水吸收丙酮填料吸收塔課程設(shè)計(jì)

1、 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 I 頁(yè)I目錄目錄目錄目錄.I第第 1 章章概述概述.11.1吸收塔的概述.11.2吸收設(shè)備的發(fā)展.11.3吸收過(guò)程在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用.2第第 2 章章設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案.32.1設(shè)計(jì)任務(wù).32.2吸收劑的選擇.32.3吸收流程的確定.42.4吸收塔設(shè)備的選擇.52.5吸收塔填料的選擇.5第第 3 章章吸收塔的工藝計(jì)算吸收塔的工藝計(jì)算.93.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù).93.1.1液相物性數(shù)據(jù).93.1.2氣相物性數(shù)據(jù).93.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù).93.2物料衡算.103.3填料塔的工藝尺寸的計(jì)算.113.3.1塔徑的計(jì)算.113.3.2填料層高度計(jì)算.123.4填料

2、層壓降的計(jì)算 zz .14第第 4 章章塔內(nèi)件及附屬設(shè)備的計(jì)算塔內(nèi)件及附屬設(shè)備的計(jì)算.15第 II 頁(yè) 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 4.1液體分布器的計(jì)算.154.2選用 DN無(wú)縫鋼管.152.5324.2.1填料塔附屬高度的計(jì)算.164.3填料支撐板.164.4填料壓緊裝置.174.5氣進(jìn)出管的選擇.174.6液體除霧器.184.7筒體和封頭的設(shè)計(jì).194.8手孔的設(shè)計(jì).204.9法蘭的設(shè)計(jì).20第第 5 章章設(shè)計(jì)總結(jié)設(shè)計(jì)總結(jié).23符號(hào)說(shuō)明符號(hào)說(shuō)明.25參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)：.27致謝致謝.28 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 1 頁(yè)第第 1 章章概述概述1.1吸收塔的概述

3、吸收塔的概述氣體吸收過(guò)程是化工生產(chǎn)中常用的氣體混合物的分離操作，其基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(shí)現(xiàn)各組分分離的單元操作。實(shí)際生產(chǎn)中，吸收過(guò)程所用的吸收劑常需回收利用。故一般來(lái)說(shuō)，完整的吸收過(guò)程應(yīng)包括吸收和解吸兩部分。在設(shè)計(jì)上應(yīng)將兩部分綜合考慮，才能得到較為理想的設(shè)計(jì)結(jié)果。作為吸收過(guò)程的工藝設(shè)計(jì)，其一般性問(wèn)題是在給定混合氣體處理量、混合氣體組成、溫度、壓力以及分離要求的條件下，完成以下工作：(1) 根據(jù)給定的分離任務(wù)，確定吸收方案；(2) 根據(jù)流程進(jìn)行過(guò)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(guò)程的設(shè)備選型或設(shè)備設(shè)計(jì)；(4) 繪制工藝流程

4、圖及主要設(shè)備的工藝條件圖；(5) 編寫工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書。1.2吸收設(shè)備的發(fā)展吸收設(shè)備的發(fā)展吸收操作主要在填料塔和板式塔中進(jìn)行，尤以填料塔的應(yīng)用較為廣泛。塔填料的研究與應(yīng)用已取得長(zhǎng)足的發(fā)展：鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、金屬環(huán)矩鞍等的出現(xiàn)標(biāo)志散裝填料朝高通量、高效率、低阻力方向發(fā)展有新的突破；規(guī)整填料在工業(yè)裝置大型化和要求高分離效率的情況下倍受重視，已成為塔填料的重要品種。填料塔仍處于發(fā)展之中，今后的研究方向主要是提高傳質(zhì)效率，同時(shí)考慮填料的強(qiáng)度、操作性能及使用上的通用因素并綜合環(huán)型、鞍型及規(guī)整填料的優(yōu)點(diǎn)開(kāi)發(fā)構(gòu)型優(yōu)越、堆積接觸方式合理、流體在整個(gè)床層均勻分布的新型填料。目前看來(lái)，填料的材質(zhì)以陶瓷、金屬、塑料為主

5、，為滿足化工第 2 頁(yè) 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 生產(chǎn)溫度和耐腐蝕要求，已開(kāi)發(fā)了氟塑料制成的填料。填料塔的發(fā)展，與塔填料的開(kāi)發(fā)研究是分不開(kāi)的。除了提高原有填料的流體力學(xué)與傳質(zhì)性能外，還開(kāi)發(fā)了效率高、放大效應(yīng)小的新型填料。加上塔填料本身具有壓降小、持液量小、耐腐蝕、操作穩(wěn)定、彈性大等優(yōu)點(diǎn)，使填料塔開(kāi)發(fā)研究達(dá)到了新的臺(tái)階。1.3吸收過(guò)程在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用吸收過(guò)程在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用化工生產(chǎn)中吸收操作廣泛應(yīng)用于混合氣體的分離：(1) 凈化或精制氣體，混合氣體中去除雜質(zhì)。如用 K2CO3水溶液脫除合成氣中的 CO2，丙酮脫除石油裂解氣中的乙炔等。(2) 制取某種氣體的液態(tài)產(chǎn)品。如用水吸收氯化氫氣

6、體制取鹽酸。(3) 混合氣體以回收所需組分。如用汽油處理焦?fàn)t氣以回收其中的芳烴。(4) 工業(yè)廢氣處理。工業(yè)生產(chǎn)中所排放的廢氣中常含有丙酮，NO，NO2，HF等有害組分，組成一般很低，但若直接排入大氣，則對(duì)人體和自然環(huán)境危害都很大。因此排放之前必須加以處理，選用堿性吸收劑吸收這些有害的氣體是環(huán)保工程中最長(zhǎng)采用的方法之一。 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 3 頁(yè)第第 2 章章設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù) 完成填料吸收塔的工藝設(shè)計(jì)及有關(guān)附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選用，繪制填料塔系統(tǒng)帶控制點(diǎn)的工藝流程圖及填料塔的設(shè)計(jì)條件圖，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。2.2吸收劑的選擇吸收劑的選擇吸收劑的對(duì)吸收操作過(guò)程

7、的經(jīng)濟(jì)性由十分重要的影響，因此對(duì)于吸收操作，選擇適宜的吸收劑具有十分重要的意義。一般情況下，選擇吸收劑，著重考慮以下方面：（1）對(duì)溶質(zhì)的溶解度大所選的吸收劑對(duì)溶質(zhì)的溶解度大，則單位的吸收劑能夠溶解較多的溶質(zhì)，在一定的處理量和分離要求條件下，吸收劑的用量小，可以有效地減少吸收劑的循環(huán)量。另一方面，在同樣的吸收劑用量下液相的傳質(zhì)推動(dòng)力大可以提高吸收效率，減小塔設(shè)備的尺寸。（2）對(duì)溶質(zhì)有較高的選擇性對(duì)溶質(zhì)有較高的選擇性即要求選用的吸收劑應(yīng)對(duì)溶質(zhì)有較大的溶解度；而對(duì)其他組分則溶解度要小或基本不溶。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 。（3）不易揮發(fā)吸收劑在操作條件下

8、應(yīng)具有較低的蒸氣壓，以避免吸收過(guò)程中吸收劑的損失提高吸收過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。（4）再生性能好由于在吸收劑再生過(guò)程中一般要對(duì)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(duì)吸收過(guò)程能耗的第 4 頁(yè) 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 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(guò)程的能量消耗。（5）粘度和其他物性吸收劑在操作條件下的粘度越低，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。此外，所選的吸收劑還應(yīng)盡可能滿足無(wú)毒性、無(wú)腐蝕性、不易燃易暴、不發(fā)泡、冰點(diǎn)低，價(jià)廉易得以及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的要求,如表 2. 1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)

9、吸收劑吸收容量（溶解度）正比于溶質(zhì)分壓吸收熱效應(yīng)很?。ń诘葴兀┏Ｓ媒祲洪W蒸解吸溶質(zhì)含量高而凈化度要求不太高的場(chǎng)合對(duì)設(shè)備腐蝕性小，不易變質(zhì)吸收容量對(duì)溶質(zhì)分壓不太敏感吸收熱效應(yīng)顯著用低壓蒸汽氣提解吸溶質(zhì)含量不高而凈化度要求很高的場(chǎng)合對(duì)設(shè)備腐蝕性大，易變質(zhì)結(jié)合以上吸收劑選擇原則和考慮經(jīng)濟(jì)最優(yōu)原則，本設(shè)計(jì)采用水作為吸收劑：丙酮在水中的溶解度大、吸收推動(dòng)力大、溶劑用量小、設(shè)備尺寸也小；水的價(jià)格低廉，本設(shè)計(jì)題目要求吸收劑用水。2.3吸收流程的確定吸收流程的確定工業(yè)上有多種吸收流程，從所選吸收劑的種類看，有用一種吸收劑的一步吸收流程和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，有單塔吸收流程和多塔吸

10、收流程；從塔內(nèi)氣液兩相的流向可分為逆流吸收流程，并流吸收流程等基本流程。此外，還有特定條件下的部分溶劑循環(huán)過(guò)程。（1）一步吸收流程和兩步吸收流程一步吸收流程一般用于混合氣體溶質(zhì)濃度較低，同時(shí)過(guò)程的分離要求不高，選用一種吸收劑即可完成吸收任務(wù)的情況。若混合氣體中溶質(zhì)濃度較高且吸收要求也高，難以用一步吸收達(dá)到吸收要求或者雖能達(dá)到吸收要求，但過(guò)程的操作費(fèi)用較高，從經(jīng)濟(jì)性的角度分析不夠適宜時(shí)，可以采用兩步吸收流程。（2）單塔吸收流程和多塔吸收流程 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 5 頁(yè)單塔吸收流程式吸收過(guò)程中的常用流程，如過(guò)程無(wú)特別需要，則一般采用單塔吸收流程。若過(guò)程的分離要求較高，使用單塔

11、操作時(shí)，所需要的塔體過(guò)高，或采用兩步吸收流程時(shí)，則需要采用多塔流程。（3）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(dòng)力大，分離效率高的顯著優(yōu)點(diǎn)，工業(yè)上如無(wú)特別需要，一般均采用逆流吸收流程。（4）部分溶劑循環(huán)吸收流程由于填料塔的分離效率受填料層上的液體噴淋量影響較大，擋液相噴淋量過(guò)小時(shí)，將降低填料塔的分離效率。因此當(dāng)塔的液相負(fù)荷過(guò)小而難以充分潤(rùn)濕填料表面時(shí)，可以采用部分溶劑循環(huán)吸收流程，以提高液相噴林量，改善塔的操作條件。結(jié)合設(shè)計(jì)要求和以上流程選擇原則，在本設(shè)計(jì)中選擇單塔逆流的操作流程：吸收推動(dòng)力大；吸收任務(wù)不大。2.4吸收塔設(shè)備的選擇吸收塔設(shè)備

12、的選擇對(duì)于吸收過(guò)程，一般具有操作液氣比大的特點(diǎn)，因而更適應(yīng)于填料塔。此外，填料塔阻力小、效率高、有利于過(guò)程節(jié)能。所以對(duì)于吸收過(guò)程來(lái)說(shuō)，以采用吸收塔的多。本設(shè)計(jì)中丙酮?dú)怏w在水中的溶解度比較大，吸收效率高，設(shè)計(jì)題目也要求采用填料塔，所以本設(shè)計(jì)選用填料塔作為氣液傳質(zhì)設(shè)。2.5吸收塔填料的選擇吸收塔填料的選擇（1）填料種類的選擇填料種類的選擇要考慮分離工藝的要求，通?？紤]以下幾個(gè)方面。 傳質(zhì)效率 即分離效率，它有兩種表示方法：一是以理論級(jí)進(jìn)行計(jì)算的表示方法，以每個(gè)理論級(jí)當(dāng)量的填料層高度表示，即 HETP 值；另一是以傳質(zhì)速率進(jìn)行計(jì)算的表示方法，以每個(gè)傳質(zhì)單元相當(dāng)?shù)奶盍系?6 頁(yè) 六盤水師范學(xué)院化工原理

13、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 層高度表示，即 HTU 值。在滿足工藝要求的前提下，應(yīng)選用傳質(zhì)效率高，即HETP（或 HTU）值低的填料。對(duì)于常用的工業(yè)填料，其 HETP(或 HTU)值可由有關(guān)手冊(cè)或文獻(xiàn)中查到，也可以通過(guò)一些經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算。 通量 在相同的液體負(fù)荷下，填料的泛點(diǎn)氣速愈高或氣相動(dòng)能因子愈大，則通量愈大，它的處理能力也愈大。因此，在選擇填料種類時(shí)，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。對(duì)于大多數(shù)常用填料，其泛點(diǎn)氣速或氣相動(dòng)能因子可在有關(guān)手冊(cè)或文獻(xiàn)中查到，也可由一些經(jīng)驗(yàn)式來(lái)估算。 填料層的壓降 填料層的壓降是填料的主要應(yīng)用性能，壓降越低，動(dòng)力消耗越低，操作費(fèi)用

14、越小。選擇低壓降的填料對(duì)熱敏性物系的分離尤為重要。比較填料層的壓降尤兩種方法：一是比較填料層單位高度的壓降；另一是比較填料層單位傳質(zhì)/p z效率的比壓降 。填料層的壓降可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，亦可從有關(guān)圖標(biāo)中查出。/Tp N 填料的操作性能 填料的操作性能主要指操作彈性，抗污堵性及抗熱敏性等。所選填料應(yīng)具有較大的操作彈性，以保證塔內(nèi)氣液負(fù)荷發(fā)生波動(dòng)時(shí)維持操作穩(wěn)定。（2）填料規(guī)格的分類 散裝填料規(guī)格的分類 散裝填料的規(guī)格通常是指填料的公尺直徑。工業(yè)塔常用的散裝填料主要有、等幾種規(guī)格。同類填料，尺16ND25ND38ND50ND76ND寸越小，分離效率越高；但阻力增加，通量減小，填料費(fèi)用也增加很多。而大

15、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定的規(guī)定，如表 2. 2表 2. 2 常用填料的塔徑與填料公稱直徑比值 D/d 的推薦值填料種類D/d 的推薦值拉西環(huán)鞍環(huán)鮑爾環(huán)階梯環(huán)環(huán)矩鞍D/d2025D/d15D/d1015D/d8D/d8 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 7 頁(yè) 規(guī)整填料規(guī)格的分類 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 125，150，250，350，500，700 等幾種規(guī)格，同種類型的規(guī)整填料，其表面積越大，傳質(zhì)效率越高，但阻力增加，通量減小，填料費(fèi)用也

16、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工藝要求，又具有經(jīng)濟(jì)合理性。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，不通規(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。一的原則來(lái)選擇填料的規(guī)格。 填料材質(zhì)的分類設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)靈活掌握，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)工業(yè)上，填料的材質(zhì)分為陶瓷，金屬和塑料三大類。a） 陶瓷填料 陶瓷填料具有良好的耐腐蝕性及耐熱性，一般能耐除氫氟酸以外的各種無(wú)機(jī)酸，有機(jī)酸的腐蝕，對(duì)強(qiáng)堿介質(zhì)，可以選用耐堿配方制造的耐堿陶瓷填料。陶瓷

17、填料因其質(zhì)脆，易碎，不易在高沖擊強(qiáng)度下使用，陶瓷填料價(jià)格便宜，具有很好的表面潤(rùn)濕性能，工業(yè)上，主要用于氣體吸收，氣體洗滌，液體萃取等過(guò)程。b）金屬填料 金屬填料可用多種材質(zhì)制成，金屬材質(zhì)的選擇主要根據(jù)物系的腐蝕性和金屬材質(zhì)的耐腐蝕性來(lái)綜合考慮。炭鋼填料造價(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)，一般能耐除以外常見(jiàn)物系的腐蝕，但其造價(jià)較高，鈦材，特種合金鋼材質(zhì)制成的填料造價(jià)極高，Cl一般只在某些腐蝕性極強(qiáng)的物系下使用。金屬填料可制成薄壁結(jié)構(gòu)（0.21.0mm） ，與同種類型，同種規(guī)格的陶瓷，塑料填料相比，它的通量大，氣體阻力小，且具有很高的抗沖

18、擊性能，能在高溫，高壓，高沖擊強(qiáng)度下使用，工業(yè)應(yīng)用主要以金屬填料為主。c） 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?。≒VC）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 100以下使用，聚丙烯填料在低溫（低于 0）時(shí)具有冷脆性，在低于 0 的條件下使用要慎重，可選用耐低溫性能好的聚氯乙稀填料。塑料填料具有質(zhì)輕，價(jià)廉，耐沖擊，不易破碎等優(yōu)點(diǎn)，多用于第 8 頁(yè) 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 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，在某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合，需要對(duì)其表面

19、進(jìn)行處理，以提高表面潤(rùn)濕性能。根據(jù)以上選擇，考慮到以下方面（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)和操作溫度而定，一般情況下，可選用塑料，金屬，陶瓷等材料。對(duì)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(duì)于溫度較高的情況，應(yīng)考慮材料的耐溫性能。（2）填料類型的選擇 填料類型的選擇是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，同一類填料塔中，比表面積大的填料雖然具有較高的分離效率，但是由于在同樣的處理量下，所需要的塔徑較大，塔體造價(jià)升高。（3）填料尺寸的選擇 實(shí)踐表明，填料塔的塔徑與填料直徑的比值應(yīng)保持不低于某一下限值，以防止產(chǎn)生較大的壁效應(yīng)，造成塔的分離效率下降。一

20、般來(lái)說(shuō)，填料尺寸大，成本低，處理量大，但是效率低，使用大于 50mm 的填料，其成本的降低往往難以抵償其效率降低所造成的成本增加。所以，一般大塔經(jīng)常使用 50mm 的填料如表 2. 3。表 2. 3 填料尺寸與塔徑的對(duì)應(yīng)關(guān)系塔徑/mm填料尺寸/mmD250250D900D900202525385080設(shè)計(jì)題目根據(jù)以上的設(shè)計(jì)原則和后面的計(jì)算得，采用塑料階梯環(huán)38 的填料。ND 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 9 頁(yè)第第 3 章章吸收塔的工藝計(jì)算吸收塔的工藝計(jì)算3.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)3.1.1液相物性數(shù)據(jù)液相物性數(shù)據(jù)對(duì)低濃度吸收過(guò)程，溶液的物性數(shù)據(jù)。由化工原理1查得 25時(shí)水的有

21、關(guān)數(shù)據(jù)如下：密度： 3kg/m粘度： 3.217/()Lkgm s表面張力： 2272/932731.2/Lg skg h丙酮在水中的擴(kuò)散系數(shù)：624.7844 10/LDmh3.1.2氣相物性數(shù)據(jù)氣相物性數(shù)據(jù)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量:0.0204 58.080.9796 2929.59/vmiMy Mig mol混合氣體的平均密度： 3101.3 29.591.2092/8.314 298vmvmPMkg mRT混合氣體的粘度可近似取空氣的粘度，查化工原理1 25空氣粘度： 0.01840.066/()Vmpa skgm h 第 10 頁(yè) 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 查化工原理1丙酮

22、在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)： 20.04608/VDmh3.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù)氣液相平衡數(shù)據(jù)查化工原理1得常壓下 25時(shí)丙酮在水中的亨利系數(shù)為：213.21EKpa相平衡常數(shù)： 213.21=2.1047101.3Emp溶解度系數(shù)： 3997.080.2595/()213.21*18.02LsHkmolKpa mEM3.2物料衡算物料衡算如下圖所示，全塔物料衡算是一個(gè)定態(tài)操作逆流式接觸的吸收塔，各個(gè)符號(hào)表示的意義如下：V惰性氣體流量，Kmol/h；L純吸收劑流量，Kmol/h；Y1、Y2進(jìn)出吸收塔氣體的摩爾比；X1、X2進(jìn)出塔液體中溶質(zhì)質(zhì)量的摩爾比進(jìn)塔氣體摩爾比：1110.040.0416711 0

23、.04yYy出塔氣體摩爾比： 2220.0020.00211 0.002yYy進(jìn)塔空氣相流量：2083.33273(1 0.04)81.795/22.427325Vkmol h 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 11 頁(yè)該吸收塔過(guò)程屬最低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比可按下式計(jì)算，即：12min12()YYLYVXm對(duì)于純?nèi)軇┪者^(guò)程，進(jìn)塔液相組成： ； 02Xmin0.041670.002()2.0040.0416702.1047LV取操作液氣比： min1.6()1.6 2.0043.2064LLVV 81.795 3.2064262.27/Lkmol h)()(2121XX

24、LYYV181.795(0.041670.002)0.01272262.27X3.3填料塔的工藝尺寸的計(jì)算填料塔的工藝尺寸的計(jì)算3.3.1塔徑的計(jì)算塔徑的計(jì)算采用?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速：氣相質(zhì)量流量： 2083.33 1.20922519.16/Vkg h液相質(zhì)量流量課近似按純水的流量計(jì)算，即： 262.27 18.024726.11/Lkg hBain-Hougen 關(guān)聯(lián)式： 20.221/8L3()()A-K() ()tVVFLLvLauwlggw查化工原理課程設(shè)計(jì)3得：； 38D N132. 5ta，0. 910. 204A1.175K解得：2.75644F取 ；0.70.7 2.

25、756441.9295/Fuum s由 ； 44 2083.33 36000.61813.14 1.9295SVDmu第 12 頁(yè) 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 圓整塔徑，取 ；0.7Dm泛點(diǎn)率校核： ；22083.33 36001.5045/13.14 0.74um s （在允許范圍內(nèi)）1.9295100%69.99%2.75644Fuu填料規(guī)格校核： ；70018.42838Dd噴淋密度的校核： 取最小潤(rùn)濕速率： hmmLV/08. 0)(3min查化工原理課程設(shè)計(jì)3得：；32/5 .132mmat；hmmaLUtw23minmin/6 .105 .13208. 0)(；min22

26、2/4726.11/997.0812.3230.7850.7850.785 0.7LLLUUDD經(jīng)以上校核可知，填料塔在直徑選用 D=700 mm 合理。3.3.2填料層高度計(jì)算填料層高度計(jì)算； ；*112.1047 0.012720.0277YmX02*2 mXY脫因系數(shù)為： ；2.1047 81.7950.66262.27mVSL氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為：；*12*22110.041670ln(1)ln(1 0.66)0.666.020311 0.660.0020OGYYNSSSYY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：，查化工原理課程設(shè)計(jì)220.750.10.050.221 exp 1.

27、45()()()() wcLtLLtLtLLLLtaUaUUaaga 3得： ；2/427680/33hkgcmdync液體質(zhì)量通量為：；224726.1112286.78/()0.785 0.7LUkgmh220.750.10.050.22842768012286.7812286.78132.512286.781 exp 1.45()()()()0.7229932731.2132.5 3.217997.081.27 10997.08 932731.2 132.5 wtaa 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 13 頁(yè)氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算： ；)()()(237. 03/17 . 0R

28、TDaDaUkVtVVVVtVG氣體質(zhì)量通量： ；222083.33 1.20926549.23/()0.785 0.7VUkgmh 0.71/326549.230.066132.5 0.046080.237()()()0.06354/()132.5 0.0661.2092 0.046088.314 298 Gkkmolmh Kpa液膜吸收系數(shù)又下式計(jì)算：2/31/21/382/31/21/360.0095()()()12286.783.2173.217 1.27 100.0095()()()0.2984/0.7920 132.5 3.217997.08 4.7844 10997.08LLLL

29、wLLLLUgkaDm h由 查化工原理課程設(shè)計(jì)3得 ；1 . 1WGGakak45. 1則；1.11.130.06354 0.7229 132.5 1.459.15896/() GGwk ak amolmh Kpa ；0.40.40.2984 0.7229 132.5 1.4533.162 /LLwk ak aL h ；69.99%50%Fuu由 ；得：akuuakGFG4 . 15 . 05 . 91akuuakLFL2 . 25 . 06 . 21；1.431 9.5(0.72290.5) 9.1589619.799/() Gkakmolmh Kpa；2.212.6(0.72290.5)

30、 33.16236.33 /LkaL h則 ；3116.3857/()111119.7990.2595 36.33 GGLk akmolmh Kpak aHk a由 ；281.7950.226969.15896 101.3 0.785 0.7OGYGVVHmK aK aP第 14 頁(yè) 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 由 得 ；0.22696 6.02036.25OGOGZHNm1.31.3 6.258.125ZZm設(shè)計(jì)填料層高度為 9m。查化工原理課程設(shè)計(jì)3得：對(duì)于階梯環(huán)填料 ，取158Dhmmh6max；15hD1570010500hm m計(jì)算得填料層高度為 9000mm，故不需分段。

31、3.4填料層壓降的計(jì)算填料層壓降的計(jì)算 zz采用?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖計(jì)算填料層壓降：橫坐標(biāo)： ，查化工原理課程設(shè)計(jì)30.50.54726.111.2092()()()0.0652517.16997.08VLVL得：；1116mP縱坐標(biāo)： ；220.20.21.5045116 1.451.20923.2170.059639.8997.08pVLLug查化工原理課程設(shè)計(jì)查圖 4-53得： ；50 9.81490.5/P Zpa m填料層壓降為： 490.5 94414.5 Ppa 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 15 頁(yè)第第 4 章章塔內(nèi)件及附屬設(shè)備的計(jì)算塔內(nèi)件及附屬設(shè)備的計(jì)算4.1液體分布

32、器的計(jì)算液體分布器的計(jì)算（1）液體分布器的選型該塔液相負(fù)荷較大，而氣相負(fù)荷相對(duì)較低，故選用蓮蓬頭分布器。蓮蓬頭的直徑約為塔徑的 1/4 左右，蓮蓬球面上開(kāi)有許多 10mm 的小孔，噴灑角為80。4.2 選用 DN無(wú)縫鋼管2.532接管管徑 DN=32*2.5 第 16 頁(yè) 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (2)分布點(diǎn)密度計(jì)算D=700 時(shí)取噴淋點(diǎn)密度為 170，布液點(diǎn)數(shù)為220.785170 0.785 0.7170 65.39nD則蓮蓬頭分 3 圈，布液點(diǎn)直徑為 10mm，間距為 15mm，塔底液體保持高度2022H40.0017980.0165.39 0.6 9.81H4H0.034

33、380.04圓整： SLdngm22017020.0165.39 0.6 244997.080.001798 SLSLdnggLm4.2.1填料塔附屬高度的計(jì)算填料塔附屬高度的計(jì)算一個(gè)完整的吸收塔，除了填料高度外，還有其他附屬高度，因此塔高的計(jì)算還包括塔附屬高度的計(jì)算塔填料層上部的高度：可取。塔底液相停留時(shí)間可取 2min,塔釜被占高1h1.52m度222/604726.11 2/600.41080.785997.08 0.785 0.7LfLwhmD 塔底空間高度取。2h1.0m 塔的附屬總高為： 。12+1.52 1 0.41082.9308附 fhhh hm 所以塔的總高：2.9308

34、911.9308附hhzm 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 17 頁(yè)4.3填料支撐板填料支撐板填料支撐裝置對(duì)保證填料塔的操作性能具有巨大的作用，對(duì)填料支撐裝置的基本要求是：有足夠的強(qiáng)度以支撐填料的重量；提供足夠大的自由截面，盡量減小 8 兩相的流體阻力；有利于液體分布；乃腐蝕性能好，便于各種材料制造，以及安裝拆卸方便。評(píng)價(jià)填料支撐裝置的性能優(yōu)劣，主要根據(jù)它能否在支撐板與填料的接觸壓力，提供足夠大的自由截面。常用的填料支撐裝置有柵板型，孔管型，駝峰型等，對(duì)于散裝填料，通常選用孔管型、駝峰型等。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

35、，為此，一般在填料層頂部設(shè)壓板或床層限制板。設(shè)計(jì)中,為防止填料支撐裝置處壓降過(guò)大甚至發(fā)生液泛,要求填料支撐裝置的自由截面積應(yīng)大于 75%。本設(shè)計(jì)依據(jù)塔徑選用柵板型支撐板如表 4. 1。圖 4. 1 柵板式填料支承裝置示意圖4.4填料壓緊裝置填料壓緊裝置為防止在上升氣流的作用下填料床層發(fā)生松動(dòng)或跳動(dòng),需在填料層上方設(shè)置填料壓緊裝置.填料壓緊裝置有壓緊柵板,壓緊網(wǎng)板,金屬壓緊器等不同類型.對(duì)于散裝填料,可選第 18 頁(yè) 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 用壓緊網(wǎng)板,液可選用壓緊柵板,在其下方,根據(jù)填料的規(guī)格敷設(shè)一層金屬網(wǎng),并將其與壓緊柵板固定;對(duì)于規(guī)整填料,通常選用壓緊柵板.設(shè)計(jì)中,為防止在填

36、料壓緊裝置處壓降過(guò)大甚至發(fā)生液泛,要求填料壓緊裝置的自由截面積應(yīng)大于 70%.本設(shè)計(jì)中填料塔在填料裝填后于其上方安裝填料壓緊柵板。4.5氣進(jìn)出管的選擇氣進(jìn)出管的選擇由公式 ：VsuVd4（1）氣體管：）氣體管： 4481. 7950. 0538 (1020/)360010svVVdumsu： 選的流體輸送用無(wú)縫鋼管（GB/T8163-1999 流體輸送用無(wú)縫鋼管 ）219 6標(biāo)記：10- GB/T8163-1999219 6查GB/T17395-1998 無(wú)縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差 ，具體參數(shù)見(jiàn)表 4-1。（2）液體管：）液體管： 4481. 7950. 1902 0. 82. 0/3

37、6000. 8svVVdumsu選的流體輸送用無(wú)縫鋼管（GB/T8163-1999 流體輸送用無(wú)縫鋼管 ） ，219 6彎管結(jié)構(gòu) R 為 750mm。標(biāo)記：10- GB/T8163-1999219 6查GB/T17395-1998 無(wú)縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差 ，具體參數(shù)見(jiàn)表 4. 1。表 4. 1 普通鋼管尺寸及單位長(zhǎng)度理論重量外徑，mm壁厚，mm單位長(zhǎng)度理論重量，kg/m219631.52322.52.15 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 19 頁(yè)4.6液體除霧器液體除霧器除沫裝置安裝在液體再分布器上方，用以除去出氣口氣流中的液滴。由于二氧化硫溶于水中易于產(chǎn)生泡沫為了防止泡

38、沫隨出氣管排出，影響吸收效率，采用除沫裝置，根據(jù)除沫裝置類型的使用范圍，該填料塔選取絲網(wǎng)除沫器如圖 4. 1，表 4. 1。圖 4. 2DN300-600 上裝式絲網(wǎng)除沫器標(biāo)記：HG/T21618 絲網(wǎng)除沫器 S500-100 SP NS-80/316圖 4. 3 DN500 上裝式絲網(wǎng)除沫器 mm主要外形尺寸重量（kg）公稱直徑DNHH1D絲網(wǎng)格柵及定距桿支承件5001002105002.812.890.19第 20 頁(yè) 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 4.7筒體和封頭的設(shè)計(jì)筒體和封頭的設(shè)計(jì)（1）筒體的設(shè)計(jì)）筒體的設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)：筒體（JB1153-73）如表 4. 2表 4. 2 筒體

39、的容積、面積及重量公稱直徑Dg(mm)一米高的容積V(m3)一米高的內(nèi)裹面積Fg(m2)壁厚S(mm)一米高筒節(jié)鋼板理論重量(kg)7000.2831.88460（2）封頭的設(shè)計(jì)如）封頭的設(shè)計(jì)如圖 4. 1圖 4. 4 橢圓形封頭的結(jié)構(gòu)示意圖選用標(biāo)準(zhǔn)：選取橢圓形封頭（JB1153-73）如表 4. 3表 4. 3 筒體的容積、面積及重量公稱直徑Dg(mm)曲面高度h1(mm)直邊高度H2(mm)厚度S(mm)重量G(kg)70016025412.4 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 21 頁(yè)4.8手孔的設(shè)計(jì)手孔的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化手孔的公稱直徑有 DN150、DN250 兩種。選用手孔 A P

40、N0.6,DN150,JB589-79-24.9法蘭的設(shè)計(jì)法蘭的設(shè)計(jì) （1）管法蘭的選擇選用標(biāo)準(zhǔn)：HG20593-97 板式平焊鋼制管法蘭（歐洲體系）如圖 4. 5，表 4. 4圖 4. 5 板式平焊鋼制法蘭（PL）表 4. 4 PN0.6MPa（6.0bar）板式平焊鋼制管法蘭 （mm）管子直徑/mm1A法蘭內(nèi)徑/mm1B螺栓孔中心圓直徑/mmK公稱直徑/mmDN螺栓孔直徑/mmL螺栓孔數(shù)量 n法蘭外徑/mmD法蘭厚度/mmC法蘭理論重量 kg液體進(jìn)出口3233 752511410014氣體進(jìn)出口219222295200228340249.24標(biāo)記：第 22 頁(yè) 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)

41、計(jì)說(shuō)明書 液體進(jìn)出口：HG 20593 法蘭 PL25-0.6 FF Q235-A氣體進(jìn)出口：HG 20593 法蘭 PL200-0.6 FF Q235-A（2）容器法蘭的選擇如圖 4. 7 ，表 4. 4選用標(biāo)準(zhǔn)：JB/T4701-2000 甲型平焊法蘭標(biāo)記：法蘭 P 1400-0.25 JB/T4701-2000圖 4. 6 甲型平焊法蘭平面密封面（代號(hào) P）圖 4. 7PN0.25MPa 甲型平焊法蘭的結(jié)構(gòu)尺寸 （mm）法蘭，mm螺柱公稱直徑DN，mmDD1d規(guī)格數(shù)量7007557053626M2420 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 23 頁(yè)第第 5 章章設(shè)計(jì)總結(jié)設(shè)計(jì)總結(jié)表

42、5. 1 填料設(shè)計(jì)總表表 5. 2 吸收塔的吸收劑表意義及符號(hào)結(jié)果混合氣體處理量 G20003/ms氣液相平衡常數(shù) m2.1047進(jìn)塔氣相摩爾比 Y10.04167出塔氣相摩爾比 Y20.002進(jìn)塔液相摩爾比 X10.01272出塔液相摩爾比 X20最小液氣比min(/)L V2.004混合氣體平均試量M29.59混合氣體的密度L1.20923/Kg m混合氣體的粘度V0.0184mpa s 吸收劑用量 L262.27/kmol h意義及符號(hào)結(jié)果填料直徑Pd38mm填料比表面積ta132.5m2/m3散裝填料壓降填料因子平均值116(1/m)散裝填料泛點(diǎn)填料因子平均值170(1/m)第 24 頁(yè) 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 吸收劑粘度L3.217/()kgm s表 5. 3 塔設(shè)備計(jì)算表意義及符號(hào)結(jié)果塔徑 D0.7m塔高 H11.9308m填料層高Z8.125m填料塔上部高度 h11.52m填料塔下部高度2h1.0 m氣相總傳質(zhì)單元高度OGH0.22696m氣相總傳質(zhì)單元數(shù)OGN6.0203空塔氣速fu2.75644m/s泛點(diǎn)率 f69.99% 六盤水師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 25 頁(yè)圖 5. 1 Eckert 關(guān)聯(lián)圖符號(hào)說(shuō)明符號(hào)說(shuō)明英文字母英文字母A填料層的有效傳質(zhì)比表面積（m/m）aw填料層的潤(rùn)滑比表面