【正文】 底送入，經(jīng)氣體分布裝置（小直徑塔一般不設(shè)氣體分布裝置）分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過(guò)填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相。 　　當(dāng)液體沿填料層向下流動(dòng)時(shí)，有逐漸向塔壁集中的趨勢(shì)，使得塔壁附近的液流量逐漸增大，這種現(xiàn)象稱為壁流。壁流效應(yīng)造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質(zhì)效率下降。因此，當(dāng)填料層較高時(shí)，需要進(jìn)行分段，中間設(shè)置再分布裝置。液體再分布裝置包括液體收集器和液體再分布器兩部分，上層填料流下的液體經(jīng)液體收集器收集后，送到液體再分布器，經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料上。 填料塔具有生產(chǎn)能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等優(yōu)點(diǎn)。填料塔也有一些不足之處，如填料造價(jià)高；當(dāng)液體負(fù)荷較小時(shí)不能有效地潤(rùn)濕填料表面，使傳質(zhì)效率降低；不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料；對(duì)側(cè)線進(jìn)料和出料等復(fù)雜精餾不太適合等。 規(guī)整填料塔的分離性能取決于內(nèi)件，即填料、分布器、收集器等。同時(shí)也取決于許多參數(shù)，如氣體負(fù)荷、液體負(fù)荷、物料性質(zhì)、操作壓力、填料濕潤(rùn)性能和液體分布不均勻等等。至今不能由填料的幾何形狀來(lái)精確計(jì)算塔的分離性能，需要通過(guò)填料塔的理論和不同條件下通過(guò)試驗(yàn)塔來(lái)測(cè)定準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。可根據(jù)資料以一級(jí)近似程度確定塔的尺寸和需要的填料高度。規(guī)整填料支撐柵板液體收集器集液環(huán)多級(jí)槽式液體分布器填料壓圈支撐柵板蒸汽入口管塔底至再沸器循環(huán)管1裙座1底座環(huán)第二章 填 料 塔 的 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容和 設(shè) 計(jì) 條 件結(jié)構(gòu)：圖11 填料塔結(jié)構(gòu)圖填料塔不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且流體通過(guò)填料層的壓降較小，易于用耐腐蝕材料制造，所以她特別適用于處理量肖，有腐蝕性的物料及要求壓降小的場(chǎng)合。液體自塔頂經(jīng)液體分布器噴灑于填料頂部，并在填料的表面呈膜狀流下，氣體從塔底的氣體口送入，流過(guò)填料的空隙，在填料層中與液體逆流接觸進(jìn)行傳質(zhì)。因氣液兩相組成沿塔高連續(xù)變化，所以填料塔屬連續(xù)接觸式的氣液傳質(zhì)設(shè)備。設(shè)計(jì)任務(wù)： 完成填料塔的工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算，有關(guān)附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型，繪制吸收系統(tǒng)的工藝流程圖和填料塔裝置圖，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。設(shè)計(jì)條件： 氣體混合物成分：空氣和氨；氨的含量： ％（體積）；混合氣體流量： 4000m3/h；操作溫度：293K；混合氣體壓力：；回收率： ％。第三章 填料塔的設(shè)計(jì)方案 填料塔具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易加工、生產(chǎn)能力大、壓降小、吸收效果好、操作彈性大等優(yōu)點(diǎn)，所以在工業(yè)吸收操作中被廣泛應(yīng)用。在這次課程設(shè)計(jì)中，有很多操作條件，所以我們需要準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)好填料塔的每一部分。：因?yàn)橛盟鑫談?，故采用純?nèi)軇Ｈ缦鹿I(yè)常用吸收劑溶質(zhì) 溶劑溶質(zhì)溶劑氨水、硫酸丙酮蒸汽水氯化氫水二氧化碳水、堿液二氧化硫水硫化氫堿液、有機(jī)溶劑苯蒸汽煤油、洗油一氧化碳銅氨液裝置流程圖的確定：本次設(shè)計(jì)采用逆流操作：氣相自塔低進(jìn)入由塔頂排出，液相自塔頂進(jìn)入由塔底排出，即逆流操作。逆流操作的特點(diǎn)是：傳質(zhì)平均推動(dòng)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。流程說(shuō)明：該填料塔中，氨氣和空氣混合后，經(jīng)由填料塔的下側(cè)進(jìn)入填料塔中，與從填料塔頂流下的清水逆流接觸，在填料的作用下進(jìn)行吸收。經(jīng)吸收后的混合氣 體由塔頂排除，吸收了氨氣的水 由填料塔的下端流出。（如下圖所示）填料的種類很多，根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。填料的選擇主要根據(jù)以下幾個(gè)方面來(lái)考慮：，有較高的傳質(zhì)效率。填料的選取包括確定其種類、規(guī)格、及材質(zhì)等。 填料種類的選擇顆粒填料包括拉稀環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)等，規(guī)整填料主要有波紋填料、格柵填料、繞卷填料等。本次課程設(shè)計(jì)采用散裝填料。鮑爾環(huán)是目前應(yīng)用較廣的填料之一，本次選用鮑爾環(huán)。 填料規(guī)格的選擇工業(yè)塔常用的散裝填料主要有Dn16\Dn25\Dn38\ Dn76等幾種規(guī)格。同類料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減小，填料費(fèi)用也增加很多。大尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中，又會(huì)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(duì)塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定。常用填料的塔徑與填料公稱直徑比值D/d的推薦值列于。如下表：填料種類D/d的推薦值拉西環(huán)D/d20~30鞍環(huán)D/d15鮑爾環(huán)D/d10~15階梯環(huán)D/d8環(huán)矩鞍D/d8 填料材質(zhì)的選擇工業(yè)上，填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類。塑料材質(zhì)主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等，其特點(diǎn)是耐腐蝕性能好，質(zhì)量輕，價(jià)格適中，但耐溫性及濕潤(rùn)性較差。金屬材質(zhì)有碳鋼、鋁鋼和鋁合金等，多用于操作溫度較高而無(wú)顯著腐蝕性的操作。陶瓷材質(zhì)的材料耐腐蝕性較好，耐濕性強(qiáng)，價(jià)格便宜，但易破損。由于聚丙烯填料在低溫（低于0度）時(shí)具有冷脆性，在低于0度的條件下使用要慎重，所以本次課程設(shè)計(jì)我們選耐低溫性能良好的聚氯丙烯填料。綜合以上：選擇塑料鮑爾環(huán)散裝填料 Dn50 徑比D/d有一個(gè)下限值（一般為10），若徑比低于此下限值時(shí)，塔壁附近的填料層孔隙率大而不均勻，氣流易走短路、液體壁流加劇。 綜上，由于該過(guò)程處理量不大，所用的塔直徑不會(huì)太大，可選用38mm聚丙烯階梯環(huán)塔填料，其主要性能參數(shù)如下：比表面積a： 空隙率：填料因子： 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) 液相物性數(shù)據(jù)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)查得 20 ℃水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：1. ρi=2. 粘度： ui==3. σz=4. 20℃NH3: H=5. 20℃NH3：Pi=106m2/h6. 20℃NH3：Dv= 氣相物性數(shù)據(jù)1. 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 2. 混合氣體的平均密度由 得：R= 3. 混合氣體黏度可近似取為空氣黏度。查手冊(cè)得20時(shí)，空氣的黏度注： =1kg/ 氣液相平衡數(shù)據(jù)由手冊(cè)查得，常壓下，20時(shí)，NH在水中的亨利系數(shù)為 E=在水中的溶解度:H=相平衡常數(shù)： 溶解度系數(shù)： 第四章 填料塔的工藝計(jì)算概述：整個(gè)工藝計(jì)算過(guò)程包括以下幾點(diǎn)：1. 確定氣液平衡關(guān)系（若為