水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计化工原理毕业论文

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)吉林化工学院化 工 原 理 课 程 设 计题目 水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计 教 学 院 化工与材料工程学院 专业班级 轻化0802 学生姓名 学生学号 指导教师 2010年11月 18 日 课程设计任务书1、设计题目：水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计；矿石焙烧炉送出的气体冷却到25后送入填料塔中，用20清水洗涤洗涤除去其中的SO2。入塔的炉气流量为6000m3。文氏管吸收器结构简单、设备小、占空间少、气速高、处理量大、气液接触好、传质较容易，特别适用于捕集气流中的微小颗粒物。但因气液并流，气液接触时间短，不适合难溶或反响速度慢的气液吸收，而且压力损失大(8009000h)，能耗高 4. 液膜吸收器：在液膜吸收器中，气液两相在流动的液膜外表上接触。液膜是沿着圆管或平板的纵向外表流动的。有三种类型的液膜吸收器：列管式吸收器：液膜沿垂直圆管的内壁流动；板状填料吸收器：填料是一些平行的薄板，液膜沿垂直薄板的两测流动； 升膜式吸收器：液膜向上反向流动。目前，液膜吸收器应用比拟少，其中最常见的是列管式吸收器，常用于从高浓度气体混合物同时取出热量的易溶气体氯化氢，二氧化硫的吸收。填料吸收器 填料吸收器是装有各种不同形状填料的塔。喷淋液体沿填料外表流下，气液两相主要在填料的润湿外表上接触。设备单位体积内的填料外表积可以相当大，因此，能在较小的体积内得到很大的传质外表。但在很多情况下，填料的活性接触外表小于其几何外表。 5. 填料吸收器：填料吸收器一般作成塔状，塔内装有支撑板，板上堆放填料层。喷淋的液体通过分布器洒向填料。在吸收器内，填料在整个塔内堆成一个整体。有时也将填料装成几层，每层的下边都设有单独的支撑板。当填料分层堆放时，层与层之间常装有液体再分布装置。在填料吸收器中，气体和液体的运动经常是逆流的。而很少采用并流操作。但近年来对在高气速条件下操作的并流填料吸收器给予另外很大的关注。在这样高的气速下，不但可以强化过程和缩小设备尺寸，而且并流的阻力降也要比逆流时显著降低。这样高的气速在逆流时因为会造成液泛，是不可能到达的。如果两相的运动方向对推动力没有明显的影响，就可以采用这种并流吸收器。近年来,开发使用了斜孔塔盘、导向筛板、网孔塔盘、大孔筛板、浮阀-筛板复合塔盘以及浮动喷射塔板、旋流塔板等。填料塔所用填料,对于乱堆填料除拉西环、鲍尔环外,阶梯环、金属矩鞍环已大量采用;由于金属丝网及金属板波纹填料规整填料的使用,并配合新型塔内件结构使填料塔的效率大为提高,因此应用范围日益扩大。更多的新型材料将有助于开发各种塔的进一步开展。在化工生产中所处理的原料中间产物粗产品等几乎都是混合物，而且大局部是均相混合物，为进一步加工和使用，常需将这些混合物别离为较纯洁或几乎纯态的物质。对于均相物系，要想进行组分间的别离，必须要造成一两个物系，利用原物系中各组分间某种物性的差异，而使其中某个组分或某些组分从一相转移到另一相，以到达别离的目的。物质在相间的转移过程称为物质传递过程。吸收单元操作是化学工业中常见的传质过程。气体的吸收在化工生产中主要用来到达以下几种目的 (1)别离混合气体以获得一定的组分。例如用硫酸处理焦炉气以回收其中的二氧化硫，用气油处理焦炉气以回收其中的芳烃，用液态烃处理裂解气以回收其中的乙烯、丙烯等。(2)除去有害组分以净化气体。例如用水和碱液脱除合成二氧化硫原料气中的二氧化碳，用丙酮脱除裂解气中的乙炔等。(3)制备某种气体的溶液。例如用水吸收二氧化氮以制造硝酸，用水吸收氯化氢以制备盐酸，用水吸收甲醛以制备福尔马林溶液等。(4)保护环境。例如：电厂的锅炉尾气含二氧化硫。硝酸生产尾气含一氧化氮等有害气体，均须用吸收方法除去。(5)用液体吸收气体获得半成品或成品。例如：用水吸收氯化氢制取盐酸；在硫酸生产中SO3吸收；用水或碱溶液吸收氮氧化物生产硝酸或硝酸盐。这类吸收，吸收后就不再进行解吸了。(6)从气体混合物中回收有价值的组分。为了防止有价值组分的损失并污染环境，例如：易挥发性溶剂如醇、酮、醚等的回收。 塔设备在化工生产中的作用和地位塔设备是化学工业、石油工业、石油化工等生产中最重要的设备之一。在塔设备中能进行的单元操作有:精馏、吸收、解吸、气体的增浓及冷却等。在化工、石油化工及炼油厂中,塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额,以及三废处理和环境保护等各个方面,都有重大影响。在化工和石油化工生产装置中,塔设备的投资费用占整个工艺设备费用的25.39%,炼油和煤化工生产装置占34.85%。它所耗用的钢材重量在各类工艺设备中所占的比例也较多,例如在年产250万吨常压及减压炼油蒸馏装置中耗用的钢材重量占62.4%,年产60及120万吨的催化裂化装置占48.9%。因此,塔设备的设计和研究,对化工、炼油等工业的开展起着重大作用。 化工生产对塔设备的要求塔设备除了应满足特定的化工工艺条件(如温度、压力及耐腐蚀)外,为了满足工业生产的需要还应到达以下要求:(1) 生产能力大,即气液处理量大;(2) 高的传质和传热效率,即气液有充分的接触空间、接触时间和接触面积;(3) 操作稳定,操作弹性大,即气液负荷有较大波动时仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作,且塔设备应能长期连续运转;(4) 流体流动的阻力小,即流体通过听设备的压力降小,以到达节能降低操作费用的要求;(5) 结构简单可靠,材料耗用量小,制造安装容易,以到达降低设备投资的要求。在实际上,任何一个塔设备能同时到达上述的诸项要求是很困难的,因此只能从生产需要及经济合理的要求出发,抓住主要矛盾进行设计。随着人们对于增大生产能力、提高效率、稳定操作和降低压力降的追求,推动着各种新型塔结构的出现和开展。第2章 设计方案吸收过程的设计方案主要包括吸收剂的选择、吸收流程的选择、解吸方法选择、设备类型选择、操作参数的选择等内容.对于吸收操作,选择适宜的吸收剂,具有十分重要的意义.其对吸收操作过程的经济性有着十分重要的影响.一般情况下,选择吸收剂,要着重考虑如下问题.(一)对溶质的溶解度大所选的吸收剂多溶质的溶解度大,那么单位量的吸收剂能够溶解较多的溶质,在一定的处理量和别离要求下,吸收剂的用量小,可以有效地减少吸收剂循环量,这对于减少过程功耗和再生能量消耗十分有利.另一方面,在同样的吸收剂用量下,液相的传质推动力大,那么可以提高吸收效率,减小塔设备的尺寸.(二)对溶质有较高的选择性对溶质有较高的选择性,即要求选用的吸收剂应对溶质有较大的溶解度,而对其他组分那么溶解度要小或根本不溶,这样,不但可以减小惰性气体组分的损失,而且可以提高解吸后溶质气体的纯度.(三)不易挥发吸收剂在操作条件下应具有较低的蒸气压,以防止吸收过程中吸收剂的损失,提高吸收过程的经济性.(四)再生性能好由于在吸收剂再生过程中,一般要对其进行升温或气提等处理,能量消耗较大,因而,吸收剂再生性能的好坏,对吸收过程能耗的影响极大,选用具有良好再生性能的吸收剂,往往能有效地降低过程的能量消耗.以上四个方面是选择吸收剂时应考虑的主要问题,其次,还应注意所选择的吸收剂应具有良好的物理、化学性能和经济性.其良好的物理性能主要指吸收剂的粘要小,不易发泡,以保证吸收剂具有良好的流动性能和分布性能.良好的化学性能主要指其具有良好的化学稳定性和热稳定性,以防止在使用中发生变质,同时要求吸收剂尽可能无毒、无易燃易爆性,对相关设备无腐蚀性(或较小的腐蚀性).吸收剂的经济性主要指应尽可能选用廉价易得的溶剂.表21 物理吸收剂和化学吸收剂的特性物理吸收剂化学吸收剂1吸收容量溶解度正比于溶质分压2吸收热效应很小近于等温3常用降压闪蒸解吸4适于溶质含量高，而净化度要求不太高的场合5对设备腐蚀性小，不易变质1吸收容量对溶质分压不太敏感2吸收热效应显著3用低压蒸汽气提解吸4适于溶质含量不高，而净化度要求很高的场合5对设备腐蚀性大，易变质的选择吸收工艺流程确实定工业上使用的吸收流程多种多样，可以从不同角度进行分类，从所选用的吸收剂的种类看，有仅用一种吸收剂的一步吸收流程和使用两种吸收剂的两步吸收流程，从所用的塔设备数量看，可分为单塔吸收流程和多塔吸收流程，从塔内气液两相的流向可分为逆流吸收流程、并流吸收流程等根本流程，此外，还有用剂循环流程。于特定条件下的局部溶一一步吸收流程和两步吸收流程一步流程一般用于混合气体溶质浓度较低，同时过程的别离要求不高，选用一种吸收剂即可完成任务的情况。假设混合气体中溶质浓度较高且吸收要求也高，难以用一步吸收到达规定的吸收要求，但过程的操作费用较高，从经济性的角度分析不够适宜时，可以考虑采用两步吸收流程。二单塔吸收流程和多塔吸收流程单塔吸收流程是吸收过程中最常用的流程，如过程无特别需要，那么一般采用单塔吸收流程。假设过程的别离要求较高，使用单塔操作时，所需要的塔体过高，或采用两步吸收流程时，那么需要采用多塔流程通常是双塔吸收流程三逆流吸收与并流吸收吸收塔或再生塔内气液相可以逆流操作也可以并流操作，由于逆流操作具有传质推动力大，别离效率高具有多个理论级的别离能力的显著优点而 广泛应用。工程上，如无特别需要，一般均采用逆流吸收流程。四局部溶剂循环吸收流程由于填料塔的别离效率受填料层上的液体喷淋量影响较大，当液相喷淋量过小时，将降低填料塔的别离效率，因此当塔的液相负荷过小而难以充分润湿填料外表时，可以采用局部溶剂循环吸收流程，以提高液相喷淋量，改善踏的操作条件。吸收工艺流程图及工艺过程说明吸收塔的设备选择对于吸收过程,能够完成其别离任务的塔设备有多种,如何从众多的塔设备中选出适宜的类型是进行工艺设计的首要工作.而进行这一项工作那么需对吸收过程进行充分的研究后,并经多方案比照方能得到较满意的结果.一般而言,吸收用塔设备与精馏过程所需要的塔设备具有相同的原那么要求,即用较小直径的塔设备完成规定的处理量,塔板或填料层阻力要小,具有良好的传质性能,具有适宜的操作弹性,结构简单,造价低,易于制造、安装、操作和维修等.但作为吸收过程,一般具有操作液起比大的特点,因而更适用于填料塔.此外,填料塔阻力小,效率高,有利于过程节能,所以对于吸收过程来说,以采用填料塔居多.但在液体流率很低难以充分润湿填料,或塔径过大,使用填料塔不经济的情况下,以采用板式塔为宜.填料的选择 填料的选择尤为重要，所选填料既要满足生产工艺的要求,又要使设备投资和操作费用较低但各种填料的结构差异较大，具有不同的优缺点，因此在使用上应根据具体情况选择不同的塔填料。在选择塔填料时，应该主要考虑如下几个问题：(1) 填料的性能（一） 比外表积：单位体积填料所具有的外表积称为填料的比外表积，常以a表示，其单位为.（二） 空隙率：单位体积填料所具有的空隙体积，称为填料的空隙率，以表示，其单位是.（三） 填料因子：由以上两个填料特性组合成的形式，成为干填料因子，其单位。但填料经喷淋后外表覆盖了液层，其值发生了变化，故把实验获得的有液体喷淋条件下的相应数值，成为湿填料因子，简称填料因子，以表示。（四） 单位体积填料层的填料个数，以n表示。2填料的类型与选择一填料的类型填料的种类很多，可分为实体填料和网体填料两大类。实体填料用陶瓷、金属、塑料制成，主要有拉西环及其衍生型、鞍型、波纹填料等。网型填料用金属丝网或多孔金属片制成，主要有鞍型、压延孔环、波纹网填料等。填料也可按装料方法分为乱堆填料和整砌填料，乱堆填料指各种颗粒型填料，如拉西环、鞍型、网环等。整砌填料主要是指各种组合填料，如实体波纹板、波纹网、大尺寸的十字环等。常见的填料如下：a拉西环：拉西环是最早使用的一种人工填料，为一外径与高相等的圆环。其构造简单、制造容易，但由于其存在较严重的塔壁偏流和沟流现象，目前在工业上应用减少。b鲍尔环：鲍尔环是在20世纪50年代初期从拉西环的根底上开展起来的，其结构是在拉西环的环壁上开两排长方形窗孔，被切开的环壁形成叶片，一边与壁相连，另一端向环内弯曲，并在中心处与其他的叶片相连。鲍尔环的这种结构提高了环内空间和环内外表的有效利用程度，使气体阻力降低，液体分布有所改善，因而在实际应用中受到重视。c阶梯环：阶梯环是对鲍尔环加以改良的产品。环壁上开有窗口，环内有两层互相交存的十字型翅片。环壁局部的高度仅为直径的一半，其轴向的一端为向外翻卷的喇叭口，高度为全高的，由于轴向两端不对称，在填料层中各环相互呈点接触。d鞍型填料：鞍型填料是一种敞开式的、没有内外表的填料，包括弧鞍型和矩鞍型两种。弧鞍型的结构简单，用陶瓷制成，由于其两面的对称结构在填料层中易相互重叠，故使填料外表不能被充分利用，影响了传质效果。矩鞍型在填料层中不相互重叠，因此填料外表利用率好，传质效果比相同尺寸的拉西环好。e颗粒型网体填料：颗粒型网体填料是由金属丝网或多孔金属片制成。因丝网材料很薄，填料可以做得很小，所以其比外表积都很大，而且孔隙率大，液体分布均匀，液膜薄，传质效果好，属于高效填料。f波纹填料：波纹填料是一种整砌结构的新型填料。它有由许多波纹型薄板垂直方向叠在一起，组成盘状。可有网体和实体两种结构。由于其结构紧凑，故具有很大的比外表积。二填料种类的选择填料种类的选择要考虑别离工艺的要求，通常考虑以下几个问题：a传质效率 传质效率即别离效率，它有两种表示方法：一是以理论级计算的表示方式，以每个理论级当量的填料层高度表示，即HETP；另一是以传质效率进行计算的表示方式，以每个传质单元相当的填料层高度表示，即HTU。b通量 在相同的液体负荷下，填料的泛点气速越高或气象动能因子越大，那么通量越大，塔的处理能力就越大。因此，在选择填料种类时，在保证具有较高传质效率的前提下，应选择具有较高泛点气速或气象动能因子的填料。c填料层的压降 填料层的压降是填料的主要性能，填料层的压降越低，动力消耗越低，操作费用越少。选择低压降的填料对热敏性物质尤为重要。比拟填料的压降有两种方法：一是比拟填料层单位高度的压降；另一是比拟填料层单位传质效率的比压降。d填料的操作性能 填料的操作性能主要指操作弹性、抗污堵性及抗热敏性等。所选填料应具有较大的操作弹性，以保证塔内气液负荷发生波动时维持稳定操作。同时，还因=应具有一定的抗污堵、康热敏能力，以适应物料的变化及塔内温度的变化。此外，所选的填料要便于安装、拆卸和检修。(3) 填料尺寸的选择 实践说明，填料塔的塔径与填料直径的比值应保持不低于某一下限值，以防止产生较大的壁效应，造成塔的别离效率下降。一般来说，填料尺寸大，本钱低，处理量大，但是效率低，使用大于50mm的填料，其本钱的降低往往难以抵偿其效率降低所造成的本钱增加。所以，一般大塔经常使用50mm的填料。表22 填料尺寸与塔径的对应关系塔径填料尺寸D300300D900D900202525385080(4).填料材质的选择 对于填料材质的原那么，应根据吸收系统的介质以及操作温度而定，一般情况下，可以选用塑料，金属，陶瓷等材料。对于腐蚀性介质应采用相应的抗腐蚀性材料，温度高的应采用材料的耐温性能好的，温度低的应从考虑节省能源的角度选择。本设计考虑以上因素，采用了DN38聚丙稀所料阶梯环填料， 相关数据如下公称直径DN mm外径高厚 d 比外表积 m2m3空隙率 %个数n m-3堆积密度 p kgm3干填料因子 m-138381991272001758依据所用的吸收剂不同可以采用不同的再生方法，工业上常用的吸收剂再生方法主要有减压再生，加热再生及气提再生等。一减压再生闪蒸吸收剂的减压再生是最简单的吸收剂再生方法之一。在吸收塔内，吸收了大量溶质后的吸收剂进入再生塔并减压，使得溶如吸收剂中的溶质得以再生。该方法最适用于加压吸收，而且吸收后的后续工艺处于常压或较低压力的条件，如吸收操作处于常压条件下进行，假设采用减压再生，那么解吸操作需在真空条件下进行，那么过程可能不够经济。二加热再生加热再生也是吸收剂再生最常用的方法。吸收了大量溶质后的吸收剂进入再生塔内并加热使其升温，溶入吸收剂中的溶质得以解吸。由于再生温度必须高于解吸温度，因而，该方法最适用于常温吸收或在接近于于常温的吸收操作，否那么，假设吸收温度较高，那么再生温度必然更高，从而，需要消耗更高品位的能量。一般采用水蒸汽作为加热介质，加热方法可以依据具体情况采用直接蒸汽加热或采用缉间接蒸汽加热。三气提再生气提再生是在再生塔的底部通入惰性气体，使吸收剂外表溶质的分压降低，使吸收剂得以再生。常用气提气体是空气和水蒸气。操作温度的选择对于物理吸收而言,降低操作温度,对吸收有利.但低于环境温度的操作温度因其要消耗大量的制冷动力而一般是不可取的,所以一般情况下,取常温吸收较为有利.对于特殊条件的吸收操作必须采用低于环境的温度操作.对于化学吸收,操作温度应根据化学反响的性质而定,既要考虑温度对化学反响速度常数的影响,也要考虑对化学平衡的影响,使吸收反响具有适宜的反响速度.对于再生操作,较高的操作温度可以降低溶质的溶解度,因而有利于吸收剂的再生.操作压力的选择对于物理吸收,加压操作一方面有利于提高吸收过程的传质推动力而提高过程的传质速率,另一方面,也可以减小气体的体积流率,减小吸收塔径.所以操作十分有利.但工程上,专门为吸收操作而为气体加压,从过程的经济性角度看是不合理的,因而假设在前一道工序的压力参数下可以进行吸收操作的情况下,一般是以前道工序的压力作为吸收单元的操作压力.对于化学吸收,假设过程由质量传递过程控制,那么提高操作压力有利,假设为化学反响过程控制,那么操作压力对过程的影响不大,可以完全根据前后工序的压力参数确定吸收操作压力,但加大吸收压力依然可以减小气相的体积流率,对减小塔径仍然是有利的.对于减压再生(闪蒸)操作,其操作压力应以吸收剂的再生要求而定,逐次或一次从吸收压力减至再生操作压力,逐次闪蒸的再生效果一般要优于一次闪蒸效果.液气比的选择在吸收塔内吸收剂的用量L和被处理气体的流量G的比值称为液气比.吸收剂的用量或液气比确实定是吸收装置设计计算中的重要内容，它的大小影响到吸收操作的推动力、塔径、填料层高度和吸收剂的再生费用。在设计时必须是操作液气比大于最小液气比。它的大小与相平衡关系、吸收剂入塔浓度、溶质吸收率等因素有关。2.0倍，其最正确值应有经济核算决定。假设液气比取较小值，那么所排出的液体浓度就较高，溶质回收的操作费用较廉价，但吸收塔变高，因此设备本钱费提高。相反液气比去较大值，那么吸收塔高度变低，但塔径变大，且解析费用会提高。在确定吸收剂用量时还必须考虑填料外表充分润湿，一般要求在单位塔截面上液体的喷淋量即喷淋密度不小于5-12。如果液体吸收剂的用量不可能增加很多，那么可采用使排除液的一局部在循环的吸收操作流程。第3章 吸收塔的工艺计算液相物性数据对于低浓度的吸收过程，溶液的物性数据可以近似取纯水的物性数据由手册查得20 C时水的有关物性数据如下：密度 粘度 = 外表张力 = 在水中的扩散系数=气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为=混合气体的平均密度为 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册的25 C空气的粘度为 查手册在空气中的扩散系数为气液平衡数据 由手册查得常压下20 C在水中的亨利系数为相平衡常数为 溶解度系数为进塔气相摩尔比为出塔气相摩尔比比为出塔惰性气相流量为该吸收过程属于低浓度吸收，平衡曲线可近似为直线，最小液气比可按下式计算，即对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为由 塔径的计算采用EcKert通过关联图计算泛点气速气相质量流量为液相质量流量可以近似按纯水的流量计算，即EcKert通用关系图的横坐标为查图5-19得： 查得取圆整塔经，取Dm泛点率校核填料规格校核:有即符合要求.液体喷淋密度校核对于的散装填料，取最小润湿率为查得故满足最小喷淋密度的要求.经以上校核可知，填料塔直径选用D=2000mm合理。传质单元数的计算解吸因数传质单元高度计算气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：查 得液体质量通量为气膜吸收系数有下式计算： 液膜吸收系数由下式计算：由查得那么 = 由 填料层高度计算 得设计填料层高度为查 对于阶梯环填料， 取，计算得填料层高度为5200mm，故不需分段 。塔的顶部空间高度为了减少塔顶出口气体中夹带的液体量，塔上部空间高度可取1200mm-1500mm,此处取。塔底液相停留时间以1min 考虑，那么塔釜所占空间高度为 考虑到气相接管所占的空间高度,底部空间高度可取，所以塔的附属高度可以取,取液体分布器高度为。 所以塔高液体分布器液体分布器的性能主要由分布器的布液点密度即单位面积上的布液点数，各布液点的布液布液均匀性，各布液点上的液相组成的均匀性决定设计液体分布器主要是确定决定这些参数的结构尺寸。液体在填料塔顶喷淋的均匀状况是提供塔内气液均匀分布的先决条件，也是使填料到达预期别离效果的保证。为此，分布器设计中应注意以下几点：1、为保证液体在塔截面上均布，颗粒型散装填料的喷淋点数为4080个m2环形填料自分布性能差应取高值，此外，为减少壁流效应，喷淋孔的分布应使近塔壁520区域内的液体流量不超过总液量的10。2、喷淋孔径不宜小于2，以免引起堵塞，孔径也不宜过大，否那么液位高度难维持稳定。液体分布器有以下几种形式:1. 多孔型液体分布器多孔型液体分布器系借助孔口以上的液层静压或泵送压力使液体通过小孔注入塔内。2. 直管式多孔分布器根据直管液量的大小，在直管下方开24排对称小孔，孔径与孔数依液体的流量范围确定，通常取孔径26，孔的总面积与及进液管截面积大致相等，喷雾角根据塔径采用30或45，直管安装在填料层顶部以上约300。其突出的特点就是结构简单，供气体流动的自由截面大，阻力小，但小孔易堵塞，操作弹性一般较小。此形分布器对液体的均布要求不高的场合。根据要求，也可以采用环形管式多孔分布器。3. 排管式多孔分布器支管上孔径一般为35，孔数依喷淋点要求决定。支管排数、管心距及孔心距依塔径和液体负荷调整。一般每根支管上可开13排小孔，孔中心线与垂直线的夹角可取15、30或45等，取决于液流到达填料外表时的均布状况。主管与支管直径由送液推动力决定，如用液柱静压送液，中间垂直管和水平主管内的流速为0.20.3ms，支管流速取为0.150.2ms；采用泵送液那么流速可提高。4. 槽式液体分布器 槽式液体分布器是由分流槽，分布槽构成的。适合于大气液负荷及含有固体悬浮物，粘度大的液体的别离场合，应用范围广很为先进。 槽式液体分布器为使液体分布器具有较好的分布性能，必须合理确定布液孔数，布液孔数应依所用填料所需的质量要求决定。在通常情况下，满足各种填料质量分布要求的适宜喷淋点见下表，在选择填料的喷淋点密度时应该遵循填料的效率越高，所需的喷淋点密度越大这一规律，依所选用的填料，确定单位面积的喷淋点后，在根据塔的截面积即可求得分布器的布液孔数。Eckert的散装填料塔分布点密度推荐值：塔径，mm分布点密度，塔截面D=400330D=750170D120042按Eckert的建议值，D1200时，喷淋点密度为42，因该塔液相负荷较大，设计取喷淋点密度为120。 布液孔数 分布点密度计算按Ecket的散装填料塔分布点密度推荐，喷淋点密度为170大致规律是：塔径越大，分布点密度越小；液体喷淋密度越小，分布点密度越大。对于散装填料，填料尺寸越大，分布点密度越小。表3-1列出了散装填料塔的分布点密度推荐值 布液点数为=378点按Eckert建议值,常用填料的喷淋点数为： .本设计D=2000mm 设计每117cm2塔截面设一个喷淋点。由多孔型布液装置的布液能力的计算公式计算孔径，查资料知 取 液层高度h=160mm那么设计在推荐孔径范围内塔底液体保持管高度液体保持管高度:取布液孔直径为10mm,那么液体保持管高度可由式k为孔流系数,其值由小孔液体流动雷诺数决定;在雷诺数大于1000的情况下,可取0.60-0.62,液位高度确实定应和布液孔径协调设计,使各项参数均在一定范围内.本装置的直径较小可采用简单的进气分布装置,同时排放的净化气体中的液相夹带要求严格,应设除液沫装置,为防止填料由于气流过大而是翻,应在填料上放置一个筛网装置,防止填料上浮. 除沫器及筛网装置TJCW型除雾器TJCW Demister其结构简单、造价低、易安装、除雾效率高、操作弹性大。对于 5mm 的液滴除雾率到达99.8%以上，对 840mm 的液滴，除雾效率可达100%。装置如图: 填料支承板填料支承板应该具有支承塔填料及其所特有的气体、液体的质量，同时起着气液流道及其体均布作用。要留出足够的空隙面积空气、液流量，气体通过支承板空隙的线速不能低于通过填料层空隙的线速度，否那么便会在填料层内尚未发生液泛之前，已在支撑板处发生液泛。一般要求支承板的自由截面积之比大于填料层的空隙率。支承板大体分为两类，一类为气液逆流通过的平板支承板，板上有筛孔或为栅板式；另一类为气体喷射型，可分为圆柱升气管式的气体喷射型支承板和梁式气体喷射型支承板。平板型支承板结构简单，但自由截面分率小，且因气液流同时通过板上筛孔或栅缝，故板上存在液位头。气体喷射性支承板气液分道，即有利于气体的均匀分配，又防止了液体在板上聚集。气体喷射支承板，适于在大直径塔中使用，从塔底上升的气体通过水平局部的孔流下。通气孔的总截面积可以做到大于塔的截面积，这种设计使得气流阻力小而通过能力大，并排除了在支承板上发生液泛的危险。当塔内气液负荷较大或负荷波动较大时，塔内填料将发生浮动或相互撞击，破坏塔的正常操作甚至损坏填料，为此，一般在填料层顶部设压板或床层限制板。填料压板与床层限制板填料压板即以自身质量压住填料但不致压坏填料；限制板的质量轻，需固定于塔壁上。一般要求压板或限制板自由截面分率大于70。气体进出口装置与排液装置填料塔的气体进口既要防止液体倒灌，更要有利于气体的均匀分布。对500mm直径以下的小塔，可使进气管伸到塔中心位置，管端切成45向下斜口或切成向下切口，使气流折转向上。对以下直径的塔，管的末端可制成下弯的锥形扩大器，或采用其它均布气流的装置。气体出口装置既要保证气流畅通，又要尽量除去被夹带的液沫。最简单的装置是在气体出口处装一除沫挡板，或填料式、丝网式除雾器，对除沫要求高时可采用旋流板除雾器。液体出口装置既要使塔底液体顺利排出，又能防止塔内与塔外气体串通，常压吸收塔可采用液封装置。常压塔气体进出口管气速可取1020ms高压塔气速低于此值；液体进出口气速可取0.81.5ms必要时可加大些管径依气速决定后，应按标准管规定进行圆整. 塔的辅助装置塔的辅助装置是指同塔有关的附属装置，如裙座、人孔、手孔、视镜、吊柱、吊耳、操作平台及梯子等。.1 裙座裙座的结构型式有圆筒形和圆锥形两种。圆筒形裙座制造方便、经济上合理，圆锥形裙座可提高设备的稳定性，降低根底环支撑面上的应力，因此常在细高的塔上采用。圆锥形裙座的半锥顶角一般不大于.2 人孔和手孔 压力容器开设手孔和人孔是为了检查设备的内部空间及安装和拆卸设备的内部构造。手孔直径一般为150250mm，标准手孔公称直径有DN150和DN250两种。手孔的结构一般是容器上接一短管，并在其上盖以盲板。当设备的直径超过900mm，不仅需要开手孔，还应开设人孔。人孔的形状有圆形和椭圆形两种。圆形人孔的直径一般为400600mm，当容器压力不高或有特殊需要时，直径可以大一些。椭圆型人孔的最小尺寸为400mm300mm。3.8吸收塔的流体力学参数计算 吸收塔的压力降气体通过填料层的压降采用Eckert关联图计算填料压力降气体通过填料层的压力降采用Eckert关联图计算其中横坐标为查 得纵坐标为查得填料层压力降1填料层进口压强由于突然扩大2出口压强突然缩小进出口气速 3其他塔内件压降总和为较小，在此处可以忽略所以吸收塔总压降为吸收塔的泛点率吸收塔操作气速为0.531ms ，泛点气速为1.004ms 所以泛点率为该塔的泛点率适宜气体动能因子吸收塔内气体动能因子为气体动能因子在常用的范围内。接管尺寸的计算举例本设计中填料塔有多处接管，在此分别以液体进料管和气体进料管的管径计算为例进行说明。相关数据查参考书1、液体进料管进料管的结构类型很多，有直管进料管、弯管进料管、T型进料管。本设计采用直管进料管，管径计算如下：接管尺寸的计算举例本设计中填料塔有多处接管，在此分别以液体进料管和气体进料管的管径计算为例进行说明。相关数据查参考书1、液体进料管进料管的结构类型很多，有直管进料管、弯管进料管、T型进料管。本设计采用直管进料管，管径计算如下：由此选择水煤气管道。2、气体进料管采用直管进料。取气速 由此选择热扎无缝钢管。离心泵的选择与计算计算过程如下由可知，所选管为水煤气管道校核管内流速那么雷诺数局部阻力损失：三个标准截止阀全开; 三个标准90弯头 ；管路总压头损失 扬程 流量 经查陈敏恒 丛德滋 方图南 齐鸣斋编?化工原理?P293附表八泵与风机， 工艺设计计算结果汇总与主要符号说明吸收塔的吸收剂用量计算总表 表-1工程符号数值与计量单位混合气体处理量6000气液相平衡常数m进塔气相摩尔比出塔气相摩尔比进塔液相摩尔分率0出塔液相摩尔分率最小液气比混合气体的平均摩尔质量混合气体的平均密度吸收剂用量气相质量流量7542kgh液相质量流量塔设备计算总表 表-2工程符号数值与计量单位塔径 填料层高度填料塔上部空间高度填料塔下部空间高度塔附属高度塔高传质单元高度传质单元数布液孔数378 点填料压力降空塔气速泛点率填料计算总表 表-3工程符号数值与计量单位填料直径38泛点填料因子160填料临界外表张力33主要符号说明1、英文字母填料层有效传质比外表积mm; 液相中溶质的摩尔分数，无因数；吸收因数;无因次; 气相中溶质的摩尔分数，无因数；20; 液体密度， ms； 塔径，m; 气体密度， ms;重力加速度，; 混合气的粘度 ，;气体摩尔流速，; 混合气的粘度 ，;填料层高度，m; 空隙率, %;塔高，m; 填料材质的临界外表张力，;气相总传质单元高度，m; 填料材质的临界外表张力，;气体膜吸收系数; 填料的润湿比外表积，;液体膜吸收系数，;压降填料因子，;液相摩尔流速，; 气体动能因子， ;相平衡常数，无因数; 摩尔质量，;气相总传质单元数，无因数 ; 气相摩尔比，无因数; 压力降， ; 亨利系数，;压力 ，; 溶解度系数，;吸收塔的总压力降，; 最小喷林密度，;泛点气速，; 最小润湿速率，;气体流速，; 液体喷林密度 ；液相体积流量，； 气体质量通量， 液体质量流量， 液体质量通量，; 脱吸因子，无因数 布液点数，点开孔系，无因数 开孔上方的液体高度， 气体质量流量， 孔径， 液体流量， 泛点率，无因数流量， 2、下标液相的 气相的混合气流量 kmols Zs填料层分段高度,mX溶质组分在气 ,无因次Y溶质组分在气相中的摩尔比,无因次Z填料层高度,m粘度 Pa.s 密度 kgm3外表张力 Nm m平均的，对数平均的min最小的 max最大的1塔底 2塔顶参考文献1 陈敏恒，丛德滋，方图南,齐鸣斋编.化工原理(上册).上海：化学工业出版社,20042 陈敏恒，丛德滋，方图南,齐鸣斋编.化工原理(下册).上海：化学工业出版社,20043化学工程手册编辑委员会.第12篇.气体吸收.北京：化学工业出版社,19824化学工程手册编辑委员会.第13篇.气液传质设备.北京：化学工业出版社，19825化工原理教研室.化工原理课程设计指导书.吉林：吉林化工学院编，19996匡国柱，史启才主编. 化工单元过程及设备课程设计.化学工业出版社，2002 7大连理工化工原理教研室.化工原理课程设计.沈阳：大连理工大学出版社, 19968柴诚敬等编.化工原理课程设计.天津：天津科学技术出版社，1990910贾绍义，柴城敬主编.?化工原理程序设计?.天津大学出版社，200211李功样，陈兰英，催英德主编.常用化工单元设备设计.广州：华南理工大学出版社，200312王国胜主编.化工原理课程设计第二版.大连：大连理工大学出版社，2006结束语化工原理课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程千里之行始于足下，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的根底通过这次化工原理课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我们通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在化工原理课程设计过程中，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗这一词的真正含义，我才意识到老一辈化工设计为我们的社会付出。我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有时机能有实践的时机，所以我们要好好把握。我知道自己所学的知识还远远不够，在这次设计中还有许多疏漏之处。由于是第一次设计，在某些方面还有许多不当和错误之处。当然还需要以后的努力和老师的指导。在此，特别感谢化工原理教研室的张卫华老师，她他指导和教授使得我的设计工作得以圆满完成。此外，在设计过程中还得到了许多同学的热心帮助，在此给以衷心的感谢。