.05</p><p>　　混合氣體的平均密度m </p><p>　　ρ===1.250kg/m

43、</p><p>　　對于低濃度該氣體粘度近似的取空氣粘度。查手冊地20℃空氣的粘度為</p><p>　　μV=1.81×10-5 Pa·s=0.065 kg/(m·h)</p><p>　　查手冊得SO2在空氣中的擴散系數(shù)為</p><p>　　DV=0.108cm2/s=0.039m2/h</p>

44、;<p><b>　　3、氣液相平衡數(shù)據(jù)</b></p><p>　　由手冊查得，常壓下，20℃時，SO2在水中的亨利系數(shù)為</p><p><b>　　E=3550kPa</b></p><p><b>　　相平衡常數(shù)為</b></p><p>　　m=E/P=

45、3550/101.325=35.036</p><p><b>　　溶解度系數(shù)為</b></p><p>　　H===0.0156kmol/(KPa·h)</p><p><b>　　4.2物料衡算</b></p><p><b>　　進塔的氣相摩爾比為</b><

46、;/p><p>　　Y1===0.0309</p><p><b>　　出塔的氣相摩爾比為</b></p><p>　　Y2===0.0016</p><p>　　進塔惰性氣相流量為 </p><p>　　G=×× (1-0.03)=60.522kmol/h</p>

47、<p>　　該吸收過程屬低濃度吸收，平衡關(guān)系為一條直線，最小液氣比為</p><p>　　()min===33.222</p><p><b>　　取操作液氣比為</b></p><p>　　=1.5()min=1.5×33.222=49.833</p><p>　　L=49.833×60.

48、522=3015.993kmol/h</p><p>　　4.3填料塔的工藝尺寸的計算</p><p><b>　　1、塔徑計算</b></p><p>　　采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計算泛點氣速。</p><p><b>　　氣相的質(zhì)量流量為</b></p><p>　　q

49、mG=1500×1.250=1875kg/h</p><p>　　液相質(zhì)量流量可近似按純水的質(zhì)量流量計算，即</p><p>　　qmL=3015.993×18.02=54348.1939kg/h</p><p>　　Eckert通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標為</p><p>　　X==()=1.025723</p>

50、<p>　　查Eckert通用關(guān)聯(lián)圖得</p><p>　　Y=μL0.2=0.0225</p><p>　　查表DN38金屬鮑爾環(huán)填料泛點填料因子平均值為</p><p><b>　　Φ=165 m-1</b></p><p>　　uf=2.493m/s</p><p>　　取泛點率為

51、0.7 u=2.493×0.7=1.7451m/s</p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　D===0.55</b></p><p>　　圓整塔徑，取D=0.6m</p><p><b>　　泛點率校核：</b></p>

52、<p>　　u==1.474m/s</p><p>　　=×100% =59.13﹪ (在允許范圍內(nèi))</p><p><b>　　填料規(guī)格校核：</b></p><p>　　=600/38=15.79>10</p><p><b>　　故選擇填料適宜</b></p&

53、gt;<p><b>　　液體噴淋密度校核：</b></p><p><b>　　取最小潤濕率為</b></p><p>　　(LW)min=0.08m3/(m×h)</p><p><b>　　查表得：</b></p><p>　　DN38鮑爾環(huán)填料的

54、比表面積 =146m2/m3</p><p>　　=(LW)min =0.08×146=11.68 m3/m2·h</p><p>　　U==192.66〉</p><p>　　經(jīng)校核 D=0.6m合理</p><p>　　2、填料層高度的計算</p><p>　　Y*=mX1=35.036

55、5;0.000588=0.02066</p><p><b>　　=0</b></p><p><b>　　平均推動力求解法：</b></p><p>　　△Y1=Y1-Y1*=0.0309-0.0206=0.0103</p><p>　　Y2=Y2-Y2*=0.0016</p>&l

56、t;p>　　Ym=(△Y1-△Y2)/ln(△Y1-△Y2)=(0.0103-0.0016)/ln(0.0103/0.0016)=0.004672</p><p>　　NOG=(Y1-Y2 )/△Ym</p><p>　　=(0.0309-0.0016)/0.004672=6.2714</p><p>　　氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計算：</

57、p><p>　　=1-exp{-1.45()0.75()0.1()-0.05()0.2}</p><p>　　查表得：σc =33dyn/cm=427680kg/h2</p><p><b>　　液體的質(zhì)量通量為</b></p><p>　　==192314.911Kg/(m2·h)</p><

58、p>　　=1-exp{-1.45()0.75()0.1()-0.05</p><p>　　*()0.2}=0.908258</p><p>　　氣膜吸收系數(shù)由下式計算</p><p>　　kG=0.237()0.7()1/3()</p><p><b>　　氣體質(zhì)量通量為</b></p><p&

59、gt;　　UV==6634.8195</p><p>　　kG=0.237()0.7()1/3()=0.059749kmol/(m2 h·kPa)</p><p><b>　　液膜系數(shù)由下式計算</b></p><p>　　kL=0.0095()2/3()-1/2()1/3</p><p>　　=0.0095(

60、)2/3()-1/2()1/3</p><p>　　=1.52981 kmol/(m2 h·kPa)</p><p>　　由kGa=kGaψ1.1查表得 =1.45</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　kGa=kGaψ1.1</p><p>　　=0.

61、059749×0.908258×146×1.451.1=11.92333kmol/(m2h·kPa)</p><p>　　kLa=kLaψ0.4</p><p>　　=1.52981×0.908258×146×1.450.4=235.3677 kmol/(m2h·kPa)</p><p>

62、;　　=1.474/2.493=59.13％＞50%</p><p>　　由k/Ga=〔1+9.5（-0.5）1.4〕kGa</p><p>　　=[1+9.5（0.5913-0.5）1.4] ×11.92333</p><p>　　=15.89324 kmol/(m2h·kpa)</p><p>　　k/La=〔1+2.

63、6（-0.5）1.4〕kLa</p><p>　　=[1+2.6(0.5913-0.5)2.2]×235.3677</p><p>　　=238.5282 kmol/(m2h·kpa)</p><p>　　KGa===3.01512</p><p><b>　　由</b></p><

64、;p>　　HOG====0.701m</p><p>　　Z=HOGNOG=0.701×6.2714=4.3963m</p><p>　　Z/=1.25×Z=1.25×4.3963=5.4954m</p><p>　　設(shè)計取填料塔的高度為Z/=6m</p><p>　　表2 散裝填料分段高度推薦值<

65、/p><p>　　查表，由散裝填料分段高度推薦值得：</p><p>　　對DN38鮑爾環(huán)填料 =7.5 hmax≤6m</p><p><b>　　取=7.5，則</b></p><p>　　h=7.5×600mm=4500mm</p><p>　　4.4 填料層壓降的計算</

66、p><p>　　采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計算填料層壓降。</p><p><b>　　橫坐標為</b></p><p>　　X==()=1.025723</p><p>　　查表，DN38金屬鮑爾環(huán)填料因子平均值為</p><p>　　ΦP=165 m-1</p><p>&

67、lt;b>　　縱坐標為</b></p><p>　　Y=μL0.2=**（1.005*10-3）0.2=0.0167</p><p>　　查Eckert關(guān)聯(lián)圖得</p><p>　　△P/Z=400Pa/m</p><p><b>　　填料層壓降為</b></p><p>　　△

68、P=400×6=2400Pa</p><p>　　第五章 輔助設(shè)備的設(shè)計與計算</p><p><b>　　5.1除霧沫器</b></p><p>　　穿過填料層的氣體有時會夾帶液體和霧滴，因此需在塔頂氣體排出口前設(shè)置除沫器，以盡量除去氣體中被夾帶的液體霧沫，SO2溶于水中易于產(chǎn)生泡沫為了防止泡沫隨出氣管排出，影響吸收效率，采用除沫

69、裝置，根據(jù)除沫裝置類型的使用范圍，該填料塔選取絲網(wǎng)除沫器。</p><p>　　絲網(wǎng)除霧沫器：一般取絲網(wǎng)厚度H=100~150 mm ，氣體通過除沫器的壓降約為120~250 pa</p><p>　　通過絲網(wǎng)除沫器的最大氣速  </p><p>　　umax=k=0.085 =2.4m/s</p><p>　　實際氣速為

70、最大氣速的0.75~0.8倍 所以實際氣速</p><p>　　u=0.75×2.4=1.8 m/s</p><p><b>　　所以絲網(wǎng)除沫器直徑</b></p><p>　　D===0.543m</p><p>　　5.2液體分布器和氣體分布器的簡要設(shè)計</p><p>　　5.2.

71、1、液體分布器選擇</p><p>　　1、液體分布器的選型</p><p>　　在選擇液體分布器時，應(yīng)考慮以下幾方面：</p><p>　　a.具有與塔填料相匹配的分液點密度，并保證分布均勻</p><p>　　b.操作彈性較大，定位性好</p><p>　　c.為氣體提供最大的自由截面率，實現(xiàn)氣體均布，而且阻力小&

72、lt;/p><p>　　d.抗污性能好，不易賭塞，不易產(chǎn)生物泡沫夾帶和發(fā)泡</p><p>　　e.結(jié)構(gòu)合理，便于安裝、調(diào)整和維護</p><p><b>　　其結(jié)構(gòu)形式有：</b></p><p>　　a.管式噴淋器 其結(jié)構(gòu)形式比較簡單</p><p>　　b.蓮蓬式噴灑器 一般用于直徑6

73、00mm以下的塔</p><p>　　c.盤式分布器 適用于直徑800mm以上的塔</p><p>　　d.槽式分布器 對于大塔徑的分布器可采用板式或槽式分布器</p><p>　　該吸收塔液相負荷較大，而氣相負荷相對較低可采用槽式液體分布器。按Eckert建議值，D≥1200時，噴淋密度為42點/m2，因該塔液相負荷較大，設(shè)計取噴淋密度為120點/m2

74、</p><p>　　布液點數(shù)為n=0.785×0.62×120=33.912≈34點</p><p><b>　　5.3填料支承裝置</b></p><p>　　填料支承結(jié)構(gòu)用于支承塔內(nèi)填料及所有的氣體和液體的重量之裝置。對填料的基本要求是：有足夠的強度以支承填料的重量；提供足夠的自由截面以使氣液兩相流體順利通過，防止在此

75、產(chǎn)生液泛；有利于液體的再分布；耐腐蝕，易制造，易卸裝等。常用填料支承板油柵板式和氣體噴射式。這里選用分塊梁式支承板。</p><p>　　表3 分塊梁式支承板的設(shè)計參考數(shù)據(jù)</p><p>　　上圖列出了集中常見的填料支撐裝置。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>　　5.4管子、泵及風(fēng)機的選用</

76、p><p><b>　　1、管子的選用</b></p><p>　　(1) 液體管道的選用</p><p><b>　　液體的質(zhì)量流量為</b></p><p>　　qmG=54348.1939kg/h</p><p>　　VL=54348.1939/(998.2×36

77、00)=0.015124m3/s</p><p>　　取液體的流速為1.3m/s</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　πdi2=</b></p><p>　　=0.122m=122mm </p><p>　　取公稱直徑= 122mm</p

78、><p>　　壁厚 S=4.0mm</p><p>　　外徑為Dw= 130mm</p><p><b>　　流速</b></p><p>　　u==1.294m/s</p><p>　　(2) 氣體管道的選用</p><p>　　=1500/3600=0.417 m3/s&l

79、t;/p><p>　　取氣體的流速為8 m/s</p><p>　　π2=0.417/8</p><p>　　=0.258m= 258mm</p><p><b>　　取公稱直徑為</b></p><p><b>　　=250mm</b></p><p>

80、<b>　　壁厚 S=7mm</b></p><p>　　外徑為Dw=272mm</p><p><b>　　流速</b></p><p>　　u= =7.98m/s</p><p>　　2、管子的阻力的計算</p><p>　　(1)液體的管路計算</p>&

81、lt;p>　　Re===157583.8376（3×103<553402.08<3×106）</p><p><b>　　用顧硫珍公式：</b></p><p>　　=0.0056+0.500/Re0.25</p><p><b>　　=0.0307</b></p>&l

82、t;p>　　令管子的總長度為(l+)10m</p><p>　　hf=λ()=0.0307××=0.215m</p><p>　　he=ΔZ+ΔP/(ρg)+∑hf =6+0.215=6.215m</p><p>　　(2)氣體的管路計算</p><p>　　Re===39. 593</p><p

83、>　　λ=64/Re=64/39.593=1.616</p><p>　　令管路的總長(l+)=2.5m</p><p>　　hf =λ()=1.616**=50.824m</p><p>　　he=ΔZ+ΔP/(ρg)+∑hf =6+50.824=56.824m</p><p><b>　　3、離心泵的選用</b>

84、;</p><p>　　泵的選型由計算結(jié)果可以選用:IS100-80-125型泵</p><p>　　第六章 塔體附件設(shè)計</p><p><b>　　6.1塔的支座</b></p><p>　　選用裙座為塔的支座，其座體為圓筒，上端與塔體的封頭焊接，下端與基礎(chǔ)環(huán)，肋板焊接?；A(chǔ)肋板間還組成螺栓座的結(jié)構(gòu)，用以安裝地腳螺栓

85、，以將塔設(shè)備固定于基礎(chǔ)上。它具有足夠的強度和剛度，承受塔體操作重量，風(fēng)力，地震等引力的載荷。裙座可選用碳素鋼，也可選用鑄鐵。</p><p><b>　　6.2其他附件</b></p><p>　?。?）接管 接管采用標準的法蘭連接。</p><p>　　（2）人孔 人孔的直徑選用450mm</p><p>　　(3

86、) 吊耳、吊柱、平臺和爬梯等 按標準設(shè)計。</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　主要符號說明</b></p><p><b>　　英文字母</b></p><p>　　at—填料的總比表面積，；</p><p>　　

87、aw—填料的潤濕比表面積，；</p><p>　　C—計算umax時的負荷系數(shù),;</p><p>　　Cs—氣相負荷因子,;</p><p><b>　　d—填料直徑,m;</b></p><p>　　d0—篩孔直徑,m;</p><p><b>　　D—塔徑,m;</b>

88、</p><p>　　DL—液體擴散系數(shù),;</p><p>　　DV—氣體擴散系數(shù),;</p><p>　　g—重力加速度,9.81;</p><p>　　h—填料層分段高度,m;</p><p>　　hmax—允許的最大填料層高度,m;</p><p><b>　　H—塔高,m;&

89、lt;/b></p><p>　　HOG—氣相總傳質(zhì)單元高度,m;</p><p>　　K—穩(wěn)定系數(shù)，無因次;</p><p>　　Lh—液體體積流量,;</p><p>　　Ls—液體體積流量,;</p><p><b>　　LW—潤濕速率,;</b></p><p&g

90、t;　　m—相平衡常數(shù)，無因次;</p><p><b>　　n—篩孔數(shù)目;</b></p><p>　　NOG—氣相總傳質(zhì)單元數(shù);</p><p>　　P—操作壓力,pa;</p><p><b>　　—壓力降,pa;</b></p><p>　　t—篩孔的中心距,m;&l

91、t;/p><p><b>　　u—空塔氣速,;</b></p><p><b>　　uF—泛點氣速,;</b></p><p>　　u0—氣體通過篩孔的速度,;</p><p>　　uo,min—漏夜點氣速,;</p><p>　　U—液體噴淋密度,;</p>&l

92、t;p>　　UL—液體質(zhì)量通量,;Umin—最小液體噴淋密度,;</p><p>　　UV—氣體質(zhì)量通量,;</p><p>　　Vh—氣體體積流量,;</p><p>　　Vs—氣體體積流量,;</p><p>　　q—液體質(zhì)量流量,;</p><p>　　q—氣體質(zhì)量流量,;</p><

93、p><b>　　x—液相摩爾分數(shù);</b></p><p><b>　　X—液相摩爾比;</b></p><p><b>　　y—氣相摩爾分數(shù);</b></p><p><b>　　Y—氣相摩爾比;</b></p><p>　　Z—填料層高度,m;&

94、lt;/p><p><b>　　希臘字母</b></p><p>　　—充氣系數(shù)，無因次;</p><p><b>　　—篩板厚度,m;</b></p><p><b>　　—空隙率，無因次;</b></p><p><b>　　—黏度,mpas;

95、</b></p><p><b>　　—密度,;</b></p><p><b>　　—表面張力,;</b></p><p>　　—開孔率或孔流系數(shù)，無因次；</p><p><b>　　—填料因子,;</b></p><p>　　—液體密度

96、校正系數(shù)，無因次</p><p><b>　　下標</b></p><p><b>　　max—最大的；</b></p><p><b>　　min—最小的；</b></p><p><b>　　L—液相的；</b></p><p>

97、;<b>　　V—氣相的。</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]王志魁.《化工原理》[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2010年（第四版）.</p><p>　　[2]賈紹義.《化工原理課程設(shè)計》[M].天津大學(xué)出版社,2003年（第二版）.</p><p>　　[

98、3]匡國柱 史啟才. 《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》[M].化工工業(yè)出版社，2007年（第二版）.</p><p>　　[4]劉光啟 馬連湘 劉杰[M]. 《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》.化學(xué)工業(yè)出版社（無機卷）</p><p>　　[5]賈紹義 柴誠敬[M]. 《化工傳遞與單元操作課程設(shè)計》.天津大學(xué)出版社</p><p><b>　　致 謝</b

99、></p><p>　　對于這兩周的課程設(shè)計我們算是第一次做課程設(shè)計了，也是第一次比較系統(tǒng)的將理論與實際相聯(lián)系（雖然很大一定程度上是理論的）。在這次設(shè)計過程中，我學(xué)到了不少東西。比如，以前對亨利定律的理解完全停留在理論的層面上，但是經(jīng)過這次之后，我懂得了亨利定律是很有實用價值的，它可以知道我們計算出理論中溶解度，這可以使我們認識到實際中，操作條件下，可以吸收多少二氧化硫，這樣就不至于在實際中毫無頭緒。還有塔

100、徑、塔高等重要數(shù)據(jù)都是可以計算出來的，雖然計算結(jié)果難免與實際有一定沖突，但是，還是有一定知道意義的，尤其是在考慮了一些實際情況后，便幾乎不會有什么沖突。更重要的是，我還學(xué)會了自主學(xué)習(xí)，這次老師不是直接的教我們，而是要求我們自己查資料，這在以后的學(xué)習(xí)和生活中都是很有實際意義的。</p><p>　　在這兩周課程設(shè)計里，我特別感謝我們組的其他三位同學(xué)，他們給與了我很大幫助，大家互幫互助，共同協(xié)作，一起圓滿的完成了這項

101、課程設(shè)計。同時從這次學(xué)習(xí)中，我看到了團隊的力量真大。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 概 述1</p><p><b>　　1.1設(shè)計依據(jù)1</b></p><p>　　1.2設(shè)計任務(wù)及要求1</p><p>　　第二章

102、設(shè)計方案的簡介2</p><p>　　2.1塔設(shè)備的選型2</p><p>　　2.2填料吸收塔方案的確定3</p><p>　　2.3吸收劑的選擇3</p><p>　　2.4操作溫度與壓力的確定4</p><p>　　第三章 填料的類型與選擇5</p><p>　　3.1 填

103、料的類型5</p><p>　　3.2填料的選擇6</p><p>　　第四章 填料塔工藝尺寸8</p><p>　　4.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)8</p><p><b>　　4.2物料衡算9</b></p><p>　　4.3填料塔的工藝尺寸的計算9</p><p&g

104、t;　　4.4 填料層壓降的計算13</p><p>　　第五章 輔助設(shè)備的設(shè)計與計算14</p><p>　　5.1除霧沫器14</p><p>　　5.2液體分布器和氣體分布器的簡要設(shè)計14</p><p>　　5.2.1液體分布器選擇14</p><p>　　5.3填料支承裝置15</p>

105、;<p>　　5.4管子、泵及風(fēng)機的選用16</p><p>　　第六章 塔體附件設(shè)計18</p><p>　　6.1塔的支座18</p><p>　　6.2其他附件18</p><p><b>　　附錄18</b></p><p><b>　　參考文獻20&l