【正文】 ……………………………………………………………………………………… .…………… 1 吸收技術(shù)概況 …………………………………………………………………………………… .…… ..1 吸收設(shè)備發(fā)展 …………………………………………………………………………………… ...…… 1 吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 …………… …………………………… .…………………………… ...… 3 第二章 吸收塔的設(shè)計(jì)方案 ………………………………………………… ...…………………… .…… 4 吸收劑的選擇 ……………………………………………………… ..…………………………… .…… 4 吸收流程選擇 …………………………………………………………… .…… .…………………… .… 5 吸收工藝流程的確定 ……………………………………………… ..………………………… 5 吸收工藝流程 圖及工藝過(guò)程說(shuō)明 …………………… ..…………………………………… .6 吸收塔設(shè)備及填料的選擇 …………………………………………………………………………… 7 吸收塔設(shè)備的選擇 …………………………………………………… ...……………………… 7 填料的選擇 ………………………………………………………………………… .……… ..… ..8 吸收劑再生方法的選擇 …………………………………………………………………… .… .…… .10 操作參數(shù)的選擇 ………………………………………………………………………………… .…… 11 操作溫度的確定 …………………………………………………… .………………………… .11 操作壓強(qiáng)的確定 ………………………………………………… .………………………… .… 11 第三章 吸收塔工藝條件的計(jì)算 ………………………………………………………………… ..… .12 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) ………………………………………………………………………………………… .12 液相物性數(shù)據(jù) ………………………………………………………………………………… ..12 氣相物性數(shù)據(jù) ……………………………………………………………………………… ..… 12 氣液兩相平衡時(shí)的數(shù)據(jù) ………………………………………… ...………………………… .12 物料衡算 ……………………………………………………………………………………………… ..12 填料塔的工藝尺寸計(jì)算 …………………………………………………… ……………… .……… ..13 塔徑的計(jì)算 …………………………………………………………………………… .……… ..13 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) V 泛點(diǎn)率校核和填料規(guī)格 ……………………………………………………………… ...…… .14 液體噴淋密度校核 …………………………………………………… ...…………………… ..15 填料層高度計(jì)算 ……………………………………………………… ...……………………… ....… ..15 傳 質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算 ……………………………………………… .…… ..…………………… ..15 傳質(zhì)單元高度的計(jì)算 …………………………… .… ...……………… ..…………………… ...16 填料層高度的計(jì)算 ………………………………… .…………………………………… ..… ..17 填料塔附屬高度的計(jì)算 ……………………………… .… .…………………………………… ..… ..18 液體分布器的簡(jiǎn)要設(shè)計(jì) …………………………………………………………… ……………… ..18 液體分布器的選型 ……………………………………… ...………………………………… ..18 分布點(diǎn)密度及布液孔數(shù)的計(jì)算 ………………………………………………………… .… .19 塔底液體保持管高度的計(jì)算 ……………………………………………………………… ..20 其他附屬塔內(nèi)件的選擇 …………………………………………………………………………… ..21 填料支撐板 ………………………… …………………………………………………… .…… .21 填料壓緊裝置與床層限制板 …………………………………………………………… ..… 21 氣體進(jìn)出口裝置與排液裝置 …………………………………………………………… ..… 21 流體力學(xué)參數(shù)計(jì)算 ……………………………………………………………………………… ...… 22 填料層壓力降的計(jì)算 …………………………………………… ..………………………… ..22 泛點(diǎn)率 ………………………………………………………………………………………… ...23 氣體動(dòng)能因子 ………………………………………………………………………………… ..23 附屬設(shè)備的計(jì)算與選擇 ……………………………………………………………………… ..…… 23 吸收塔主要接管的尺寸計(jì)算 ………………………………… ..……………………… .…… 23 離心泵的計(jì)算與選擇 …………………………………………… ..……………………… ..…2 4 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總與主要符號(hào)說(shuō)明 ………………………………… ...............................…… 26 設(shè)計(jì)方案討論 ………………………………………………………………………………………… ..……… 31 附錄（計(jì)算程序及有關(guān)圖表） ………………………………………………………………………… 32 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) VI 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………………… .…… ..………… ..34 結(jié)束語(yǔ) ………………………………………………………………………………… .……………… ……… .… 35 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 ……………………………………………………………………………… ..… ..36 設(shè)備條件圖 ………………………………………………………………………………………………… ...…3 7 化工原理課程設(shè)計(jì)教師評(píng)分表 ………………………………………………………………………… .38 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) VII 摘要 吸收是利用混合氣體中各組分在液體中的溶解度的差異來(lái)分離氣態(tài)均相混合物的一種單元操作。 這次課程設(shè)計(jì) 的任務(wù)是用水吸收空 氣中的二氧化硫，然后再進(jìn)行解吸處理得到二氧化硫。這類設(shè)備中的接觸表面在相當(dāng)大的程度上決定于吸收器構(gòu)件的幾何表面。液膜是沿著圓管或平板的縱向表面流動(dòng)的。噴淋的液體通過(guò)分布器灑向填料。這樣高的氣速在逆流時(shí)因?yàn)闀?huì)造成液泛，是不可能達(dá)到的。當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)到液面上方時(shí)，便被生成的液膜所覆蓋，吸收過(guò)程就在這一層液膜表面上進(jìn)行。顯然，這種設(shè)備也可用于吸收操作。接觸表面取決于流體動(dòng)力學(xué)狀態(tài)（液體流量）。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。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 4 第二章 吸收塔的設(shè)計(jì)方案 吸收劑的選擇 對(duì)于吸收操作，選擇適宜的吸收劑，具有十分重要的意義。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(dòng)性能和分布性能。工程上，如無(wú)特別需要，一般均采用逆流吸收流程。二氧化硫被解吸后，水溶劑得到再生，經(jīng)過(guò)冷卻后再重新作為吸收劑送入吸收塔循環(huán)使用 ]2[ 。 填料的選擇 塔填料是填料塔中的氣液相間傳質(zhì)組件，是填料塔的核心部分。鮑爾環(huán)是一種應(yīng)用較廣的填料。目前，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)應(yīng)用瓷拉西環(huán)的場(chǎng)合，均已被瓷矩鞍填料所取代。格柵填料的比表面積較低，主要用于要求壓降小、負(fù)荷大及防堵等場(chǎng)合。金屬絲網(wǎng)波紋填料的壓降低，分離效 率很高，特別適用于精密精餾及真空精餾裝置，為難分離物系、熱敏性物系的精餾提供了有效的手段。其分離能力類似于網(wǎng)波紋填料，但抗堵能力比網(wǎng)波紋填料強(qiáng)，并且價(jià)格便宜，應(yīng)用較為廣泛。脈沖填料的特點(diǎn)是處理量大，壓降小，是真空精餾的理想填料。吸收了大量溶質(zhì)后的吸收劑進(jìn) 入再生塔內(nèi)并加熱使其升溫，溶入吸收劑中的溶質(zhì)得以解吸?？諝獾恼扯葹? ? ?hmkgsPa //0 6 )( 5G ???? ?? (m 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 18 填料塔附屬高度的計(jì)算 塔上部空間高度，通過(guò)相關(guān)資料可知，可取為 ，塔底液相停留時(shí)間按 考慮，則塔釜液所占空間高度為： )/(0 2 4 7 3 6 0 0 8 8 8 53 6 0 0 3 smwV L LS ????? ? )( 8 0 2 4 7 3 8 221 mVh S ?????? ??? 考慮到氣相接管所占空間高度，底部空間高度可取 ，所以塔的附屬空間高度可以取為+= 米。表 31 列出了散裝填料塔的分布點(diǎn)密度推薦值 ]2[ 表 31 Eckert 的散裝填料塔分布點(diǎn)密度推薦值 塔徑， mm 分布點(diǎn)密度， 2/m點(diǎn) 塔截面 D=400 330 D=750 170 D≥ 1200 42 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 19 ②分布點(diǎn)的幾何均勻性。設(shè)計(jì)中，一般要求液體分布器的操作彈性為 2～ 4，對(duì)于液體負(fù)荷變化很大的工藝過(guò)程，有時(shí)要求操作彈性達(dá)到 10 以上，此時(shí)，分布器必須特殊設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)結(jié)果為：二級(jí)槽共設(shè)七道，槽側(cè)面開(kāi)孔，槽寬度為 80mm,槽高度為 210mm,兩槽中心矩為 160mm,分布點(diǎn)采用三角形排列。 本次設(shè)計(jì)選用壓緊網(wǎng)板。折板除霧器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單有效，除霧板由 50 50 3mm mm mm??的角鋼組成，板間橫向距離為 25mm，垂直流過(guò)的氣速可按下式計(jì)算： LVVuk????? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 22 式中 u —— 氣速， m/s ； L? v? —— 液相及氣相密度， 3/kg m ； k —— 系數(shù)， ； 本設(shè)計(jì)中取 ? ，則流過(guò)的氣速 9 9 8 . 2 1 . 2 7 80 . 0 9 5 2 . 6 5 3 3 /1 . 2 7 8u m s??? 所需除霧板組的橫斷面為 22500 0 . 2 6 23 6 0 0 2 . 6 5 3 3vqSmu? ? ?? 由上式確定的氣速范圍，除霧板的阻力為 4998pa，此時(shí)能除去的最小霧滴直徑約為，即 50 m? . （ 2）排液裝置 液體出口裝置既要使塔底液體順利排出，又能防止塔內(nèi)與塔外氣體串通，常壓吸收塔可采用液封裝置。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管，管徑計(jì)算如下 muLDsmus /1 ????????液液設(shè)計(jì)取進(jìn)料管管內(nèi)徑取? 查《 輸送流體用地縫鋼管： GB816320203》可知， 可選用熱軋無(wú)縫鋼管管徑為 mmmm 10194 ?? 。 氣液相平衡常數(shù) m 溶解度系數(shù) H kmol /(m179。 泛點(diǎn)率 Fuu % 氣體動(dòng)能因子 F ])/(/[ 附屬設(shè)備計(jì)算結(jié)果匯總： 表 4 項(xiàng)目 選型 數(shù)值與計(jì)量單位 液體進(jìn)出口接管 熱軋無(wú)縫鋼管 mmmm 10194 ?? 液體實(shí)際流速smu / ?液 氣體進(jìn)出口接管 熱軋無(wú)縫鋼 管 . mmmm ?? 氣體實(shí)際流速m/su ?氣 吸收劑輸送管路 熱軋無(wú)縫鋼管 mm7159 ?mm? 吸收劑實(shí)際流速 ? ?smu /? 離心泵的選型 IS125100200單級(jí)單吸離心泵 揚(yáng)程 H= 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 29 所用 38ND 聚丙烯塑料階梯環(huán)填料主要性能參數(shù)匯總： 表 5 項(xiàng)目 符號(hào) 數(shù)值與計(jì)量單位 公稱直徑 ND 38mm 塔徑與填料公稱直徑比值 D/d 8 填料因子平均值 F? 170m1? 臨界表面張力值 C? 33 cmdyn/ 形狀修正系數(shù) ? 填料分段高度推薦值 h/D=8～ 15 max 6h ? m 壓降填料因子平均值 P? 116m1 主要符號(hào)說(shuō)明： 英文字母