化工原理課程設(shè)計(jì)--氨氣工藝設(shè)計(jì)

1、<p>　　《化工原理》課程設(shè)計(jì)</p><p>　　年處理量為987.86噸氨氣工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 院 環(huán)境與生物工程學(xué)院</p><p>　　專(zhuān) 業(yè) 安全工程 </p><p>　　班 級(jí) 安工1101 </p><p>　　姓 名

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　前言…………………………………………………………………………………1</p>&l

3、t;p>　　1. 水吸收氨氣填料塔工藝設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 …………………………………………4</p><p>　　1.1任務(wù)及操作條件…………………………………………………………………4</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)案的確定 …………………………………………………………………4 </p><p>　　1.3填料的選擇………………………………………………………………

4、……4</p><p>　　2. 工藝計(jì)算 …………………………………………………………………………6</p><p>　　2.1 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)…………………………………………………………………6</p><p>　　2.1.1液相物性的數(shù)據(jù) ………………………………………………………6</p><p>　　2.1.2氣相物性的數(shù)據(jù) …………

5、……………………………………………6</p><p>　　2.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù) ………………………………………………………6</p><p>　　2.1.4 物料衡算 ………………………………………………………………7</p><p>　　2.2 填料塔的工藝尺寸的計(jì)算……………………………………………………7</p><p>　　2.2

6、.1 塔徑的計(jì)算 ……………………………………………………………7</p><p>　　2.2.2 填料層高度計(jì)算 ………………………………………………………9</p><p>　　2.2.3 填料層壓降計(jì)算 ……………………………………………………12</p><p>　　2.2.4 液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)………………………………………………13</p>

7、<p>　　3. 輔助設(shè)備的計(jì)算及選型 ……………………………………………………15 3.1 填料支承設(shè)備 ……………………………………………………………15</p><p>　　3.2填料壓緊裝置……………………………………………………………… 16</p><p>　　3.3液體再分布裝置…………………………………………………

8、……………16</p><p>　　4. 設(shè)計(jì)一覽表………………………………………………………………… 17</p><p>　　5. 后記………………………………………………………………………………18</p><p>　　6. 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………10</p><p>　　7. 主要符號(hào)說(shuō)明……

9、………………………………………………………………10</p><p>　　8. 附圖（工藝流程簡(jiǎn)圖、主體設(shè)備設(shè)計(jì)條件圖）</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　在煉油、石油化工、精細(xì)化工、食品、醫(yī)藥及環(huán)保等部門(mén)，塔設(shè)備屬于使用量大應(yīng)用面廣的重要單元設(shè)備。塔設(shè)備廣泛用于蒸餾、吸收、萃取、洗滌、傳熱等單元操作中。所以塔

10、設(shè)備的研究一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍關(guān)注的重要課題。</p><p>　　在化學(xué)工業(yè)中，經(jīng)常需要將氣體混合物中的各個(gè)組分加以分離，其主要目的是回收氣體混合物中的有用物質(zhì)，以制取產(chǎn)品，或除去工藝氣體中的有害成分，使氣體凈化，以便進(jìn)一步加工處理，或除去工業(yè)放空尾氣中的有害成分，以免污染空氣。吸收操作是氣體混合物分離方法之一，它是根據(jù)混合物中各組分在某一種溶劑中溶解度不同而達(dá)到分離的目的。</p><p&

11、gt;　　塔設(shè)備按其結(jié)構(gòu)形式基本上可分為兩類(lèi)；板式塔和填料塔。以前在工業(yè)生產(chǎn)中，當(dāng)處理量大時(shí)多用板式塔，處理量小時(shí)采用填料塔。近年來(lái)由于填料塔結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，新型的、高負(fù)荷填料的開(kāi)發(fā)，既提高了塔的通過(guò)能力和分離效能又保持了壓降小、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。因此，填料塔已經(jīng)被推廣到大型氣、液操作中，在某些場(chǎng)合還代替了傳統(tǒng)的板式塔。如今，直徑幾米甚至幾十米的大型填料塔在工業(yè)上已非罕見(jiàn)。隨著對(duì)填料塔的研究和開(kāi)發(fā)，性能優(yōu)良的填料塔必將大量用于工業(yè)生產(chǎn)中。&l

12、t;/p><p>　　綜合考察各分離吸收設(shè)備中以填料塔為代表，填料塔技術(shù)用于各類(lèi)工業(yè)物系的分離,雖然設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在塔體及塔內(nèi)件等核心部分,但與之相配套的外部工藝和換熱系統(tǒng)應(yīng)視具體的工程特殊性作相應(yīng)的改進(jìn)。例如在DMF回收裝置的擴(kuò)產(chǎn)改造項(xiàng)目中,要求利用原常壓塔塔頂蒸汽,工藝上可以在常壓塔及新增減壓塔之間采用雙效蒸餾技術(shù),達(dá)到降低能耗、提高產(chǎn)量的雙重效果，在硝基氯苯分離項(xiàng)目中;改原多塔精餾、兩端結(jié)晶工藝為單塔精餾、端結(jié)晶流

13、程,并對(duì)富間硝基氯苯母液進(jìn)行精餾分離,獲得99%以上的間硝基氯苯,既提高產(chǎn)品質(zhì)量,又取得了降低能 耗的技術(shù)效果。</p><p>　　過(guò)程的優(yōu)缺點(diǎn)：分離技術(shù)就是指在沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)的情況下分離出混合物中特定組分的操作。這種操作包括蒸餾，吸收，解吸，萃取，結(jié)晶，吸附，過(guò)濾，蒸發(fā)，干燥，離子交換和膜分離等。利用分離技術(shù)可為社會(huì)提供大量的能源，化工產(chǎn)品和環(huán)保設(shè)備，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)起著重要的作用。為了使填料塔的設(shè)計(jì)獲得滿(mǎn)足分離要

14、 </p><p><b>　　1</b></p><p>　　求的最佳設(shè)計(jì)參數(shù)(如理論板數(shù)、熱負(fù)荷等)和最優(yōu)操作工況(如進(jìn)料位置、回流比等),準(zhǔn)確地計(jì)算出全塔各處的組分濃度分布(尤其是腐蝕性組分)、溫度分布、汽液流率分布等,常采用高效填料塔成套分離技術(shù)。而且,20世紀(jì)80年代以來(lái),以高效填料及塔內(nèi)件為主要技術(shù)代表

15、的新型填料塔成套分離工程技術(shù)在國(guó)內(nèi)受到普遍重視。由于其具有高效、低阻、大通量等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于化工、石化、煉油及其它工業(yè)部門(mén)的各類(lèi)物系分離。</p><p>　　氨是化工生產(chǎn)中極為重要的生產(chǎn)原料，但是其強(qiáng)烈的刺激性氣味對(duì)于人體健康和大氣環(huán)境都會(huì)造成破壞和污染，氨對(duì)接觸的皮膚組織都有腐蝕和刺激作用，可以吸收皮膚組織中的水分，使組織蛋白變性，并使組織脂肪皂化，破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)。氨的溶解度極高，所以主要對(duì)動(dòng)物或人體的上呼

16、吸道有刺激和腐蝕作用，常被吸附在皮膚粘膜和眼結(jié)膜上，從而產(chǎn)生刺激和炎癥?？陕楸院粑览w毛和損害粘膜上皮組織，使病原微生物易于侵入，減弱人體對(duì)疾病的抵抗力。氨通常以氣體形式吸入人體，氨被吸入肺后容易通過(guò) 肺泡進(jìn)入血液，與血紅蛋白結(jié)合，破壞運(yùn)氧功能。進(jìn)入肺泡內(nèi)的氨，少部分為二氧化碳所中和，余下被吸收至血液，少量的氨可隨汗液、尿液或呼吸排出體外。　　短期內(nèi)吸入大量氨氣后會(huì)出現(xiàn)流淚、咽痛、咳嗽、胸悶、呼吸困難、頭暈、嘔吐、乏力等。若吸入的

17、氨氣過(guò)多，導(dǎo)致血液中氨濃度過(guò)高，就會(huì)通過(guò)三叉神經(jīng)末梢的反射作用而引起心臟的停搏和呼吸停止，危及生命?！　￠L(zhǎng)期接觸氨氣，部分人可能會(huì)出現(xiàn)皮膚色素沉積或手指潰瘍等癥狀；氨氣被呼入肺后容易通過(guò)肺泡進(jìn)入血液，與血紅蛋白結(jié)合，破壞運(yùn)氧功能。短期內(nèi)吸入大量氨氣后可出現(xiàn)流淚、咽痛、聲音嘶啞、咳嗽、痰帶血絲、胸悶、呼吸</p><p>　　因此，為了避免化學(xué)工業(yè)產(chǎn)生的大量的含有氨氣的工業(yè)尾氣直接排入大氣而造成空氣污染，需要采用

18、一定方法對(duì)于工業(yè)尾氣中的氨氣進(jìn)行吸收，本次課程設(shè)計(jì)的 目的是根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用填料吸收塔吸收的方法來(lái)凈化含有氨氣的工業(yè)尾氣,使</p><p><b>　　2</b></p><p>　　其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)采填料塔進(jìn)行吸收操作是因?yàn)樘盍峡梢蕴峁┚薮?的氣液傳質(zhì)面積而且填料表面具有良好的湍流狀況，從而使吸收過(guò)程

19、易于進(jìn)行,而且，填料塔還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓降低、填料易用耐腐蝕材料制造等優(yōu)點(diǎn)，從而可以使吸收操作過(guò)程節(jié)省大量人力和物力。</p><p>　　利用混合氣體中各組分在同一種液體(溶劑)中溶解度差異而實(shí)現(xiàn)組分分離的過(guò)程稱(chēng)為氣體吸收氣體吸收是一種重要的分離操作，它在化工生產(chǎn)中主要用來(lái)達(dá)到以下幾種目的。(1)分離混合氣體以獲得一定的組分。(2)除去有害組分以?xún)艋瘹怏w。(3)制備某種氣體的溶液。一個(gè)完整的吸收分離過(guò)程，包括吸

20、收和解吸兩個(gè)部分。典型過(guò)程有單塔和多塔、逆流和并流、加壓和減壓等。</p><p><b>　　3</b></p><p>　　1.水吸收氨氣填料塔工藝設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介</p><p>　　1.1任務(wù)及操作條件</p><p>　?、倩旌蠚?空氣、NH3 )處理量：3840；</p><p>　?、谶M(jìn)

21、塔混合氣含NH3 3% (體積分?jǐn)?shù))；溫度:20℃；</p><p>　　③進(jìn)塔吸收劑(清水)的溫度:20℃；</p><p>　?、?NH3回收率：96%；</p><p>　?、莶僮鲏毫槌?01.3k Pa。</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)方案的確定</p><p>　　在化學(xué)工業(yè)中，經(jīng)常需要將氣體混合物中的各

22、個(gè)組分加以分離，其主要目的是回收氣體混合物中的有用物質(zhì)，以制取產(chǎn)品，或除去工藝氣體中的有害成分，使氣體凈化，以便進(jìn)一步加工處理，或除去工業(yè)放空尾氣中的有害成分，以免污染空氣。吸收操作是氣體混合物分離方法之一，它是根據(jù)混合物中各組分在某一種溶劑中溶解度不同而達(dá)到分離的目的。</p><p>　　氨是化工生產(chǎn)中極為重要的生產(chǎn)原料，但是其強(qiáng)烈的刺激性氣味對(duì)于人體健康和大氣環(huán)境都會(huì)造成破壞和污染，因此，為了避免化學(xué)工業(yè)產(chǎn)

23、生的大量的含有氨氣的工業(yè)尾氣直接排入大氣而造成空氣污染，需要采用一定方法對(duì)于工業(yè)尾氣中的氨氣進(jìn)行吸收，本次化工原理課程設(shè)計(jì)的目的是根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用常壓常溫下填料吸收塔吸收的方法來(lái)凈化含有氨氣的工業(yè)尾氣，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)采用填料塔進(jìn)行吸收操作是因?yàn)樘盍峡梢蕴峁┚薮蟮臍庖簜髻|(zhì)面積而且填料表面具有良好的湍流狀況，從而使吸收過(guò)程易于進(jìn)行，而且，填料塔還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓降低、填料易用耐腐蝕材料制造等優(yōu)點(diǎn)，從而可以使吸收操作過(guò)程節(jié)省大量人力和

24、物力。</p><p><b>　　1.3填料的選擇</b></p><p>　　塔填料（簡(jiǎn)稱(chēng)為填料）是填料塔的核心構(gòu)件，它提供了氣、液兩相相接觸傳質(zhì)與傳熱的表面，其性能優(yōu)劣是決定填料塔操作性能的主要因素。填料的比表面積越大，氣液分布也就越均勻，傳質(zhì)效率也越高，它與塔內(nèi)件一起決定了填料塔的性 </p><p><b>　　4&

25、lt;/b></p><p>　　質(zhì)。因此，填料的選擇是填料塔設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。</p><p>　　塔填料的選擇包括確定填料的種類(lèi)、規(guī)格及材料。填料的種類(lèi)主要從傳質(zhì)效率、通量、填料層的壓降來(lái)考慮，填料規(guī)格的選擇常要符合填料的塔徑與填料公稱(chēng)直徑比值D/d。</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(chēng)為亂堆

26、填料或顆粒填料。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，可分為環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等。</p><p>　　拉西環(huán) 鮑爾環(huán) 階梯環(huán) 弧鞍形填料 矩鞍形填料</p><p>　　塑料填料的材質(zhì)主要包括聚丙烯、聚乙烯及聚氯乙烯等，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較好，可耐一般的無(wú)機(jī)酸、堿和有機(jī)溶劑的腐蝕。

27、其耐溫性良好，可長(zhǎng)期在100℃以下使用。</p><p>　　設(shè)計(jì)選用填料塔，填料為散裝聚丙烯DN50階梯環(huán)填料。</p><p><b>　　國(guó)內(nèi)階梯環(huán)特性數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　5</b></p><p><b>　　2. 工藝計(jì)算</b></p&g

28、t;<p><b>　　2.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)</b></p><p>　　2.1.1液相物性數(shù)據(jù)</p><p>　　對(duì)低濃度吸收過(guò)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(cè)查的，20℃水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　密度：ρ1 =998.2Kg／m3</p><p>　　粘度：μL=1.0

29、05mPa·S =0.001Pa·S=3.6Kg／（m·h）</p><p>　　表面張力：σL =72.6dyn／cm=940 896Kg／h2</p><p>　　氨氣在水中的擴(kuò)散系數(shù)：DL=1.80×10-9 m2/s=1.80×10-9×3600 m2/h=6.480 ×10-6m2/h</p>&

30、lt;p>　　2.1.2氣相物性的數(shù)據(jù)</p><p>　　混合氣體平均摩爾質(zhì)量： </p><p>　　MVM=ΣyiMi=0.03×17+0.97×29=28.64</p><p>　　混合氣體的平均密度：</p><p>　　ρvm==101.3×28.64／(8.314×293)=1.19

31、1Kg／m3</p><p>　　混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊(cè)的20℃空氣的粘度：</p><p>　　μV=1.81×10—5Pa·s=0.065Kg／（m·h）</p><p>　　查手冊(cè)得氨氣在20℃空氣中擴(kuò)散系數(shù)： Dv= 0.189 cm2/s=0.068 m2/s</p><p>　　2

32、.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù)</p><p>　　20下氨在水中的溶解度系數(shù)：,常壓下20℃時(shí)亨利系數(shù)：=998.2／(0.725×18.02)=76.40Kpa </p><p><b>　　相平衡常數(shù)：</b></p><p><b>　　6</b></p><p>　　2.1.4 物料衡

33、算</p><p>　　進(jìn)塔氣相摩爾比：Y1==0.03／（1—0.03）=0.0309</p><p>　　出塔氣相摩爾比：Y2=Y1（1—φ）=0.075×（1—0.998）=0.00015</p><p><b>　　進(jìn)塔惰性氣相流量：</b></p><p>　　V=3840／22.4×273

34、／（273+20）×（1—0.03）=102.487Kmol／h</p><p>　　該吸收過(guò)程屬低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線(xiàn)，最小液氣比可按下式計(jì)算，即：</p><p><b>　?。ǎ﹎in=</b></p><p>　　對(duì)純?nèi)軇┪者^(guò)程，進(jìn)塔液相組成為 X2=0，則</p><p>　　（）min=（0.

35、0309—0.00015）／[0.0309／(0.754—0)]=0.755</p><p>　　取操作液氣比為最小液氣比1.8倍，則</p><p>　　=1.8×0.755=1.359， 因此 L=1.359×102.487 =139.28Kmol／h</p><p><b>　　由全塔物料衡算得：</b>&l

36、t;/p><p>　　V（Y1—Y2）=L（X1—X2）， 得X1=102.487×(0.0309—0.00020047) ／139.28=0.023</p><p>　　2.2 填料塔的工藝尺寸的計(jì)算</p><p>　　2.2.1 塔徑的計(jì)算</p><p><b>　　混合氣體的密度： </b></p&

37、gt;<p><b>　　7</b></p><p>　　塔徑氣相質(zhì)量流量為：=3840×1.183=4543Kg／h</p><p>　　液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計(jì)算，即: =118.81×18.02=2140.9562㎏/h</p><p>　　塑料階梯環(huán)特性數(shù)據(jù)據(jù)如下</p><

38、p>　　用貝恩—霍根關(guān)聯(lián)式計(jì)算泛點(diǎn)氣速：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　查表得比表面積： =114.2m2/m3 ,A=0.204,K=1.75，=0.927 ，得：</p><p>　　=—0.508 =0.310</p><p>　　因此計(jì)算得： = 4.23m/s 取

39、u =0.8uF=1×4.23m/s =4.23m/s</p><p>　　由 D== [（4×2600／3600）／（3.14×4.23）] 0.5=0.466m </p><p>　　圓整塔徑，取  D=0.5m（常用的標(biāo)準(zhǔn)塔徑為400、500、600、700、800、1000、1200、1400、1600、2000、2200）</p>

40、;<p><b>　　8</b></p><p>　　泛點(diǎn)率校核: u=2600／3600／(0.785×0.52)=3.59m／s</p><p>　　3.68／4.23×100％=72.77％（在允許范圍內(nèi)）</p><p><b>　　填料規(guī)格校核：</b></p>&

41、lt;p>　　D／d=500／50=10>8</p><p><b>　　液體噴淋密度校核：</b></p><p>　　因填料為50mm×25mm×1.5mm,塔徑與填料尺寸之比大于8，固取最小潤(rùn)濕速度為（Lw）min=0.08 m3/(m·h)，查常用散裝填料的特性參數(shù)表，得at=114.2m2/m3</p>

42、<p>　　Umin=（LW）min· at =0.08×114.2=9.136m3／m2·h</p><p>　　U=2140.956／998.2／（0.785×0.52）=10.95>Umin</p><p>　　經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D= 500mm是合理的。</p><p>　　2.2.2 填

43、料層高度計(jì)算</p><p>　　查表知， 0，101.3 下，在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)：</p><p>　　由，則293，101.3下，在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)：</p><p><b>　　液相擴(kuò)散系數(shù)：</b></p><p>　　Y1*=mX1=0.754×0.023=0.021 ， Y2*=mX2

44、=0</p><p><b>　　9</b></p><p>　　脫吸因數(shù)：S=mV／L=0.754×102.487／136.22=0.5568</p><p><b>　　氣相總傳質(zhì)單元數(shù)：</b></p><p>　　=1／（1—0.5568）ln[（1—0.5568）×（0

45、.0309—0）／（0.0002004—0）]=12.19</p><p>　　氣相總傳單元高度采用修正的思田關(guān)聯(lián)式計(jì)算：</p><p>　　液體質(zhì)量通量為UL=2140.9562／(0.785×0.52)=10909.33Kg／m2·h</p><p>　　氣體質(zhì)量通量為Uv=3840×1.193／ (0.785×0.52

46、)=23343.29Kg／m2·h</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>　　不同材質(zhì)的бc值見(jiàn)下表</p><p><b>　　不同材質(zhì)的бc值</b></p><p><b>　　查表知，</b></p><p>　　

47、=1—exp{—1.45×（427680／940896）0.75×[12507. 9／（114.2×3.6）] 0.1×[12507. 9×114.2／（998.22×1.27×108）] -0.05 ×[12507.92／（998.2×940896×114.2）] 0.2}=1—e-0.76=0.534</p><p

48、><b>　　10</b></p><p>　　氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：</p><p>　　=0.237*(23343.29/114.2/0.065)(0.065/1.191/0.713)*(74.9*0.0713/8.314/293.15)=0.1587kmol/(mh kpa)</p><p>　　液膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：</

49、p><p><b>　　查下表得：</b></p><p><b>　　各類(lèi)填料的形狀系數(shù)</b></p><p>　　=72.58％>50％</p><p><b>　　由 得</b></p><p><b>　　11</b>

50、</p><p><b>　　由</b></p><p>　　由Z=HOGNOG=0.462×12.19=5.63m</p><p>　　Zˊ=1.4×5.63=7.884m</p><p>　　設(shè)計(jì)取填料層高度： Zˊ=8m</p><p>　　查表，對(duì)于階梯環(huán)填料，hmax

51、9m ，設(shè)計(jì)填料層高度：8m。</p><p>　　2.2.3 填料層壓降計(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>　　已知：</b></p><p><b>　　縱坐

52、標(biāo)為：</b></p><p><b>　　12</b></p><p><b>　　通用壓降關(guān)聯(lián)圖</b></p><p>　　查圖上圖得，△P／Z=100×9.81=981.00Pa／m</p><p>　　填料層壓降為：△P=981.00×5=4.905KPa&

53、lt;/p><p>　　2.2.4 液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)</p><p>　　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。故選用槽式分布器。</p><p><b>　　分布點(diǎn)密度計(jì)算：</b></p><p>　　按Eckert建議值，D=400時(shí)，噴淋點(diǎn)的密度為330點(diǎn)／m2，D=750時(shí)，噴淋點(diǎn)的密度為

54、170點(diǎn)／m2，設(shè)計(jì)取噴淋密度為280點(diǎn)／m2。</p><p>　　則總布液孔數(shù)為：n=0.785×0.52×280=55 實(shí)際總布液孔數(shù)：54點(diǎn)</p><p><b>　　布液計(jì)算：</b></p><p><b>　　13</b></p><p><b>

55、;　　由 </b></p><p><b>　　取，</b></p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　14</b></p><p>　　3. 輔助設(shè)備的計(jì)算及選型</p><p>　　3.1 填料支承設(shè)備&l

56、t;/p><p>　　支填料支承裝置用于支承塔填料及其所持有的氣體、液體的質(zhì)量，同時(shí)起著氣液流道及氣體均布作用。故在設(shè)計(jì)支承板是應(yīng)滿(mǎn)足下列三個(gè)基本條件：（1）自由截面與塔截面之比不小于填料的空隙率；（2）要有足夠的強(qiáng)度承受填料重量及填料空隙的液體；（3）要有一定的耐腐蝕性。</p><p>　　用豎扁鋼制成的柵板作為支承板最為常用，如下圖中的（a）。柵板可以制成整塊或分塊的。一般當(dāng)直徑小于50

57、0mm時(shí)可制成整塊；直徑為600～800mm時(shí)，可以分成兩塊；直徑在900～1200mm時(shí)，分成三塊；直徑大于1400mm時(shí)，分成四塊；使每塊寬度約在300～400mm之間，以便拆裝。</p><p>　　柵板條之間的距離應(yīng)約為填料環(huán)外徑的0.6～0.7。在直徑較大的塔中，當(dāng)填料環(huán)尺寸較小的，也可采用間距較大的柵板，先在其上布滿(mǎn)尺寸較大的十字分隔瓷環(huán)，再放置尺寸較小的瓷環(huán)。這樣，柵板自由截面較大，如下圖（c）所示

58、。</p><p>　　當(dāng)柵板結(jié)構(gòu)不能滿(mǎn)足自由截面要求時(shí)，可采用如下圖（b）所示的升氣管式支承板。氣相走升氣管齒縫，液相由小孔及縫底部溢流而下。這類(lèi)支承板，有足夠齒縫時(shí)，氣相的自由截面積可以超過(guò)整個(gè)塔德橫截面積，所以絕不會(huì)在此造成液泛。</p><p>　　本設(shè)計(jì)塔徑D=500mm，采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自由截面較大、金屬耗用量較小，由豎扁鋼制成的柵板作為支承板，將其制成整塊，柵板條之間的距離約為

59、24.7mm。為了改善邊界狀況，可采用大間距的柵條，然后按正方形排列的瓷質(zhì)十字環(huán)，作為過(guò)渡支承，以取得較大的孔隙率。由于采用的是φ50mm的填料，所以可用φ75mm的十字環(huán)。</p><p>　　填料支撐裝置對(duì)于保證填料塔的操作性能具有重大作用。采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自由截面較大、金屬耗用量較小的柵板作為支撐板。為了改善邊界狀況，可采用大間距的柵條，然后按正方形排列的瓷質(zhì)十字環(huán)，作為過(guò)渡支撐，以取得較大的孔隙率。由于采用

60、的是的填料，所以可用的十字環(huán)。</p><p>　　塔徑D=500mm，設(shè)計(jì)柵板制成整塊，每塊寬度為400mm，每塊重量不超過(guò)</p><p><b>　　15 </b></p><p>　　700N，以便從人孔進(jìn)行裝卸。</p><p>　　（a）柵板 （b）升氣管式

61、 （c）十字隔板環(huán)層</p><p><b>　　3.2填料壓緊裝置</b></p><p>　　填料上方安裝壓緊裝置可防止在氣流的作用下填料床層發(fā)生松動(dòng)和跳動(dòng)。填料壓緊裝置分為填料壓板和床層限制板兩大類(lèi)，每類(lèi)又有不同的型式，填料壓板自由放置于填料層上端，靠自身重量將填料壓緊。它適用于陶瓷、石墨等制成的易發(fā)生破碎的散裝填料。床層限制板用于金

62、屬、塑料等制成的不易發(fā)生破碎的散裝填料及所有規(guī)整填料。床層限制板要固定在塔壁上，為不影響液體分布器的安裝和使用，不能采用連續(xù)的塔圈固定，對(duì)于小塔可用螺釘固定于塔壁，而大塔則用支耳固定。本設(shè)計(jì)中填料塔在填料裝填后于其上方安裝了填料壓緊柵板。</p><p>　　3.3液體再分布裝置</p><p>　　氣液兩相在填料層中流動(dòng)時(shí)，受阻力的影響，易發(fā)生偏流現(xiàn)象，導(dǎo)致亂堆填料層內(nèi)氣液分布不均，使傳

63、質(zhì)效率下降。為防止偏流，可間隔一定高度在填料層內(nèi)設(shè)置再分布裝置，將流體先經(jīng)收集后重新分布。最簡(jiǎn)單的再分布裝置為截錐式再分布器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單安裝方便。故選擇截錐式再分布器。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的是分配錐形的再分布器，其最簡(jiǎn)單沿壁流下的液體用分配錐再將它導(dǎo)入中央截錐小頭的直徑一般為 ,本設(shè)計(jì)取500×0.8=400mm，為了增加氣體流過(guò)是的自由截面積，在分配錐上開(kāi)設(shè)4個(gè)管孔，錐體與塔壁夾角取在，

64、取h=80mm。</p><p><b>　　16</b></p><p><b>　　4. 設(shè)計(jì)一覽表</b></p><p>　　填料吸收塔設(shè)計(jì)一覽表</p><p><b>　　17</b></p><p><b>　　5. 后記<

65、/b></p><p>　　經(jīng)過(guò)了近一周時(shí)間的課程設(shè)計(jì)，現(xiàn)在終于完成了這次的課程設(shè)計(jì)。我的化工原理課程設(shè)計(jì)年處理量為987.96噸氨氣的工藝設(shè)計(jì)，這是關(guān)于吸收中填料塔的設(shè)計(jì)。填料塔是以塔內(nèi)裝有大量的填料為相接觸構(gòu)件的氣液傳質(zhì)設(shè)備。填料塔的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，壓降低，填料易用耐腐蝕材料制造等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，讓我從中體會(huì)到很多。課程設(shè)計(jì)是我們?cè)谛４髮W(xué)生必須經(jīng)過(guò)的一

66、個(gè)過(guò)程，通過(guò)課程設(shè)計(jì)的鍛煉，可以為我們即將來(lái)的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)！使我充分理解到化工原理課程的重要性和實(shí)用性，更特別是對(duì)各方面的了解和設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)際單元操作設(shè)計(jì)中所涉及的各個(gè)方面要注意問(wèn)題都有所了解。 </p><p>　　通過(guò)這次對(duì)填料吸收塔的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我們的能力：首先培養(yǎng)了我們查閱資料，選用公式和數(shù)據(jù)的能力，其次還可以從技術(shù)上的可行性與經(jīng)濟(jì)上的合理性?xún)煞矫鏄?shù)立正確的設(shè)

67、計(jì)思想，分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，最后熟練應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪圖的能力以及用簡(jiǎn)潔文字，圖表表達(dá)設(shè)計(jì)思想的能力。不僅讓我將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中，而且對(duì)知識(shí)也是一種鞏固和提升充實(shí)。在徐老師和同學(xué)的幫助下，及時(shí)的按要求完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我獲得了很多重要的知識(shí)，同時(shí)也提高了自己的實(shí)際動(dòng)手和知識(shí)的靈活運(yùn)用能力。</p><p><b>　　18</b></p><p

68、><b>　　6. 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】賈紹義.柴誠(chéng)敬主編.化工原理課程設(shè)計(jì)（化工傳遞與單元操作課程設(shè)計(jì)）.天津：天津大學(xué)出版社，2002</p><p>　　【2】付家新等. 化工原理課程設(shè)計(jì)(典型化工單元操作設(shè)備設(shè)計(jì)).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010</p><p>　　【3】匡國(guó)柱，史啟才等.化工單元過(guò)程及設(shè)

69、備課程設(shè)計(jì). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002</p><p>　　林大均，于傳浩，楊靜等編.化工制圖，高等教育出版社，2007</p><p>　　【5】中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司編.化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2009 </p><p><b>　　19</b></p><p><b&