【正文】 液體再分布裝置 18 除沫裝置 19 4. 結(jié)論 19 19 20 5 1. 概述與設計方案的確定 填料塔簡述 塔設備在化工、石油化工、生物化工、醫(yī)藥、食品等生產(chǎn)過程中廣泛應用的汽液傳質(zhì)設備 [1]。過去，填料塔多推薦用于 ∽ 以下的塔徑。通常用于已下情況：當吸收劑用量較小，為提高塔的液體噴淋密度；對于非等溫吸收過程，為控制塔內(nèi)的溫升，需取出一部分熱量。所選的填料既要滿足生產(chǎn)工藝的要求，又要使設備投資和操作費用低。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。錐形翻邊不僅增加了填料的機械強度，而且使填料之間由線接觸為主變成以點接觸為主，這樣不但增加了填 料間的空隙，同時成為液體沿填料表面流動的匯集分散點，可以促進液膜的表面更新，有利于傳質(zhì)效率的提高。目前應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，其中以格里奇格柵填料最具代表性。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。流道收縮、擴大的交替重復，實現(xiàn)了“脈沖”傳質(zhì)過程。 一般耐高溫，但不耐腐蝕，能在高溫、高壓及高沖擊強度下使用，應用范圍廣通量大，氣體阻力小但價高且不容易清理。 6 吸收劑應具有良好化學穩(wěn)定性好，不易燃，無腐蝕性，無毒，易得，廉價等特點。由手冊 [ 1 ] 查得， 25℃時水的有關(guān)物性資料如下： 密度為 L? =粘度為 0. 89 37 3. 21 73 / ( )L m P a s k g m h? ? ? ? ? 表面張力為 L? =查手冊 [ 2 ]丙酮在水中的擴散系數(shù)為 ： [ 3 ] LD 式中 LD ———— 丙酮在水中的擴散系數(shù)， 2ms T———— 溫度， K； ? ———— 溶液的黏度， Pas? ； BM ———— 容積的摩爾質(zhì)量， /kg kmol ； A? ————— 溶質(zhì)的摩爾體積， 3 /m kmol B? ———— 溶劑的締合因子（水為 ） LD = 910?? m2 /s= 610? m2 /h 1 6 1 / 2 1 / 20 . 61 . 1 7 3 1 0 BBAL MTD ?????? 10 氣相物性數(shù)據(jù) 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 mVM = iy? Mi =?58+?29= 混合氣體的平均密度為 mV?= RTPMVm = ?? = 混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，由化工原理（上冊）附錄五查得 30℃ 空氣的粘度為 v? =?105 Pas? =(mh? ) 查手冊并計算得丙酮在空氣中的擴散系 數(shù)為 DV = /s= /h= 10?? VD ———— 擴散系數(shù)， 2/ms； P———— 總壓強， Pa ； T———— 溫度， K； ,ABMM———— 分別為 AB 兩種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量， kg/kmol； ,AB??———— 分別為 A， B兩物質(zhì)的分子體積， 3 /m kmol 氣液相平衡數(shù)據(jù) 化工單元操作設計手冊 (化學工業(yè)部化學工程設計技術(shù)中心站主編 )表 21 查得常壓下25℃時丙酮在水中的亨利系數(shù)為 [ 4 ] kPa? 相平衡常數(shù)為 2 1 1 .5 3 2 .0 91 0 1 .3Em P? ? ? 溶解度系數(shù)： LSH EM??? ? =(kPa 3m? ) 物料衡算 進塔氣相摩爾比為 Y1 =11y1y = = 出塔氣相摩爾比為 11 Y2 =Y1 (1 A? )=?()= A? —— 丙酮的回收率（ 99%） 進塔惰性氣體流量為 V= )( 7 3 7 3 ???? =該吸收過程屬低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比可按下式計算，即 12m in 12/YYLV Y m X??? ??? ??? 對于純?nèi)軇┪者^程，進塔液相組成為 (VL )min = = 由題意知，操作液氣比為 ??m in)( VLVL ? = 吸收劑進塔流量 L=?=V(Y1 Y2 )=L(X1 X2 ) 出塔液相組成 X1 =221 )( XL YYV ??= 填料塔的 工藝 尺寸的 計 算 塔徑計算 采用 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖計算泛點氣速。對液體分布器的選型和設計，一般要求：液體分布要均勻；自由截面率要大；操作彈性大；不易堵塞，不易引起霧沫 夾帶及起泡等；可用多種材料制作，且操作安裝方便，容易調(diào)整水平。常用的填料支承裝置有柵板型和駝峰型及各種具有氣升管結(jié)構(gòu)的支承板。 液體在亂堆填料層內(nèi)向下流動時，有偏向塔壁流動的現(xiàn)象，偏流往往造成塔中心的填料不被潤濕，降低表面利用率。還有許多比較復雜的計算，對小數(shù)點的取值造成一定的誤差。 [6]匡國柱，史啟才 .化工單元過程及設備課程設計 [M].北京：化學工業(yè)出版社， 2020年。使我們更加深刻的了解了工程設計的基本內(nèi)容，掌握化工設計的程序和方法，培養(yǎng)了我們分析和解決工程實際問題的能力。由于氨氣溶于水中易于 產(chǎn)生泡沫為了防止泡沫隨出氣管排出，影響吸收效率，采用除沫裝置，根據(jù)除沫裝置類型的使用范圍，該填料塔選取絲網(wǎng)除沫器。床層限定板多用于金屬和塑料填料，以防止由于填料層膨脹，改變其初始堆積狀態(tài)而造成的流體分布不均勻的現(xiàn)象。溢流型液體分布器又可分為：溢流盤式液體分布器和溢流槽式液體分布器。 2 .2[1 2 .6 ( 0 .5 ) ]LLFuk a k au? ? ? =[1+() 2. ] 15 = 3``11 1 . 1 0k m o l / m1 1 1 1k k 1 . 3 6 0 . 2 6 2 2 . 0 1GGLK h k p aH???? ? ???? 2223 0 7 .5 6 1 .8 01 .1 1 0 1 .3 0 .7 8 5 1 .444OG YGVVHK D K P D????? ? ? ?? ? ? 由 Z=H OGOGN .==14. 004 m 填料層高度為 15m 填料 層壓 降 計 算 采用 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖計算填料層壓降 橫坐標為 w ?? ?（ ） 查散裝填料壓降填料因子平均值表得 1116P m? ?? 縱坐標為 2 20 . 2 0 . 2u 1 . 6 8 1 1 6 1 1 . 2 5 ( 3 . 2 1 7) 0 . 0 5g 9 . 8 9 9 7 . 0 4 3VP LL??? ?? ? ? ?? ? ?? 查?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖得 / 3 5 1 .5 6 /P Z Pa m?? 填料層壓降為 3 1 8 .