水吸收丙酮填料塔設(shè)計(jì)(化工課程設(shè)計(jì))

1、<p><b>　　化工原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　課程名稱: ____填料塔設(shè)計(jì)____</p><p>　　設(shè)計(jì)題目: ____水吸收丙酮____</p><p>　　化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　　設(shè)計(jì)題目：水吸收空氣中的丙酮填料塔的工藝設(shè)計(jì)</p><p&g

2、t;<b>　　設(shè)計(jì)條件</b></p><p>　　1．生產(chǎn)能力:每小時(shí)處理混合氣體9000Nm3 /h</p><p>　　2．設(shè)備形式:填料塔</p><p>　　3．操作壓力：101.3KPa</p><p>　　4．操作溫度:298K</p><p>　　5．進(jìn)塔混合氣體中含丙酮4%（體

3、積比）</p><p>　　6．丙酮的回收率為99%</p><p>　　7．每年按330天計(jì)，每天按24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)</p><p>　　8．建廠地址：蘭州地區(qū)</p><p>　　9．要求每米填料的壓降都不大于10Pa。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)步驟及要求</b></p>

4、<p><b>　　1．確定設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>　　（1）流程的選擇</b></p><p>　?。?）初選填料的類型</p><p><b>　?。?）吸收劑的選擇</b></p><p>　　2．查閱物料的物性數(shù)據(jù)</p>&

5、lt;p>　　（1）溶液的密度、粘度、表面張力、氨在水中的擴(kuò)散系數(shù)</p><p>　　（2）氣相密度、粘度、表面張力、氨在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)</p><p>　?。?）丙酮在水中溶解的相平衡數(shù)據(jù)</p><p><b>　　3．物料衡算</b></p><p>　　（1）確定塔頂、塔底的氣流量和組成</p&g

6、t;<p>　?。?）確定泛點(diǎn)氣速和塔徑</p><p>　?。?）校核D/d>8~10</p><p>　　（4）液體噴淋密度校核：實(shí)際的噴淋密度要大于最小的噴淋密度。</p><p><b>　　4．填料層高度計(jì)算</b></p><p><b>　　5．填料層壓降核算</b>

7、;</p><p>　　如果不符合上述要求重新進(jìn)行以上計(jì)算 </p><p>　　6．填料塔附件的選擇</p><p><b>　?。?）液體分布裝置</b></p><p>　?。?）液體再分布裝置</p><p><b>　?。?）填料支撐裝置</b></p>

8、<p>　?。?）氣體的入塔分布.</p><p><b>　　(四）參考資料</b></p><p>　　《化工原理課程設(shè)計(jì)》 賈紹義 柴誠敬 天津科學(xué)技術(shù)出版</p><p>　　《現(xiàn)代填料塔技術(shù)》 王樹盈 中國石油出版</p><p>　　《化工原理》 夏清 天津科學(xué)技術(shù)出版</p>

9、;<p>　　（五）計(jì)算結(jié)果列表（見下頁）</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1. 概述與設(shè)計(jì)方案的確定- 7 -</p><p>　　1.1填料塔簡述- 7 -</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)方案的確定- 7 -</p><p>　　1.2.1裝置

10、流程的確定- 7 -</p><p>　　1.2.2填料的選擇- 8 -</p><p>　　1.2.3 吸收劑的選擇- 10 -</p><p>　　2. 設(shè)計(jì)計(jì)算- 10 -</p><p>　　2.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)- 11 -</p><p>　　2.1.1 液相物性數(shù)據(jù)- 11 -</p>

11、;<p>　　2.1.2氣相物性數(shù)據(jù)- 11 -</p><p>　　2.2 物料衡算- 12 -</p><p>　　2.3填料塔的工藝尺寸的計(jì)算- 13 -</p><p>　　2.4填料層高度計(jì)算- 14 -</p><p>　　2.5填料層壓降計(jì)算- 17 -</p><p>　　3.

12、填料塔附件的選擇- 17 -</p><p>　　3.1 液體分布器簡要設(shè)計(jì)- 17 -</p><p>　　3.2 液體分布器的選擇- 18 -</p><p>　　3.2.1液體分布器的選型- 18 -</p><p>　　3.2.2分布點(diǎn)密度計(jì)算- 18 -</p><p>　　3.3輔助設(shè)備的計(jì)算及選

13、型- 19 -</p><p>　　3.3.1填料支承設(shè)備- 19 -</p><p>　　3.3.2填料壓緊裝置- 20 -</p><p>　　3.3.3液體再分布裝置- 20 -</p><p>　　3.3.4除沫裝置- 20 -</p><p>　　4. 結(jié)論- 21 -</p>&l

14、t;p>　　5.參考文獻(xiàn)- 21 -</p><p>　　6.附錄- 21 -</p><p>　　1. 概述與設(shè)計(jì)方案的確定</p><p><b>　　1.1填料塔簡述</b></p><p>　　塔設(shè)備在化工、石油化工、生物化工、醫(yī)藥、食品等生產(chǎn)過程中廣泛應(yīng)用的汽液傳質(zhì)設(shè)備[1]。其作用實(shí)現(xiàn)氣—液相或液—

15、液相之間的充分接觸，從而達(dá)到相際間進(jìn)行傳質(zhì)及傳熱的過程。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部件的結(jié)構(gòu)形式，可將塔設(shè)備分為兩大類：板式塔和填料塔。</p><p>　　板式塔內(nèi)沿塔高度裝有若干層塔板，液體靠重力作用由頂部逐板流向塔釜，并在各塊板面上形成流動(dòng)的液層，氣體靠壓強(qiáng)差推動(dòng)，由塔底向上依次穿過各塔板上的液層而流向塔頂。氣液兩相在塔內(nèi)進(jìn)行逐級(jí)接觸，兩相組成沿塔高呈階梯式變化。填料塔則在塔體內(nèi)裝填填料，液體由上而下流動(dòng)中在填料上分

16、布匯合，氣體則在填料縫隙中向上流動(dòng)。填料為氣液傳質(zhì)提供了較大的氣液接觸面積。[2]</p><p>　　填料塔的基本特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，壓力降小，傳質(zhì)效率高，便于采用耐腐蝕材料制造等，對(duì)于熱敏性及容易發(fā)泡的物料，更顯出其優(yōu)越性。過去，填料塔多推薦用于0.6∽0.7m以下的塔徑。近年來，隨著高效新型填料和其他高性能塔內(nèi)件的開發(fā)，以及人們對(duì)填料流體力學(xué)、放大效應(yīng)及傳質(zhì)機(jī)理的深入研究，使填料塔技術(shù)得到了迅速發(fā)展。[3]&l

17、t;/p><p>　　1.2設(shè)計(jì)方案的確定</p><p>　　1.2.1裝置流程的確定</p><p>　　吸收裝置的流程主要有以下幾種。[4]</p><p>　　塔內(nèi)氣液兩相流動(dòng)方式可以是逆流也可以是并流。通常采用逆流操作，氣體自塔低通入，液體從塔頂灑下，因此溶液從塔底流出前與剛進(jìn)入塔的氣相接觸，可使溶液的濃度盡量提高，經(jīng)吸收后的氣體從塔頂

18、排除前與剛?cè)胨囊后w接觸，又可使出塔氣體中溶質(zhì)濃度盡量降低。</p><p>　　在逆流操作下，在相同的進(jìn)出口組成條件下，逆流吸收流程具有較大的平均傳質(zhì)推動(dòng)力，可以減少設(shè)備尺寸，提高吸收率和吸收劑使用效率，可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)理論級(jí)操作，氣體凈化程度較高，常在工業(yè)上應(yīng)用。而并流吸收流程是氣液兩相均從塔頂流向塔底，只有一個(gè)理論級(jí)操作，氣體凈化程度不很高，但卻可以避免塔的液泛現(xiàn)象。</p><p>　

19、　吸收劑部分再循環(huán)操作</p><p>　　在逆流操作系統(tǒng)中，用泵將吸收塔排出液體的一部分冷卻后與補(bǔ)充的新鮮吸收劑一同送回塔內(nèi)，即為部分再循環(huán)操作。通常用于已下情況：當(dāng)吸收劑用量較小，為提高塔的液體噴淋密度；對(duì)于非等溫吸收過程，為控制塔內(nèi)的溫升，需取出一部分熱量。該流程特別適宜于平衡常數(shù)m很小的情況，通過吸收液的部分再循環(huán)，提高吸收劑的使用效率。</p><p><b>　　多塔

20、串聯(lián)操作</b></p><p>　　若設(shè)計(jì)的填料層高度過大，或由于所處理物料等原因需經(jīng)常清理填料，為便于維修，可把填料層分裝在幾個(gè)串聯(lián)的塔內(nèi)，每個(gè)吸收塔通過的吸收劑和氣體量都相等，即為多塔串聯(lián)操作。此種操作因塔內(nèi)需留較大空間，輸液，噴淋，支撐板等輔助裝置增加，使設(shè)備投資加大。</p><p><b>　　串—并聯(lián)混合操作</b></p>&

21、lt;p>　　若吸收處理的液量很大，如果用通常的流程，則液體在塔內(nèi)的噴淋密度過大，操作氣速勢(shì)必很?。ǚ駝t易引起液泛），塔的生產(chǎn)能力很低。實(shí)際生產(chǎn)中可采用氣相作串聯(lián)，液相作并聯(lián)的混合流程；若吸收過程處理的液量不大而氣相流量很大時(shí)，可采用液相作串聯(lián)，氣相作并聯(lián)的混合流程。</p><p>　　根據(jù)以上述說和本設(shè)計(jì)條件應(yīng)選擇:逆流吸收流程</p><p>　　1.2.2填料的選擇</

22、p><p>　　填料塔的基本特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，壓力降小，傳質(zhì)效率高，便于采用耐腐蝕材料制造等，對(duì)于熱敏性及容易發(fā)泡的物料，更顯出其優(yōu)越性。填料的選擇包括填料的種類、規(guī)格及材質(zhì)等。所選的填料既要滿足生產(chǎn)工藝的要求，又要使設(shè)備投資和操作費(fèi)用低。</p><p>　　幾種典型的散裝填料：</p><p>　　填料類型基本分為：散裝填料和規(guī)整填料</p><p

23、><b>　　一.散裝填料</b></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: 拉西環(huán)填料、鮑爾環(huán)填料、階梯環(huán)填料、弧鞍填料、矩鞍填料、金屬環(huán)矩鞍填料、球形填料。 </p><p&

24、gt;<b>　　a.拉西環(huán)填料</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>　　b.鮑爾環(huán)填料</b></p><p>　　鮑爾環(huán)填料是對(duì)拉西環(huán)的改進(jìn)

25、，在拉西環(huán)的側(cè)壁上開出兩排長方形的窗孔，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>　　c.矩鞍填料填料</b></p>

26、<p>　　矩鞍填料 將弧鞍填料兩端的弧形面改為矩形面，且兩面大小不等，即成為矩鞍填料。矩鞍填料堆積時(shí)不會(huì)套疊，液體分布較均勻。矩鞍填料一般采用瓷質(zhì)材料制成，其性能優(yōu)于拉西環(huán)。目前，國內(nèi)絕大多數(shù)應(yīng)用瓷拉西環(huán)的場(chǎng)合，均已被瓷矩鞍填料所取代。</p><p><b>　　d.階梯環(huán)填料</b></p><p>　　階梯環(huán)填料是對(duì)鮑爾環(huán)的改進(jìn)，與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)

27、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><p><b&

28、gt;　　e.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)。</p><p><b>　　二.規(guī)整填料</b></p>

29、<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)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>　　a.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

30、窩格柵填料等，其中以格里奇格柵填料最具代表性。格柵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>　　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

31、裝于塔內(nèi)，相鄰的兩盤填料間交錯(cuò)90°排列。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。金屬絲網(wǎng)波紋填料是網(wǎng)波紋填料的主要形式，它是由金屬絲網(wǎng)制成的。金屬絲網(wǎng)波紋填料的壓降低，分離效率很高，特別適用于精密精餾及真空精餾裝置，為難分離物系、熱敏性物系的精餾提供了有效的手段。盡管其造價(jià)高，但因其性能優(yōu)良仍得到了廣泛的應(yīng)用。波紋填料的缺點(diǎn)是不適于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，且裝卸、清理困

32、難，造價(jià)高。</p><p><b>　　c.脈沖填料　　</b></p><p>　　脈沖填料是由帶縮頸的中空棱柱形個(gè)體，按一定方式拼裝而成的一種規(guī)整填料。脈沖填料組裝后，會(huì)形成帶縮頸的多孔棱形通道，其縱面流道交替收縮和擴(kuò)大，氣液兩相通過時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍動(dòng)。在縮頸段，氣速最高，湍動(dòng)劇烈，從而強(qiáng)化傳質(zhì)。在擴(kuò)大段，氣速減到最小，實(shí)現(xiàn)兩相的分離。流道收縮、擴(kuò)大的交替重復(fù)，實(shí)

33、現(xiàn)了“脈沖”傳質(zhì)過程。脈沖填料的特點(diǎn)是處理量大，壓降小，是真空精餾的理想填料。</p><p>　　填料材質(zhì)分為：陶瓷填料、塑料填料及金屬填料</p><p><b>　　a.陶瓷填料</b></p><p>　　陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性，陶瓷填料價(jià)格低廉，具有很好的表面濕潤性能，質(zhì)脆、易碎是其最大缺點(diǎn)。</p><

34、;p><b>　　b.塑料填料</b></p><p>　　在溫度較低時(shí)塑料能長期操作而不發(fā)生變形，價(jià)格低廉，性能良好。一般多采用聚丙烯材質(zhì)?？赡鸵话銦o機(jī)酸、堿和有機(jī)溶劑腐蝕。質(zhì)輕具有良好的韌性，耐沖擊不易碎，可以制成薄壁結(jié)構(gòu)。通量大壓降低，但表面濕潤性差，可以通過適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚韥砀纳破浔砻鏉駶櫺阅堋?lt;/p><p><b>　　c.金屬填料</

35、b></p><p>　　一般耐高溫，但不耐腐蝕，能在高溫、高壓及高沖擊強(qiáng)度下使用，應(yīng)用范圍廣通量大，氣體阻力小但價(jià)高且不容易清理。</p><p>　　根據(jù)填料材質(zhì)比較應(yīng)選：聚丙烯塑料的階梯環(huán)填料</p><p>　　規(guī)格為50mm×25 mm×1.5 mm，其主要參數(shù)如下：</p><p>　　1.2.3 吸收劑

36、的選擇</p><p>　　對(duì)于吸收操作，選擇適宜的吸收劑，具有十分重要的意義。其對(duì)吸收操作過程的經(jīng)濟(jì)性有著十分重要的影響。一般情況下，選擇吸收劑，要著重考慮如下問題：</p><p>　　1對(duì)溶質(zhì)的溶解度大。</p><p>　　2對(duì)溶質(zhì)有較高的選擇性。</p><p><b>　　3.揮發(fā)度要低。</b></p

37、><p><b>　　4再生性能好。</b></p><p>　　5吸收劑的黏度小，有利于氣液兩相接觸良好，提高傳質(zhì)速率。</p><p>　　6吸收劑應(yīng)具有良好化學(xué)穩(wěn)定性好，不易燃，無腐蝕性，無毒，易得，廉價(jià)等特點(diǎn)。</p><p>　　用水吸收丙酮屬易溶氣體的吸收過程為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸收過程。因用水作吸收劑，若丙

38、酮不作為產(chǎn)品，則采用純?nèi)軇?；若丙酮作為產(chǎn)品，則采用含一定丙酮的水溶液。現(xiàn)以純?nèi)軇槔M(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于水吸收丙酮的過程，操作溫度及操作壓力較低，塑料可耐一般的酸堿腐蝕，所以工業(yè)上通常選用塑料散裝填料。在塑料散裝填料中，階梯環(huán)填料氣體通量大、流動(dòng)阻力小、傳質(zhì)效率高，故此選用DN50聚丙烯階梯環(huán)填料。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用水做吸收劑。</p><p><b>　　2. 設(shè)計(jì)計(jì)

39、算</b></p><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)低濃度吸收過程，溶液的物性資料可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊(cè) [ 1 ] 查得，25℃時(shí)水的有關(guān)物性資料如下：</p><p>　　密度為 =997.043kg/m<

40、/p><p><b>　　粘度為 </b></p><p>　　表面張力為 =71.97dyN/cm=932731.2kg/h</p><p>　　查手冊(cè) [ 2 ]丙酮在水中的擴(kuò)散系數(shù)為 ： [ 3 ]</p><p>　　式中 ————丙酮在水中的擴(kuò)散系數(shù)，</p><p>　　T———

41、—溫度，K；</p><p>　　————溶液的黏度，；</p><p>　　————容積的摩爾質(zhì)量，；</p><p>　　—————溶質(zhì)的摩爾體積，</p><p>　　————溶劑的締合因子（水為2.26）</p><p>　　=1.276m/s=4.594m/h</p><p>　　2.

42、1.2氣相物性數(shù)據(jù)</p><p>　　混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為</p><p>　　=M=0.0458+0.9629=30.16kg/kmol</p><p>　　混合氣體的平均密度為</p><p>　　===1.23kg/m</p><p>　　混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，由化工原理（上冊(cè)）附錄五查得30

43、℃ 空氣的粘度為</p><p>　　=1.83510Pa=0.066kg/(m)</p><p>　　查手冊(cè)并計(jì)算得丙酮在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為</p><p>　　D=0.109cm/s=0.03924m/h</p><p>　　————擴(kuò)散系數(shù)，；</p><p>　　P————總壓強(qiáng)，；</p>&l

44、t;p>　　T————溫度，K；</p><p>　　————分別為AB兩種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，kg/kmol；</p><p>　　————分別為A，B兩物質(zhì)的分子體積，</p><p>　　2.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù)</p><p>　　化工單元操作設(shè)計(jì)手冊(cè)(化學(xué)工業(yè)部化學(xué)工程設(shè)計(jì)技術(shù)中心站主編)表2--1查得常壓下25℃時(shí)丙酮在水中的亨

45、利系數(shù)為[ 4 ]</p><p><b>　　相平衡常數(shù)為</b></p><p><b>　　溶解度系數(shù)：</b></p><p>　　=0.26kmol/(kPa)</p><p><b>　　2.2 物料衡算</b></p><p><b&

46、gt;　　進(jìn)塔氣相摩爾比為</b></p><p><b>　　Y===0.042</b></p><p><b>　　出塔氣相摩爾比為</b></p><p>　　Y=Y(1-)=0.042(1-0.99)=0.00042</p><p>　　——丙酮的回收率（99%）</p&g

47、t;<p><b>　　進(jìn)塔惰性氣體流量為</b></p><p>　　V==353.37kmol/h</p><p>　　該吸收過程屬低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比可按下式計(jì)算，即</p><p>　　對(duì)于純?nèi)軇┪者^程，進(jìn)塔液相組成為</p><p><b>　　()==2.07<

48、;/b></p><p>　　由題意知，操作液氣比為</p><p><b>　　1.5=3.11</b></p><p>　　吸收劑進(jìn)塔流量L=353.373.11=1098.98kmol/h</p><p>　　V(Y-Y)=L(X-X)</p><p>　　出塔液相組成X==0.013

49、4</p><p>　　2.3填料塔的工藝尺寸的計(jì)算</p><p><b>　　塔徑計(jì)算</b></p><p>　　采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速。</p><p>　　氣相品質(zhì)流量為: w=9000/h</p><p>　　液相品質(zhì)流量可近似按純水的流量計(jì)算，即</p>

50、;<p><b>　　W=18/h</b></p><p>　　Eckert通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為:</p><p><b>　　查通用關(guān)聯(lián)圖得: </b></p><p>　　查散裝填料泛點(diǎn)填料因子平均值表得</p><p>　　取 (對(duì)于散裝填料,其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為~0.85)<

51、;/p><p><b>　　由 D=</b></p><p>　　圓整塔徑，取D=1.4m</p><p>　　泛點(diǎn)率校核：u=/s</p><p>　　%=56%(在允許范圍內(nèi))</p><p><b>　　填料規(guī)格校核：</b></p><p&g

52、t;<b>　　>10(滿足要求)</b></p><p><b>　　液體噴淋密度校核：</b></p><p>　　對(duì)于直徑不超過75mm的散裝填料,取最小潤濕速為 </p><p>　　查常用[ 5 ]散裝填料的特性參數(shù)表得</p><p>　　化原下冊(cè)表3——5查得:比表面積:/m &

53、lt;/p><p>　　最小噴淋密度:U/m</p><p><b>　　U=>U</b></p><p>　　經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D=1400mm合理。</p><p>　　2.4填料層高度計(jì)算</p><p>　　=2.088×0.0134=0.0280</p>

54、;<p><b>　　=0</b></p><p><b>　　脫吸因子為</b></p><p><b>　　S=</b></p><p><b>　　氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為</b></p><p><b>　　N</b>

55、</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=7.45</b></p><p>　　氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)系型計(jì)算：</p><p>　　查常見材質(zhì)的臨界便面張力值表得</p><p>　　[ 6 ]水表面張力為 /cm =932731

56、.2kg/h</p><p><b>　?。ň勐纫蚁?lt;/b></p><p><b>　　水粘度為</b></p><p><b>　　液體品質(zhì)通量為</b></p><p><b>　　G/(m)</b></p><p>　　氣

57、膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：</p><p><b>　　氣體品質(zhì)通量為</b></p><p><b>　　G/(m)</b></p><p><b>　　k</b></p><p>　　=0.06kmol/(m)</p><p>　　液膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算

58、：</p><p><b>　　k</b></p><p><b>　　=0.0095</b></p><p><b>　　=13.18m/h</b></p><p>　　由 ，查常見填料的形狀系數(shù)表得</p><p><b>　　（開孔環(huán)）

59、</b></p><p><b>　　則 k/(m)</b></p><p><b>　　k/h</b></p><p><b>　　>50%</b></p><p><b>　　由 </b></p><p>

60、　　=[1+9.5(0.56-0.5)</p><p>　　=1.00kmol/(m</p><p><b>　　，</b></p><p>　　=[1+2.6(0.56-0.5)] </p><p>　　==142.59/h</p><p><b>　　K/(m)</b>&

61、lt;/p><p><b>　　由 H</b></p><p>　　由 Z=H.=2.34</p><p><b>　　填料層高度為18m</b></p><p>　　2.5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>&

62、lt;p><b>　　橫坐標(biāo)為</b></p><p>　　查散裝填料壓降填料因子平均值表得</p><p><b>　　縱坐標(biāo)為</b></p><p>　　查?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖得</p><p><b>　　填料層壓降為</b></p><p>

63、　　3. 填料塔附件的選擇</p><p>　　3.1 液體分布器簡要設(shè)計(jì)</p><p>　　液體分布器可分為初始分布器和再分布器，初始分布器設(shè)置于填料塔內(nèi)，用于將塔頂液體均勻的分布在填料表面上，初始分布器的好壞對(duì)填料塔效率影響很大，分布器的設(shè)計(jì)不當(dāng)，液體預(yù)分布不均，填料層的有效濕面積減小而偏流現(xiàn)象和溝流現(xiàn)象增加，即使填料性能再好也很難得到滿意的分離效果。因而液體分布器的設(shè)計(jì)十分重要。特

64、別對(duì)于大直徑低填料層的填料塔，特別需要性能良好的液體分布器。</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)均勻性，各布液點(diǎn)上液相組成的均勻性決定，設(shè)計(jì)液體分布器主要是決定這些參數(shù)的結(jié)構(gòu)尺寸。對(duì)液體分布器的選型和設(shè)計(jì)，一般要求：液體分布要均勻；自由截面率要大；操作彈性大；不易堵塞，不易引起霧沫夾帶及起泡等；可用多種材料制作，且操作安裝方便，容易調(diào)整水平。</

65、p><p>　　液體分布器的種類較多，有多種不同的分類方法，一般多以液體流動(dòng)的推動(dòng)力或按結(jié)構(gòu)形式分。若按流動(dòng)推動(dòng)力可分為重力式和壓力式，若按結(jié)構(gòu)形式可分為多孔型和溢流型。其中，多孔型液體分布器又可分為：蓮蓬式噴灑器、直管式多孔分布器、排管式多孔型分布器和雙排管式多孔型分布器等。溢流型液體分布器又可分為：溢流盤式液體分布器和溢流槽式液體分布器。[8]</p><p>　　3.2 液體分布器的選擇

66、</p><p>　　該吸收塔液相負(fù)荷較大，而氣相負(fù)荷相對(duì)較小，根據(jù)本吸收的要求和物系的性質(zhì)可選用槽式液體分布器。</p><p>　　3.2.1液體分布器的選型</p><p>　　液體負(fù)荷較小，故選用排管式噴淋器</p><p>　　3.2.2分布點(diǎn)密度計(jì)算</p><p>　　按Eckert建議值，D為1400m

67、m時(shí)，可取n=246點(diǎn)/m2</p><p>　　[ 7 ]噴淋密度=246×(0.785×1.42)=70， 得布液點(diǎn)數(shù)n=70，</p><p><b>　　布液計(jì)算：</b></p><p><b>　　由 </b></p><p><b>　　式中</b

68、></p><p><b>　　：小孔直徑，m</b></p><p><b>　　n：布液點(diǎn)個(gè)數(shù)，個(gè)</b></p><p>　?。嚎琢飨禂?shù)（雷諾數(shù)大于1000的情況下，可取0.60~0.62）</p><p>　　g：重力加速度，m/s2</p><p><b

69、>　　h：液位高度，m</b></p><p><b>　　取，</b></p><p><b>　　則 </b></p><p>　　因?yàn)橐后w負(fù)荷較小，所以可采用排管式噴淋器</p><p>　　得布液點(diǎn)數(shù)n=70，噴淋密度=70/(0.785×0.72)=246點(diǎn)/

70、m2</p><p><b>　　查手冊(cè)【 8 】</b></p><p>　　塔直徑 主管直徑 排數(shù)（支管） 排管外緣直徑 最大流量m3/h</p><p>　　700 50 4 660 7</p><p>

71、;　　支承板型號(hào) 支承板外徑 支承板分塊數(shù) 支承板圈厚度 支承板圈寬度</p><p>　　梁型氣體噴 680 2 10 40</p><p><b>　　射式支承板</b></p><p>　　進(jìn)氣管：進(jìn)出口氣速按12~15m/s設(shè)計(jì)</p

72、><p><b>　　取14m/s計(jì)算：</b></p><p><b>　　查手冊(cè)得：</b></p><p>　　用一般中低壓無縫鋼管：</p><p>　　液體進(jìn)料管：流速按3~5計(jì)算</p><p>　　3.3輔助設(shè)備的計(jì)算及選型</p><p>

73、　　3.3.1填料支承設(shè)備</p><p>　　填料支承板分為兩類：氣液逆流通過平板型支承板，板上有篩孔或柵板式;氣體噴射型，分為圓柱升氣管式的氣體噴射型支承板和梁式氣體噴射型支承板。常用的填料支承裝置有柵板型和駝峰型及各種具有氣升管結(jié)構(gòu)的支承板。如圖：</p><p>　　3.3.2填料壓緊裝置</p><p>　　為保證填料塔在工作狀態(tài)下填料床能夠穩(wěn)定，防止高氣

74、相負(fù)荷或負(fù)荷突然變動(dòng)時(shí)填料層發(fā)生松動(dòng)，破壞填料層結(jié)構(gòu)，甚至造成填料損失，必須在填料層頂部設(shè)置填料限定裝置。填料限定可分為類：一類是將放置于填料上端，僅靠自身重力將填料壓緊的填料限定裝置，稱為填料壓板；一類是將填料限定在塔壁上，稱為床層限定板。填料壓板常用于陶瓷填料，以免陶瓷填料發(fā)生移動(dòng)撞擊，造成填料破碎。床層限定板多用于金屬和塑料填料，以防止由于填料層膨脹，改變其初始堆積狀態(tài)而造成的流體分布不均勻的現(xiàn)象。一般要求壓板和限制板自由截面分率

75、大于70%。</p><p>　　3.3.3液體再分布裝置</p><p>　　為使流向塔壁的液體能重新流回塔中心部位，一般在液體流過一定高度的填料層后裝置一個(gè)液體再分布器。液體再分布器形狀如漏斗，在液體再分布器側(cè)壁裝有若干短管，使近塔壁的上升氣流通過短管與中心氣流匯合，以利氣流沿塔截面均勻分布。</p><p>　　液體在亂堆填料層內(nèi)向下流動(dòng)時(shí)，有偏向塔壁流動(dòng)的現(xiàn)

76、象，偏流往往造成塔中心的填料不被潤濕，降低表面利用率。對(duì)于此填料塔而言，為了提干塔效率，故將其填料分為三層，根據(jù)再分布器各種規(guī)格的使用范圍，最簡單的液體再分布裝置為截錐式再分布器。</p><p>　　截錐式再分布器結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。</p><p><b>　　3.3.4除沫裝置</b></p><p>　　除沫裝置安裝在液體再分布器上方，

77、用以除去出氣口氣流中的液滴。由于氨氣溶于水中易于產(chǎn)生泡沫為了防止泡沫隨出氣管排出，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。</p><p><b>　　4. 結(jié)論</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)水吸收丙酮填料塔的設(shè)計(jì)方案和填料塔設(shè)計(jì)的基本過程的設(shè)計(jì)方法、步驟、思路、有一定的了解與認(rèn)識(shí)。在課程設(shè)計(jì)過程中，基本

78、能按照《化工原理設(shè)計(jì)課程》和規(guī)定的程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，先針對(duì)填料塔的特點(diǎn)和收集、調(diào)查有關(guān)資料，然后進(jìn)入草案階段，其間與同學(xué)進(jìn)行一些討論，后逐步了解設(shè)計(jì)填料塔的基本順序，最后定案。這次設(shè)計(jì)的填料塔的一些物性參數(shù)未能查到的確切數(shù)據(jù)，是通過分析計(jì)算得到的，這給計(jì)算帶來了一定的誤差。還有許多比較復(fù)雜的計(jì)算，對(duì)小數(shù)點(diǎn)的取值造成一定的誤差。課程設(shè)計(jì)可謂是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，是我們學(xué)習(xí)化工設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的初步嘗試。通過課程設(shè)計(jì)，使我們能綜合運(yùn)用本課程和前修課程的

79、基本知識(shí)，進(jìn)行融會(huì)貫通的獨(dú)立思考。通過課程設(shè)計(jì)，讓我們?cè)鰪?qiáng)啦一種獨(dú)立的，思考性的動(dòng)手方式，提高我們的動(dòng)手能力。使我們更加深刻的了解了工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握化工設(shè)計(jì)的程序和方法，培養(yǎng)了我們分析和解決工程實(shí)際問題的能力。</p><p><b>　　5.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]姚玉英.化工原理：上冊(cè)，下冊(cè)[M].天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，2009年。

80、</p><p>　　[2]王樹楹，《現(xiàn)代填料塔技術(shù)指南》，中國石化出版社，1995年，北京</p><p>　　[3]潘國昌、郭慶豐，畢誠敬，《化工原理課程設(shè)計(jì)》，天津科學(xué)出版社，1996年，北京</p><p>　　[4]化學(xué)工業(yè)部化工設(shè)計(jì)公司主編, 化工工藝算圖 第一冊(cè) 常用物料物性資料, 化學(xué)工業(yè)出版 社，1982年。 </p><

81、p>　　[5]張受謙.化工手冊(cè)：上卷[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，1986年。</p><p>　　[6]匡國柱，史啟才.化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008年。</p><p>　　[7]賈紹儀，柴誠敬.化工原理課程設(shè)計(jì)[M].天津：天津大學(xué)出版社，2002年。</p><p>　　[8]路秀林，王者相編，塔設(shè)備[M].北京：