【正文】 5 1 4 . 3 6 3 5 1 . 6 5 5 0 4 8 . 4 aP Z P? ? ? ? ? ? 3. 填料塔附件的選擇 液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì) 液體分布器可分為初始分布器和再分布器，初始分布器設(shè)置于填料塔內(nèi)，用于將塔頂液體均勻的分布在填料表面上，初始分 布器的好壞對(duì)填料塔效率影響很大，分布器的設(shè)計(jì)不當(dāng)，液體預(yù)分布不均，填料層的有效濕面積減小而偏流現(xiàn)象和溝流現(xiàn)象增加，即 16 使填料性能再好也很難得到滿意的分離效果。對(duì)于水吸收丙酮的過程，操作溫度及操作壓力較低，塑料可耐一般的酸堿腐蝕，所以工業(yè)上通常選用塑料散裝填料。 2 對(duì)溶質(zhì)有較高的選擇性。一般多采用聚丙烯材質(zhì)。 脈沖填料是由帶縮頸的中 空棱柱形個(gè)體，按一定方式拼裝而成的一種規(guī)整填料。兩種，組裝時(shí)相鄰兩波紋板 反向靠疊。 二 .規(guī)整填料 規(guī)整填料是按一定的幾何構(gòu)形排列，整齊堆砌的填料。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)。 拉西環(huán)填料于 1914 年由拉西（ F. Rashching）發(fā)明，為外徑與高度相等的圓環(huán)。 串 — 并聯(lián)混合操作 若吸收處理的液量很大，如果用通常的流程，則液體在塔內(nèi)的噴淋密度過大，操作氣速勢(shì)必很小（否則易引起液泛），塔的生產(chǎn)能力很低。通常采用逆流操作，氣體自塔低通入，液體從塔頂灑下， 因此溶液從塔底流出前與剛進(jìn)入塔的氣相接觸，可使溶液的濃度盡量提高，經(jīng)吸收后的氣體從塔頂排除前與剛?cè)胨囊后w接觸，又可使出塔氣體中溶質(zhì)濃度盡量降低。氣液兩相在塔內(nèi)進(jìn)行逐級(jí)接觸，兩相組成沿塔高呈階梯式變化。 化工原理課程設(shè)計(jì) 課程名稱 : ____填料塔設(shè)計(jì) ____ 設(shè)計(jì)題目 : ____水吸收丙酮 ____ 院 系 : ___ 化工學(xué)院 _____ 學(xué)生姓名 : _____ ______ 學(xué) 號(hào) : ____ ____ 專業(yè)班級(jí) : ____化藝 1001 班 ____ 指導(dǎo)教師 : ______ ______ 1 化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 （一） 設(shè)計(jì)題目：水吸收空氣中的丙酮填料塔的工藝設(shè)計(jì) （二） 設(shè)計(jì)條件 1．生產(chǎn)能力 :每小時(shí)處理混合氣體 8000Nm3 /h 2．設(shè)備形式 :填料塔 3．操作壓力： 4．操作溫度 :298K 5．進(jìn)塔混合氣體中含丙酮 6%（體積比） 6．丙酮的回收率為 99% 7．每年按 330 天計(jì)，每天按 24 小時(shí)連續(xù)生產(chǎn) 8．建廠地址：蘭州地區(qū) 9．要求每米填料的壓降都不大于 103 Pa。填料塔則在塔體內(nèi)裝填填料，液體由上而下流動(dòng)中在填料上分布匯合，氣體則在填料縫隙中向上流動(dòng)。 在逆流操作下，在相同的進(jìn)出口組成條件下，逆流吸收流程具有較大的平均傳質(zhì)推動(dòng)力，可以減少設(shè)備尺寸，提高吸收率和吸收劑使用效率，可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)理論級(jí)操作，氣體凈化程度較高，常在工業(yè)上應(yīng)用。實(shí)際生產(chǎn)中可采用氣相作串聯(lián)，液相作并聯(lián)的混合流程；若吸收過程處理的液量不大而氣相流量很大時(shí)，可采用液相作串聯(lián)，氣相作并聯(lián)的混合流程。拉西環(huán)填料的氣液分布較差，傳質(zhì)效率低，阻力大，通量小，目前工業(yè)上已較少應(yīng)用。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。規(guī)整填料種類 很多，根據(jù)其幾何結(jié)構(gòu)可分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等。各盤填料垂直裝于塔內(nèi)，相鄰的兩盤填料間交錯(cuò) 90176。脈沖填料組裝后，會(huì)形成帶縮頸的多孔棱形通道，其縱面流道交替收縮和擴(kuò)大，氣液兩相通過時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍動(dòng)?？赡鸵话銦o機(jī)酸、堿和有機(jī)溶劑腐蝕。 。在塑料散裝填料中，階梯環(huán)填料氣體通量大、流動(dòng)阻力小、傳質(zhì)效率高，故此選用 DN50 聚丙烯階梯環(huán)填料。因而液體分布器的設(shè)計(jì)十分重要。 [8] 液體分布器的選擇 該吸收塔液相負(fù)荷較大，而氣相負(fù)荷相對(duì)較小，根據(jù)本吸收的要求和物系的性質(zhì)可選用槽式液體分 布器。一般要求壓板和限制板自由截面分率大于 70%。 4. 結(jié)論 通過本次課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)水吸收丙酮填料塔的設(shè)計(jì)方案和填料塔設(shè)計(jì)的基本過程的設(shè)計(jì)方法、步驟、思路、有一定的了解與認(rèn)識(shí)。 [1]姚玉英 .化工原理：上冊(cè)，下冊(cè) [M].天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社， 2020年 。 [5]張受謙 .化工手冊(cè)：上卷 [M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社， 1986年。 這次設(shè)計(jì)的填料塔的一些物性參數(shù)未能查到的確切數(shù)據(jù)，是通過分析計(jì)算得到的，這給計(jì)算帶來了一定的誤差。液體再分布器形狀如漏斗，在液體再分布器側(cè)壁裝有若干短管，使近塔壁的上升氣流通過短管與中心氣流匯合，以利氣流沿塔截面均勻分布。氣體噴射型，分為圓柱升氣管式的氣體噴射型支承板和梁式氣體噴射型支承板。 液體分布器的性能主要由分布器的布液點(diǎn)密度（即單位面積上的布液點(diǎn)數(shù)），各布液點(diǎn)均勻性，各布液點(diǎn)上液相組成的均勻性決定，設(shè)計(jì)液體分布器主要是決定這些參數(shù)的結(jié)構(gòu)尺寸。 2. 設(shè)計(jì)計(jì)算 基 礎(chǔ) 物 性數(shù) 據(jù) 液相物性數(shù)據(jù) 對(duì)低濃度吸收過程，溶液的物性資料可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。 5 吸收劑的黏度小， 有利于氣液兩相接觸良好，提高傳質(zhì)速率。通量大壓降低，但表面濕潤(rùn)性差，可以通過適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚韥砀纳破浔砻鏉駶?rùn)性能。在擴(kuò)大段，氣速減到最小，實(shí)現(xiàn)兩相的分離。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。工業(yè)上應(yīng)用最早的格柵填料為木格柵填料。由于高徑比減少，使得氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣體通過填料層的阻力。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。填料的選擇包括填料的種類、規(guī)格及材質(zhì) 等。 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。 [2] 填料塔的基本特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓力降小，傳質(zhì)效率高，便于采用耐腐蝕材料制造等，對(duì)于熱敏性及容易發(fā)泡的物料，更顯出其優(yōu)越性。 4．填料層高度計(jì)算 5．填料層壓降核算 如果不符合上述要求重新進(jìn)行以上計(jì)算 6．填料塔附件的選擇 （ 1） 液體分布裝置 （ 2）液體再分布裝置 （ 3）填料支撐裝置 （ 4）氣體的入塔分布 . (四）參考資料 《化工原理課程設(shè)計(jì)》 賈紹義 柴誠敬 天津科學(xué)技術(shù)出版 《現(xiàn)代填料塔技術(shù)》 王樹盈 中國(guó)石化出版 《化工原理》 夏清 天津科學(xué)技術(shù)出版 （五）計(jì)算結(jié)果列表（見下頁） 3 參數(shù) 符號(hào) 單位 計(jì)算結(jié)果 操作條件 平均壓力 P KPa 平均溫度 T K 298 平均 流率 氣相 V hkmol 液相 L 2hkg 丙酮的濃度 c 3koml/m 塔頂 6% 塔底 % 物性參數(shù) 平均密度 氣相 mV? 3mkg 液相 L? 3mkg 平均黏度 m? h)(m2?kg 平均表面張力 L? 2hkg 主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸 填料的類型 塑料階梯環(huán) 填料的規(guī)格 ?? 空塔氣速 u sm 泛點(diǎn)氣速 Fu sm 塔徑 D m 填料層高度 Z39。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部件的結(jié)構(gòu)