【正文】 塔的流體力學(xué)參數(shù)計算 ..................................... 29 吸收塔 的壓力降 ........................................... 29 吸收塔的泛點率 ........................................... 30 氣體動能因子 ............................................. 30 附屬設(shè)備的計算與選擇 ......................................... 31 接管尺寸的計算舉例 ....................................... 31 離心泵的選擇與計算 ....................................... 32 工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總與主要符號說明 ............................. 34 主要符號說明 ................................................. 35 參考文獻 ..................................................... 38 結(jié)束語 ...................................................... 39 摘 要 在化工工業(yè)中，經(jīng)常需要將氣體混合物的各個組分加以分離，其主要目的是回收氣體混合物中的有用物質(zhì)，以制取產(chǎn)品，或除去工藝氣體中的有害成分，使氣體凈化，以便進一步加工處理，或除去工業(yè)放空尾氣中的有害成分，以免污染空氣。 吉林化工學(xué)院 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 題目 水吸收二氧化硫過程填料吸收塔的設(shè)計 教 學(xué) 院 化工與材料工程學(xué)院 專業(yè)班級 輕化 0802 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號 指導(dǎo)教師 2020 年 11月 18 日 課程設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目： 水吸收二氧化硫過程填料吸收塔的設(shè)計； 礦石焙燒爐送出的氣體冷卻到 25℃ 后送入填料塔中，用 20℃ 清水洗滌洗滌除去其中的 SO2。吸收操作是氣體混合物分離方法之一，它是根據(jù)混合物中各組分在某一種溶劑中溶解度不同而達到分離的目的。 吸收是用來分離氣體混合物的 ,是利用混合氣體中各組分在吸收劑中的溶解度的差異而實現(xiàn)分離的操作。按氣液相接觸形態(tài)分為三類。 5．具有足夠的 機械強度 和耐腐蝕能力。填料塔不宜處理含塵量較大的煙氣，設(shè)計時應(yīng)克服塔內(nèi)氣液分布不均的問題。 3．板式塔 板式塔是在塔內(nèi)裝有一層層的塔板，液體從塔頂進入。 (2)斜孔板塔 斜孔板塔是篩孔板塔的另一形式。液膜是沿著圓管或平板的縱向表面流動的。噴淋的液體通過分布器灑向填料。這樣高的氣速在逆流時因為會造成液泛，是不可能達到的。物質(zhì)在相間的轉(zhuǎn)移過程稱為物質(zhì)傳遞過程。 (4)保護環(huán)境。 塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的作用和地位 塔設(shè)備是 化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)、石油化工等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。 (3) 操作穩(wěn)定 ,操作彈性大 ,即氣液負荷有較大波動時仍能在較高的傳質(zhì)效率下進行穩(wěn)定的操作 ,且塔設(shè)備應(yīng)能長期連續(xù)運轉(zhuǎn) 。 （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。 （ 2） 填料的類型與選擇 （一）填料的類型 填料的種類很多，可分為實體填料和網(wǎng)體填料兩大類。鮑爾環(huán) 的這種結(jié)構(gòu)提高了環(huán)內(nèi)空間和環(huán)內(nèi)表面的有效利用程度，使氣體阻力降低，液體分布有所改善，因而在實際應(yīng)用中受到重視。因絲網(wǎng)材料很薄，填料可以做得很小，所以其比表面積都很大，而且孔隙率大，液體分布均勻，液膜薄，傳質(zhì)效果好，屬于高效填料。 （ c）填料層的壓降 填料 層的壓降是填料的主要性能，填料層的壓降越低，動力消耗越低，操作費用越少。一般來說，填料尺寸大，成本低，處理量大，但是效率低，使用大于 50mm 的填料，其成本的降低往往難以抵償其效率降低所造成的成本增加。 （二）加熱再生 加熱再生也是吸收劑再生最常用的方法。它的大小與相平衡關(guān)系、吸收劑入塔濃度、溶質(zhì)吸收率等因素有關(guān)?？諝獾恼扯葹? ? ?hmkgsPaV //)( 5 ???? ?? 查手冊 2SO 在空氣中的擴散系數(shù)為 hmsmD v 225 0 5 2 ??? ? 氣液平衡數(shù)據(jù) 由手冊 ??4 查得常壓下 20 C176。 （ 2） 、噴淋孔徑不宜小于 2 ㎜，以免引起堵塞，孔徑也不宜過大，否則液位高度難維持穩(wěn)定 。 3. 排管式多孔分布器 支管上孔徑一般為 3～ 5㎜，孔數(shù)依噴淋點要求決定。 4. 槽式 液體 分布器 槽式液體分布器是由分流槽，分布槽構(gòu)成的。 由多孔型布液裝置的布液能力的計算公式計算孔徑，查資料知( 5 .5 6 )mm? ??推 薦 范 圍 為 20 24sL d n gh? ?? 取 ?? 液層高度 h=160mm 則 0 27 3 60 09 7 65424 21210 ?????????????????????????ghnLd s?? 設(shè)計 mmd 280 ? 在推薦孔徑范圍內(nèi) 塔底液體保持管高度 液體保持管高度 :取布液孔 直徑為 10mm,則液體保持管高度可由式 ? ? ? ?mgnkd Vh S 65424 2222 ???????? ??? ??????????? ? k為孔流系數(shù) ,其值由小孔液體流動雷諾數(shù)決定 。 平板型支 承 板結(jié)構(gòu)簡單，但自由截面分率小，且因氣液流同時通過板上篩孔或柵縫，故板上存在液位頭。對500mm 直徑以下的小塔，可使進氣管伸到塔中心位置，管端切成 45176。圓筒形裙座制造方便、經(jīng)濟上合理，圓錐形裙座可提高設(shè)備的穩(wěn)定性，降低基礎(chǔ)環(huán)支撐面上的應(yīng)力，因此常在細高的塔上采用。 吸收塔的壓力降 氣體通過填料層的壓降采用 Eckert 關(guān)聯(lián)圖計算 填料壓力降 氣體通過填料層的壓力降采用 Eckert 關(guān)聯(lián)圖計算 其中橫坐標(biāo)為 9 8 9 82 5 5 4 2 0 9 7 6 5 ?????????????????LVVLWW ?? 查 [2] 185表 得 1116 ??? mP 縱坐標(biāo)為 ????????? LLVPg ??? 查 [1] 215圖 得 mPazP /?? 填料層壓力降 )( PaP ???? （ 1）填料層進口 壓強（由于突然擴大（ 1?? ） pauP 7 7 00 7 5 221 ??????? ? （ 2）出口壓強（突然縮小 ( )?? ） pauP 8 7 7 0212121 22 ?????? ? 進出口氣速 smu 60002 ???? （ 3）其他塔內(nèi)件壓降總和為 P?? 較小，在此處可以忽略 所以吸收塔總壓降為 1 2 3P P P P P? ? ? ? ? ? ? ? ?? =++ = 吸收塔的泛點率 吸收塔操作氣速為 ，泛點氣速為 5 2 8 0 5 3 ??f 該塔的泛點率合適 氣體動能因子 吸收塔內(nèi)氣體動能因子為 ])/(/[ v ???? ? 氣體動能因子在常用的范圍內(nèi)。 計算過程如下 由 可知，所選管為 mmmm 6 5 ?? 水煤氣管道 校核管內(nèi)流速 mdLu s 0 9 7 6 544 2239。無因次 。 G —— 氣體摩爾流速， hkghkmol 或 。 GK —— 氣體膜吸收系數(shù) ? ?2kmol m h KPa??。 OGN —— 氣相總傳質(zhì)單元數(shù)，無因數(shù) 。 Fu —— 泛點氣速， sm/ 。 u —— 氣體流速， sm/ 。 P? —— 壓力降， Pa 。 LK —— 液體膜吸收系數(shù)， ? ?2kmol m h KPa??。 h —— 填料層高度， m。 hm2 L? —— 液體密度， 3/mkg m178。 三個標(biāo)準(zhǔn) 90176。相關(guān)數(shù)據(jù)查參 考書 液體進料管 進料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進料管、彎管進料管、 T型進料管。 手孔直徑一般為 150— 250mm，標(biāo)準(zhǔn)手孔公稱直徑有 DN150 和 DN250 兩種。對 以下直徑的塔，管的末端可制成下彎的錐形擴大器，或采用其它均布氣流的裝置。 氣體噴射支承板，適于在大直徑塔中使用，從塔底上升的氣體通過水平部分的孔流下。 ???? 在 200mm500mm 之間 ,符合要求 本裝置的直徑較小可采用簡單的進氣分布裝置 ,同時排放的凈化氣體中的液相夾帶要求嚴格 ,應(yīng)設(shè)除液沫裝置 ,為防止填料由于氣流過大而是翻 ,應(yīng)在填 料上放置一個篩網(wǎng)裝置 ,防止填料上浮 . 除沫器及篩網(wǎng)裝置 本裝置的直徑較小可采用簡單的進氣分布裝置 ,同時排放的凈化氣體中的液相夾帶要求嚴格 ,應(yīng)設(shè)除液沫裝置 ,為防止填料由于氣流過大而是翻 ,應(yīng)在填料上放置 一個篩網(wǎng)裝置 ,防止填料上浮 .除沫裝置選擇 TJCW 型除霧器（ TJCW Demister） 其結(jié)構(gòu)簡單、造價低、易安裝、除霧效率高、操作彈性大。 槽式 液體 分布器 為使液體分布器具有較好的分布性能，必須合理確定布液孔數(shù)，布液孔數(shù)應(yīng)依所用填料所需的質(zhì)量要求決定。一 般每根支管上可開 1～ 3 排小孔，孔中心線與垂直線的夾角可取 15176。 2. 直管式 多孔分布器 根據(jù)直管液量的大小，在直管下方開 2～ 4 排對稱小孔，孔徑與孔數(shù)依液體的流量范圍確定，通常取孔徑 2～ 6㎜，孔的總面積與及進液管截面積大致相等，噴霧角根據(jù)塔徑采用 30176。 傳質(zhì)單元數(shù)的計算 0 3 5 0 0 *1 ???? mXY 0*2 ?Y 解吸因數(shù) 7 0 1 6 4 0 3 ???? LmVS 傳質(zhì)單元高度計 算 氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計算： ?????????? ???????????????????????????????????? 2 x p1tLLLLtLLtLLCtwaUgaUaUaa?????? 3 6 0 0 2 6 00 5 2 )7 0 (ln7 0 1)1(ln1 1 *22*21 ??????? ???????????? ?????? SYY YYSSNOG 查 [1] 135表 得 2/427680/33 hkgcmd ynC ??? 液體質(zhì)量通量為 ? ?hmkgU L ???? 22 / 6 8 0 8 0 9 7 6 5 4 0 8 9 9 4 0 8 9 64 2 7 6 8 e x p1 282?????????????????????????????????????????????????????twaa 氣膜吸收系數(shù)有下式計算： )./( 4 0 8 2 5 0 0 0 22 hmkgU V ???? ? ?11231310 3 3 9 33 1 0 5 3 20 5 5 0 6 0 6 3 2 4 0 12 3 U??? ?????????????????????????????????????????????????????K P ahmk m o lRTDaDack VtVVVVtVG??? 液膜吸收系數(shù)由下式計算： ? ?hmgDaUkL