【正文】 、制造容易、調(diào)整和維修方便 由于該吸收塔 的液相負荷較大，而氣相負荷相對較低，故選用槽式液體分布器。設(shè)計中，一般需通過反復計算和繪圖排列，進行比較，選擇較佳方案。工業(yè)應(yīng)用以管式、槽式、及槽盤式為主。 . 吉林化工學院 化工原理課程 15 第三章 吸收塔工藝條件的計算 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) 液相物性數(shù)據(jù) 對于低濃度的吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可以近似取純水的物性數(shù)據(jù) 20℃時水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下 ]3[ ： 密度ρ L=(kg/m3) 粘度μ L=()=() 表面張力δ L=(dyn/cm)=941803(kg/h2) SO2在水中的擴散系數(shù) DL= 105(㎝ 2/s)= 106(m2/h) 密度ρ = 粘度μ =該方法最適用于加壓吸收，而且吸收后的后續(xù)工藝處于常壓或較低 壓力的條件，如吸收操作處于常壓條件下進行，若采用減壓再生，那么解吸操作需要在真空條件下進行，則過程可能不夠經(jīng)濟 B. 加熱再生 吉林化工學院 化工原理課程 14 加熱再生也是吸收劑再生最常用的方法。流道收縮、擴大的交替重復，實現(xiàn)了“脈沖”傳質(zhì)過程。它與金屬孔板波紋填料的主要區(qū)別在于板片表面不是沖壓孔，而是刺孔，用輾軋方式在板片上輾出很密的孔徑為 ～ 小刺孔。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。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、蜂窩格柵填料等，其中以圖片 312（ b）所示的格里奇格柵填料最具代表性。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)。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。 本次吸收塔設(shè)計選擇填料吸收塔 ]2[ 。解吸是溶劑再生的一種方法，含二氧化硫的水溶液經(jīng)過加熱后送入解吸塔，與上升的過熱蒸汽接觸，二氧化硫從液相中解吸至氣相。若過程的分離要求較高，使用單塔操作時，所需要的塔體過高，或采用兩步吸收 流程時，則需要采用多塔流程（通常是雙塔吸收流程） （三）逆流吸收與并流吸收 吸收塔或再生塔內(nèi)氣液相可以逆流操作也可以并流操作，由于逆流操作具有傳質(zhì)推動力大，分離效率高（具有多個理論級的分離能力）的顯著優(yōu)點而 廣泛應(yīng)用。其良好的物理性能主要指吸收劑的粘度要小，不易發(fā)泡，以保證吸收劑具有良好的流動性能和分布性能。 吉林化工學院 化工原理課程 7 第二章 吸收塔的設(shè)計方案 吸收劑的選擇 吸收操作，選擇適宜的吸收劑，具有十分重要的意義。例如用硫酸處理焦爐氣以回收其中的二氧化硫，用氣油處理焦爐氣以回收其中的芳烴，用液態(tài)烴處理裂解氣以回收其中的乙烯、丙烯等。具有了很高的吸收效率，以及在節(jié)能方面也日趨完善。填料塔中裝有諸如瓷環(huán)之類的填料；氣液接觸在填料中進行，板式塔中有篩孔塔板，氣液亮相在塔板上鼓泡進行接觸。 吉林化工學院 化工原理課程 5 第一章 緒論 吸收技術(shù)簡介 當氣體混合物與適當?shù)囊后w接觸，氣體中的一個或幾個組分溶解于液體中，而不能溶解組分仍留在氣體中，使氣體得以分離，吸收過程使化工生產(chǎn)中常用的氣體混合物的分離操作，其基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)各組分的單元操作。 工藝操作條件 ： （ 1）操作平均壓力 常壓 （ 2）操作溫度 t=20℃ （ 3）每年生產(chǎn)時間： 300 天。吸收劑的用量為最小用量的 倍。 課程設(shè)計，增強學生工程的概念，提高獨 立思考的能力，將所學的基本知識靈活應(yīng)用，有助于處理在生活中遇到的問題，為今后在工作中處理實際問題做好了準備。 吸收設(shè)備的發(fā)展 吸收設(shè)備有多種類型，如填料塔、板式塔、噴灑塔和鼓泡塔等，最常用的有填料塔與板式塔。 近年來隨著化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，大規(guī)模的吸收設(shè)備已經(jīng)廣泛用于實際生產(chǎn)當中。 氣體的吸收在化工生產(chǎn)中主要用來達到以下幾種目的 ： ① 有用組分的回收。硝酸生產(chǎn)尾氣含一氧化氮等有害氣體，均須用吸收方法除去 ]2[ 。 以上四個方面是選擇吸收劑時應(yīng)該考慮的主要問題，其次，還應(yīng)該注意所選擇地吸收劑應(yīng)該具有良好的物理、化學性能和經(jīng)濟性。 （二）單塔吸收流程和多塔吸收流程 單塔吸收流程是吸收過程中最常用的流程，如過程無特別需要，則一般采用單塔吸收流程。為了 回收二氧化硫并再次利用水，需要將水和二氧化硫分離開，稱為溶劑的再生。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，以采用填料塔居多。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。矩鞍填料堆積時不會套疊，液體分布較均勻。工業(yè)上應(yīng)用最早的格柵填料為如圖片 312（ a）所示的木格柵填料。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。 （ 3） 金屬壓延孔板波紋填料 (The metals presses to postpone the bore plank ripples filler)是另一種有代表性的板波紋填料。在擴大段，氣 速減到最小，實現(xiàn)兩相的分離。在吸收塔內(nèi)，吸收了大量溶質(zhì)后的吸收劑進入再生塔并減壓，使得融入吸收劑中的溶質(zhì)得以再生。但隨著操作壓力的升高，對設(shè)備的加工制造要求提高，且能耗增加，綜合考慮 ，采用常壓 。 因此塔的實際高度取 H=+=(m) 液體分布器的簡要設(shè) 計 液體分布器的選型 液體分布裝置的種類多樣，有噴頭式、盤式、管式、槽式、及槽盤式等。分布點在塔截面上的幾何均勻分布是較之分布點密度更為重要的問題。 ⑶自由截面積大 液體分布器的自由截面積是指氣體通道占塔截面積最小應(yīng)在 35%以上。實際設(shè)計布點數(shù)為 n=132 點 . 布液計算 ]4[ ： 由 Hg2n04L d 2 ?? ?? L: 液體流量 m3/s n: 開孔數(shù)目 ? : 孔流系數(shù)，取 ～ d0: 孔徑， m H? : 開孔上方的液位高度， m 取 ?? ， 160H mm?? 吉林化工學院 化工原理課程 23 06 764g2n L4d 0 ???????? ????? ?? 設(shè)計取 d0=18mm 塔底液體保持管高度的計算 取布液孔的直徑為 18mm，則液位保持管中的液位高度可由公式： ghnkdL 24 2?? 得，即： gnkd Lh 2/4 22 ??????? ? ： 式中： d ：布液孔直徑， m L：液體流率， m3/s n ：布液孔數(shù) k ：孔流系數(shù) h ：液體高度， m g ：重力加速度， m/s2 k 值由小孔液體流動雷諾數(shù)決定 可取 ~?k 因此，取 ?k ? ? )(???????? ????? ????????? ? 根據(jù)經(jīng)驗 ，則液位保持管高度為： )(39。 氣體進出口裝置與排液裝置 （ 1）氣體進出口裝置 填料塔的氣 體進口既要防止液體倒灌，更要有利于氣體的均勻分布。 常壓塔氣體進出口管氣速可取 10～ 20m/s（高壓塔氣速低于此值）；液體進出口流速可取 ～ （必要時可加大些）管徑依氣速決定后，應(yīng)按標準管規(guī)定進行圓整 .在以后的各節(jié)中會有計算。 2．氣體進料接管 采用直管進料。 h無因次 。.h)。 m —— 相平衡常數(shù)，無因次 。 G —— 惰性氣體流量， kmol/h 。 aKL — 液相總傳質(zhì)系數(shù) l/h。氣體和液 體的進出口以及輸送管路的管道尺寸都是依據(jù) 《輸送流體用地縫鋼管： GB816320213》。 ? —— 填料因子， m1 。.)。 P —— 總壓， KPa 。 LH —— 液相傳質(zhì)單元高度， m。/s。 吸收塔總壓力 降 △ P Pa。.KPa)。在此分別以液體進料管和氣體進料管的管徑計算為例進行說明。 氣體出口裝置既要保證氣流暢通，又要盡量除去被夾帶的液沫。 本次設(shè)計選用駝峰型支撐裝置。 由 節(jié)中知，本次設(shè)計的填料層不需要分段 ,故不需要安裝液體再分布器。為保證各分布點的流量均勻，需要分布器總體的合理設(shè)計、精吉林化工學院 化工原理課程 22 細的制作和正確的安裝。液體分布器分布點密度的選取與填料類型及規(guī)格、塔徑大小、操作條件等密切相關(guān)，各種文獻推薦的值也相差較大。 h) 2SO 在空氣中的擴散系數(shù)為 ? ?hmscmD v /0 3 )/(101 0 224 ??? ?m2/s)= (m2/h) 氣液兩相平衡時的數(shù)據(jù) 常壓下 20℃ 2SO 在水中的亨利系數(shù)為 ]2[ aKPE ?? 相平衡常數(shù)為 3 ???? pEm 溶解度系數(shù)為 吉林化工學院 化工原理課程 16 ? ?33 / mk pak m olEMHsL ?????? ? 物料衡算 由公式 GB（ Y1Y2） =Ls(X1X2)無論是低濃度吸收還是高濃度吸收均適用，故物料衡算利用此式 ]4[ 。一般采用水蒸氣作為加熱介質(zhì)，加熱方法可依據(jù)具體情況采用直接蒸汽加熱或采用間接蒸汽加熱。工業(yè)上常用規(guī)整填料的特性參數(shù)可參閱有關(guān)手冊 ]2[ 。波紋填料的缺點是不適于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，且裝卸、清理困難，造價高。 （ d）所示，金屬板波紋填料是板波紋填料的一種主要形式。和 45176。環(huán)矩鞍填料將環(huán)形填料和鞍形填料兩者的優(yōu)點集于一體，其綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)和階梯環(huán)，在散裝填料中應(yīng)用較多。的十字形葉片，環(huán)的高度為直徑的一半，環(huán)的一端成喇叭口形狀的翻邊。 圖 23 吉林化工學院 化工原理課程 12 目前散堆填料主要有環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料。而進行這一項工作則需對吸收過程進行充分的研究吉林化工學院 化工原理課程 11 后，并經(jīng)多方案對比方能得到較滿意的結(jié)果。 本設(shè)計采用單塔逆流操作 ]2[ 。 化學吸收劑：吸收容量對溶質(zhì)分壓不太敏感；吸收熱效應(yīng)顯著；用低壓蒸汽提解吸；適于溶質(zhì)含量不高，而凈化度要求很高的場合；對設(shè)備腐蝕性大，易變質(zhì)。另一方面，在同樣的吸收劑用量下，液相的傳質(zhì)推動力大，則可以提高吸收速率，減小塔設(shè)備的尺寸。 ③ 某些產(chǎn)品的制取。 吸收在工業(yè)中的應(yīng)用 在化工生產(chǎn)中所處理的原料﹑中間產(chǎn)物﹑粗產(chǎn)品等幾乎都是混合物，而且大部分是均相混合物，為進一步加工和使用，常需將這些混合物分離為較純凈或幾乎純態(tài)的物質(zhì)。 從 20 世紀 60年代起新型填料有了較多的發(fā)展，屬于顆粒型填料的有：海佐涅爾填料、階梯環(huán)填料、多角螺旋填料、金屬鞍環(huán)填料、比阿雷茨基環(huán)、萊瓦填料以及它們的改進形式。 ② 根據(jù)流程進行過程的物料及熱量衡算，確定工藝參數(shù)。（注：兩圖采用電 子和手繪各一張）