【正文】 系的分離，雖然設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在塔體及塔內(nèi)件等核心部分，但與之相配套的外部工藝和換熱系統(tǒng)應(yīng)視具體的工程特殊性作相應(yīng)的改進(jìn)。近年來由于填料塔結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，新型的、高負(fù)荷填料的開發(fā)，既提高了塔的通過能力和分離效能又保持了壓降小、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。塔設(shè)備按其結(jié)構(gòu)形式基本上可分為兩類；板式塔和填料塔。塔設(shè)備廣泛用于蒸餾、吸收、萃取、洗滌、傳熱等單元操作中。所以塔設(shè)備的研究一直是國內(nèi)外學(xué)者普遍關(guān)注的重要課題。塔型的合理選擇是做好塔設(shè)備設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié)，選擇時(shí)應(yīng)考慮物料的性質(zhì)、操作的條件、塔設(shè)備的性能以及塔設(shè)備的制造、安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)和維修等方面的因素。因此，填料塔已經(jīng)被推廣到大型氣、液操作中，在某些場(chǎng)合還代替了傳統(tǒng)的板式塔。例如在DMF回收裝置的擴(kuò)產(chǎn)改造項(xiàng)目中，要求利用原常壓塔塔頂蒸汽，工藝上可以在常壓塔及新增減壓塔之間采用雙效蒸餾技術(shù)，達(dá)到降低能耗、提高產(chǎn)量的雙重效果，在硝基氯苯分離項(xiàng)目中；改原多塔精餾、兩端結(jié)晶工藝為單塔精餾、端結(jié)晶流程，并對(duì)富間硝基氯苯母液進(jìn)行精餾分離，獲得99%以上的間硝基氯苯，既提高產(chǎn)品質(zhì)量，又取得了降低能耗的技術(shù)效果[3]。為了使填料塔的設(shè)計(jì)獲得滿足分離要求的最佳設(shè)計(jì)參數(shù)(如理論板數(shù)、熱負(fù)荷等)和最優(yōu)操作工況(如進(jìn)料位置、回流比等)，準(zhǔn)確地計(jì)算出全塔各處的組分濃度分布(尤其是腐蝕性組分)、溫度分布、汽液流率分布等，常采用高效填料塔成套分離技術(shù)。利用混合氣體中各組分在同一種液體(溶劑)中溶解度差異而實(shí)現(xiàn)組分分離的過程稱為氣體吸收。一個(gè)完整的吸收分離過程，包括吸收和解吸兩個(gè)部分。當(dāng)濃度大于1000pm時(shí)甚至有生命危險(xiǎn)。因此，為了避免化學(xué)工業(yè)產(chǎn)生的大量的含有氯化氫的工業(yè)尾氣直接排入大氣而造成空氣污染，需要采用一定方法對(duì)于工業(yè)尾氣中的氯化氫進(jìn)行吸收，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用填料吸收塔吸收的方法來凈化含有氯化氫的工業(yè)尾氣，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，如表22表22 空氣中鹽酸的排放標(biāo)準(zhǔn)（1）進(jìn)塔的混合氣體為3350 m3/h，其中HCl含量為10%（2）%（3）操作條件：常壓、常溫（20℃）、采用最小液汽比、加熱蒸汽、低壓蒸汽吸收過程是依靠氣體溶質(zhì)在吸收劑中的溶解來實(shí)現(xiàn)的，因此，吸收劑性能的優(yōu)劣，是決定吸收操作效果的關(guān)鍵之一，選擇吸收劑時(shí)應(yīng)著重考慮以下幾方面。(4)黏度 吸收劑在操作溫度下的黏度越低，其在塔內(nèi)的流動(dòng)性越好，有助于傳質(zhì)速率和傳熱速率的提高。塔填料（簡稱為填料）是填料塔的核心構(gòu)件，它提供了氣、液兩相相接觸傳質(zhì)與傳熱的表面，其性能優(yōu)劣是決定填料塔操作性能的主要因素。填料的種類主要從傳質(zhì)效率、通量、填料層的壓降來考慮，填料規(guī)格的選擇常要符合填料的塔徑與填料公稱直徑比值D/d。(2)通量 在相同的液體負(fù)荷下，填料的泛點(diǎn)氣速愈高或氣相動(dòng)能因子愈大，則通量愈大，塔的處理能力亦越大。選擇低壓降的填料對(duì)熱敏性物系的分離尤為重要。同時(shí)，還應(yīng)具有一定的抗污堵、抗熱敏能力，以適應(yīng)物料的變化及塔內(nèi)溫度變化。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，可分為環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等。拉西環(huán)填料的氣液分布較差，傳質(zhì)速率低，阻力大，通量小，目前工業(yè)上已很少用了。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，氣體阻力小，液體分布均勻。階梯環(huán)是對(duì)鮑爾環(huán)的改進(jìn)，與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)高度減少了一半，并在一端增加了一個(gè)錐形翻邊。(4)弧鞍填料。弧鞍填料強(qiáng)度較差，容易破碎，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用不多。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)。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)，是工業(yè)應(yīng)用最為普遍的一種金屬散裝填料。波紋填料按結(jié)構(gòu)分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料兩大類，可用陶瓷、塑料、金屬等材質(zhì)制造。金屬板波紋填料是板波紋填料的主要形式。波紋填料的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，阻力小，傳質(zhì)效率高，處理能力大，比表面積大。(1)陶瓷填料。(2)金屬填料。(3)塑料填料。聚丙烯填料在低溫（低于0℃）時(shí)具有冷脆性，在低于0℃的條件下使用要謹(jǐn)慎，可選用耐低溫性能好的聚氯乙烯填料。聚丙烯材質(zhì)填料作為塔填料的重要一類，在化工上應(yīng)用較為廣泛，與其他材質(zhì)的填料相比，聚丙烯填料具有質(zhì)輕、價(jià)廉、耐蝕、不易破碎及加工方便等優(yōu)點(diǎn)，但其明顯的缺點(diǎn)是表面潤濕性能差。 聚丙烯階梯環(huán)填料為外徑是高度的兩倍的圓環(huán)，在側(cè)壁上開出兩排長方形的窗孔，并在一端增加了一個(gè)錐形翻邊，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，各舌葉的側(cè)邊在環(huán)中心相搭。①散裝填料規(guī)格的選擇。而大尺寸的填料應(yīng)用于小塔徑中，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。工業(yè)生產(chǎn)中多用逆流操作。 (3)吸收劑部分再循環(huán)操作 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。 (4)多塔串聯(lián)操作 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。 列出幾種常見的吸收過程如圖22（a） 并流 （b）逆流圖22吸收流程 用水吸收HCL屬高溶解度的吸收過程，為提高傳質(zhì)效率和分離效率，所以，本設(shè)計(jì)選用逆流吸收流程。s=(mh U= 經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D=900mm合理。s；= m2/s (以式計(jì)算)，式中為溶質(zhì)在常壓沸點(diǎn)下的摩爾體積，為溶劑的分子量，為溶劑的締合因子。s)Dg25mm塑料階梯環(huán)(亂堆)特性：＝25mm＝； ＝228m2/m3； c=54dyn/cm=54103 N/m，有關(guān)形狀系數(shù)=（階梯環(huán)為開孔環(huán)）。kPa)故==102 (m/s)=105=103 kmol/(m2S取填料層高度為Z′=8m查散裝填料分段高度推薦值表[2]對(duì)于階梯環(huán)填料，hmax≤6m將填料層分為兩段設(shè)置，每段4m，兩段間設(shè)置一個(gè)液體再分布器。塔底空間高度以滿足安裝塔底氣相接管所需空間高度和企業(yè)分離所需空間高度計(jì)。填料層壓降與液體噴淋量及氣速有關(guān)，在一定的氣速下，液體噴淋量越大，壓降越大；在一定的液體噴淋量下，氣速越大，壓降也越大。通過作圖得出交點(diǎn)，讀出過交點(diǎn)的等壓線數(shù)值，即得出每米填料層壓降值。 在物料清潔和有輕微腐蝕情況下，可不必采用可拆結(jié)構(gòu)，將管道直接焊在塔壁上，這時(shí)采用厚管壁為宜，一般管道為圓形，d為內(nèi)徑，～3m/s，常壓下氣體流速 10～30m/s。取噴液出口直徑 d4=d3=80mm。3）塔底出料管 塔底出料管一般需引出群座外壁。由于液體在填料塔內(nèi)分布均勻，可以增大填料的潤濕表面積，以提高分離效果。蓮蓬式噴淋器:液體經(jīng)半球形噴頭的小孔噴出。液體加至分布盤上，經(jīng)篩孔或溢流短管流下。這種分布自由截面積大，不易堵塞，多用于直徑較大的填料塔。根據(jù)該物系性質(zhì)，可選用目前應(yīng)用較為廣泛的多孔型布液裝置中的排管式噴淋器。為了使液體初始分布均勻，原則上應(yīng)增加單位面積上的噴淋點(diǎn)數(shù)。因而導(dǎo)致壁流增加、填料主體的流量減小，影響了流體沿塔橫截面分布的均勻性，降低傳質(zhì)效率。為了防止上一填料層來的液體直接流入升氣管，應(yīng)在升氣管上設(shè)帽蓋。② 要有足夠的強(qiáng)度承受填料的重量，并考慮填料孔隙中的持液重量。柵板可以制成整塊或分塊的。這樣，柵板自由截面較大，如圖42（c）所示。本設(shè)計(jì)塔徑D=900mm，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。由查得，此塔高度為16m15m，需要在塔頂設(shè)置吊柱，方便安裝和拆卸內(nèi)件。圖43 吊柱的結(jié)構(gòu)為防止在上升氣流的作用下填料床層發(fā)生松動(dòng)或者跳動(dòng)，需在填料層上方設(shè)置填料壓緊裝置。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[5]。絲網(wǎng)除沫器具有比表面積大，重量輕，空隙率大以及使用方便等優(yōu)點(diǎn)。圖44絲網(wǎng)除沫器圖45絲網(wǎng)除沫器的工作原理此塔中，一共設(shè)置4個(gè)人孔。圖46 長圓形檢查孔 圖47 排氣孔人孔應(yīng)采用HG25514標(biāo)準(zhǔn)，人孔的公稱直徑均為。裙座殼的外徑宜與塔體下封頭的外徑相等，焊縫必須采用全焊透連續(xù)焊[2]。兩個(gè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，氣體從一側(cè)吸入，從另一側(cè)排出。在為期一個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)