水吸收丙酮課程設(shè)計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1章 概述- 3 -</p><p>　　1.1吸收塔的概述- 3 -</p><p>　　1.2吸收設(shè)備的發(fā)展- 3-</p><p>　　1.3吸收過程在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用- 4-</p><p>　　第2章 設(shè)計方案-

2、5-</p><p>　　2.1設(shè)計任務(wù)- 6 -</p><p>　　2.2吸收劑的選擇- 6 -</p><p>　　2.2吸收流程的確定- 7 -</p><p>　　2.3吸收塔設(shè)備的選擇- 7 -</p><p>　　2.4吸收塔填料的選擇-7 -</p><p>　　第3章

3、 吸收塔的工藝計算- 11 -</p><p>　　3.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)- 11 -</p><p>　　3.1.1液相物性數(shù)據(jù)- 11 -</p><p>　　3.1.2氣相物性數(shù)據(jù)- 11 -</p><p>　　3.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù)- 11 -</p><p>　　3.2物料衡算- 12 -<

4、/p><p>　　3.3填料塔的工藝尺寸的計算- 13 -</p><p>　　3.3.1塔徑的計算- 14 -</p><p>　　3.3.2填料層高度計算- 15 -</p><p>　　3.4填料層壓降的計算- 16 -</p><p>　　第4章 塔內(nèi)件及附屬設(shè)備的計算- 17 -</p>

5、<p>　　4.1液體分布器的計算- 17 -</p><p>　　4.2填料塔附屬高度的計算- 18 -</p><p>　　4.3填料支撐板- 19 -</p><p>　　4.4填料壓緊裝置- 20 -</p><p>　　4.5液氣進(jìn)出管的選擇- 20 -</p><p>　　4.6液體除霧

6、器- 20 -</p><p>　　4.7筒體和封頭的設(shè)計- 21 -</p><p>　　4.8人孔的設(shè)計- 22 -</p><p>　　4.9法蘭的設(shè)計- 23-</p><p>　　第5章 設(shè)計總結(jié)- 25 -</p><p>　　符號說明- 27-</p><p><

7、b>　　感想- 29 -</b></p><p>　　參考文獻(xiàn)- 30 -</p><p><b>　　第1章 概述</b></p><p><b>　　1.1吸收塔的概述</b></p><p>　　吸收塔是實現(xiàn)吸收操作的設(shè)備。按氣液相接觸形態(tài)分為三類。第一類是氣體以氣泡形態(tài)

8、分散在液相中的板式塔、鼓泡吸收塔、攪拌鼓泡吸收塔；第二類是液體以液滴狀分散在氣相中的噴射器、文氏管、噴霧塔；第三類為液體以膜狀運動與氣相進(jìn)行接觸的填料吸收塔和降膜吸收塔。塔內(nèi)氣液兩相的流動方式可以逆流也可并流。通常采用逆流操作，吸收劑以塔頂加入自上而下流動，與從下向上流動的氣體接觸，吸收了吸收質(zhì)的液體從塔底排出，凈化后的氣體從塔頂排出。</p><p>　　氣體吸收過程是化工生產(chǎn)中常用的氣體混合物的分離操作，其基

9、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，實現(xiàn)各組分分離的單元操作。</p><p>　　實際生產(chǎn)中，吸收過程所用的吸收劑常需回收利用。故一般來說，完整的吸收過程應(yīng)包括吸收和解吸兩部分。在設(shè)計上應(yīng)將兩部分綜合考慮，才能得到較為理想的設(shè)計結(jié)果。作為吸收過程的工藝設(shè)計，其一般性問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：</p><p&

10、gt;　　根據(jù)給定的分離任務(wù)，確定吸收方案；</p><p>　　根據(jù)流程進(jìn)行過程的物料和熱量衡算，確定工藝參數(shù)；</p><p>　　繪制工藝流程圖及主要設(shè)備的工藝條件圖；</p><p>　　編寫工藝設(shè)計說明書。</p><p>　　1.2吸收設(shè)備的發(fā)展</p><p>　　吸收操作主要在填料塔和板式塔中進(jìn)行，尤以

11、填料塔的應(yīng)用較為廣泛。</p><p>　　塔填料的研究與應(yīng)用已取得長足的發(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。</p><p>　　在我國雖然早已開始了填料塔的研究工作，但過去進(jìn)展緩慢，至60年代初期，由于我國重水的生產(chǎn)，急需用蒸餾法濃縮重水，國家科

12、委及化工部組織了有關(guān)院、所及高等學(xué)校進(jìn)行了填料塔的研究。隨后，由于我國化工石油化工的發(fā)展及節(jié)能的需要，規(guī)整填料、新型塔內(nèi)件及高效規(guī)整填料塔的研究與應(yīng)用也得到了相應(yīng)的發(fā)展。到目前為止，填料塔及塔內(nèi)件的研究、各種類型填料的生產(chǎn)遍及全國各地。</p><p>　　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，同時考慮填料的強度、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)點開發(fā)構(gòu)型優(yōu)越、堆積接觸方

13、式合理、流體在整個床層均勻分布的新型填料。目前看來，填料的材質(zhì)以陶瓷、金屬、塑料為主，為滿足化工生產(chǎn)溫度和耐腐蝕要求，已開發(fā)了氟塑料制成的填料。</p><p>　　填料塔的發(fā)展，與塔填料的開發(fā)研究是分不開的。除了提高原有填料的流體力學(xué)與傳質(zhì)性能外，還開發(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，使填料塔開發(fā)研究達(dá)到了新的臺階。</p>&l

14、t;p>　　1.3吸收過程在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用</p><p>　　化工生產(chǎn)中吸收操作廣泛應(yīng)用于混合氣體的分離：</p><p>　　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。</p><p>　　制取某種氣體的液態(tài)產(chǎn)品。如用水吸收氯化氫氣體制取鹽酸。</p><p>　　混

15、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。</p><p>　　工業(yè)廢氣處理。工業(yè)生產(chǎn)中所排放的廢氣中常含有SO2，NO，NO2，HF等有害組分，組成一般很低，但若直接排入大氣，則對人體和自然環(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)保工程中最長采用的方法之一。</p><p><b>　　第2章 設(shè)計方案</b>&

16、lt;/p><p><b>　　2.1設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　完成填料吸收塔的工藝設(shè)計及有關(guān)附屬設(shè)備的設(shè)計和選用，繪制填料塔系統(tǒng)帶控制點的工藝流程圖及填料塔的設(shè)計條件圖，編寫設(shè)計說明書。</p><p>　　1、處理量：2000m3/h混合氣（空氣＋丙酮）</p><p>　　2、進(jìn)塔混合氣中含丙酮：體積%

17、6%</p><p>　　3、進(jìn)塔吸收劑(清水)，溫度： 25℃ </p><p>　　4、丙酮排放濃度： 體積% 0.05%</p><p><b>　　5、操作壓力：常壓</b></p><p>　　6、填料類型：選用聚丙烯階梯填料，填料規(guī)格自選。</p><p>　　7、年工作生產(chǎn)時間：

18、 300天（每天24小時連續(xù)生產(chǎn)）。</p><p><b>　　2.2吸收劑的選擇</b></p><p>　　吸收劑的對吸收操作過程的經(jīng)濟(jì)性由十分重要的影響，因此對于吸收操作，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：</p><p>　?。?）對溶質(zhì)的溶解度大</p><p>　

19、　所選的吸收劑對溶質(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)推動力大可以提高吸收效率，減小塔設(shè)備的尺寸。</p><p>　?。?）對溶質(zhì)有較高的選擇性</p><p>　　對溶質(zhì)有較高的選擇性即要求選用的吸收劑應(yīng)對溶質(zhì)有較大的溶解度；而對其他組分則溶解度要小或基本不

20、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 。</p><p><b>　?。?）不易揮發(fā)</b></p><p>　　吸收劑在操作條件下應(yīng)具有較低的蒸氣壓，以避免吸收過程中吸收劑的損失提高吸收過程的經(jīng)濟(jì)性。</p><p><b>　?。?）再生性能好</b></p><

21、;p>　　由于在吸收劑再生過程中一般要對其進(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吸收過程能耗的影響極大。選用具有良好再生性能的吸收劑往往能有效地降低過程的能量消耗。</p><p>　　（5）粘度和其他物性</p><p>　　吸收劑在操作條件下的粘度越低，其在塔內(nèi)的流動性越好，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)盡可能滿足無毒性、無腐蝕性

22、、不易燃易暴、不發(fā)泡、冰點低，價廉易得以及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的要求。</p><p>　　表2-1 物理吸收劑和化學(xué)吸收劑的特性</p><p>　　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)計采用水作為吸收劑：SO2在水中的溶解度大、吸收推動力大、溶劑用量小、設(shè)備尺寸也??；水的價格低廉，本設(shè)計題目要求吸收劑用水。</p><p>　　2.2吸收流程的確定</p

23、><p>　　吸收裝置的流程主要有以下幾種。</p><p>　?、倌媪鞑僮?氣相自塔底進(jìn)入由塔頂排出，液相自塔頂進(jìn)入由塔底排出，此即逆流操作。逆流操作的特點是，傳質(zhì)平均推動力大，傳質(zhì)速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。工業(yè)生產(chǎn)中多采用逆流操作。</p><p>　?、诓⒘鞑僮?氣液兩相均從塔頂流向塔底，此即并流操作。并流操作的特點是，系統(tǒng)不受液流限制，可提高操

24、作流速，以提高生產(chǎn)能力。并流操作通常用于以下情況：當(dāng)吸收過程的平衡曲線平坦時，流向?qū)ν苿恿τ绊懖淮?；易溶氣體的吸收或處理的氣體不需要吸收很完全；吸收劑用量特別大，但逆流操作易引起液泛。</p><p>　?、畚談┎糠衷傺h(huán)操作 在逆流操作系統(tǒng)中，在泵將吸收塔排出液體的一部分冷卻后與補充的新鮮吸收劑一同送回吸收塔內(nèi)，即為部分再循環(huán)操作。通常用于以下的情況：吸收劑用量較小，為提高塔的噴淋密度;對于非等溫吸收過程

25、，為控制塔內(nèi)的溫度升高，需要取出一部分的熱量。該流程特別適宜于相平衡常數(shù)m值很小的情況下，通過吸收液的部分循環(huán)，提高吸收劑的使用效率。應(yīng)予以指出，吸收劑部分再循環(huán)操作較逆流操作的平均推動力要低，且需設(shè)置循環(huán)泵，操作費用增加。</p><p>　?、芏嗨?lián)操作 若設(shè)計的填料層數(shù)過大，或者由于所處理的物料等原因需要經(jīng)常清理填料，為便于維修，可把填料層分裝在幾個串聯(lián)的塔內(nèi)，每個吸收塔通過的吸收劑和氣體量都相等，即

26、為多塔串聯(lián)操作。此種操作因為塔內(nèi)需要較大的空間，輸液、噴淋、支撐板等輔助裝置增加，使得設(shè)備的投資加大。</p><p>　　⑤串聯(lián)-并聯(lián)混合操作 若吸收過操作氣速程處理的液量較大，如果用通常的流程，則液體在塔內(nèi)的噴淋密度過大，操作氣速勢必很小（否則引起液泛），塔的生產(chǎn)能力很低。實際生產(chǎn)中可以采用氣相做串聯(lián)，液相做并聯(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，可采用液相做串聯(lián)，氣相做并聯(lián)的混合流程。

27、</p><p>　　在實際生產(chǎn)過程中，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)、工藝特點，結(jié)合各種流程的優(yōu)缺點選擇適宜的流程布置。</p><p>　　2.3吸收塔設(shè)備的選擇</p><p>　　對于吸收過程，一般具有操作液氣比大的特點，因而更適應(yīng)于填料塔。此外，填料塔阻力小、效率高、有利于過程節(jié)能。所以對于吸收過程來說，以采用吸收塔的多。</p><p>　　本設(shè)

28、計中丙酮氣體在水中的溶解度比較大，吸收效率高，設(shè)計題目也要求采用填料塔，所以本設(shè)計選用填料塔作為氣液傳質(zhì)設(shè)備。</p><p>　　2.4吸收塔填料的選擇</p><p>　?。?）填料種類的選擇</p><p>　　填料種類的選擇要考慮分離工藝的要求，通?？紤]以下幾個方面。</p><p>　?、?傳質(zhì)效率 即分離效率，它有兩種表示方法：

29、一是以理論級進(jìn)行計算的表示方法，以每個理論級當(dāng)量的填料層高度表示，即HETP值；另一是以傳質(zhì)速率進(jìn)行計算的表示方法，以每個傳質(zhì)單元相當(dāng)?shù)奶盍蠈痈叨缺硎?，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。對于常用的工業(yè)填料，其HETP(或HTU)值可由有關(guān)手冊或文獻(xiàn)中查到，也可以通過一些經(jīng)驗公式來估算。</p><p>　?、?通量 在相同的液體負(fù)荷下，填料的泛點氣速愈高或氣

30、相動能因子愈大，則通量愈大，它的處理能力也愈大。因此，在選擇填料種類時，在保證具有較高傳質(zhì)效率的前提下，應(yīng)選擇具有較高泛點氣速或氣相動能因子的填料。對于大多數(shù)常用填料，其泛點氣速或氣相動能因子可在有關(guān)手冊或文獻(xiàn)中查到，也可由一些經(jīng)驗式來估算。</p><p>　?、?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，動力消耗越低，操作費用越小。選擇低壓降的填料對熱敏性物系的分離尤為重要。比較填料層的壓降尤

31、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)效率的比壓降 。填料層的壓降可用經(jīng)驗公式計算，亦可從有關(guān)圖標(biāo)中查出。</p><p>　?、?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)生波動時維持操作穩(wěn)定。</p><p>　?。?）填料規(guī)格的分類</p><p>　　①

32、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，尺寸越小，分離效率越高；但阻力增加，通量減小，填料費用也增加很多。而大尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中，又會產(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，對塔徑與填料尺寸的比值要有一定的規(guī)定。</p><p>　　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</p>&

33、lt;p>　?、?規(guī)整填料規(guī)格的分類 工業(yè)上常用規(guī)整填料的型號和規(guī)格的表示方法很多，國內(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，填料費用也明顯增加。選用時應(yīng)從分離要求，通量要求，場地條件，物料性質(zhì)及設(shè)備投資，操作費用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足工藝要求，又具有經(jīng)濟(jì)合理性。</p><p&g

34、t;　　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。一的原則來選擇填料的規(guī)格。</p><p>　?、?填料材質(zhì)的分類設(shè)計時應(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。</p><p>　　a） 陶瓷填料 陶瓷填料具有良

35、好的耐腐蝕性及耐熱性，一般能耐除氫氟酸以外的各種無機酸，有機酸的腐蝕，對強堿介質(zhì)，可以選用耐堿配方制造的耐堿陶瓷填料。陶瓷填料因其質(zhì)脆，易碎，不易在高沖擊強度下使用，陶瓷填料價格便宜，具有很好的表面潤濕性能，工業(yè)上，主要用于氣體吸收，氣體洗滌，液體萃取等過程。</p><p>　　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)的耐腐蝕性來綜合考慮。炭鋼填料造價低，且具有良好的

36、表面潤濕性能，對于無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，一般能耐除以外常見物系的腐蝕，但其造價較高，鈦材，特種合金鋼材質(zhì)制成的填料造價極高，一般只在某些腐蝕性極強的物系下使用。金屬填料可制成薄壁結(jié)構(gòu)（0.2～1.0mm），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，且具有很高的抗沖擊性能，能在高溫，高壓，高沖擊強度下使用，工業(yè)應(yīng)用主要以金屬填料為主。</p><p>　　

37、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，可耐一般的無機酸，堿和有機溶劑的腐蝕。其耐溫性良好，可長期在100℃以下使用，聚丙烯填料在低溫（低于0℃）時具有冷脆性，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，價廉，耐沖擊，不易破碎等優(yōu)點，多用于吸收，解吸，萃取，除塵等裝置中。塑料填料的缺點是表面潤濕

38、性能差，在某些特殊應(yīng)用場合，需要對其表面進(jìn)行處理，以提高表面潤濕性能。</p><p>　　根據(jù)以上選擇，考慮到以下方面</p><p>　?。?）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，對于溫度較高的情況，應(yīng)考慮材料的耐溫性能。</p>

39、<p>　?。?）填料類型的選擇 填料類型的選擇是一個比較復(fù)雜的問題。一般來說，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，塔體造價升高。</p><p>　?。?）填料尺寸的選擇 實踐表明，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。一般來說，填料尺寸大，成本低，處理量大，但是效率低，

40、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。</p><p>　　表2-3 填料尺寸與塔徑的對應(yīng)關(guān)系</p><p>　　設(shè)計題目根據(jù)以上的設(shè)計原則和后面的計算得，采用塑料階梯環(huán)38的填料。</p><p>　　第3章 吸收塔的工藝計算</p><p><b>　

41、　3.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)</b></p><p>　　3.1.1液相物性數(shù)據(jù)</p><p>　　對低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)。由《化工原理》[1]查得25℃時水的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　密度：ρL=996.95kg/m3</p><p><b>　　粘度： </b></p><

42、;p>　　表面張力： =719.55×10-4N.m-1=933120kg/h2</p><p>　　丙酮在水中的擴(kuò)散系數(shù)：</p><p>　　DL=D0()()1.5=4.39×m2/h</p><p>　　3.1.2氣相物性數(shù)據(jù)</p><p>　　混合氣體的平均摩爾質(zhì)量： </p><p&

43、gt;　　混合氣體的平均密度： </p><p>　　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：</p><p>　　查《簡明化學(xué)原理實驗》[2]丙酮在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)：</p><p>　　3.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù)</p><p>　　查《簡明化學(xué)原理實驗》[2]得常壓下25℃時丙酮在水中的亨利系數(shù)為：<

44、/p><p><b>　　相平衡常數(shù)： </b></p><p><b>　　溶解度系數(shù)： </b></p><p><b>　　3.2物料衡算</b></p><p>　　如下圖所示，全塔物料衡算是一個定態(tài)操作逆流式接觸的吸收塔，各個符號表示的意義如下：</p>&

45、lt;p><b>　　進(jìn)塔氣體摩爾比：</b></p><p><b>　　出塔氣體摩爾比：</b></p><p><b>　　回收率：</b></p><p><b>　　進(jìn)塔惰性氣相流量：</b></p><p>　　該吸收塔過程屬最低濃度吸收

46、，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比可按下式計算，即：</p><p>　　對于純?nèi)軇┪者^程，進(jìn)塔液相組成： </p><p><b>　?。?</b></p><p><b>　　取操作液氣比： </b></p><p>　　3.3填料塔的工藝尺寸的計算</p><p>　

47、　3.3.1塔徑的計算</p><p>　　采用?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖計算泛點氣速：</p><p><b>　　氣相質(zhì)量流量： </b></p><p>　　液相質(zhì)量流量課近似按純水的流量計算，即： </p><p>　　埃克特通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)： </p><p>　　查《化工原理課程設(shè)計》[3]得

48、： </p><p><b>　??； </b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　取 ；</b></p><p><b>　　由 ； </b></p><p><b>　　圓整塔徑，取

49、 ；</b></p><p><b>　　泛點率校核： ；</b></p><p><b>　?。ㄔ谠试S范圍內(nèi)）</b></p><p><b>　　填料規(guī)格校核： ；</b></p><p>　　噴淋密度的校核： 取最小潤濕速率： </p><

50、;p>　　查《化工原理課程設(shè)計》[3]得：</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　經(jīng)以上校核可知，填料塔在直徑選用D=700mm合理。</p><p&

51、gt;　　3.3.2填料層高度計算</p><p><b>　?。?</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　脫因系數(shù)為： ；</b></p><p>　　氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為：</p><p><b>　??；

52、</b></p><p>　　氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計算：</p><p>　　，查《化工原理課程設(shè)計》[3]得： ；</p><p><b>　　液體質(zhì)量通量為：；</b></p><p>　　氣膜吸收系數(shù)由下式計算： </p><p><b>　?。?lt

53、;/b></p><p><b>　　氣體質(zhì)量通量： </b></p><p><b>　　；</b></p><p>　　液膜吸收系數(shù)又下式計算：</p><p>　　由 查《化工原理課程設(shè)計》[3]得 ；</p><p><b>　　則；</b

54、></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　由　 ；　得：</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　??；</

55、b></p><p><b>　　則 ；</b></p><p><b>　　由 ；</b></p><p><b>　　由 得 ；</b></p><p>　　設(shè)計填料層高度為7m。</p><p>　　查《化工原理課程設(shè)計》[3]得：對于階

56、梯環(huán)填料 ,不要分段</p><p>　　計算得填料層高度為7000mm，故需分段。</p><p>　　3.4填料層壓降的計算</p><p>　　采用?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖計算填料層壓降：</p><p><b>　　橫坐標(biāo)： ，</b></p><p>　　查《化工原理課程設(shè)計》[3]得：；<

57、;/p><p><b>　　縱坐標(biāo)： ；</b></p><p>　　查《化工原理課程設(shè)計》[3]得： ；</p><p><b>　　填料層壓降為： </b></p><p>　　第4章 塔內(nèi)件及附屬設(shè)備的計算</p><p>　　4.1液體分布器的計算</p>

58、<p>　　（1）液體分布器的選型</p><p>　　該填料塔的塔徑大于600mm，所以選用多孔管式分布器。</p><p>　　（2）分布點密度計算</p><p>　　按?？颂亟ㄗh值，時，噴淋點密度為170點/m2，因該塔液相負(fù)荷較大，設(shè)計取噴淋密度為200點/m2。</p><p><b>　　布液點數(shù)為： <

59、;/b></p><p>　　按分布點幾何均勻與流量均勻的原則，進(jìn)行布點設(shè)計，設(shè)計結(jié)果為：設(shè)6根支管，支管直徑40mm，在管的兩側(cè)開孔，呈交叉式，主管的直徑為100mm,長600mm，兩管中心距100mm,寬度為40mm,實際設(shè)計布點數(shù)為82</p><p><b>　　（3）布液計算</b></p><p>　　由 取，；；設(shè)計取d0=

60、6mm。</p><p>　　圖4-1 多管式液體分布器示意圖</p><p>　　4.2填料塔附屬高度的計算</p><p>　　一個完整的吸收塔，除了填料高度外，還有其他附屬高度，因此塔高的計算還包括塔附屬高度的計算</p><p>　　塔填料層上部的高度：除沫器與液體入口高度，可取，再分布器高度。出液口距離法蘭的距離0.4m，。m<

61、;/p><p>　　塔底高度的計算，塔底端液體距離塔底高度，經(jīng)計算：，可取t=30s,取。進(jìn)氣孔距上法蘭高度為0.42m。m</p><p>　?、前迮c法蘭間的距離，排液口和出氣口的高度各為0.1m，封頭高度為0.2m.m</p><p>　?、瓤偢叨葹镠=4.02+7=11.02m</p><p><b>　　4.3填料支撐板<

62、/b></p><p>　　填料支撐裝置對保證填料塔的操作性能具有巨大的作用，對填料支撐裝置的基本要求是：有足夠的強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。評價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。</p><p>　　常用的填料支撐裝置有柵板

63、型，孔管型，駝峰型等，對于散裝填料，通常選用孔管型、駝峰型等。</p><p>　　當(dāng)塔內(nèi)氣液負(fù)荷較大或負(fù)荷波動較大時，塔內(nèi)填料將發(fā)生浮動或相互撞擊，破壞塔的正常操作甚至損壞填料，為此，一般在填料層頂部設(shè)壓板或床層限制板。</p><p>　　設(shè)計中,為防止填料支撐裝置處壓降過大甚至發(fā)生液泛,要求填料支撐裝置的自由截面積應(yīng)大于75%。</p><p>　　本設(shè)計依據(jù)

64、塔徑選用柵板型支撐板，它是由豎立的扁鋼組成的，扁鋼之間的距離一般為填料外徑的0.6-0.8倍左右。</p><p>　　圖4-2 柵板式填料支承板</p><p><b>　　4.4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)生松動和跳動。填料壓緊裝置分為填料壓板和床層限制板兩大類，每類又有不同的

65、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，對于小塔可用螺釘固定于塔壁，而大塔則用支耳固定。規(guī)整填料一般不會發(fā)生流化，但在大塔中，分塊組裝的填料會移動，因此也必需安裝由平行扁鋼構(gòu)造的填料限制圈。本設(shè)計中填料塔在填料裝填后于其上

66、方安裝填料壓緊柵板。</p><p>　　4.5液氣進(jìn)出管的選擇</p><p><b>　　由公式 ：</b></p><p>　　氣體管：查《化工原理課程設(shè)計》知，氣速通常在10~20m/s。當(dāng) 時，d=158mm；當(dāng) 時，d=177mm；</p><p>　　選1604.5的流體輸送用無縫鋼管（《GB/T81

67、63-1999流體輸送用無縫鋼管》）</p><p>　　查《GB/T17395-1998無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》，具體參數(shù)見表4-1。</p><p>　　（2）液體管：液體速度通常在0.8~1.5m/s,取時， d=117.7mm，取d=100mm,故實際流速u=1.38m/s。</p><p>　　選的流體輸送用無縫鋼管（《GB/T8163-199

68、9流體輸送用無縫鋼管》），彎管結(jié)構(gòu)R為650mm。</p><p>　　查《GB/T17395-1998無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》，具體參數(shù)見表4-1。</p><p>　　表4-1 普通鋼管尺寸及單位長度理論重量</p><p><b>　　4.6液體除霧器</b></p><p>　　除沫裝置安裝在液體再分

69、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>　　圖4-3 DN700-1600上裝式絲網(wǎng)除沫器</p><p>　　標(biāo)記：HG/T21618 絲網(wǎng)除沫器S1400-100 SP NS-80/316</p><p>

70、　　表4-2 DN700上裝式絲網(wǎng)除沫器 mm</p><p>　　4.7筒體和封頭的設(shè)計</p><p><b>　?。?）筒體的設(shè)計</b></p><p>　　選用標(biāo)準(zhǔn)：筒體（JB1153-73）</p><p>　　表4-3 筒體的容積、面積及重量</p>

71、<p><b>　?。?）封頭的設(shè)計</b></p><p>　　圖4-4 橢圓形封頭的結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　選用標(biāo)準(zhǔn)：選取橢圓形封頭（JB1153-73）</p><p>　　表4-4 筒體的容積、面積及重量</p><p><b>　　4.8手孔的設(shè)計</b></p&

72、gt;<p>　　表4-5 常壓手孔尺寸表 （mm）</p><p><b>　　4.9法蘭的設(shè)計 </b></p><p><b>　　（1）管法蘭的選擇</b></p><p>　　選用標(biāo)準(zhǔn)：HG20593-97 板式平焊鋼制管法蘭（歐洲體系）</p&g

73、t;<p>　　圖4-6 板式平焊鋼制法蘭（PL）</p><p>　　表4-6 PN0.25MPa（2.5bar）板式平焊鋼制管法蘭 （mm）</p><p><b>　　標(biāo)記：</b></p><p>　　氣體進(jìn)出口：HG 20593 法蘭 PL250-0.25 FF Q235-A</p&

74、gt;<p>　　液體進(jìn)出口：HG 20593 法蘭 PL200-0.25 FF Q235-A</p><p>　　（2）容器法蘭的選擇</p><p>　　選用標(biāo)準(zhǔn)：JB/T4701-2000 甲型平焊法蘭</p><p>　　標(biāo)記：法蘭P 1400-0.25 JB/T4701-2000</p><p>　　圖4-

75、7 甲型平焊法蘭平面密封面（代號P）</p><p>　　表4-7 PN0.25MPa甲型平焊法蘭的結(jié)構(gòu)尺寸 （mm）</p><p><b>　　第5章 設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　表5-1 填料設(shè)計總表</p><p>　　表5-2 吸收塔的吸收劑表</p>&l

76、t;p>　　表5-3 塔設(shè)備計算表</p><p>　　圖5-1 Eckert關(guān)聯(lián)圖</p><p><b>　　符號說明</b></p><p><b>　　英文字母</b></p><p><b>　　下標(biāo)</b></p><p><

77、b>　　希臘字母</b></p><p><b>　　感想</b></p><p>　　本次化工原理課程設(shè)計歷時兩周，是在開學(xué)的前兩個星期，這是我大學(xué)以來第一次長時間地就本專業(yè)學(xué)的課程進(jìn)行的設(shè)計。在上學(xué)期的化工原理學(xué)習(xí)中我對于填料塔的認(rèn)識是很有限的，我們所遇到的精餾塔的計算也僅限于書上的例題和為了考試做的一些資料，它們都是簡化了的或者局部的計算，而

78、這次的課程設(shè)計讓我接觸到完完整整的填料塔的計算和一些輔助設(shè)備的計算。讓我感覺到，光是平時學(xué)習(xí)的內(nèi)容對于在工程方面的應(yīng)用是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這需要我們平時自覺培養(yǎng)自己的自學(xué)能力，設(shè)計中我學(xué)會了離開老師進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，參看多本指導(dǎo)書，完善自己的設(shè)計。這次設(shè)計也算的上是與將所學(xué)的理論知識與實際應(yīng)用接軌吧！</p><p>　　在短短的兩周里，從開始的一頭霧水，最開始兩天都有晚上熬通宵反反復(fù)復(fù)計算的，到同學(xué)討論，再進(jìn)行整個流程的

79、計算，再到對工業(yè)材料上的選取論證和后期的程序的編寫以及流程圖的繪制等過程的培養(yǎng)，我真切感受到了理論與實踐相結(jié)合中的種種困難，也體會到了利用所學(xué)的有限的理論知識去解決實際中各種問題的不易。 再次，這次是培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊精神。我們課程設(shè)計是分組的，3-4人一組，一組的同學(xué)做的設(shè)計相似，只是設(shè)計任務(wù)稍作改變。因此，我們一起去圖書館尋找、借閱所需要的參考文獻(xiàn)。遇到問題一起討論解決，明確分工，又緊密合作。因此，我組效率還是比較高。我想，這中團(tuán)隊

80、合作精神在我們走入任何一個工作崗位上，都是要具備的素質(zhì)。</p><p>　　此外，這次設(shè)計大大提高了我的耐性和毅力，也讓我變得更加細(xì)心。 安靜地坐在自習(xí)室里翻閱相關(guān)參考文獻(xiàn)資料或是整天對著電腦畫圖，大篇幅的設(shè)計與冗長的計算、校核、驗算，畫圖、修改，發(fā)覺時間過得特別快。整個設(shè)計、計算、畫圖過程環(huán)環(huán)相扣，哪個環(huán)節(jié)出了一個小錯，可能會導(dǎo)致所有計算或畫圖重新來過。 </p><p>　　最

81、后，這次設(shè)計還大大提高了我的CAD作圖水平和word的運用能力。由于上個學(xué)期比較忙，同時也覺得沒有那么多的必要學(xué)的太深。所以上課的時候聽的也不會很仔細(xì)，CAD作圖的時候也只是草草了事，word由于長時間的不用或者是沒有用到一些關(guān)于公式，所以在這一方面也已經(jīng)比較生疏了。這次真好利用這一次的機會，把以前沒有鞏固的地方和生疏的地方的撿了起來。</p><p>　　看著自己設(shè)計出來的工藝條件圖和流程圖以及編寫的說明書，心

82、里美滋滋的，因為，這是我半個月多天辛勤的勞動成果。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《化工原理》第四版 王志魁 劉偉 劉麗英編 化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　《現(xiàn)代填料塔技術(shù)指南》王樹楹編 中國石化出版社</p><p>　　《化工原理課程設(shè)計》第二版 馬江權(quán) 冷一飲編 中國