化工原理課程設(shè)計(jì)---填料吸收塔

1、<p>　　化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p>　　設(shè)計(jì)題目: 填料吸收塔</p><p>　　附: 填料吸收塔設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)題目</b></p><p><b>　　填料吸收塔設(shè)計(jì)</b></p><p>

2、;<b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件</b></p><p>　?。?、原料氣處理量：6000m3/h。</p><p>　　２、原料氣組成：98％空氣＋２％的氨氣。</p><p>　?。场⒉僮鳒囟龋?0℃。</p><p>　　４、氨氣回收率：99％。</p><p>　?。?、操作壓強(qiáng)：常壓。<

3、;/p><p><b>　　６、吸收劑：清水。</b></p><p>　　７、填料選擇：拉西環(huán)。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　設(shè)計(jì)方案的確定及流程說(shuō)明。</p><p>　　填料吸收塔的塔徑，填料層的高度，填料層的壓降的計(jì)算。</p&

4、gt;<p>　　填料吸收塔的附屬機(jī)構(gòu)及輔助設(shè)備的選型與設(shè)計(jì)計(jì)算。</p><p>　　吸收塔的工藝流程圖。</p><p>　　填料吸收塔的工藝條件圖。</p><p><b>　　目　錄</b></p><p>　　第一章 設(shè)計(jì)方案的簡(jiǎn)介 …………………………………………………（4）</p>

5、<p>　　塔設(shè)備的選型………………………………………………………（4）</p><p>　　填料吸收塔方案的確定……………………………………………（6）</p><p>　　吸收劑的選擇………………………………………………………（6）</p><p>　　第四節(jié) 操作溫度與壓力的確定……………………………………………（7）</p>

6、<p>　　第二章 填料的類(lèi)型與選擇 ………………………………………………（7）</p><p>　　第一節(jié) 填料的類(lèi)型…………………………………………………………（7）</p><p>　　第二節(jié) 填料的選擇 ………………………………………………………（9）</p><p>　　第三章 填料塔工藝尺寸 ……………………………………………… （1

7、0）</p><p>　　第一節(jié) 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) ………………………………………………… （10）</p><p>　　第二節(jié) 物料衡算…………………………………………………………（11）</p><p>　　第三節(jié) 填料塔的工藝尺寸的計(jì)算………………………………………（12）</p><p>　　第四節(jié) 填料層壓降的計(jì)算 ……

8、…………………………………………（16）</p><p>　　第四章 輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ……………………………………（16）</p><p>　　第一節(jié) 液體分布器的簡(jiǎn)要設(shè)計(jì) …………………………………………（16）</p><p>　　第二節(jié) 支承板的選用 ……………………………………………………（17）</p><p>　　

9、第三節(jié) 管子、泵及風(fēng)機(jī)的選用 …………………………………………（18）</p><p>　　第五章 塔體附件設(shè)計(jì) ……………………………………………………（20）</p><p>　　第一節(jié) 塔的支座 ………………………………………………………（20）</p><p>　　第二節(jié) 其他附件 ………………………………………………………（20）<

10、;/p><p>　　主要參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………（20）</p><p>　　結(jié)束語(yǔ) ……………………………………………………………………（21） </p><p>　　附圖一：吸收塔的工藝流程圖。</p><p>　　附圖二：填料吸收塔的工藝條件圖。</p><p>　　附圖三：

11、槽式液體分布器</p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案的簡(jiǎn)介</b></p><p><b>　　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(guò)程中廣泛采用的氣液傳質(zhì)設(shè)備。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(lèi)。</p><p><b&

12、gt;　　1、板式塔</b></p><p>　　板式塔為逐級(jí)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備，是最常用的氣液傳質(zhì)設(shè)備之一。 傳質(zhì)機(jī)理如下所述：塔內(nèi)液體依靠重力作用，由上層塔板的降液管流到下層塔板的受液盤(pán)，然后橫向流過(guò)塔板，從另一側(cè)的降液管流至下一層塔板。溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液層。氣體則在壓力差的推動(dòng)下，自下而上穿過(guò)各層塔板的氣體通道（泡罩、篩孔或浮閥等），分散成小股氣流，鼓泡通過(guò)各層塔板的液層。在

13、塔板上，氣液兩相密切接觸，進(jìn)行熱量和質(zhì)量的交換。在板式塔中，氣液兩相逐級(jí)接觸，兩相的組成沿塔高呈階梯式變化，在正常操作下，液相為連續(xù)相，氣相為分散相。</p><p>　　一般而論，板式塔的空塔速度較高，因而生產(chǎn)能力較大，塔板效率穩(wěn)定，操作彈性大，且造價(jià)低，檢修、清洗方便，故工業(yè)上應(yīng)用較為廣泛。</p><p><b>　　２、填料塔</b></p>&

14、lt;p>　　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、解吸、汽提、萃取、化學(xué)交換、洗滌和熱交換等過(guò)程。幾年來(lái)，由于填料塔研究工作已日益深入，填料結(jié)構(gòu)的形式不斷更新，填料性能也得到了迅速的提高。金屬鞍環(huán)，改型鮑爾環(huán)及波紋填料等大通量、低壓力降、高效率填料的開(kāi)發(fā)，使大型填料塔不斷地出現(xiàn)，并已推廣到大型汽—液系統(tǒng)操作中，尤其是孔板波紋填料，由于具有較好的綜合性能，使其不僅在大規(guī)模生產(chǎn)中被采用，且由于其在許多方面優(yōu)于各種

15、塔盤(pán)而越來(lái)越得到人們的重視，在某些領(lǐng)域中，有取代板式塔的趨勢(shì)。近年來(lái)，在蒸餾和吸收領(lǐng)域中，最突出的變化是新型填料，特別是規(guī)整填料在大直徑塔中的采用，它標(biāo)志作塔填料、塔內(nèi)件及塔設(shè)備的綜合設(shè)計(jì)技術(shù)已進(jìn)入到一個(gè)新的階段。 </p><p>　　填料塔是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)備。填料塔的塔身是一直立式圓筒（如右圖所示），底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安裝

16、填料壓板，以防被上升氣流吹動(dòng)。液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經(jīng)氣體分布裝置（小直徑塔一般不設(shè)氣體分布裝置）分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過(guò)填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相。</p><p>　　當(dāng)液體沿填料層向下流動(dòng)時(shí)，有逐漸向塔壁集中的趨勢(shì)，使得塔壁附近

17、的液流量逐漸增大，這種現(xiàn)象稱(chēng)為壁流。壁流效應(yīng)造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質(zhì)效率下降。因此，當(dāng)填料層較高時(shí)，需要進(jìn)行分段，中間設(shè)置再分布裝置。液體再分布裝置包括液體收集器和液體再分布器兩部分，上層填料流下的液體經(jīng)液體收集器收集后，送到液體再分布器，經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料上。填料塔具有生產(chǎn)能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等優(yōu)點(diǎn)。</p><p><b>　　選塔的基本原則：&

18、lt;/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(yùn)行可靠性高，操作、維修方便，少出故障。</p><p>　　結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，造價(jià)較低。</p><p><b>　　塔壓降小。</b></p>

19、<p>　　綜上考慮，吸收6000m3/h含2%的生產(chǎn)任務(wù)不是很大，由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，便于采用耐蝕材料使得壽命較長(zhǎng)，我們采用填料吸收塔完成該項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)。</p><p>　　填料吸收塔方案的確定</p><p><b>　　裝置流程的確定</b></p><p>　　裝置流程的主要有以下幾種：</p><

20、p>　　a.逆流操作　 氣相自塔底進(jìn)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>　　b.并流操作　 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(dāng)吸收過(guò)程的平衡曲線較平坦時(shí)，液流對(duì)推動(dòng)力影響不大；易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。

21、</p><p>　　c.吸收劑部分循環(huán)操作　 在逆流操作過(guò)程中，用泵將吸收塔排除的一部分冷卻后與補(bǔ)充的新鮮吸收劑一同送回塔內(nèi)，通常以下情況使用：當(dāng)吸收劑用量較少，為提高塔的噴淋密度；對(duì)于非等溫吸收過(guò)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(guò)吸收液的部分再循環(huán)，提高吸收劑的利用率。需注意吸收劑的部分再循環(huán)較逆流操作費(fèi)用的平均推動(dòng)力較小，且需設(shè)置循環(huán)泵，操作費(fèi)用提高

22、。</p><p>　　由于氨在水中的溶解度很大。逆流操作時(shí)平均推動(dòng)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(xiàng)任務(wù)的最佳選擇。</p><p><b>　　吸收劑的選擇</b></p><p>　　吸收過(guò)程是依靠氣體溶質(zhì)在溶劑中的溶解來(lái)實(shí)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(shí)有以下考慮方面：

23、</p><p>　　a.溶解度　吸收劑對(duì)溶質(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>　　b.選擇性　吸收劑對(duì)溶質(zhì)組分要有良好的選擇吸收能力，而對(duì)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(shí)現(xiàn)有效的分離。</p><p>　　c.揮發(fā)度要低　操作溫度下吸收劑的蒸汽壓要低，要減少吸收和再生過(guò)程中吸收劑的揮發(fā)和損失。</p&g

24、t;<p>　　d.粘度　吸收劑在操作溫度下的粘度越低，其在塔內(nèi)的流動(dòng)性越好，有助于傳質(zhì)速率和傳熱速率的提高。</p><p>　　e.其他　所選的吸收劑盡量的滿足無(wú)毒性、無(wú)腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點(diǎn)低、廉價(jià)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氨時(shí)，水是最理想的溶劑，由于氨在水中的溶解度很大；常溫常壓下，水的揮發(fā)度很?。徽扯容^?。粌r(jià)格低廉

25、等。</p><p>　　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(guò)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(dāng)操作溫度的低限應(yīng)由吸收系統(tǒng)的具體情況決定。</p><p><b>　　2、操作壓力的確定</b&

26、gt;</p><p>　　由吸收過(guò)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(duì)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氨的溶解度很大，且受溫度與壓力的影響不大，在此不做過(guò)多的考慮。</p><p><

27、;b>　　填料的類(lèi)型與選擇</b></p><p><b>　　第一節(jié) 填料的類(lèi)型</b></p><p>　　填料的選擇包括確定填料的種類(lèi)、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(fèi)用最低。</p><p>　　填料的種類(lèi)很多，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(lèi)。</p>

28、;<p><b>　　散裝填料</b></p><p>　　散裝填料是一個(gè)個(gè)具有一定集合形狀和尺寸的顆粒體一般以隨機(jī)的方式堆積在塔內(nèi)的，又稱(chēng)為亂堆填料和顆粒填料。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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>　　a.拉西環(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

29、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>　　b.鮑爾環(huán)填料　鮑爾環(huán)是在拉西環(huán)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而得。其結(jié)構(gòu)為在拉西環(huán)的側(cè)壁上開(kāi)出兩排長(zhǎng)方形的窗口，被切開(kāi)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)由于環(huán)內(nèi)開(kāi)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

30、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>　　c.階梯環(huán)填料　階梯環(huán)是對(duì)鮑爾環(huán)的改進(jìn)。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(gè)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(guò)填料層的阻力。錐形翻邊不僅提高了填料的機(jī)械強(qiáng)度，而且使填料之間由線接觸為主變?yōu)辄c(diǎn)接觸為主，這樣不但增加了填料層之間的空隙，同時(shí)成為

31、液體沿填料表面流動(dòng)的匯集分散點(diǎn)，可以促進(jìn)液膜的表面更新。有利于傳質(zhì)效率的提高。階梯環(huán)的綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)，成為目前環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種。</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(lèi)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)整填料為波紋填料。波

32、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>　　金屬絲波紋填料是網(wǎng)波紋填料的主要形式，是由金屬絲制成。其特點(diǎn)是壓降低、分離效率高，特別適用于精密精餾及真空精餾裝置，為難分離物系、熱敏性的精餾提供了有效的手段。盡管造價(jià)高，但因性能優(yōu)越仍得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　金屬板波紋填料是板填料的主要形式。該填料的波紋板片上沖壓有許多Φ4mm~Φ6mm

33、的小孔，可起到粗分配板片上的液體、加強(qiáng)橫向混合的作用。波紋板片上扎成細(xì)小溝紋，可起到細(xì)分配板片上的液體、增強(qiáng)表面潤(rùn)濕性能的作用。金屬孔板波紋填料強(qiáng)度高，耐腐蝕性強(qiáng)，特別適用于大直徑塔及氣液負(fù)荷較大的場(chǎng)合。</p><p>　　波紋填料的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)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(jià)高。</p><p>

34、<b>　　第二節(jié)　填料的選擇</b></p><p>　　填料種類(lèi)的選擇：填料種類(lèi)的選擇要考慮分離工藝的要求，通?？紤]以下幾個(gè)方面：</p><p>　　a.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>　　b.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(diǎn)氣速或氣相動(dòng)能因子的填料</p>

35、;<p>　　c.填料層的壓降要低</p><p>　　d.填料抗污堵性能強(qiáng)，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(chēng)尺寸或比表面積。</p><p>　　（1）散裝填料規(guī)格的選擇 工業(yè)塔常用的散裝填料主要有DN16、DN25、DN

36、38、DN50、DN76等幾種規(guī)格。同類(lèi)填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費(fèi)用也增加很多。而大尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中，又會(huì)產(chǎn)生液體分布不良及嚴(yán)重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對(duì)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(chēng)直徑的比值D/d應(yīng)大于8。</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(hào)和規(guī)格的表示方法很多，國(guó)內(nèi)習(xí)慣用比表面積表示，主要有125、

37、150、250、350、500、700等幾種規(guī)格，同種類(lèi)型的規(guī)整填料，其比表面積越大，傳質(zhì)效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費(fèi)用也明顯增加。選用時(shí)應(yīng)從分離要求、通量要求、場(chǎng)地條件、物料性質(zhì)及設(shè)備投資、操作費(fèi)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(jì)合理性。</p><p>　　應(yīng)予指出，一座填料塔可以選用同種類(lèi)型，同一規(guī)格的填料，也可選用同種類(lèi)型不同規(guī)格的填料；可以選用同種類(lèi)型的填料，也可以選用不

38、同類(lèi)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(jì)時(shí)應(yīng)靈活掌握，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一的原則來(lái)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(lèi)。</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(jià)格便宜，具有很好的表面潤(rùn)濕性能，質(zhì)脆、易碎是其 最大缺點(diǎn)。

39、在氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過(guò)程中應(yīng)用較為普遍。</p><p>　　(2)金屬填料 金屬填料可用多種材質(zhì)制成，選擇時(shí)主要考慮腐蝕問(wèn)題。碳鋼填料造價(jià)低，且具有良好的表面潤(rùn)濕性能，對(duì)于無(wú)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(qiáng)，一般能耐除Cl– 以外常見(jiàn)物系的腐蝕，但其造價(jià)較高，且表面潤(rùn)濕性能較差，在某些特殊場(chǎng)合（如極低噴淋密度下的減壓精餾過(guò)程），需對(duì)其表面進(jìn)行處理，才能取得良好的使用效果；鈦材

40、、特種合金鋼等材質(zhì)制成的填料造價(jià)很高，一般只在某些腐蝕性極強(qiáng)的物系下使用。</p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，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(qiáng)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(guó)內(nèi)一般多采用聚丙烯材質(zhì)。塑料填料的耐腐蝕性能

41、較好，可耐一般的無(wú)機(jī)酸、堿和有機(jī)溶劑的腐蝕。其耐溫性良好，可長(zhǎng)期在100C以下使用。</p><p>　　塑料填料質(zhì)輕、價(jià)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(diǎn)是表面潤(rùn)濕性能差，但可通過(guò)適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚韥?lái)改善其表面潤(rùn)濕性能。</p><p>　　綜上對(duì)各種類(lèi)型、各種規(guī)格填料的分析，對(duì)于在20℃，101.3

42、KPa下吸收6000m3/h空氣含2%的氨，由于操作溫度及操作壓力較低，工業(yè)上常用散裝填料。故選用DN38瓷質(zhì)拉西環(huán)填料。</p><p>　　第三章 填料塔工藝尺寸</p><p>　　第一節(jié)　基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)</p><p><b>　　1、液相物性數(shù)據(jù)</b></p><p>　　對(duì)于低濃度吸收過(guò)程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近

43、似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊(cè)查得，20℃水的物性數(shù)據(jù)：</p><p>　　密度為 =998.2kg/m3</p><p>　　粘度為 =0.001Pa·s=3.6kg/(m·h)</p><p>　　表面張力 L=72.6dyn/cm=940896kg/h2</p><p>　　NH3在水中的擴(kuò)散系數(shù)為

44、 =2.07*10-5cm2/s=7.45*10-6m2/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>　　=0.02*17.03+0.98*29=28.76</p><p><b>　　混合氣體的平均密度</b>&l

45、t;/p><p>　　對(duì)于低濃度該氣體粘度近似的取空氣粘度。查手冊(cè)地20℃空氣的粘度為</p><p>　　=1.81*10-5 Pa·s=0.065 kg/(m·h)</p><p>　　查手冊(cè)得NH3在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為</p><p>　　DV=0.224cm2/s=0.08064m2/h</p><

46、p><b>　　3、氣液相平衡數(shù)據(jù)</b></p><p>　　由手冊(cè)查得，常壓下，20℃時(shí)，NH3在水中的亨利系數(shù)為</p><p>　　E=76.99kPa</p><p><b>　　相平衡常數(shù)為</b></p><p>　　m=E/P=76.99/101.3=0.76</p>

47、;<p><b>　　溶解度系數(shù)為</b></p><p><b>　　第二節(jié)　物料衡算</b></p><p><b>　　進(jìn)塔的氣相摩爾比為</b></p><p><b>　　出塔的氣相摩爾比為</b></p><p><b>

48、;　　進(jìn)塔惰性氣相流量為</b></p><p>　　該吸收過(guò)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><b>　　==0.7524</b></p><p><b>　　取操作液氣比為</b></p><p>　　=1.4*0.7524=1.053</p&g

49、t;<p>　　L =1.053*244.58=257.54 kmol/h</p><p><b>　　=</b></p><p>　　第三節(jié) 填料塔的工藝尺寸的計(jì)算</p><p><b>　　1、塔徑計(jì)算</b></p><p>　　采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速。<

50、/p><p><b>　　氣相的質(zhì)量流量為</b></p><p>　　=6000*1.196=7176 kg/h</p><p>　　液相質(zhì)量流量可近似按純水的質(zhì)量流量計(jì)算，即</p><p>　　=257.54*18.02=4640.87 kg/h</p><p>　　Eckert通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐

51、標(biāo)為</p><p><b>　　==0.0224</b></p><p>　　查Eckert通用關(guān)聯(lián)圖得</p><p><b>　　=0.23</b></p><p>　　查表拉西環(huán)填料泛點(diǎn)填料因子平均值為</p><p><b>　　=600 m-1</

52、b></p><p>　　取 u=0.7uF=0.493*0.7=0.345m/s</p><p><b>　　由==2.481m</b></p><p>　　圓整塔徑，取D=2.6m</p><p><b>　　泛點(diǎn)率校核：</b></p><p>　　=*100%

53、=63.69% (在允許范圍內(nèi))</p><p><b>　　填料規(guī)格校核：</b></p><p>　　=2600/38=68.42>8</p><p><b>　　液體噴淋密度校核：</b></p><p><b>　　取最小潤(rùn)濕率為</b></p>

54、<p>　　=0.08 m3/m·h</p><p><b>　　查表得：</b></p><p>　　DN38拉西環(huán)填料的比表面積 =140m2/m3</p><p>　　==0.08*140=11.2 m3/m2·h </p><p><b>　　U==0.876<<

55、;/b></p><p>　?。ㄗⅲ嚎赡苡捎谀承?shù)據(jù)問(wèn)題，U無(wú)法校核到大于）</p><p>　　2、填料層高度的計(jì)算</p><p>　　=0.76*0.0192=0.0146</p><p><b>　　=0</b></p><p><b>　　脫吸因數(shù)為</b>&

56、lt;/p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為</b></p><p><b>　　=</b></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(jì)算：</p><p>　　查表得：=61dyn/cm=79

57、0560kg/h2</p><p><b>　　液體的質(zhì)量通量為</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=0.219</b></p><p>　　氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算</p><p><b>　　氣體質(zhì)量

58、通量為</b></p><p><b>　　=0.0314 </b></p><p><b>　　液膜系數(shù)由下式計(jì)算</b></p><p>　　=0.138 m/h</p><p><b>　　由查表得</b></p><p><b&

59、gt;　　=1</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　=0.0314*0.219*132.5*11.1=0.911</p><p>　　=0.138*0.219*132.5*10.4=4.004 1/h</p><p>　　=0.314/0.493=63.69%>50%&l

60、t;/p><p><b>　　由</b></p><p>　　=[1+9.5（0.6369-0.5）1.4] *0.911</p><p>　　=1.446 kmol/(m3.h.kpa)</p><p>　　=[1+2.6(0.6369-0.5)2.2]*4.004</p><p>　　=4.135

61、 1/h</p><p><b>　　由</b></p><p>　　設(shè)計(jì)取填料塔的高度為 =8 m</p><p>　　查表,由散裝填料分段高度推薦值得：</p><p>　　對(duì)DN38拉西環(huán)填料 =2.5，</p><p><b>　　取=2.5，則</b>&l

62、t;/p><p>　　h=8*2600=6500 mm</p><p>　　第四節(jié) 填料層壓降的計(jì)算</p><p>　　采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算填料層壓降。</p><p><b>　　橫坐標(biāo)為</b></p><p><b>　　== 0.022</b></p&g

63、t;<p>　　查表，DN38拉西環(huán)填料因子平均值為</p><p><b>　　=450 m-1</b></p><p><b>　　縱坐標(biāo)為</b></p><p>　　查Eckert關(guān)聯(lián)圖得</p><p><b>　　= 40Pa/m</b></p&

64、gt;<p><b>　　填料層壓降為</b></p><p>　　= 40*8=320 Pa</p><p>　　第四章 輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　第一節(jié) 液體分布器和氣體分布器的簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一、液體分布器選擇</b></p>

65、<p>　　1、液體分布器的選型</p><p>　　在選擇液體分布器時(shí)，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(diǎn)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(shí)現(xiàn)氣體均布，而且阻力小</p><p>　

66、　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(hù)</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(jiǎn)單</p><p>　　b.蓮蓬式噴灑器 一般用于直徑600mm以下的塔</p>&

67、lt;p>　　c.盤(pán)式分布器 適用于直徑800mm以上的塔</p><p>　　d.槽式分布器 對(duì)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(fù)荷較大，可采用槽式液體分布器。</p><p>　　第二節(jié) 支承板的選用</p><p>　　填料支承板的首要目的是支承填料床層，并且不過(guò)分的限制氣體和液

68、體的流動(dòng)，同時(shí)也起到重新分布?xì)庖簝上嘧饔?。除非仔?xì)設(shè)計(jì)，否則支承板會(huì)引起塔內(nèi)過(guò)早的發(fā)生液泛。因此支承板的設(shè)計(jì)對(duì)塔的壓力降和穩(wěn)定操作范圍有直接影響。</p><p>　　填料支承安裝在填料層底部，主要有以下幾個(gè)作用：</p><p>　　阻止填料穿過(guò)填料支承而掉下來(lái)</p><p>　　支承操作狀況下填料床層的重量</p><p>　　具有足夠

69、的自由面積以使氣液兩相自由通過(guò)</p><p>　　上圖列出了集中常見(jiàn)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(lèi)及型號(hào)、塔體及填料的材質(zhì)、氣液流率等。</p><p>　　第三節(jié) 管子、泵及風(fēng)機(jī)的選用</p><p><b>　　1、管子的選用</b></p><p>　　(1) 液體管道的選用</

70、p><p><b>　　液體的質(zhì)量流量為</b></p><p>　　=4640.87 kg/h</p><p>　　= 4640.87/（998.2*3600）=0.00129m3/s</p><p>　　取液體的流速為2.6m/s</p><p><b>　　則</b><

71、;/p><p><b>　　=25 mm </b></p><p>　　取公稱(chēng)直徑= 25mm</p><p>　　壁厚 S=3.5mm</p><p>　　外徑為Dw= 32mm</p><p><b>　　流速</b></p><p>　　(2) 氣體

72、管道的選用</p><p>　　=6000/3600=1.67 m3/s</p><p>　　取氣體的流速為12 m/s</p><p>　　=0.421m= 421mm</p><p><b>　　取公稱(chēng)直徑為</b></p><p><b>　　=450mm</b><

73、;/p><p><b>　　壁厚 S=9mm</b></p><p>　　外徑為Dw=480mm</p><p>　　流速 9.97m/s</p><p>　　2、管子的阻力的計(jì)算</p><p>　　(1)液體的管路計(jì)算</p><p>　?。?*103<65631.6

74、5<3*106）</p><p><b>　　用顧硫珍公式：</b></p><p>　　=0.0056+0.500/Re0.25</p><p><b>　　=0.0368</b></p><p>　　令管子的總長(zhǎng)度為（）=10m</p><p>　　=0.0368*

75、(10/0.025)*2.632/(2*9.81)=5.19m</p><p>　　=8+5.19=13.19m</p><p>　　(2)氣體的管路計(jì)算</p><p><b>　　=77.23</b></p><p>　　=64/77.23=0.8287</p><p>　　令管路的總長(zhǎng)（）=

76、2.5m</p><p>　　=0.8287*(2.5/0.421)*9.972 /(2*9.81)=24.93m</p><p>　　=24.93+18.2= 43.13m</p><p><b>　　3、離心泵的選用</b></p><p>　　選用的離心泵為IS50-32-125型其性能表為：</p>

77、<p>　　第五章 塔體附件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　第一節(jié) 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，以將塔設(shè)備固定于基礎(chǔ)上。它具有足夠的強(qiáng)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。

78、</p><p><b>　　第二節(jié) 其他附件</b></p><p>　?。?）接管 接管采用標(biāo)準(zhǔn)的法蘭連接。</p><p>　　（2）人孔 人孔的直徑選用400mm</p><p>　　(3) 吊耳、吊柱、平臺(tái)和爬梯等 按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　主要文獻(xiàn)參考

79、</b></p><p>　　王志魁 編 《化工原理》 化學(xué)工業(yè)出版社 2005年（第三版）。</p><p>　　賈紹義等編《化工原理課程設(shè)計(jì)》天津大學(xué)出版社 2003年（第二版）。</p><p>　　劉瑞新等編 《Auto CAD 2004》 機(jī)械工業(yè)出版社 2006年（第一版）。</p><p>　　在這兩周的課程設(shè)計(jì)

80、里，我們由開(kāi)始的一臉茫然，到合理分工，硬著頭皮去查找資料，進(jìn)行大量計(jì)算，畫(huà)圖，寫(xiě)任務(wù)書(shū)。是的，一開(kāi)始，我們極不情愿地“迎接”了這門(mén)課的到來(lái)，因?yàn)槲覀冋跍?zhǔn)備兩門(mén)難度較大的考試，以及英語(yǔ)四、六級(jí)考試。老師第一次給我們開(kāi)完會(huì)后，我們便開(kāi)始忙起來(lái)。我（王琳）和徐敏負(fù)責(zé)找資料、計(jì)算數(shù)據(jù)，倪晶誠(chéng)負(fù)責(zé)畫(huà)圖。其間，我們遇到了不少麻煩，比如我和徐敏計(jì)算時(shí)，往往算到關(guān)鍵步驟，卻又缺少數(shù)據(jù)，這使得我們不得不暫時(shí)停下，去翻閱資料或是向其他小組求助，在這里謝謝

81、他們；由于Auto CAD 是上學(xué)期我們?cè)缫研尥甑恼n，一直也沒(méi)派上用場(chǎng)，知識(shí)難免有些淡忘，所以倪晶誠(chéng)同學(xué)特地用了一下午的時(shí)間復(fù)習(xí)了Auto CAD 知識(shí)。兩周的課程設(shè)計(jì)，的確讓我們學(xué)到了很多東西，直接點(diǎn)的，為我們四年級(jí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了一個(gè)基礎(chǔ)；在這過(guò)程中，我覺(jué)得我們更多是學(xué)會(huì)了耐心做事以及如何分工、如何合作，這對(duì)我們將來(lái)步入工作崗位都是很有幫助的。在這兩周課程設(shè)計(jì)里，我們要特別感謝指導(dǎo)老師朱仁發(fā)老師，他給與了我們很大幫助，抽時(shí)間給我們講