【正文】 氣相均勻分布相對容易一些，故氣體入塔的分布裝置也相對21 簡單一些。 （ 2）本設(shè)計(jì)為吸收塔配有解析塔和回收裝置，既脫除了二氧化碳，又得到了由一定純度的二氧化碳，做工業(yè)上的其他用途 ，如二氧化碳又是制造尿素、碳酸氫銨、純堿和干冰的重要原料 。 （ 9）本設(shè)計(jì)在計(jì)算過程中采用了大量的經(jīng)驗(yàn)式和經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，由于不同的經(jīng)驗(yàn)式很多，故每種算法之間肯定存在偏差，且與實(shí)際情況也肯定存在一定的偏差。 倒三角形 溢流口液位高 mm 250 液體再分布器 無 塔附屬高度 總塔高度 m 填料支撐板 支撐板類型 駝峰形支撐裝置 填料限定裝置 類型 床層限定版 氣體入口裝置 形狀 進(jìn)氣管末端制成向下彎的喇叭形擴(kuò)大口 除沫裝置 類型 絲網(wǎng)除沫器 封頭 封頭曲面高度 mm 425 封頭直邊高度 mm 40 封頭厚度 mm 20 封頭內(nèi)表面 m2 容積 m3 泵的選擇 液體進(jìn)口管規(guī)格 普 通 熱 軋 無 縫 鋼 管273 ? ? 水泵型號 ZA200400A 25 第六章 設(shè)計(jì)評價(jià) （ 1）從最后的計(jì)算結(jié)果來看，塔高 在正常范圍內(nèi)，即可證明在一開始初步選用的單塔逆流吸收操作是合理的。 填料限定裝置可分為兩類，一類是放置于填料上端，僅靠自身重力將填料壓緊的填料限定裝置，成為填料壓板。由于本設(shè)計(jì)中不涉及再分布器，因此不占高度空間。主要由主槽和分槽組成，液體物料由主槽上的加料管進(jìn)入主槽中，然后，通過主槽的布液結(jié)構(gòu)按比例分配到各支槽中，并通過各支槽上的布液結(jié)構(gòu)均勻的分布在填料層表面上。 圓整后的泛點(diǎn)率分別為： u1 uf1? = ， u2 uf2? = ， u3 uf3? = 都在 ~ 允許范圍以內(nèi)，校核合格。在某些場合下，金屬填料塔板式塔更為優(yōu)越，從而目前已有許多以金屬填料塔取代板式塔，同時(shí)收到高產(chǎn)，優(yōu)質(zhì)，低能耗的經(jīng)濟(jì)效益。 矩鞍填料：將弧鞍填料兩端的弧形面改為矩形面，且兩面大小不等，即成為10 矩鞍填料。散裝填料9 是一個(gè)個(gè)具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機(jī)的方式堆積在塔內(nèi)，又稱為亂堆填料或顆粒填料。 （ 2）并流操作：氣液兩相均從他塔頂流向塔底，此即并流操作。 操作因塔內(nèi)需要留較大空間，輸液，噴淋，支撐板等輔助裝置增加，使設(shè)備投資加大。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。其中聚丙烯使用最為普遍，一者耐腐蝕好，可耐一般無機(jī)酸，堿和有機(jī)溶劑，二者質(zhì)輕，易于注塑成型，價(jià)格低 。（ 2）選擇填料的材質(zhì)：選擇塑料是因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的塔高塔徑較大，需要的填料體積也較大，出于處理量較大，而聚丙烯價(jià)廉、普遍易得、易于裝卸且質(zhì)量較輕的考慮而選擇的。 根據(jù)公式： 2( ) 1 0LLVTVGPh ??? ?? ? ?， 其中 10T? ???， 10? ???； 氣體質(zhì)量流速： GV = = = ? h ， 液體質(zhì)量流速： L = = = ? h ， 填料層高度： h = ∴填料層壓降為： ?P = 10?6 (2 )1010?2 = 17 第四章 附屬設(shè)備的選型和計(jì)算 液體噴淋裝置 液體初始分布器設(shè)置于填料塔內(nèi)填料層頂部，用于將塔頂液體均勻分布在填料表面上，液體初始分布器性能對填料塔效率影響很大，特別對于大直徑，低填料層的塔，尤其需要性能良好的初始分布器。 19 溢流型分布器安裝于填料表面的限定器以上，距填料表面距離約為 50mm。（ 3）結(jié)構(gòu)上應(yīng)有利于氣液相的均勻分布，同時(shí)不至于產(chǎn)生較大的阻力（一般阻力不大于20Pa）；（ 4)結(jié)構(gòu)簡單，便于加工制造安裝和維修。氣體通過除沫器的壓降約為120 ~ 250Pa ，絲網(wǎng)除沫器直徑由氣體通過絲網(wǎng)的最大氣速?zèng)Q定。填料材質(zhì)選擇了最常用也最常見的聚丙烯材料，主要是考慮到其價(jià)廉，質(zhì)輕，但其表面的潤濕性能較差。 由于本人缺乏經(jīng)驗(yàn)和一些專業(yè)常識(shí)，并不了解在特定的高壓下水吸收二氧化碳，什么因素應(yīng)該成為考慮重點(diǎn) ，一般選用什么填料等，因此在選用填料這一環(huán)節(jié)比較薄弱。查國標(biāo) JB/T472994 可知該封頭是由 1/4 橢圓線和平行于回轉(zhuǎn)軸的短直線光滑的連接而成的，故它由半個(gè)橢圓球和一個(gè)高度為 h0,的圓柱短節(jié)（稱它為封頭的直邊部分）構(gòu)成。 常用的填料支承裝置有柵板形、孔管型、駝峰形及各種具有氣升管結(jié)構(gòu)的支承板 。壁流效應(yīng)造成填料層氣液分布不均勻，使傳質(zhì)效率降低。逆流操作的填料塔，要求塔頂噴淋裝置既結(jié)構(gòu)簡單 ，又要將液體均勻的噴灑在填料上，操作時(shí)本身不易堵塞，不產(chǎn)生過細(xì)的霧滴。一般說來，填料的尺寸大，成本低，處理量大，但效率低。 值得注意的是：塑料填料表面有憎水特性，這使之不易被水所潤濕，因此，使用初期有效濕潤比表面積小，傳質(zhì)效果差。階梯環(huán)的綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)，成為目前所使用的環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種。當(dāng)然工業(yè)生產(chǎn)中一般工藝流程都涉及吸收和解吸聯(lián)合流程，雖然本設(shè)計(jì)中吸收劑為水，價(jià)值不高，極易得到，所吸收的溶質(zhì)為二氧化碳，無毒，直接排放對環(huán)境的影響不大，但作為一個(gè)完整的工藝流程還是必需有的，整個(gè)工藝流程圖如下圖所示： 5 6 第三章 吸收塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 氣液平衡關(guān)系 本設(shè)計(jì)題目的操作壓力為 1700 2/KN m ， 屬于高壓，因此壓力影響產(chǎn)生對理想氣體定律的偏差需進(jìn)行校核。因此，合成氨生產(chǎn)中，二氧化碳的脫除極其回收利用往往是脫碳過程的雙重目的。 混合氣體的密度 由各組分濃度計(jì)算平均摩爾質(zhì)量 ： kg/kmol.%.%.%.%%%.M 67612103223285016212865221044 ?????????????由《化工原理（上冊）》附錄四，查得各組分的臨界壓力和臨界溫度為： 2CO ： Tc= C? , Pc= ， 2H ： Tc= C? , Pc= 2N ： Tc= C? , Pc= ， 4CH ： Tc= C? , Pc= CO ： Tc= C? , Pc= ， 2O ： Tc= C? , Pc= 求得假臨界壓力： ? ?????????? %%%% PyP%% ????? 假臨界溫度：CTyT ciicm???????????????????? ?)(%)(%)(%)%(21)%(% 由《工程熱力學(xué)》附圖 1 查得 Z=，3/)( mkgTZR MPmv???? ???? 填料的選擇 ： 填料是填料塔的核心構(gòu)件，它提供了塔內(nèi)氣 液兩相接觸而進(jìn)行傳質(zhì)傳熱的表面，與塔的結(jié)構(gòu)一起決定了填料塔的性能。其缺點(diǎn)是易發(fā)生套疊，致使一部分填料表面被重合，使傳質(zhì)效率降低。 金屬材質(zhì)主要是：碳鋼，鋁及合金 0Cr13,1Cr13 等低合金鋼及 1Cr18Ni9Ti（不銹 鋼）等。圓整后可得填料塔直徑： D1 = ,D2 = ,D3 = 。就本設(shè)計(jì)而言，液體體積流量： VL = L（ kmol/h） MρL= = ， 考慮到液體流量較大，本人選用二級槽式溢流型分布器，如下圖所示： 槽式溢流型分布器適用于高液量和易堵塞場合，但其分布質(zhì)量不如槽式孔流型，常用于散堆填料塔中。 塔附屬高度 塔的附屬空間高度包括上部空間高度，安裝液體分布器和液體再分布器所需的空間高度，塔底部空間高度以及塔裙座高度。此種支撐裝置具有氣體流通自由截面積率大，阻力小，承載能力強(qiáng)，氣液兩相分布效果好等優(yōu)點(diǎn)。因此，先初步取流速 /u m s? 。 分布器中槽的寬度、高度、長度、數(shù)量、溢流口夾角和排布等，由于由塔徑、液相負(fù)荷、噴淋點(diǎn)數(shù)、液 體在槽內(nèi)流速、氣相流通截面積等因素決定，需要全面協(xié)26 調(diào)后確定，較為復(fù)雜，故在本設(shè)計(jì)中并未深入討論，僅做了簡單的計(jì)算了初步的溢流槽液位高度和溢流口夾角。 （ 3）本設(shè)計(jì)中，由于考慮到在高壓操作條件下，實(shí)際氣體對理想氣體偏差，而進(jìn)行了一系列的計(jì)算，后計(jì)算結(jié)果得出其壓縮因子 Z 很小，即與理想氣體相差很小 （ 4）在選定液氣比用量時(shí)，取最小液氣比的 、 、 倍分別進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出塔高塔徑后，比較三組數(shù)據(jù)。 在本設(shè)計(jì)中，由于塔徑為 ，較小，故采用進(jìn)氣管末端制成向下彎的喇叭形擴(kuò)大口，或制成多環(huán)管式分布器。此外，應(yīng)考慮到裝上填料后要將支承板上的截面堵去一些 ，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)取盡可能大的自由截面。 溢流堰口一般為倒三角形或矩形。但由于是采用塑料填料，價(jià)廉，且從吸收效率上來說，較小的塔徑更有利于吸收過程的進(jìn)行。 ： 在填料的選擇上主要考慮填料的流體力學(xué) 性能和質(zhì)量傳遞性能，一般應(yīng)具有以下特點(diǎn)： ； ，有效傳質(zhì)面積大； 3.結(jié)構(gòu)上應(yīng)有利于氣液相的均勻分布； ； 隙率，氣體通過填料時(shí)的壓降小，不易發(fā)生液泛現(xiàn)象。 ： 選塔填料時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)工藝的物料腐蝕性和操作溫度，確定填料用材。與拉西