課程設(shè)計(jì)-填料吸收塔工藝設(shè)計(jì)

1、<p>　　填料吸收塔課程設(shè)計(jì)說明書</p><p>　　專 業(yè) 化 學(xué) 制 藥 </p><p>　　班 級(jí) 制藥112 </p><p>　　姓 名 陳珊 </p><p>　　班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 11321

2、04204 </p><p>　　指 導(dǎo) 老 師 劉 郁 </p><p>　　日 期 2013-04-10 </p><p>　　成 績 </p><p><b>　　目 錄</b>&

3、lt;/p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　第一章 前言2</b></p><p>　　1.1填料塔的結(jié)構(gòu)原理及其應(yīng)用2</p><p><b>　?。?）結(jié)構(gòu)原理2</b></p><p>　?。?）填料塔的應(yīng)用3

4、</p><p>　　1.2吸收操作原理3</p><p>　　1.3吸收技術(shù)的應(yīng)用4</p><p>　　1.4工業(yè)吸收塔應(yīng)具備以下基本要求5</p><p>　　第二章 用清水吸收爐氣中的二氧化硫6</p><p>　　2.1任務(wù)及操作條件6</p><p>　　2.2吸收工藝流程

5、的確定6</p><p>　　第三章 設(shè)計(jì)方案的選定7</p><p>　　一、布置工藝流程7</p><p>　　1.1 氣體吸收的分類7</p><p>　　1.2吸收操作的選擇7</p><p>　　二、吸收劑的選擇8</p><p>　　2.1選擇的依據(jù)8</p>

6、;<p>　　2.2工業(yè)上常用的吸收劑8</p><p><b>　　三、填料的選擇9</b></p><p>　　3.1填料的類型10</p><p><b>　　散裝填料10</b></p><p><b>　　拉西環(huán)10</b></p>

7、<p><b>　　鮑爾環(huán)10</b></p><p><b>　　階梯環(huán)11</b></p><p>　　金屬環(huán)矩鞍填料11</p><p><b>　　瓷矩鞍填料11</b></p><p><b>　　規(guī)整填料12</b>&l

8、t;/p><p><b>　　格柵填料13</b></p><p><b>　　波紋填料13</b></p><p>　　四、填料選用準(zhǔn)則13</p><p>　　五、填料規(guī)格的選擇13</p><p>　　第四章 吸收塔的工藝計(jì)算15</p><p

9、>　　4.1 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)15</p><p>　　4.1.1 液相物性數(shù)據(jù)15</p><p>　　4.1.2 氣相物性數(shù)據(jù)15</p><p>　　4.1.3 氣液相平衡數(shù)據(jù)15</p><p>　　4.2 物料衡算16</p><p>　　4.2.1操作線方程17</p><

10、p>　　4.3 填料塔的工藝尺寸的計(jì)算17</p><p>　　4.3.1空塔氣速的確定17</p><p>　　4.3.2液體噴淋密度的求法19</p><p>　　4.3.3傳質(zhì)單元高度計(jì)算20</p><p>　　4.3.4傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算23</p><p>　　4.3.5填料層高度23<

11、;/p><p>　　4.4 填料層壓降的計(jì)算24</p><p>　　4.5液體分布器計(jì)算26</p><p>　　4.5.1液體分布器264.5.2液體分布器簡要設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.5.2.1 液體分布器的選型26</p><p>　　4.5.2.2 分布點(diǎn)密度計(jì)算26</p>

12、<p>　　4.5.2.3布液計(jì)算27</p><p>　　4.6其他附屬塔內(nèi)件的選擇28</p><p>　　4.6.1多孔型液體分布器28</p><p>　　4.6.2直管式多孔分布器28</p><p>　　4.6.3排管式多孔分布器28</p><p>　　4.6.4填料支撐板29<

13、;/p><p>　　4.6.5填料壓板與床層限制板29</p><p>　　4.6.6氣體進(jìn)出口裝置與排液裝置29</p><p>　　五、設(shè)計(jì)結(jié)果匯總31</p><p>　　六、主要符號(hào)說明32</p><p><b>　　七、總結(jié)34</b></p><p>&

14、lt;b>　　參考文獻(xiàn)35</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　吸收是分離氣體混合物的單元操作。吸收過程是利用氣體混合物中各個(gè)組分在液體（吸收劑）中的溶解度不同，來分離氣體混合物的操作。</p><p>　　吸收塔是實(shí)現(xiàn)吸收操作的設(shè)備。按氣液相接觸形態(tài)分為三類。第一類是氣體以氣泡形態(tài)分散在液

15、相中的板式塔、鼓泡吸收塔、攪拌鼓泡吸收塔；第二類是液體以液滴狀分散在氣相中的噴射器、文氏管、噴霧塔；第三類為液體以膜狀運(yùn)動(dòng)與氣相進(jìn)行接觸的填料吸收塔和降膜吸收塔。但由于填料塔具有結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)能力大、分離效率高、壓降小、持液量小、操作彈性大、阻力小、加工容易、吸收效果好等優(yōu)點(diǎn)，因此在各個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。</p><p>　　填料塔是塔設(shè)備的一種。塔內(nèi)填充適當(dāng)高度的填料，以增加兩種流體間的接觸表面。例如應(yīng)用于氣體吸

16、收時(shí)，液體由塔的上部通過分布器進(jìn)入，沿填料表面下降。氣體則由塔的下部通過填料孔隙逆流而上，與液體密切接觸而相互作用。結(jié)構(gòu)較簡單，檢修較方便。廣泛應(yīng)用于氣體吸收、蒸餾、萃取等操作。為了強(qiáng)化生產(chǎn)，提高氣流速度，使在乳化狀態(tài)下操作時(shí)，稱乳化填料塔或乳化塔(emulsifyingtower)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)任務(wù)是25℃清水吸收其中的二氧化硫。對(duì)于氣體的吸收應(yīng)該采用氣液傳質(zhì)設(shè)備的填料塔，因?yàn)樗哂休^高的比表面

17、積。用水吸收其中的二氧化硫?qū)僦械热芙舛鹊奈者^程，為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸收流程。陶瓷填料（瓷環(huán)）具有優(yōu)異的耐酸耐熱性能、能耐除氟氧酸以外的各種酸、堿的腐蝕。陶瓷填料可用于化工、冶金、制酸、煤氣、制氧、鋼鐵、制藥、精細(xì)化工等行業(yè)的洗滌塔、冷卻塔、回收再生塔、脫硫塔、干燥塔、吸收塔及反應(yīng)器的內(nèi)襯。瓷環(huán)包括三Y 環(huán)、拉西環(huán)、十字隔板環(huán)、鮑爾環(huán)、矩鞍環(huán)、異鞍環(huán)、共軛環(huán)等等。其中陶瓷矩鞍環(huán)屬于采用連續(xù)擠出的工藝進(jìn)行加工，具有通量大、壓降低、效

18、率高等優(yōu)點(diǎn)。矩鞍環(huán)填料床層具有較大的空隙率，床層內(nèi)多為圓弧形液體通道，減少了氣體通過床層的阻力，也使液體向下流動(dòng)時(shí)的徑向擴(kuò)散系數(shù)減小。所以選用DN38的瓷矩鞍。</p><p>　　關(guān)鍵詞：吸收—二氧化硫—填料塔—逆流</p><p><b>　　第一章 前言</b></p><p>　　1.1填料塔的結(jié)構(gòu)原理及其應(yīng)用</p>&

19、lt;p><b>　?。?）結(jié)構(gòu)原理</b></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 </p><p>　　是一直立式圓筒，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

20、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)，使得塔壁收近的液流量逐漸增大，這種現(xiàn)象稱為壁流。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

21、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。</p><p>　　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)。［1］</p><p>　　填料塔也有一些不足之處，如填料造價(jià)高；當(dāng)液體負(fù)荷較小時(shí)不能有效地潤濕填料表面，使傳質(zhì)效率降低；不能直接用

22、于有懸浮物或容易聚合的物料；對(duì)側(cè)線進(jìn)料和出料等復(fù)雜精餾不太適合等。</p><p><b>　　填料塔結(jié)構(gòu)示意圖</b></p><p><b>　　（2）填料塔的應(yīng)用</b></p><p>　　聚炳烯槽填料塔隨著新型塔填料的相繼開發(fā)和應(yīng)用，填料塔的優(yōu)點(diǎn)更顯突出，應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。在煉油、石油化工、精細(xì)化工、化肥、制藥和

23、原子能工業(yè)部門，以及環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用已趨于成熟。填料塔尤其適用于真空蒸餾、常壓及中壓下的蒸餾，當(dāng)然還有大氣量的兩相接觸過程(如氣體的吸收、冷卻等)，但在高壓精餾塔中應(yīng)用時(shí)要特別謹(jǐn)慎。人們正在對(duì)高壓精餾填料塔進(jìn)行研究，企圖從填料塔的結(jié)構(gòu)和操作方法上予以解決，例如有人提出填料層分段乳化操作或采用超重力場(chǎng)分離等。在突破高壓精餾塔應(yīng)用填料的局限性方面已取得了一些進(jìn)展，其關(guān)鍵是徹底弄清高壓(高液相負(fù)荷)對(duì)塔的處理能力和效率的影響，可利用淺床層和高性

24、能塔構(gòu)件(如氣體分布器、液體分布器及再分布器)。也有人建議開發(fā)適用于高壓蒸餾的組合式填料。</p><p>　　填料塔應(yīng)用的另一個(gè)新領(lǐng)域是空氣分離裝置。30年代以前的空分設(shè)備，主要是滿足焊接、切割用氧及化工用氮。由于現(xiàn)代鋼鐵、氮肥、化工及火箭等技術(shù)的發(fā)展，氧、氮及稀有氣體的用量迅速增加。國外一些大公司，如德國的Linde公司，美國的APCI公司(空氣制品與化學(xué)品公司)、英國的BOC公司(氧氣公司)和法國的空氣液化

25、公司等，均已開始把填料塔應(yīng)用于空分方面的研究，瑞士Sulzer公司作為填料生產(chǎn)廠商與上述公司積極合作，已取得可喜成績。［2］</p><p><b>　　1.2吸收操作原理</b></p><p>　　氣體吸收是典型的化工單元操作過程。氣體吸收的原理是，根據(jù)混合氣體中各組分在某液體溶劑中的溶解度不同而將氣體混合物進(jìn)行分離。吸收操作所用的液體溶劑稱為吸收劑，以S表示；混

26、合氣體中，能夠顯著溶解于吸收劑的組分稱為吸收物質(zhì)或溶質(zhì)，以A表示；而幾乎不被溶解的組分統(tǒng)稱為惰性組分或載體，以B表示；吸收操作所得到的溶液稱為吸收液或溶液，它是溶質(zhì)A在溶劑S中的溶液；被吸收后排出的氣體稱為吸收尾氣，其主要成分為惰性氣體B，但仍含有少量未被吸收的溶質(zhì)A。［3］</p><p>　　吸收過程通常在吸收塔中進(jìn)行。根據(jù)氣、液兩相的流動(dòng)方向，分為逆流操作和并流操作兩類，工業(yè)生產(chǎn)中以逆流操作為主。吸收塔操作

27、示意圖如圖片2-1所示.</p><p>　　1.3吸收技術(shù)的應(yīng)用</p><p>　　吸收操作時(shí)分離氣體混合物的一種重要方法，是傳質(zhì)過程的一種形式，在化工生產(chǎn)中已被廣泛應(yīng)用。歸納起來主要用于以下幾個(gè)方面。</p><p>　　原料氣的凈化?；どa(chǎn)中，常遇到混合氣體中含有對(duì)后工序有害的氣體，應(yīng)設(shè)法將其出去，已達(dá)到凈化氣體的目的。如氨合成原料氣中的CO2用水或堿液吸

28、收，以防止氨合成催化劑中毒。</p><p>　　回收混合氣體中的有用組分。如用洗油處理焦?fàn)t氣以回收其中的芳烴。</p><p>　　制備氣體的溶液作為產(chǎn)品。如用水吸收氯化氫氣體制取鹽酸；用水吸收甲醛蒸汽制取福爾馬林等。</p><p>　　環(huán)境保護(hù)，綜合利用。如煙道氣中的CO2和SO2的脫除，既達(dá)到了回收其中有用組分的目的，又解決了SO2等有害氣體對(duì)空氣的污染問題

29、。所以，吸收操作在環(huán)境保護(hù)中是常用的方法之一。［4］</p><p>　　下面舉一個(gè)火電廠煙氣濕法脫硫的例子</p><p>　　煙氣濕法脫硫是當(dāng)今國際上85%左右大型火電廠采用的工藝流程, 而我國火電廠的煙氣脫硫尚處于技術(shù)開發(fā)階段。吸收塔是火電廠濕法脫硫(FGD ) 的核心設(shè)備。其作用是將除塵后的煙氣中SO2被石灰漿液吸收,經(jīng)除霧器除霧后進(jìn)入煙道。吸收SO2后的漿液在塔體下部漿池內(nèi)逐步氧

30、化反應(yīng)生成石膏作為商品外銷。該塔操作壓力不高(3kPa 左右) , 溫度不高(進(jìn)氣溫度一般在140℃左右, 出口溫度小于50℃) , 但直徑較大(一般配30萬kW機(jī)組, 其直徑約為Φ13m～Φ 14 m )。屬大型薄壁容器。其特點(diǎn): 一是開孔大, 考慮為使入口煙氣在塔內(nèi)分布均勻, 矩形入口管寬/高比較大, 入口開孔之寬達(dá)塔徑的80% 以上, 加上開孔的上部有噴漿管及除霧器等較重部件沿軸向壓下, 故該設(shè)備的大開孔加強(qiáng)計(jì)算較復(fù)雜。二是塔體及

31、各零部件所用材料要求既耐腐蝕, 有些還要求耐漿液的沖刷及磨蝕。</p><p>　　本塔為氣液逆向反應(yīng)的立式塔, 其大致結(jié)構(gòu)如圖1 所示。［5］</p><p><b>　　圖1　吸收塔示意圖</b></p><p>　　1.4工業(yè)吸收塔應(yīng)具備以下基本要求：［6］</p><p>　　塔內(nèi)氣體與液體應(yīng)有足夠的接觸面積和接

32、觸時(shí)間。</p><p>　　氣液兩相應(yīng)具有強(qiáng)烈擾動(dòng)，減少傳質(zhì)阻力，提高吸收效率。</p><p>　　操作范圍寬，運(yùn)行穩(wěn)定。</p><p>　　設(shè)備阻力小，能耗低。</p><p>　　具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕能力。</p><p>　　結(jié)構(gòu)簡單、便于制造和檢修。</p><p>　　第二

33、章 用清水吸收爐氣中的二氧化硫</p><p>　　2.1任務(wù)及操作條件</p><p>　　操作方式：連續(xù)操作；</p><p>　　生產(chǎn)能力：處理氣量：2604；</p><p><b>　　操作溫度：25℃；</b></p><p>　　操作壓力：常壓101.3kPa；</p>

34、<p>　　進(jìn)塔混合氣含量；二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)為5.04％；溫度25℃；其余為空氣；</p><p><b>　　進(jìn)塔吸收劑：清水；</b></p><p>　　二氧化硫回收率：95％；</p><p>　　2.2吸收工藝流程的確定</p><p>　　采用常規(guī)逆流操作流程．流程如下。</p>

35、<p>　　第三章 設(shè)計(jì)方案的選定</p><p><b>　　一、布置工藝流程</b></p><p>　　1.1 氣體吸收的分類 </p><p>　　氣體吸收過程通常按以下方法分類。 </p><p>　　(1) 單組分吸收與多組分吸收　　吸收過程按被吸收組分?jǐn)?shù)目的不同，可分為單組分吸收和多組分吸收。若混

36、合氣體中只有一個(gè)組分進(jìn)入液相，其余組分不溶（或微溶）于吸收劑，這種吸收過程稱為單組分吸收。反之，若在吸收過程中，混合氣中進(jìn)入液相的氣體溶質(zhì)不止一個(gè)，這樣的吸收稱為多組分吸收。 </p><p>　　(2) 物理吸收與化學(xué)吸收 在吸收過程中，如果溶質(zhì)與溶劑之間不發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)，可以把吸收過程看成是氣體溶質(zhì)單純地溶解于液相溶劑的物理過程，則稱為物理吸收。相反，如果在吸收過程中氣體溶質(zhì)與溶劑(或其中的活潑組分)發(fā)生

37、顯著的化學(xué)反應(yīng)，則稱為化學(xué)吸收。 </p><p>　　(3) 低濃度吸收與高濃度吸收 在吸收過程中，若溶質(zhì)在氣液兩相中的摩爾分率均較低（通常不超過0.1），這種吸收稱為低濃度吸收；反之，則稱為高濃度吸收。對(duì)于低濃度吸收過程，由于氣相中溶質(zhì)濃度較低，傳遞到液相中的溶質(zhì)量相對(duì)于氣、液相流率也較小，因此流經(jīng)吸收塔的氣、液相流率均可視為常數(shù)。 </p><p>　　(4) 等溫吸收與非等溫吸收

38、　氣體溶質(zhì)溶解于液體時(shí)，常由于溶解熱或化學(xué)反應(yīng)熱，而產(chǎn)生熱效應(yīng)，熱效應(yīng)使液相的溫度逐漸升高，這種吸收稱為非等溫吸收。若吸收過程的熱效應(yīng)很小，或雖然熱效應(yīng)較大，但吸收設(shè)備的散熱效果很好，能及時(shí)移出吸收過程所產(chǎn)生的熱量，此時(shí)液相的溫度變化并不顯著，這種吸收稱為等溫吸收。［7］</p><p>　　工業(yè)生產(chǎn)中的吸收過程以低濃度吸收為主。</p><p>　　1.2吸收操作的選擇</p>

39、;<p>　　塔內(nèi)氣液兩相的流動(dòng)方式可以逆流也可并流。通常采用逆流操作，吸收劑以塔頂加入自上而下流動(dòng)，與從下向上流動(dòng)的氣體接觸，吸收了吸收質(zhì)的液體從塔底排出，凈化后的氣體從塔頂排出。</p><p><b>　　二、吸收劑的選擇 </b></p><p><b>　　2.1選擇的依據(jù)</b></p><p>

40、　　吸收是氣體溶質(zhì)在吸收劑中溶解的過程。因此，吸收劑性能的優(yōu)劣往往是決定吸收效果的關(guān)鍵。選擇吸收劑應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。 </p><p>　　(1) 溶解度 吸收劑對(duì)溶質(zhì)組分的溶解度越大，則傳質(zhì)推動(dòng)力越大，吸收速率越快，且吸收劑的耗用量越少。 </p><p>　　(2) 選擇性 吸收劑應(yīng)對(duì)溶質(zhì)組分有較大的溶解度，而對(duì)混合氣體中的其它組分溶解度甚微，否則不能實(shí)現(xiàn)有效的分離。 </p>

41、;<p>　　(3) 揮發(fā)度 在吸收過程中，吸收尾氣往往為吸收劑蒸汽所飽和。故在操作溫度下，吸收劑的蒸汽壓要低，即揮發(fā)度要小，以減少吸收劑的損失量。 </p><p>　　(4) 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)阻力越小，擴(kuò)散系數(shù)越大，這有助于傳質(zhì)速率的提高。 </p><p>　　(5) 其它 所選用的吸收劑應(yīng)盡可能無毒性、無腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰

42、點(diǎn)低、價(jià)廉易得，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。［8］</p><p>　　2.2工業(yè)上常用的吸收劑 </p><p>　　工業(yè)上常用的吸收劑有：硅膠、活性氧化鋁、活性炭、分子篩等，另外還有針對(duì)某種組分選擇性吸收而研制的吸收材料。氣體吸收分離成功與否，極大程度上依賴于吸收劑的性能，因此選擇吸收劑是確定吸收操作的首要問題。6 n: z: C' N7 S& V2 ?* b常用吸收劑的性能簡介

43、如下+ B* B* j+ ~& M. d& m, D" U3 l1.硅膠- W. v) I, w% {4 Z　　是一種堅(jiān)硬、無定形鏈狀和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅酸聚合物顆粒，分子式為SiO2.nH2O，為一種親水性的極性吸收劑。它是用硫酸處理硅酸鈉的水溶液，生成凝膠，并將其水洗除去硫酸鈉后經(jīng)干燥，便得到玻璃狀的硅膠，它主要用于干燥、氣體混合物及石油組分的分離等。工業(yè)上用的硅膠分成粗孔和細(xì)孔兩種。粗孔硅膠在相對(duì)濕度飽和的

44、條件下，吸收量可達(dá)吸收劑重量的８０％以上，而在低濕度條件下，吸收量大大低于細(xì)孔硅膠。1 D+ m; A- X; Z9 h% p　　活性氧化鋁是由鋁的水合物加熱脫水制成，它的性質(zhì)取決于最初氫氧化物的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，一般都不是純粹的Al2O3,而是部分水合無定形的多孔結(jié)構(gòu)物質(zhì)，其中不僅有無定形的凝膠，還有氫氧化物的晶體。由于</p><p><b>　　三、填料的選擇</b></p>

45、<p>　　填料是填料塔中氣液接觸的基本構(gòu)件，其性能的優(yōu)劣是決定填料塔操作性能的主要元素，因此，填料的選擇是填料塔設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。</p><p><b>　　3.1填料的類型</b></p><p>　　填料有以下幾種：根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料。</p><p><b>　　散裝填料</b>

46、</p><p>　　散裝填料是一個(gè)個(gè)具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機(jī)的方式堆積在塔內(nèi)，又稱為亂堆填料或顆粒填料。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、環(huán)鞍形填料及球形填料等?，F(xiàn)介紹幾種較為典型的散裝填料:</p><p>　　拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、弧鞍填料 、矩鞍填料、 金屬環(huán)矩鞍 、填料球形填料</p><p><b>　　

47、拉西環(huán)</b></p><p>　?。?）拉西環(huán)填料于1914年由拉西（F. Rashching）發(fā)明，為外徑與高度相等的圓環(huán)。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)上已較少應(yīng)用。</p><p><b>　　鮑爾環(huán)</b></p><p>　?。?）鮑爾環(huán)填料是對(duì)拉西環(huán)的改進(jìn)，在拉西環(huán)的側(cè)壁上開出兩排長方形

48、的窗孔，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)邊在環(huán)中心相搭。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開孔，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，鮑爾環(huán)的氣體通量可增加50%以上，傳質(zhì)效率提高30%左右。鮑爾環(huán)是一種應(yīng)用較廣的填料。 </p><p><b>　　階梯環(huán)</b></p><p>　?。?） 階梯環(huán)填料

49、是對(duì)鮑爾環(huán)的改進(jìn)，與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)高度減少了一半并在一端增加了一個(gè)錐形翻邊。由于高徑比減少，使得氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣體通過填料層的阻力。錐形翻邊不僅增加了填料的機(jī)械強(qiáng)度，而且使填料之間由線接觸為主變成以點(diǎn)接觸為主，這樣不但增加了填料間的空隙，同時(shí)成為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)，成為目前所使用的環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種。 </p&

50、gt;<p><b>　　金屬環(huán)矩鞍填料</b></p><p>　?。?） 金屬環(huán)矩鞍填料 環(huán)矩鞍填料（國外稱為Intalox）是兼顧環(huán)形和鞍形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而設(shè)計(jì)出的一種新型填料，該填料一般以金屬材質(zhì)制成，故又稱為金屬環(huán)矩鞍填料。環(huán)矩鞍填料將環(huán)形填料和鞍形填料兩者的優(yōu)點(diǎn)集于一體，其綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)和階梯環(huán)，在散裝填料中應(yīng)用較多。</p><p><

51、b>　　瓷矩鞍填料</b></p><p>　　（5）陶瓷矩鞍環(huán)屬于采用連續(xù)擠出的工藝進(jìn)行加工，具有通量大、壓降低、效率高等優(yōu)點(diǎn)。矩鞍環(huán)填料床層具有較大的空隙率，床層內(nèi)多為圓弧形液體通道，減少了氣體通過床層的阻力，也使液體向下流動(dòng)時(shí)的徑向擴(kuò)散系數(shù)減小。</p><p><b>　　國內(nèi)拉西環(huán)特性數(shù)據(jù)</b></p><p>&

52、lt;b>　　國內(nèi)鮑爾環(huán)特性數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　國內(nèi)階梯環(huán)特性數(shù)據(jù)</b></p><p>　　國內(nèi)金屬環(huán)矩鞍填料特性數(shù)據(jù)</p><p><b>　　規(guī)整填料</b></p><p>　　規(guī)整填料是按一定的幾何構(gòu)形排列，整齊堆砌的填料。規(guī)整填料種類很多，根據(jù)

53、其幾何結(jié)構(gòu)可分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等。</p><p><b>　　格柵填料</b></p><p>　?。?）格柵填料是以條狀單元體經(jīng)一定規(guī)則組合而成的，具有多種結(jié)構(gòu)形式。工業(yè)上應(yīng)用最早的格柵填料為木格柵填料。目前應(yīng)用較為普遍的有格里奇格柵填料、網(wǎng)孔格柵填料、蜂窩格柵填料等，其中以格里奇格柵填料最具代表性。</p><p>　　格柵

54、填料的比表面積較低，主要用于要求壓降小、負(fù)荷大及防堵等場(chǎng)合。</p><p><b>　　波紋填料</b></p><p>　?。?）波紋填料目前工業(yè)上應(yīng)用的規(guī)整填料絕大部分為波紋填料，它是由許多波紋薄板組成的圓盤狀填料，波紋與塔軸的傾角有30°和45°兩種，組裝時(shí)相鄰兩波紋板反向靠疊。各盤填料垂直裝于塔內(nèi)，相鄰的兩盤填料間交錯(cuò)90°排列

55、。</p><p>　　波紋填料按結(jié)構(gòu)可分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料兩大類，其材質(zhì)又有金屬、塑料和陶瓷等之分。［10］</p><p><b>　　四、填料選用準(zhǔn)則</b></p><p>　　對(duì)于某種特殊應(yīng)用，填料填料的最佳標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)復(fù)合材料所期望達(dá)到的性能而定，但必須考慮到下述基本原則。</p><p>　　1、填料在

56、加工過程中必須保持其原有結(jié)構(gòu)，并保持惰性、不溶性、熱穩(wěn)定性、不揮發(fā)性、無催化活性和低的吸附性。</p><p>　　2、填料必須與基材能夠相容，無腐蝕性。</p><p>　　3、容易處理，堆積密度高，水分含量低，低塵，無毒性。</p><p>　　4、必須易得，貨源充足，價(jià)格適中，質(zhì)量穩(wěn)定。［10］</p><p><b>　　五

57、、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DN16、DN25、DN38、DN50、DN76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(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

58、，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)

59、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(jì)時(shí)應(yīng)靈活掌握，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一的原則來選擇填料的規(guī)格。</p><p>　　第四章 吸收塔的工藝計(jì)算</p&g

60、t;<p>　　4.1 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)</p><p>　　4.1.1 液相物性數(shù)據(jù)</p><p>　　對(duì)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)。［11］</p><p>　　由手冊(cè)查得，25oC時(shí)水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　密度為：ρL=997.1kg/m3</p><p>

61、;　　黏度 ： μL=0.8949×10-3pa·s=3.2kg/(m·h)</p><p>　　表面張力為：σL=71.9dyn/cm=931824kg/h2</p><p>　　SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù)為：DL=1.724×10-5cm2/s=6.206×10-6m2/h</p><p>　　4.1.2 氣相物性數(shù)

62、據(jù)</p><p>　　混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為：</p><p>　　Mvm=∑yiMi=0.0504×64.06+0.934×29=30.31kg/kmol</p><p>　　混合氣體的平均密度為：</p><p>　　ρvm= =≈1.260kg/m3</p><p>　　混合氣體的黏度可近

63、似取為空氣的黏度，查手冊(cè)得25oC空氣的黏度為：</p><p>　　μv=1.83×10-5pa·s=0.066kg/(m·h)</p><p>　　查手冊(cè)得SO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為:</p><p>　　Dv=1.422×10-5m2/s=0.051m2/h</p><p>　　(依D=D0(P0

64、/P)(T/T0)1.75計(jì)算，其中273k時(shí)，1.013×10-5Pa時(shí)SO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為1.22×10-5m2/s,查《化學(xué)工程基礎(chǔ)》</p><p>　　4.1.3 氣液相平衡數(shù)據(jù)</p><p>　　由手冊(cè)查得。常壓下25oC時(shí)，SO2在水中的亨利系數(shù)為：</p><p>　　E=4.13×103kpa</p>

65、;<p><b>　　相平衡常數(shù)為:</b></p><p>　　m=E/P=(4.13×103)/101.3≈40.76</p><p><b>　　溶解度系數(shù)為：</b></p><p>　　H=ρL/EMS=997.1/(4.13×103×18.02)≈0.0134kmol

66、/(kpa·m3)</p><p><b>　　4.2 物料衡算</b></p><p>　　全塔物料衡算圖2－12所示是一個(gè)定態(tài)操作逆流接觸的吸收塔，圖中各符號(hào)的意義如下:</p><p>　　V－惰性氣體的流量，kmol/h;</p><p>　　L－純吸收劑的流量；kmol/h;</p>&

67、lt;p>　　Y1,Y2－進(jìn)出吸收塔氣體的摩爾比；</p><p>　　X1,X2－出塔及進(jìn)塔液體中溶質(zhì)物質(zhì)量的比。</p><p>　　注意：本課程設(shè)計(jì)中塔底截面一律以下標(biāo)“l(fā)”表示，塔頂截面一律以下標(biāo)“2”表示。</p><p>　　進(jìn)塔氣體摩爾比：Y1===0.0531</p><p>　　出塔氣體摩爾比：Y2=Y1(1-ΦA(chǔ))=

68、0.0531×(1-0.95)=0.00266</p><p>　　進(jìn)塔惰性氣體的流量：V=××(1-0.0504)=101.13kmol/h</p><p>　　由設(shè)計(jì)任務(wù)知該吸收過程屬于低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比可按下式計(jì)算，即:</p><p><b>　　()min=</b></p>

69、<p>　　對(duì)于純?nèi)軇┪者^程，進(jìn)塔液相組成為：</p><p><b>　　X2=0</b></p><p><b>　　代入數(shù)值，得：</b></p><p>　　()min==38.72</p><p>　　取實(shí)際液氣比為最小液氣比的1.4倍，即=1.4()min</p&g

70、t;<p>　　所以=1.4×38.72=54.21</p><p>　　又因?yàn)閂=101.13kmol/h</p><p>　　所以L=54.21×101.13=5482.26kmol/h</p><p>　　由V(Y1-Y2)=L(X1-X2)， 求得吸收液出塔濃度為：</p><p>　　X1==0.0

71、009</p><p>　　4.2.1操作線方程</p><p>　　依操作線方程Y=X+(Y2- X2)</p><p>　　因?yàn)?54.21 Y2=0.00266 X2=0</p><p>　　所以：Y=54.21X+0.00266</p><p>　　4.3 填料塔的工藝尺寸的計(jì)算</p><

72、p>　　4.3.1空塔氣速的確定</p><p>　　通常由泛點(diǎn)氣速來確定空塔操作氣速。泛點(diǎn)氣速是填料塔操作氣速的上限，填料塔的操作氣速必須小于泛點(diǎn)氣速，操作空塔氣速與泛點(diǎn)氣速之比稱為泛點(diǎn)率。［12］</p><p>　　填料的泛點(diǎn)氣速可由Eckert通用關(guān)聯(lián)圖查得， </p><p><b>　　氣相質(zhì)量流量為：</b></p&g

73、t;<p>　　WG=qvρvm=2604×1.260=3281.04kmol/h</p><p>　　液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計(jì)算，即：</p><p>　　WL=5482.26×18.2=99777.13kmol/h</p><p>　　采用Ecekert通用關(guān)聯(lián)圖法計(jì)算泛點(diǎn)氣速UF。</p><p&g

74、t;　　通用填料塔泛點(diǎn)和壓降的通用關(guān)聯(lián)圖如下：</p><p>　　圖一填料塔泛點(diǎn)和壓降的通用關(guān)聯(lián)圖（引自《化工原理》）</p><p>　　圖中u0——空塔氣速，m/s；</p><p>　　φ——濕填料因子，簡稱填料因子，1/m；</p><p>　　ψ——水的密度和液體的密度之比；</p><p>　　g——重力

75、加速度，m/s2</p><p>　　ρG、ρL——分別為氣體和液體的密度，kg/m3;</p><p>　　WG、WL——分別為氣體和液體的質(zhì)量流量，kg/s。</p><p>　　此圖適用于散裝填料，如拉西環(huán)、弧鞍形填料、矩鞍形填料、鮑爾環(huán)等，其上還繪制了整砌拉西環(huán)和弦柵填料兩種規(guī)整填料的泛點(diǎn)曲線。對(duì)于其他填料，尚無可靠的填料因子數(shù)據(jù)。</p>&

76、lt;p>　　使用該圖時(shí)首先根據(jù)塔的氣液相負(fù)荷和氣液密度計(jì)算橫坐標(biāo)參數(shù)X，然后在圖中散堆填料泛點(diǎn)線上確定與其對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)參數(shù)Y。［12］</p><p>　　Eckert通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為：</p><p>　　X=()0.5=×()0.5=1.081</p><p><b>　　查圖得縱坐標(biāo)值為</b></p>

77、<p>　　Y=μ0.2L=0.021</p><p>　　式中：WL—液體的質(zhì)量流速，kg/h；</p><p>　　WG—?dú)怏w的質(zhì)量流速，kg/h；</p><p>　　ρG—?dú)怏w密度，kg/m3；</p><p>　　ρL—液體密度，kg/m3；</p><p>　　φ—實(shí)驗(yàn)填料因子，m-1；<

78、/p><p>　　μ—液體的黏度，mPa·s；</p><p>　　uF—泛點(diǎn)氣速，m/s；</p><p>　　ψ—水密度與液體之比。</p><p>　　常用散裝填料的泛點(diǎn)填料因子</p><p>　?。ā痘卧^程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》表6---8）</p><p>　　查表地φF=20

79、0m-1</p><p>　　uF= ==0.903m/s</p><p>　　取u=uF×0.7=0.903×0.7=0.6321m/s</p><p><b>　　因?yàn)镈=</b></p><p>　　所以D=≈1.207m</p><p>　　圓整塔徑,取D=1.4m&

80、lt;/p><p>　　泛點(diǎn)率校核：由于泛點(diǎn)附近流體力學(xué)性能的不穩(wěn)定性，一般較難穩(wěn)定操作，故一般要求泛點(diǎn)率在50%-85%之間，而對(duì)于易起泡的物系可低于40%；［13］u===0.470m</p><p>　　=×100％=52％(在允許范圍50%-85%內(nèi))</p><p>　　填料規(guī)格校核==36.8>8(在允許范圍內(nèi))</p><

81、;p>　　以上式中：uF—泛點(diǎn)氣速，m/s；</p><p>　　u--空塔氣速,m/s；</p><p>　　ρL—液體密度，kg/m3；</p><p>　　ρG—?dú)怏w密度，kg/m3；</p><p>　　WG，WL—?dú)庖合噘|(zhì)量流量，kg/h；</p><p>　　g—重力加速度，9.81m/s2；<

82、/p><p>　　μL—液體黏度，mp/s；</p><p>　　φ--填料因子，1/ m；</p><p>　　4.3.2液體噴淋密度的求法：</p><p>　　填料塔的液體噴淋密度是指單位時(shí)間、單位塔截面上液體的噴淋量，其計(jì)算式為：</p><p><b>　　U=</b></p>

83、<p>　　式中：U—液體噴淋密度，m3/(m·h)；</p><p>　　Lh—液體噴淋量，m3/h；</p><p>　　D—填料塔直徑，m。</p><p>　　為使填料能獲得良好的潤濕，塔內(nèi)液體噴淋量應(yīng)不低于某一極限值，此極限值稱為最小噴淋密度，以Umin表示。</p><p>　　對(duì)于散裝填料，其最小噴淋密度通

84、常采用下式計(jì)算：</p><p>　　Umin=(Lw)minαt</p><p>　　式中：Umin—最小噴淋密度,m3/(m2·h)；</p><p>　?。↙w）min—最小潤濕速率,m3/(m·h)；</p><p>　　αt—填料的總比表面積,m2/m3。</p><p>　　最小潤濕速率

85、是指在塔的截面上，單位長度的填料周邊的最小液體體積流量。對(duì)于直徑不超過75mm的散裝填料，可取最小潤濕速率:［14］</p><p>　　(Lw)min=0.08m3/(m·h)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)選用瓷矩鞍填料，其αt=138m2/m3，代入數(shù)值，得最小噴淋密度為：</p><p>　　Umin=(Lw)minαt=0.08×138=

86、11.04m3/(m2·h)</p><p>　　最小噴淋密度的校核：</p><p>　　求得液體噴淋密度為：</p><p>　　U===65.04〉Umin</p><p>　　所以液體噴淋密度符合要求，即填料塔直徑D=1400mm合理。</p><p>　　4.3.3傳質(zhì)單元高度計(jì)算</p>

87、;<p>　　干填料比表面積為αt，實(shí)際操作中潤濕的填料比表面積為αw，由于只有在潤濕的填料表面才可能發(fā)生氣、液傳質(zhì)，故αw具有實(shí)際意義。下面介紹計(jì)算的恩田（ONDA）公式，該公式為： </p><p>　　=1-exp{-1.45（）0.75()0.1()0.05（）0.2}</p><p>　　式中：αw—單位體積填料層的潤濕面積，m2/m3；</p>&l

88、t;p>　　αt—填料的總比表面積，m2/m3；</p><p>　　σL—液體表面張力，N/m；</p><p>　　σC—填料上液體鋪展開的最大表面張力，N/m； </p><p>　　UL—液體通過空塔截面的質(zhì)量流速，kg/(m2·s)； ， </p><p>　　μL—液體的粘度，Pa·s；<

89、/p><p>　　ρL—液體的密度,kg/m3；</p><p>　　g—重力加速度,9.81m/s2。</p><p>　　不同填料材質(zhì)的臨界表面張力σC</p><p>　?。ā痘卧^程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》表6---11）</p><p>　　得σC=61dyn/cm=790560kg/h2</p>&l

90、t;p>　　UL==64849.3［kg/(m2·h)］</p><p>　　代入數(shù)值,得：≈0.840</p><p>　　氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：</p><p>　　KG=0.237()0.7()1/3（）</p><p>　　式中：αt—填料的總比表面積,m2/m3；</p><p>　　UV—

91、氣體通過空塔截面的質(zhì)量流速,kg/(m2·s)；</p><p>　　μV—?dú)怏w的粘度,Pa·s；</p><p>　　ρV—?dú)怏w的密度,kg/m3；</p><p>　　g—重力加速度,9.81m/s2。</p><p><b>　　氣體質(zhì)量通量為：</b></p><p>

92、　　UV==2132.48［kg/（m2·h）］</p><p>　　得：kG=0.237×()0.7×（）1/3×（）=0.0310</p><p>　　液膜傳質(zhì)系數(shù)由下式計(jì)算：</p><p>　　kL=0.0095()2/3()-0.5（）1/3</p><p>　　式中：ρL—液體的密度，kg/

93、m3；</p><p>　　UL—液體的質(zhì)量流速kg/ms</p><p>　　μL—液相的黏度，Pa·s；</p><p>　　g—重力加速度，9.81m/s2；</p><p>　　UL—液體通過空塔截面的質(zhì)量流速，kg/(m2·s)；</p><p>　　αw—單位體積填料層的潤濕面積，m2/

94、m3；</p><p>　　DL—溶質(zhì)在液相中的擴(kuò)散系數(shù)，m2/s 。</p><p><b>　　代入數(shù)值得：</b></p><p>　　KL=0.0095×（）2/3×()-1/2×()1/3=0.928(m/s)</p><p>　　由kGα=kGαwψ1.1</p>

95、<p>　　常見填料塔的形狀系數(shù)</p><p>　　本設(shè)計(jì)填料類型為開孔環(huán) 所以 ψ=1.45；</p><p>　　得kGα=kGαwψ1.1=0.0310×0.840×138×1.451.1=5.408［kmol/(m3·hkpa)］</p><p>　　由KLα=kLαwψ0.4</p><

96、;p>　　得kLα=0.928×0.840×138×1.450.4=124.81L/h</p><p>　　=×100％=52％〉50％</p><p>　　因?yàn)椋簁G,α=［1+9.5(-0.5)1.4］kGα</p><p>　　kL,α=［1+2.6（-0.5）2.2］kLα</p><p>

97、;　　所以：kG,α=［1+9.5(0.52-0.5)1.4］×5.408=5.623［kmol/（m3h·kpa）］</p><p>　　kL,α=［1+2.6×(0.52-0.5)2.2］×124.81=124.87(L/h)</p><p><b>　　因?yàn)?+</b></p><p>　　所以kG

98、α=1.19</p><p><b>　　因?yàn)椋篐oG==</b></p><p>　　式中：HOG—?dú)庀鄠髻|(zhì)單元高度，m；</p><p>　　kG—?dú)饽髻|(zhì)系數(shù)，kmol/（m2·s·kPa）；</p><p>　　P—所選用的壓強(qiáng)，kPa；</p><p><b&g

99、t;　　Ω—塔截面積，m。</b></p><p>　　所以：HOG==0.545m</p><p>　　4.3.4傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算</p><p><b>　　因?yàn)椋篩*=mX</b></p><p>　　所以：Y1*=mX1=40.76×0.0009=0.0367</p><

100、p>　　Y2*=mX2=40.76×0=0</p><p>　　氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為：</p><p>　　NOG= △Ym= </p><p>　　式中：Y1，Y2—進(jìn)出吸收塔氣體的摩爾比；</p><p>　　其中Y1=0.0531 Y2=0.00266 Y1*=0.0367 Y2*=0</p

101、><p>　　則：NOG=6.68m</p><p>　　4.3.5填料層高度</p><p>　　Z=HOG×NOG=0.545×6.68=3.64m</p><p>　　式中：Z—填料層高度，m；</p><p>　　HOG—?dú)庀鄠髻|(zhì)單元高度，m；</p><p>　　NOG

102、—?dú)庀鄠髻|(zhì)單元數(shù)。</p><p>　　設(shè)計(jì)取填料層高度為:</p><p>　　因?yàn)椋篫,=(1.2～1.5)Z</p><p>　　所以：Z,=1.5×3.64=5.5m</p><p>　　圓整后，取Z,=6m。</p><p>　　散裝填料分段高度推薦值</p><p>　?。?/p>

103、《化工原理及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》表3---17）</p><p>　　查上述表得散裝填料分段高度推薦值［13］</p><p>　　h/D=5～8, hmax≤6 取h/D=8則</p><p>　　h=8×1400=11200mm</p><p>　　計(jì)算填料層高度為6000mm,小于11200mm,故不需分段。</p&g

104、t;<p>　　4.4 填料層壓降的計(jì)算</p><p>　　在逆流操作的填料塔中，從塔頂噴淋下來的液體，依靠重力在填料表面成膜狀向下流動(dòng)，上升氣體與下降液膜的摩擦阻力形成了填料層的壓降。填料層壓降與液體噴淋量及氣速有關(guān)，在一定的氣速下，液體噴淋量越大，壓降越大；在一定的液體噴淋量下，氣速越大，壓降也越大。［15］</p><p>　　散裝填料的壓降可采用Eckert通用關(guān)聯(lián)

105、圖計(jì)算。計(jì)算時(shí)，先根據(jù)氣液負(fù)荷及有關(guān)物性數(shù)據(jù)，求出橫坐標(biāo)()1/2值，再根據(jù)操作空塔系數(shù)u及有關(guān)物性數(shù)據(jù)，求出縱坐標(biāo)（)μL0.2值，通過作圖得出交點(diǎn)，讀出過焦點(diǎn)的等壓線數(shù)值，即得出每米填料層壓降值。</p><p>　　式中：u—空塔氣速，即按空塔截面積計(jì)算的混合氣體線速度，m/s；</p><p>　　WV，WL—?dú)庖合噘|(zhì)量流量，kg/h；</p><p>　　

106、ρL—液體密度，kg/m3；</p><p>　　ρv—?dú)怏w密度，kg/m3；</p><p>　　μL—液體黏度，mp·s；</p><p>　　φ—填料因子，1/m ；</p><p>　　g—重力加速度，9.81m/s。</p><p>　　散裝填料壓降填料因子平均值</p><p&

107、gt;　　經(jīng)上表查得， φ=140 1/m</p><p>　　橫坐標(biāo)：()1/2=×()1/2=1.081</p><p>　　縱坐標(biāo)：（)μL0.2=×（）×3.20.2=0.0073</p><p>　　式中：WL—液體的質(zhì)量流速，kg/h；</p><p>　　WG—?dú)怏w的質(zhì)量流速，kg/h；</p

108、><p>　　ρG—?dú)怏w密度，kg/m3；</p><p>　　ρL—液體密度，kg/m3；</p><p>　　φ—實(shí)驗(yàn)填料因子，m-1；</p><p>　　μ—液體的黏度，mPa·s；</p><p>　　u—泛點(diǎn)氣速，m/s。</p><p>　　ψ—水密度與液體之比。</p

109、><p>　　查化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)得</p><p>　　從Eckert通用關(guān)聯(lián)圖中可查得:△P/Z=15×9.8=147Pa/m</p><p>　　式中：△P—分布器壓力降，Pa；</p><p>　　Z—填料層高度，m。</p><p>　　填料塔壓降為：△P=147×3=441Pa</

110、p><p>　　其他塔內(nèi)件的壓力降很小可以忽略，所以填料層壓降為441Pa。</p><p>　　4.5液體分布器計(jì)算</p><p>　　4.5.1液體分布器</p><p>　　液體分布器的性能主要由分布器的布液點(diǎn)密度（即單位面積上的布液點(diǎn)數(shù)），各布液點(diǎn)的布液布液均勻性，各布液點(diǎn)上的液相組成的均勻性決定設(shè)計(jì)液體分布器主要是確定決定這些參數(shù)的結(jié)

111、構(gòu)尺寸。</p><p>　　為使液體分布器具有較好的分布性能，必須合理確定布液孔數(shù)，布液孔數(shù)應(yīng)依所用填料所需的質(zhì)量要求決定。在通常情況下，滿足各種填料質(zhì)量分布要求的適宜噴淋點(diǎn)見下表，在選擇填料的噴淋點(diǎn)密度時(shí)應(yīng)該遵循填料的效率越高，所需的噴淋點(diǎn)密度越大這一規(guī)律，依所選用的填料，確定單位面積的噴淋點(diǎn)后，在根據(jù)塔的截面積即可求得分布器的布液孔數(shù)。</p><p>　　Eckert的散裝填料塔分

112、布點(diǎn)密度推薦值：</p><p>　?。ā痘ぴ砑霸O(shè)備課程設(shè)計(jì)》表3---20）</p><p>　　4.5.2液體分布器簡要設(shè)計(jì)4.5.2.1 液體分布器的選型該吸收塔液相負(fù)荷較大，而氣相負(fù)荷相對(duì)較低，故選用槽式孔流型液體分布器。其靠重力分布液體，因而屬重力型液體分布器。其中，二級(jí)槽式分布器具有良好的布液性能，結(jié)構(gòu)簡單，氣相阻力小，應(yīng)用較為廣泛，而單級(jí)槽式液體分布器空間占位低，常在

113、塔內(nèi)空間高度受到阻制時(shí)使用。［13］4.5.2.2 分布點(diǎn)密度計(jì)算按 Eckert建議值，D≥1200時(shí)，噴淋點(diǎn)密度為42點(diǎn)/m2，因該塔液相負(fù)荷較大，設(shè)計(jì)取噴淋點(diǎn)密度為100點(diǎn)/m2。布液點(diǎn)數(shù)為n=0.785×1.42×100=153.86點(diǎn)≈154點(diǎn)液體保持管高度。取布液孔直徑為5mm，則液位保持管中的液位高度可由式得出:h=()2/2g=〔 2/（2×9.81）=10.20m</p&g

114、t;<p>　　式中：Vs—液體流量，m3/s；</p><p>　　d—布液孔直徑，m；</p><p><b>　　n—開孔數(shù)目：</b></p><p>　　k—孔流系數(shù)，通常取0.55～065；</p><p><b>　　h—液體高度，m；</b></p>&l

115、t;p>　　g—重力加速度，m/s。</p><p>　　液體高度的確定應(yīng)和布液孔的直徑協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，使各項(xiàng)參數(shù)均在適宜的范圍內(nèi)。最高液位的范圍通常在200～500mm，而布液孔的直徑宜在3mm以上。［13］</p><p>　　則液位保持管高度為：h,=1.15×1020=1173mm</p><p>　　4.5.2.3布液計(jì)算由Ls=d20nφ取&

116、lt;/p><p>　　取φ=0.60，△H=160mm</p><p>　　則：d0=()1/2=()1/2</p><p>　　= 0.0147m=14.7mm</p><p>　　液體分布器的安裝一般高于填料層表面150~300 mm (取決于操作彈性)，槽式分布器主槽分槽高度均取210mm，主槽寬度為塔徑的0.7~0.8，這里取塔徑的0.

117、7，分槽寬度由液體量及停留時(shí)間確定，最低液位為50mm為宜，最高液位由操作彈性塔內(nèi)允許高度及造價(jià)確定，一般為200 mm 左右。</p><p>　　4.6其他附屬塔內(nèi)件的選擇</p><p>　　本裝置的直徑較小可采用簡單的進(jìn)氣分布裝置,同時(shí)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(gè)篩網(wǎng)裝置,防止填料上浮.</p>

118、<p>　　4.6.1多孔型液體分布器</p><p>　　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)。</p><p>　　4.6.2直管式多孔分布器</p><p>　　根據(jù)直管液量的大小，在直管下方開2～4排對(duì)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

119、用30°或45°，直管安裝在填料層頂部以上約300㎜。</p><p>　　此形分布器用于塔徑600～800㎜，對(duì)液體的均布要求不高的場(chǎng)合。根據(jù)要求，也可以采用環(huán)形管式多孔分布器。</p><p>　　4.6.3排管式多孔分布器</p><p>　　支管上孔徑一般為3～5㎜，孔數(shù)依噴淋點(diǎn)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

120、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°、22.5°、30°或45°等，取決于液流達(dá)到填料表面時(shí)的均布狀況。主管與支管直徑由送液推動(dòng)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；采用泵送液則流速可提高。［16］</p><p>　　4.6.4填料支撐板</p><p&

121、gt;　　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(shí)起著氣液流道及其體均布作用。故要求支撐板上氣液流動(dòng)阻力太大，將影響塔的穩(wěn)定操作甚至引起塔的液泛。</p><p>　　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?yàn)闁虐迨剑涣硪活愃箽怏w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。</p><p>　　平板型支撐板結(jié)構(gòu)簡單，但自由截

122、面分率小，且因氣液流同時(shí)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，又避免了液體在板上聚集。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。</p><p>　　當(dāng)塔內(nèi)氣液負(fù)荷較大或負(fù)荷波動(dòng)較大時(shí)，塔內(nèi)填料將發(fā)生浮動(dòng)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。</p>&

123、lt;p>　　4.6.5填料壓板與床層限制板</p><p>　　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％。</p><p>　　4.6.6氣體進(jìn)出口裝置與排液裝置</p><p>　　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(duì)500mm直徑以下的小塔，可使進(jìn)氣管