【正文】 Zs—— 填料層分段高度 ,m X—— 溶質(zhì)組分在氣 ,無因次 Y—— 溶質(zhì)組分在氣相中的摩爾比 ,無因次 Z—— 填料層高度 ,m ? —— 粘度 ? —— 密度 kg/m3 ? —— 表面張力 N/m m—— 平均的，對數(shù)平均的 min—— 最 小 的 max—— 最大的 1—— 塔底 2—— 塔頂 參考文獻(xiàn) [1] 陳敏恒，叢德滋，方圖南 ,齊鳴齋編 .化工原理 (上冊 ).上海：化學(xué)工業(yè)出版社 ,2020 [2] 陳敏恒，叢德滋，方圖南 ,齊鳴齋編 .化工原理 (下冊 ).上 海：化學(xué)工業(yè)出版社 ,2020 [3]化學(xué)工程手冊編輯委員會 .第 12篇 .氣體吸收 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ,1982 [4]化學(xué)工程手冊編輯委員會 .第 13篇 .氣液傳質(zhì)設(shè)。 P —— 壓力 ， Pa 。 L —— 液相摩爾流速， hkmol 。 總H —— 塔高， m。 G? —— 氣體密度， 3/mkg m178。 工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總與主要符號說明 吸收塔的吸收劑用量計算總表 表 1 項目 符號 數(shù)值與計量單位 混合氣體處理量 G 6000 hm3 氣液相平衡常數(shù) m 進(jìn)塔氣相摩爾比 1? 出塔氣相摩爾比 2? 進(jìn)塔液相摩爾分率 2X 0 出塔液相摩爾分率 1X 最小液氣比 VL 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量 VmM molg 混合氣體的平均密度 Vm? 3mkg 吸收劑用量 L hkmol 氣相質(zhì)量流量 VW 7542kg/h 液相質(zhì)量流量 LW 塔設(shè)備計算總表 表 2 項目 符號 數(shù)值與計量單位 塔徑 D 填料層高度 h 填料塔上部空間高度 1h 填料塔下部空間高度 2h 塔附屬高度 3h 塔高 AH 傳質(zhì)單元高度 OGH 傳質(zhì)單元數(shù) OGN 布液孔數(shù) n 378 點 填料壓力降 P? 空塔氣速 u sm 泛點率 fuu 填料計算總表 表 3 項目 符號 數(shù)值與 計量單位 填料直徑 d 38mm 泛點填料因子 F? 160 1m? 填料臨界表面張力 c? 33 cmdyn 主要符號說明 英文字母 ta —— 填料層有效傳質(zhì)比表面積（ m178。相關(guān)數(shù)據(jù)查參考書 液體進(jìn)料管 進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管、 T型進(jìn)料管。 當(dāng)設(shè)備的直徑超過 900mm，不僅需要開手孔，還應(yīng)開設(shè)人孔。最簡單的裝置是在氣體出口處裝一除沫擋板，或填料式、絲網(wǎng)式除霧器，對除沫要求高時可采用旋流板除霧器。 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。 裝置如圖 : 填料支承板 填料支 承 板應(yīng)該具有支承塔填料及其所特有的氣體、液體的質(zhì)量，同時起著氣液流道及其體均布作用。 Eckert 的散裝填料塔分布點密度推薦值： 塔徑， mm 分布點密度， 2/m點 塔截面 D=400 330 D=750 170 D1200 42 按 Eckert 的建議值， D1200 時， 噴淋點密度為 42 2m點 ，因該塔液相負(fù)荷較大，設(shè)計取噴淋點密度為 120 2m點 。、 30176。直管安裝在填料層頂部以上約 300 ㎜。 塔底液相停留時間以 1min 考慮，則塔釜所占空間高度為 ? ?mh 0 9 7 6 560 2 ???? ?? 考慮到氣相接管所占的空間高度 ,底部空間高度可取 ， 所以塔的附屬高度可以取 ,取液體分布器高度為 。在確定吸收劑用量時還必須考慮填料表面充分潤濕，一般要求在單位塔截面上液體的噴淋量即噴淋密度不小于512 ).( 23 mhm 。 （三）氣提再生 氣提再生是在再生塔的底部通入惰性氣體，使吸收劑表面溶質(zhì)的分壓降低，使吸收劑得以再生。 本設(shè)計考慮以上因素，采用了 DN38 聚丙稀所料階梯環(huán)填料， 相關(guān)數(shù)據(jù)如下 公稱直徑DN mm 外徑高厚 d h δ ,mm 比表面積α m2/m3 空隙率 ε % 個數(shù)n m3 堆積密度 ρ p kg/m3 干填料因子φ m1 38 38 19 91 27200 175． 8 依據(jù)所用的吸收劑不同可以采用不同的再生方法，工業(yè)上常用的吸收劑再生方法主要有減壓再生，加熱再生及氣提再生等。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)生波動時維持穩(wěn)定操作。由于其結(jié)構(gòu)緊湊，故具有很大的比表面積。 （ d） 鞍型填料：鞍型填料是一種敞開式的、沒有內(nèi)表面的填料，包括弧鞍型和矩鞍型兩種。整砌填料主要是指各種組合填料，如實體波紋板、波紋網(wǎng)、大尺寸的十字環(huán)等。 吸收工藝流程圖及工藝過程說 明 吸收塔的設(shè)備選擇 對于吸收過程 ,能夠完成其分離任務(wù)的塔設(shè)備有多種 ,如何從眾多的塔設(shè)備中選出合適的類型是進(jìn)行工藝設(shè)計的首要工作 .而進(jìn)行這一項工作則需對吸收過程進(jìn)行充分的研究后 ,并經(jīng)多方案對比方能得到較滿意的結(jié)果 .一般而言 ,吸收用塔設(shè)備與精餾過程所需要的塔設(shè)備具有相同的原則要求 ,即用較小直徑的塔設(shè)備完成規(guī)定的處理量 ,塔板或填料層阻力要小 ,具有良好的傳質(zhì)性能 ,具有合適的操作彈性 ,結(jié)構(gòu)簡單 ,造價低 ,易于制造 、 安裝 、 操作和維修等 . 但作為吸收過程 ,一般具有操作液起比大的特點 ,因而更適用于填料塔 .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 ,以采用填料塔居多 .但在液體流率很低難以充分潤濕填料 ,或塔徑過大 ,使用填料塔不經(jīng)濟(jì)的情況下 ,以采用板式塔為宜 . 填料的選擇 填料的選擇尤為重要，所選填料既要滿足生產(chǎn)工藝的要求 ,又要使設(shè)備投資和操作費用較低但各種填料的結(jié)構(gòu)差異較大，具有不同的優(yōu)缺點，因此在使用上應(yīng) 根據(jù)具體情況選擇不同的塔填料。隨著人們對于增大生產(chǎn)能力、提高效率、穩(wěn)定操作和降低壓力降的追求 ,推動著各種新型塔結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)和發(fā)展。它所耗用的鋼材重量在各類工藝設(shè)備中所占的比例也較多 ,例如在年產(chǎn) 250 萬噸常壓及減壓煉油蒸餾裝置中耗用的鋼材重量占 %,年產(chǎn) 60 及 120 萬噸的催化裂化裝置占 %。例如：用水吸收氯化氫制取鹽酸；在硫酸生產(chǎn)中 SO3吸收；用水或堿溶液吸收氮氧化物生產(chǎn)硝酸或硝酸鹽。 (2)除去有害組分以凈化氣體。由于金屬絲網(wǎng)及金屬板波紋填料規(guī)整填料的使用 ,并配合新型塔內(nèi)件結(jié)構(gòu) 使填料塔的效率大為提高 ,因此應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。 在填料吸收器中，氣體和液體的運動經(jīng)常是逆流的。噴淋液體沿填料 表面流下，氣液兩相主要在填料的潤濕表面上接觸。該塔結(jié)構(gòu)比篩孔板塔復(fù)雜，制造較困難，安裝要求嚴(yán)格，容易發(fā)生偏流。 (1)篩孔板塔 篩孔直徑一般取 5～ 10mm，篩孔總面積占篩板面積的 10％～ 18％。 該塔制造、安裝、維修較方便，可以用大小、質(zhì)量不同的小球改變操作范圍。填料必須具備較大的比表面，有較高的 空隙率 、 良好的 潤濕性 、耐腐蝕、一定的機(jī)械強(qiáng)度、密度小、價格低廉等。 工業(yè)吸收塔應(yīng)具備以下基本要求： 1．塔內(nèi)氣體與液體應(yīng)有足夠的接觸面積和接觸時間。 還可以通過吸收除去混合氣體中的有害組分使其凈化 ,例如用水或堿液除去合成氨原料氣中的二氧化碳 ,用丙酮除去石油裂解氣中的乙炔 ,以及除去工業(yè)廢氣中的二氧化硫、硫化氫等有害物質(zhì)。 關(guān)鍵詞 ： 水 填料塔 吸收 二氧化硫 低濃度 第 1 章 緒論 在化工生產(chǎn)中， 經(jīng)常要處理各種原料、中間產(chǎn)物、粗產(chǎn)品。 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： 7200h。吸收劑的用量為最小用量的 倍。 設(shè)計中選擇合適的液體分布器及再分布器，除沫裝置以及填料支承裝置，并對泛點率和液體噴淋密度進(jìn)行了校核。其成分是溶劑與溶質(zhì)；排除的氣體稱為吸收尾氣，如果吸收 劑的揮發(fā)度很小，則其中主要成分為惰性氣體以及殘留的溶質(zhì)。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。 填料是 填料塔 的核心，它提供了塔內(nèi)氣液兩相的接觸面，填料與塔的結(jié)構(gòu)決定了塔的性能。提高了吸收效率。大致可分為二類：一類是降液管式，如泡罩塔、篩孔板塔、 浮閥塔 、 S形單向流板塔、舌形板塔、浮動噴射塔等；另一類是穿流式板塔，如穿流柵孔板塔 (淋降板塔 )、波紋穿流板塔、菱形斜孔板塔、短管穿流板塔等。氣體從斜孔水 平噴出，相鄰兩孔的孔口方向相反，交錯排列，液體經(jīng)溢流堰供至塔板 (堰高30mm)，與氣流方向垂直流動，造成氣液的高度湍流，使氣液表面不斷更新，氣液充分接觸，傳質(zhì)效果較好，凈化效率高，同時可以處理含塵氣體，不易堵塞，每層篩板阻力約為 400～ 600Pa。 填料吸收器 填料吸收器是裝有各種不同形狀填料的塔。當(dāng)填料分層堆放時，層與層之間常裝有液體再分布裝置。填料塔所用填料 ,對于亂堆填料除拉西環(huán)、鮑爾環(huán)外 ,階梯環(huán)、金屬矩鞍環(huán)已大量采用 。例如用硫酸處理焦?fàn)t氣以回收其中的 二氧化硫 ，用氣油處理焦?fàn)t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。 (5)用液體吸收氣體獲得半成品或成品。在化工和石油化工生產(chǎn)裝置中 ,塔設(shè)備的投資費用占整個工藝設(shè)備費用的%,煉油和煤化工生產(chǎn)裝置占 %。 在實際上 ,任何一個塔設(shè)備能同時達(dá)到上述的諸項 要求是很困難的 ,因此只能從生產(chǎn)需要及經(jīng)濟(jì)合理的要求出發(fā) ,抓住主要矛盾進(jìn)行設(shè)計。 （四）部分溶劑循環(huán)吸收流程 由于填料塔的分離效率受填料層上的液體噴淋量影響較大，當(dāng)液相噴淋量過小時，將降低填料塔的分離效率，因此當(dāng)塔的液相負(fù)荷過小而難以充分潤濕填料表面時，可以采用部分溶劑循環(huán)吸收流程，以提高液相噴淋量，改善踏的操作條件。填料也可按裝料方法分為亂堆填料和整砌填料，亂堆填料 指各種顆粒型填料，如拉西環(huán)、鞍型、 ? 網(wǎng)環(huán)等。環(huán)壁部分的高度僅為直徑的一半，其軸向的一端為向外翻卷的喇叭口，高度為全高的 51 ，由于軸向兩端不對稱，在填料層中各環(huán)相互呈點接觸?？捎芯W(wǎng)體和實體兩種結(jié)構(gòu)。 （ d）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。對于腐蝕性介質(zhì)應(yīng)采用相應(yīng)的抗腐蝕性材料，溫度高的應(yīng)采用材料的耐溫性能好的，溫度低的應(yīng)從考慮節(jié)省能源的角度選擇。一般采用水蒸汽作為加熱介質(zhì)，加熱方法可以依據(jù)具體情況采用直接蒸汽加熱或采用緝間接蒸汽加熱。相反液氣比去較大值，則吸收塔高度變低，但塔徑 變大，且解析費用會提高。 塔的頂部空間高度 為了減少塔頂出口氣體中夾帶的液體量， 塔上部空間高度可取 1200mm1500mm,此處取 。或 45176。、 176。在通常情況下，滿足各種填料質(zhì)量分布要求的適宜噴淋點見下表，在選擇填料的噴淋點密度時應(yīng)該遵循填料的效率越高，所需的噴淋點密度越大這一規(guī)律，依所選用的填料，確定單位面積的噴淋點后，在根據(jù)塔的截面積即可求得分布器的布液孔數(shù)。對于 5?m 的液滴除霧率達(dá)到 %以上，對 8~40?m 的液滴，除霧效率可達(dá) 100%。通氣孔的總截面積可以做到大于塔的截面積，這種設(shè)計使得氣流阻力小而通過能力大，并排除了在支承板上發(fā)生液泛的危險。 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。手孔的結(jié)構(gòu)一般是容器上接一短管，并在其上蓋以盲板。本設(shè)計采用直管進(jìn)料管，管徑計算如下： 接管尺寸的計算舉例 本設(shè)計中填料塔有多處接管，在此分別以液體進(jìn)料管和氣體進(jìn)料管的管徑計算為例進(jìn)行說明。彎頭 2 3 ? ? ? ? ； 管路總壓頭損失 ? ? ???????? ????????? ?? mg