【正文】 、收集器等。同時也取決于許多參數(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精確計算塔的分離性能，需要通過填料塔的理論和不同條件下通過試驗塔來測定準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。可根據(jù)資料以一級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 內(nèi) 容和 設(shè) 計 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)簡單，且流體通過填料層的壓降較小，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。 填料塔的設(shè)計任務(wù) 設(shè)計任務(wù) ： 完成填料塔的工藝設(shè)計與計算，有關(guān)附屬設(shè)備的設(shè)計和選型，繪制吸收系統(tǒng)的工藝流程圖和 填料塔裝置圖 ，編寫設(shè)計說明書。 填料塔的設(shè)計條件 設(shè)計條件 ： 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)計方案 液體捕沫器填料壓板塔殼填料填料支承板液體再分布器填料壓板填料支承板氣體氣體液體 填料塔具有結(jié)構(gòu)簡單、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，所以在工業(yè)吸收操作中被廣泛應(yīng)用。在這次課程設(shè)計中，有很多操作條件，所以我們需要準(zhǔn)確的設(shè)計好填料塔的每一部分。 吸收劑的選擇： 因為用水做吸收劑，故采用純?nèi)軇? 如下工業(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、有機溶劑 苯蒸汽 煤油、洗油 一氧化碳 銅氨液 裝置流程圖的確定及流程說明 裝置流程 圖 的確定 ： 本次設(shè)計采用逆流操作：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。 流程說明 ： 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） 填料的類型與選擇 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)以下幾個方面來考慮： ，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，填料費用也增加很多。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/d? 20~30 鞍環(huán) D/d? 15 鮑爾環(huán) D/d? 10~15 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，其特點是耐腐蝕性能好，質(zhì)量輕，價格適中，但耐溫性及濕潤性較差。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，價格便宜，但易破損。由于 聚丙烯填料在低溫（低于 0 度）時具有冷脆性，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 填料 尺寸 的 選擇 徑比 D/d 有一個下限值（一般為 10），若徑比低于此下限值時，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 該過程處理量不大，所用的塔直徑不會太大，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： 32/mm 空隙率 ? ： 填料因子 ? ： 1115 ?m 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) 液相物性數(shù)據(jù) 對低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊查得 20 ℃ 水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下： 1. =2. 粘度： ==3. =4. 20℃ : H=5. 20℃ ： = /h 6. 20℃ ： = /s= /h 氣相物性數(shù)據(jù) 1. 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 0 .0 6 1 7 .0 3 0 4 0 .9 4 2 9 2 8 .2 8 1 8v m i iM y m? ? ? ? ? ? ? 2. 混合氣體的平均密度 由31 0 1 . 3 2 8 . 2 8 1 8 1 . 1 7 6 18 . 3 1 4 2 9 3VMvm PM kg mRT? ?? ? ?? 得： R= 3 /m KPa kmol K?? 3. 混合氣體黏度可近似取為空氣黏度。查手冊得 20C? 時，空氣的黏度 3 10 62 28 10 /v pa s k g m h? ??? ? ? ? ? ? 注： 21 1 /N kg m s?? 221 1 / 1 /Pa N m kg s m? ? ? =1kg/ 氣液相平衡數(shù)據(jù) 由手冊查得， 常壓下， 200C 時， NH3 在水中的亨利系數(shù)為 E= 0 320 NHC時 , 在水中的溶解度 :H=相平衡常數(shù)： 0. 75 32Em P?? 溶解度系數(shù)： 3998 .2 / 76. 3 18. 02 26 /LSH EMk m ol k pa m?? ? ??? 第四章 填料塔的工藝計算 概述 ： 整個工藝計算過程包括以下幾點： 1. 確定氣液平衡關(guān)系（若為非等溫吸收，各物性參數(shù)隨組成變化而變化，求取時應(yīng)取平均值，計算時應(yīng)注意這一點）。 2. 確定吸收劑用 量及操作線方程。 3. 填料的選擇。 4. 確定塔徑及塔的流體力學(xué)性能計算。 5. 填料層高度的計算。 6. 管路及輔助設(shè)備的計算。 對低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)?；旌蠚怏w的黏度可近似取為空氣的黏度?？諝夂退奈镄猿?shù)如下： 空氣：35/)/(mkghmkgsPa?????? ??? 水：sPamkgLL????? 53 0/ 8?? 物料衡算，確定塔頂、塔底的氣液流量和組成 查表知， 20C? 下氨在水中的溶解度系數(shù) )/( 3 k p amk m o lH ?? 亨利系數(shù)： SLHME ?? 相平衡常數(shù)： ??????PHMPEmSL? 進(jìn)塔氣相摩爾比為： 047 1 ???Y 出塔氣相摩爾比為： )(2 ?? ???Y 對于純?nèi)軇┪者^程，進(jìn)塔液相組成為： 02 ?X (清水 ) 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為： )/()( k m o lkgM ?????? 混合氣體流量： )/( 12932734000 hk m ol??? 惰性氣 體流量： )/()( hk m o lV ???? 最小液氣比： 00 4 7 1 0 0 0 0 9 4 2 4 7 1 )(21212121m i n?????????? ?XmYYYXXYYVL 取實際液氣比為最小液氣比的 倍，則可得吸收劑用量為： )/( hk m o lL ???? 0 4 16 0 0 00 9 4 2 4 71 )( 211??????LYYVX 液氣比： ????VL?? 塔徑的計算 混合氣體的密度 ： 333 / mkgRTMPG ?? ??????? 采用貝恩 霍根泛點關(guān)聯(lián)式計算泛點速度： smugauaguFLLGt