化工原理課程設(shè)計(jì)---水吸收二氧化碳吸收塔

1、<p><b>　　化工原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目　 水吸收二氧化碳吸收塔 </p><p>　　學(xué)　　院　　 輕紡與食品學(xué)院　 </p><p>　　?！　I(yè) 食品科學(xué)與工程　 </p><p>&l

2、t;b>　　二〇一二年七月五日</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　題目及數(shù)據(jù)…………………………………………………………………………………3</p><p>　　流程圖……………………………………………………………………………………..…3</p><p>　　流程和

3、方案的選擇說明與論證……………………………..………….……….4</p><p>　　吸收塔主要尺寸的計(jì)算……………………………………………………………..6</p><p>　　附屬設(shè)備的選型或計(jì)算………………………………………………………..….14</p><p>　　設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)…………………………………………………………………………………..18</p

4、><p>　　設(shè)計(jì)結(jié)果概覽……………………………………………………………………………19</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………..20</p><p><b>　　題目及數(shù)據(jù)</b></p><p>　　題目：設(shè)計(jì)水吸收半水煤氣體混合物中的二氧化碳的填料吸收塔。</

5、p><p><b>　　數(shù)據(jù)：</b></p><p><b>　　氣體混合物</b></p><p>　　組成（V%）：CO2 10.5%，H2 65.6%，N2 21%，CH4 0.5%,CO 2.2%,O2 0.2%</p><p>　　氣體組成:3700Nm3/h</p><

6、p><b>　　溫度：25℃</b></p><p>　　壓力:1700KN/m2</p><p>　　氣體出口要求（V%）：CO2 0.68%</p><p><b>　　吸收劑：水</b></p><p><b>　　流程圖</b></p><p

7、>　　水吸收CO2工藝流程圖</p><p>　　1-吸收塔；2-富液泵；3-貧液泵；4-解吸塔</p><p>　　流程和方案的選擇說明與論證</p><p><b>　　塔設(shè)備：填料塔。</b></p><p><b>　　吸收劑：水。</b></p><p>　　

8、裝置流程的確定：對(duì)于單塔，氣體和液體接觸的吸收流程有逆流和并流兩種方式。在逆流操作下，兩相傳質(zhì)平均推動(dòng)力最大，可以減少設(shè)備尺寸，提高吸收率和吸收劑使用效率，因此逆流優(yōu)于并流。因此，本設(shè)計(jì)采用逆流。</p><p>　　4. 填料的選擇：填料是填料塔的核心構(gòu)件，它提供了塔內(nèi)氣-液兩相接觸而進(jìn)行傳質(zhì)或傳熱的表面，與塔的結(jié)構(gòu)一起決定了填料塔的性能?，F(xiàn)代填料大體可分為實(shí)體填料和網(wǎng)體填料兩大類，而按照裝填方式可分為亂堆填料

9、盒規(guī)整填料。對(duì)塔內(nèi)填料的一般要求是：具有較大的比表面積和較高的空隙率，較低的壓降，較高的傳質(zhì)效率；操作彈性大，還要考慮經(jīng)濟(jì)合理。</p><p><b>　　1）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

10、。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)壁上開出兩排長方形的窗口，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)

11、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

12、縮短，減少了氣體通過填料層的阻力。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

13、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>　　a.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

14、因性能優(yōu)越仍得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　b.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)荷較大的場合。</p><p>　　波紋填料的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，阻

15、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>　　本次吸收過程中，操作溫度低，氣體通量不大，但操作壓力高，因?yàn)楣I(yè)上通常選用塑料散裝填料，在塑料散裝填料中，塑料階梯填料的綜合性能較好，故此選用塑料階梯環(huán)填料。 </p><p><b>　　吸收塔主要尺寸計(jì)算</b></p

16、><p><b>　　氣液平衡關(guān)系</b></p><p>　　高壓下因壓力影響產(chǎn)生對(duì)理想氣體定律的偏差需對(duì)壓力進(jìn)行校核。</p><p>　　由《物理化學(xué)》查得CO2的臨界溫度TC=30.98℃，臨界壓力PC=7.375MPa，由題所致，溫度T=25℃，壓力P=1700KN/m2，因此求得：</p><p>　　對(duì)比溫度T

17、r=T/TC=（25+273.15）/（30.98+273.15）=0.980</p><p>　　對(duì)比壓力Pr=P/PC=1700/(7.375*1000)=0.231。</p><p>　　查《化工原理設(shè)計(jì)導(dǎo)論》圖2-4</p><p>　　得，在Tr=0.980，Pr=0.231情況下，γ=0.910</p><p>　　f=p*γ=1

18、700*0.910=1547kPa</p><p>　　m=E/f，當(dāng)T=25℃時(shí)，ECO2=1.65*105KPa，</p><p>　　所以，m=E/f=E/(Pγ)=(1.65*105)/1547=106.658------107</p><p>　　Y=mX/[1+(1-mX)]=107X/(1-106X)</p><p><b

19、>　　2.確定吸收劑用量</b></p><p>　　1）由題可知y1=0.105，y2=0.0068，</p><p>　　所以，Y1=y1/(1-y1)=0.105/(1-0.105)=0.117，Y2=y2/(1-y2)=0.0068/(1-0.0068)=0.00685；V=3700/22.4*(1-0.105)=147.835mol/h。</p>

20、<p>　　2）Y1=107X1*/(1-106X1*)=0.117，所以，X*=9.799*10-4-------X1，max</p><p>　　3）因?yàn)?，Lmin(X1,max-X2)=V(Y1-Y2)，由題干可知，吸收劑為清水，因此X2=0，且Y1=0.117，Y2=0.00685，X1，max=，V=147.835，</p><p>　　所以，Lmin=[V(Y1-Y2

21、)]/(X1,max-X2)=[147.835(0.117-0.00685)]/(9.799*10-4-0)=17706.283</p><p>　　所以，(L/V)min=16618.048/147.835=112.409</p><p>　　由于L/V=(1.1~2.0)L/V，</p><p>　　取L1=1.3Lmin，即(Y1-Y2)/(X1,1-0)=1

22、.3(L/V)min，所以，X1,1=V(Y1-Y2)/(1.3Lmin)=147.835(0.117-0.00685)/(1.3*16618.048)=7.538*10-4；</p><p>　　同理，取L1=1.5Lmin，X2,1=6.533*10-4；</p><p>　　取L1=1.8Lmin，X3,1=5.444*10-4。</p><p><b&

23、gt;　　3.計(jì)算熱效率</b></p><p>　　1）水吸收二氧化碳的量：GA=V(Y1-Y2)=147.835(0.117-0.00685)=16.284</p><p>　　2）查《化工原理設(shè)計(jì)導(dǎo)論》圖4-5</p><p>　　因T=25℃，壓力約為17大氣壓，所以q=110.5kcal/kg</p><p>　　3）

24、查《化工原理》上冊(cè)附錄，20℃時(shí)水的Cp為4.183，30℃時(shí)水的Cp為4.174，所以，25℃時(shí)水的Cp約為4.1785</p><p>　　4）L*18*Cp*△t=GA*44*q*4.18，</p><p>　　所以，當(dāng)L=1.3Lmin時(shí)，△t=(GA*44*q*4.18)/(1.3Lmin*18*Cp)=1.843*10-3<1℃；</p><p>

25、　　同理，當(dāng)L=1.5Lmin時(shí)，△t=1.597*10-3<1℃；</p><p>　　當(dāng)L=1.8Lmin時(shí)，△t=1.331*10-3<1℃，</p><p>　　綜上，溶液的溫度變化很小，視為等溫吸收。</p><p><b>　　定塔徑</b></p><p>　　查《物理化學(xué)》附錄得：</p

26、><p>　　H2(65.6%)：PC=1.297，TC=-239.9；</p><p>　　N2(21%)：PC=3.39，TC=-147.0；</p><p>　　CH4(0.5%)：PC=4.596，TC=-82.62；</p><p>　　CO(2.2%)：PC=3.449，TC=-140.23；</p><p>

27、　　02(0.2%)：PC=5.043，TC=-118.57；</p><p>　　CO2(10.5%)：PC=7.375，TC=30.98，</p><p><b>　　則，</b></p><p>　　Pc,m=∑yiPci=1.297*0.656+3.39*0.21+4.596*0.005+3.499*0.022+5.043*0.002+

28、7.375*0.105=2.447</p><p>　　Tc,m=∑yiTci=-239.9*0.656-147.0*0.21-82.62*0.005-140.23*0.022-118.57*0.002+30.98*0.105=-118.727</p><p>　　Pr,m=P/Pc,m= 0.695，Tr,m=T/Tc,m=3.531，</p><p>　　查《化

29、工原理設(shè)計(jì)導(dǎo)論》圖2-1，</p><p><b>　　得，Z=0.985</b></p><p>　　M=∑yiMi=0.105*44+0.656*2+0.21*28+0.005*16+0.022*28+0.002*32=12.572</p><p>　　所以，ρV=(P M)/(ZRT)=(1700*12.572)/(0.985*8.314

30、*298.15)=8.753</p><p>　　填料的選擇：塑料階梯環(huán)</p><p>　　規(guī)格（直徑*高*厚）mm：50*30*1.5；比表面積：121.5（m2*m-1）；干填料因子：159；A：0.204</p><p>　　計(jì)算uf：根據(jù)《化工原理設(shè)計(jì)導(dǎo)論》4-4公式，lg[(uf2*a*ρvμL2)/(g*ε3*ρL)]=A-1.75(WL/WV)0.2

31、5*(ρV/ρL)0.125。其中，WL=L*M,WV=標(biāo)況0.067*3600*8.753。</p><p>　　a.L=1.3L1,uf=0.0494,VS=V標(biāo)*(273+25)/273*101.3/1700/3600=0.067。</p><p>　　當(dāng)u=0.6uf時(shí)，D=（4VS/∏μ）=1.649---1.7；當(dāng)u=0.85uf時(shí)，D=1.385---1.4。</p&g

32、t;<p>　　b.L=1.5L1和L=1.8L1時(shí)，塔徑變的更大,分別為L=1.5L1:當(dāng)u=0.6uf時(shí),D=1.779---1.8,當(dāng)u=0.85uf時(shí),D=1.495---1.5; L=1.8L1:當(dāng)u=0.6uf時(shí),D=1.968---2.0,當(dāng)u=0.85uf時(shí),D=1.654---1.7。Dmin/d=30>8,合理。</p><p>　?、谝?guī)格：38.5*19*1；比表面積：1

33、33；干填料因子：175.6；A：0.204。當(dāng)L=1.3L1時(shí)，uf=0.0470，當(dāng)u=0.6uf時(shí)，D=1.691---1.7，當(dāng)u=0.85uf時(shí)，D=1.420---1.5，L=1.5L1和L=1.8L1時(shí)，塔徑變的更大，同上。Dmin/d=39>8，合理。</p><p>　　規(guī)格：25*17.5*1.4；比表面積：228；干填料因子：313；A=0.204。當(dāng)L=1.3L1時(shí)，uf=0.035

34、2,當(dāng)u=0.6uf時(shí)，D=1.953---2.0，當(dāng)u=0.85uf時(shí)，D=1.641---1.7，L=1.5L1和L=1.8L1時(shí)，塔徑變的更大，同上。Dmin/d=68>8，合理。</p><p>　　規(guī)格：50*25*1.5；比表面積：114.2；干填料因子：143；A=0.204。當(dāng)L=1.3L1時(shí)，uf=0.0551, 當(dāng)u=0.6uf時(shí)，D=1.606---1.7，當(dāng)u=0.85uf時(shí)，D=1

35、.350---1.4；L=1.5L1和L=1.8L1時(shí)，塔徑變的更大,分別為L=1.5L1:uf=0.0474,當(dāng)u=0.6uf時(shí),D=1.723---1.8，,當(dāng)u=0.85uf時(shí),D=1.456---1.5；L=1.8L1:uf=0.0387,當(dāng)u=0.6uf時(shí),D=1.917---2.0，當(dāng)u=0.85uf時(shí)，D,1.610---1.7。Dmin=28>8，更合理。</p><p>　　綜上，選用規(guī)格

36、為：50*25*1.5的填料最為合理。</p><p><b>　　噴淋密度的校核</b></p><p>　　根據(jù)《化工原理課程設(shè)計(jì)導(dǎo)論》P133，選用50mm直徑的填料，所以LW>=0.08，取L=0.08，a=114.2，此時(shí)，U=LW*a=0.08*114.2=9.136,Lmin=(17706.283*1.3*18)/(996.95*0.785*1.7

37、2)=183.190>U，故滿足最小噴淋密度的要求。</p><p><b>　　KXa的計(jì)算</b></p><p>　　采用恩田式計(jì)算出aw，kL</p><p><b>　　恩田修正式：</b></p><p><b>　　下面幾個(gè)式子聯(lián)立，</b></p&g

38、t;<p>　　,由于液膜控制，KL近似為kL。</p><p>　　將其中涉及的物理量帶入，g = 9.81 m/s2 ；σc查表可知為33mN/m=0.033N/m;UL=WL/Ω=L*M/Ω, 25℃時(shí)水,at=114.2；密度為 ρL=997.1 kg/m3；粘度為 μL=0.8937*10-3Pa?s；表面張力為σL=72.6.mN/m=0.0726N/m,查表知ψ=1.45，25℃時(shí)二氧

39、化碳在水中的擴(kuò)散系數(shù)DL=2.027*10-9m2/s。</p><p>　　所以：當(dāng)L=1.3L1時(shí)，aw=114.199；當(dāng)L=1.5L1時(shí)，aw=114.199；當(dāng)L=1.8L1時(shí)，aw=114.199。將aw的值代入①中，求得：當(dāng)L=1.3L1時(shí)，kL=0.000884；當(dāng)L=1.5L1時(shí)，kL=0.000887；當(dāng)L=1.8L1時(shí)，kL=0.000848。</p><p>　　2

40、）因?yàn)镃M=n/V=ρL/ML=997.1/18=55.394,且KXaw=KLCMaw，所以，當(dāng)L=1.3L1時(shí)，KXaw=55.394*114.199*0.000884=5.592；當(dāng)L=1.5L1時(shí)，KXaw=5.611；當(dāng)L=1.8L1時(shí)，KXaw=5.364。</p><p>　　7.填料層高度的計(jì)算</p><p>　　1）HOL=L/(KXaWΩ)=（17706.283*1.

41、3/3600）/(5.592*1.539)=0.743(L=1.3L1)</p><p>　　HOL=L/(KXaWΩ)=（17706.283*1.5/3600）/(5.611*1.767)=0.744(L=1.5L1)</p><p>　　HOL=L/(KXaWΩ)=（17706.283*1.8/3600）/(5.364*2.270)=0.727(L=1.8L1)</p>

42、<p>　　2)NOL=(X1-X2)/△XM,△XM=(△X1-△X2)/(ln△X1/△X2)=5.884(L=1.3L1)；</p><p>　　同理，NOL=4.063(L=1.5L1)；NOL=2.816(L=1.8L1)。</p><p>　　3）Z=NOL*HOL=0.743*5.884=4.372m(L=1.3L1);</p><p>　　

43、Z=3.023m(L=1.5L1)；</p><p>　　Z=2.047m(L=1.8L1)。</p><p>　　將塔高進(jìn)行圓整,分別為4.5、3.2、2.2。</p><p>　　4）整理以上數(shù)據(jù)得下表</p><p>　　匯總比較，定L=1.5L1的為最佳方案。</p><p><b>　　8.填料層阻

44、力</b></p><p>　　此外，h=3.2m，ρL=997.1kg/m3,L=2112.586kg/m2·h,ρV=8.753kg/m3,GV=18336.079kg/m2·h,因此，△P=155.917</p><p>　　附屬設(shè)備的選型或計(jì)算</p><p><b>　　液體噴淋裝置</b></p

45、><p>　　液體分布器的作用：液體分布裝置設(shè)于填料層頂部，用于將塔頂液體均勻分布在填料表面上，液體的分布裝置性能對(duì)填料塔效率影響很大，特別是大直徑、低填料層的填料塔，尤其需要性能良好的液體分布裝置。</p><p>　　液體分布裝置的種類多樣，有噴頭式、盤式、管式、槽式、槽盤式等，工業(yè)應(yīng)用以管式、槽式及槽盤式為主。我選擇槽盤式，因?yàn)樗粌H是近年新開發(fā)的新型液體分布器，而且它兼具集液、分液及分

46、氣三種作用，結(jié)構(gòu)緊湊，氣液分布均勻，阻力較小，操作彈性高達(dá)10：1，適合用于各種液體噴淋量，近年來應(yīng)用廣泛在設(shè)計(jì)中優(yōu)先選取。</p><p><b>　　填料支承板</b></p><p>　　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；

47、（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，如圖中的（a）。柵板可以制成整塊或分塊的。一般當(dāng)直徑小于500mm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&

48、gt;　　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，如圖中的（c）所示。</p><p>　　當(dāng)柵板結(jié)構(gòu)不能滿足自由截面要求時(shí)，可采用如圖中的（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。這類支承板，有足夠齒縫時(shí)，氣相的自由截面積可以超

49、過整個(gè)塔德橫截面積，所以絕不會(huì)在此造成液泛。</p><p>　　填料支承裝置對(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，然后整砌一、二層按正方形排列的瓷質(zhì)十字環(huán)，作為過渡支撐，以取得較大的孔隙率。由于采用的是的填料，所以可用的十字環(huán)。</p><p>　　塔徑D=1500mm，設(shè)計(jì)柵板由4塊組成。

50、且需要將其擱置在焊接于塔壁的支持圈或支持塊上。分塊式柵板，每塊寬度為400mm，每塊重量不超過700N，以便從人孔進(jìn)行裝卸。</p><p>　　本設(shè)計(jì)塔徑D=1500mm，采用結(jié)構(gòu)簡單、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，將其分成4塊，柵板條之間的距離約為24.7mm。為了改善邊界狀況，可采用大間距的柵條，然后整砌一、二層按正方形排列的瓷質(zhì)十字環(huán)，作為過渡支承，以取得較大的孔隙率。由于采

51、用的是φ50mm的填料，所以可用φ75mm的十字環(huán)。</p><p>　?。╝）柵板 b）升氣管式 （c）十字隔板環(huán)層</p><p><b>　　圖為三種支承板</b></p><p><b>　　氣體入口裝置</b></p><p>　　1）填料塔的氣體進(jìn)口既

52、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)氣管伸到塔中心位置，管端切成45度向下斜口或切成向下切口，使氣流折轉(zhuǎn)向上。對(duì)1.5m以下直徑的塔，管的末端可制成下彎的錐形擴(kuò)大器。氣體出口既要保證氣流暢通，又要盡量除去夾帶的液沫。最簡單的裝置是除沫擋板（折板），或填料式、絲網(wǎng)式除霧器。</p><p>　　2）常壓塔氣體進(jìn)出口管氣速可取10～20m/s（高壓塔氣速低于此值）；由于本次設(shè)計(jì)

53、為高壓，所以我們?nèi)∵M(jìn)氣口速度為10m/s液體進(jìn)出口管氣速可取0.8～1.5m/s（必要時(shí)可加大些）。管徑依所選氣速?zèng)Q定后，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)管規(guī)格進(jìn)行圓整，并規(guī)定其厚度。</p><p>　　3）氣體進(jìn)氣口氣速取10m/s，因?yàn)槭歉邏涵h(huán)境液體進(jìn)液口流速取6m/s</p><p>　　4）氣體進(jìn)出口管徑：</p><p>　　D1=（4*240.667/3.14/10/3600

54、）=0.09228m=92.28mm</p><p>　　5）液體流量： </p><p>　　L=26559.425kmol/h=26559.425*18/997.1=479.460m3/h</p><p>　　6）液體進(jìn)出口管直徑：</p><p>　　D2=（4*479.460/3.14/6/3600）0.5=0.1682m=168

55、.2mm</p><p>　　7）按標(biāo)準(zhǔn)管規(guī)格進(jìn)行圓整后得，氣體進(jìn)口出管直徑D1=100mm，厚度為10mm 液體進(jìn)出管直徑D2=170mm，厚度為15mm。</p><p>　　8）設(shè)計(jì)位于塔底的進(jìn)氣管時(shí)，主要考慮兩個(gè)要求：壓力降要小和氣體分布要均勻。由于填料層壓力降較大，減弱了壓力波動(dòng)的影響，從而建立了較好的氣體分布；同時(shí)，本裝置由于直徑較小，可采用簡單的進(jìn)氣分布裝置。由于對(duì)排放的凈

56、化氣體中的液相夾帶要求不嚴(yán)，可不設(shè)去除液沫的裝置。</p><p><b>　　4.封頭</b></p><p>　　封頭為壓力容器的主要受壓元件，此處采用橢圓形封頭，其由半個(gè)橢球和具有一定高度的圓筒形殼體組成，此圓筒形殼體高度一般稱為直邊高度設(shè)置直邊高度的目的是為了避免在封頭和圓筒形殼體相交的這一結(jié)構(gòu)不連續(xù)處出現(xiàn)焊縫，從而避免焊縫邊緣應(yīng)力問題。在制造難以程度上，由于

57、橢圓形封頭的深度較淺，沖壓成形較易，是目前國內(nèi)廣泛應(yīng)用的中低壓容器的封頭形式。</p><p>　　選擇封頭的時(shí)候要根據(jù)填料塔的塔徑，由于塔徑圓整后為1.5m，即1500mm，所以根據(jù)《化工原理課程設(shè)計(jì)導(dǎo)論》選擇封頭的公稱直徑為1500，該型號(hào)的其他數(shù)據(jù)分別為：曲面高度375mm，直邊高度25、40、50mm，內(nèi)表面積2.55、2.62、2.67m2，容積0.487、0.513、0.530m3，厚度為4mm，其標(biāo)

58、記為：封頭Dg1500*4，IB115-73。</p><p><b>　　5.泵的選擇</b></p><p>　　流量Q=WL/ρL=478069.641/997.1=479.460m3/h</p><p><b>　　2）管徑的確定</b></p><p>　　一般管道為圓形，根據(jù)吸收劑流量選

59、擇吸收劑輸送管道半徑為d=250mm</p><p><b>　　計(jì)算出吸收劑流速</b></p><p><b>　　則有：雷諾數(shù)</b></p><p>　　選用=273×11mm的熱軋無縫鋼管（《化工原理》上P435）</p><p>　　內(nèi)徑d=273—2*11=251mm<

60、/p><p>　　鋼管粗糙度 相對(duì)粗糙度0.35/251=0.0014</p><p><b>　　查資料，湍流區(qū)有：</b></p><p><b>　　則有</b></p><p>　　由流程圖可知從泵出口到噴淋口有三個(gè)直角彎頭，查資料知標(biāo)準(zhǔn)彎頭的局部阻力系數(shù)，豎直與水平直管，根據(jù)以上數(shù)據(jù)取<

61、;/p><p><b>　　則有：m</b></p><p><b>　　揚(yáng)程的計(jì)算</b></p><p><b>　　列伯努力方程得：</b></p><p>　　∴4+0.0043+9.41=13.414m</p><p>　　綜上，揚(yáng)程為13.414

62、m，流量為479.460m3/h</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)中吸收劑使用的是水，因而，可以采用清水泵（可用于輸送各種工業(yè)用水以及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)類似于水的其他液體）因?yàn)榧群唵斡质褂?。通過計(jì)算可以得出，吸收塔所要求的壓頭不是很高，所以采用普通的單級(jí)單吸式即可，本設(shè)計(jì)中根據(jù)楊程、流量，選用的型號(hào)為IS200-150-315,其具體參數(shù)如下：</p><p><b>　　設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)

63、</b></p><p>　　1.對(duì)于吸收塔基本尺寸的確定以及數(shù)據(jù)來源，物性參數(shù)，合適取值范圍的確定都需要按具體的實(shí)際設(shè)計(jì)情況來定,最佳方案也要考慮到多方面因素,不可隨便確定。</p><p>　　2.對(duì)于吸收塔填料裝置的材料屬性，以及經(jīng)濟(jì)效益要綜合考慮工藝的可能性又要滿足實(shí)際操作標(biāo)準(zhǔn),綜合各種因素選擇最佳填料和規(guī)格形狀。</p><p>　　3.對(duì)于吸

64、收塔的溫度的確定，由吸收的平衡關(guān)系可知，溫度降低可增加溶質(zhì)組分的溶解度，對(duì)于壓力的確定，選擇常壓，減少工作設(shè)備的負(fù)荷,但高壓卻更利于吸收,因此也應(yīng)綜合各方面因素從整體出發(fā)考慮。</p><p>　　4.在此次的課程設(shè)計(jì)過程中，由于剛開始對(duì)課程設(shè)計(jì)了解不深，在設(shè)計(jì)中也遇到很多問題，通過和同學(xué)的及時(shí)溝通和查閱相關(guān)質(zhì)料得以解決。通過這次設(shè)計(jì)，我對(duì)吸收塔有了更深一層次的認(rèn)識(shí)，體會(huì)到了如何把課本所學(xué)運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，并且初步了

65、解到了工業(yè)設(shè)計(jì)過程，個(gè)人認(rèn)為是一次很好很全面的對(duì)學(xué)習(xí)能力的鍛煉。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)結(jié)果概覽</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)結(jié)果概覽</b></p><p><b>　　附：主要符號(hào)說明</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b

66、></p><p>　　1.《化工原理設(shè)計(jì)導(dǎo)論》成都科技大學(xué)出版社</p><p>　　2.《合成氨工學(xué)》第2卷 姜圣階 石油化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　3.《合成氨工藝》趙育祥 化工出版社</p><p>　　4.《化學(xué)工程》第二冊(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　5.《化工原理課程設(shè)計(jì)》天