【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 距 設(shè)定分布器與塔內(nèi)徑距離為 20mm，則 ? ?2 8 0 0 2 0 2 3 0 8 5 9 m m30t ? ? ? ??? 每根直列排管下部排 2 排布液孔，孔徑為 5mm。 直列排管式液體分布器的安裝位置高于填料層表面 150mm。 液體再分布器 實(shí)踐表明，當(dāng)噴淋液體沿填料層向下流動(dòng)時(shí)，不能保持噴淋裝置所提供的原始均勻分布狀態(tài)，液體有向塔壁流動(dòng)的趨勢(shì)。因而導(dǎo)致壁流增加、填料主體的流量減小，影響了流體沿塔橫截面分布的均勻性，降低傳質(zhì)效率。所以，設(shè)置再分布裝置是十分重要的?？蛇x用多孔盤式再分布器。 設(shè)計(jì)氣速選取： 液泛 氣速： 1 1 8 7 2 2 . 4 5 7 . 2 0 2 m /s2 2 . 4 5LGf GuK ??? ?? ? ? 根據(jù)氣體流速和流量選取絲網(wǎng)除沫器的規(guī)格： 管數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 孔數(shù) 144 144 152 152 156 156 158 158 162 162 162 162 164 164 164 管數(shù) 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 1150 m m 410 m m 2021 242 kgH H D G? ? ? ?， ， ， 釜液從塔底出口管流出時(shí)在出口管中心形成一個(gè)向下的漩渦流，使塔釜液面不穩(wěn)定，且?guī)С鰵怏w，再有泵的情況下，氣體進(jìn)入泵內(nèi)，影響泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，故需在釜液出口應(yīng)安裝渦流擋板。根據(jù)出塔液管徑為 400mm，選取擋板寬度 A=800mm，支架高度 B=400mm，寬度 t=4mm，重 M1=。 填料支撐裝置對(duì)于保證填料塔的操作性能具有重大作用。采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自由截面較大、金屬耗 用量較小的柵板作為支撐板。 （ 1）柵板外徑 = (10 40 m m )TDD? ，當(dāng)塔內(nèi)徑較大時(shí)， TD 應(yīng) D 減大值。 故 40 275 0 40 271 0 m mTDD? ? ?。由于本塔的直徑大于 800mm，所以采用分塊式柵板。由于每塊柵板寬度應(yīng)小于 400mm（便于通過(guò) 450mm 的人孔），設(shè)計(jì)柵板由 6 塊組成，每塊寬度為2170 361mm6 ? ，且需要將其擱置在焊接于塔壁的支持圈或支持塊上。 （ 2）柵板間 距 t 為填料環(huán)外徑的 倍， t= 50 40mmt ? ? ? 。 柵板條寬度 S 一般取 10mm，高度取 4mm。 查 《 化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè) 》 [17]，選用梁形氣體噴射式限制器（ HG/T215121995），公稱直徑DN8004000mm 的限制器，采用卡子 K10B(K14B)(JB11191981)。采用金屬床層限制器 。 設(shè)計(jì)位于塔底的進(jìn)氣管時(shí)，主要考慮兩個(gè)要求：壓力降要小和氣體分布要均勻。本設(shè)計(jì)由于填料層壓力降較大，減弱了壓力波動(dòng)的影響，從而建立了較好的氣體分布；同時(shí)，本裝置由于 直徑較小，可采用簡(jiǎn)單的進(jìn)氣分布裝置。由于為了對(duì)碳丙液的合理回收利用，所以對(duì)排放的凈化氣體中的液相夾帶要求較嚴(yán)格。可采用塑料絲編結(jié)而成的絲網(wǎng)除沫器除液沫裝置。 裙座的組成包括裙座筒體、基礎(chǔ)環(huán)、地腳螺栓座、人孔、排氣孔、排液孔、引出管通道、保溫支撐圈等。本設(shè)計(jì)采用圓筒形裙座。 表 填料吸收塔 計(jì)算 一覽表 吸收塔類型：塑料鮑爾環(huán)吸收填料塔 混合氣處理量： 213900Nm3/h 工藝參數(shù) 物料名稱 碳酸丙烯酯（ PC） 合成氨變換氣 操作壓力， kPa 2800 2800 操作溫度， ℃ 35 35 流量 ， kg/h 2230520 96484 塔徑， mm 兩個(gè)塔，每個(gè)塔塔徑 2100 填料層高度， m 16 填料層壓降， KPa 操作氣液比 確定解吸塔塔徑及相關(guān)參數(shù) 解吸塔的設(shè)計(jì)條件： 碳酸丙烯酯液（富液）處理量為吸收塔出塔液量 L1=4578590kg/h， 31 1187kg/mL? ? ，35℃ ，1 ? 出塔液為吸收塔入塔液量 3224461040kg/h 1192kg / mLL ???， 已知條件： 入塔液為吸收塔處塔液量： 1 574578590 kg / hL ? ， 由 PC 密度公式 ? ??得在 25℃ 時(shí) 31 1197kg / mL? ? ， CO2 在解析塔出口濃度為 y1， CO2 的解析率為 98%。 由 98%1 y y? ???得 ? 解析塔出塔液為吸收塔入塔液量， 2 4461040kg / hL ? ，密度在 35℃ 為 3L2ρ =1192kg / m 設(shè)出塔氣 G2，入塔氣量 G1，則由塔內(nèi) CO2 物量守恒得： 1 2 1 1 2 2L L G y G y? 2457 859 0 446 104 0 5G?? 得 2 237474kg/hG ? 入塔氣： 1 237 474 ( 457 859 0 446 104 0) 119 920 kg/hG ?? 選擇 d=50mm 塑料鮑爾環(huán)（米字筋），其填料因子 φ=120m1， ε=，比表面積 at=，BainHougen 關(guān)聯(lián)式常數(shù) A=， K=。 泛點(diǎn)氣速 u2F=可由 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖或 BainHougen 關(guān)聯(lián)式求取，現(xiàn)選用 BainHougen 關(guān)聯(lián)式求解 uF。 查化工 原理得溫度為 100℃ ，壓力位 時(shí)飽和水蒸氣的密度 31 / m? ? 。 出塔液平均摩爾質(zhì)量2 1 8 4 4 3 1k g /m o l2BM ??? 出塔氣密度 32 31 1 .3 8 3 9 k g /? ?? 入塔液平均摩爾質(zhì)量 2 18kg/molBM ? 2 L3 Llg[ ]aug ? ???? ? ?=AK 11G 84L( ) ( )LV ??? 1 4 1 820. 232 4461040 g 1192 119920 1192l g FFuu??? ? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?????? 2 ?? 則 uF=取 4m/suu?? Vs=119920m3/h= m3/s D= 4 ? ?= 將入塔流量 Vs= m3/s 分為兩股，分別進(jìn)入兩個(gè)塔內(nèi)，則 每個(gè)塔的入塔流量為 Vs=。此時(shí)每個(gè)塔的塔徑 4 1 .3 8 7 2 .3 6 m3 .1 4 0 .2iD ????，圓整后取塔徑為 。 每個(gè)塔的截面積 ：2 2 85 06 m miSD? ? ? u=24DVs =VsS= m/ ?? D/d=2500/50=50＞（ 1015）（鮑爾環(huán)的徑比要求） 取最小潤(rùn)濕速率為： 32m in( ) 8m /( m h)WL ?? 32 / mma t ? 所以 L 噴， min=（ MWR） ta == m3/（ m2/h） L 噴 =4578590kg/h= 2 2 3 0 5 2 0 / 1 1 8 7 ?＞ m3/（ m2/h） 經(jīng)以上校核可 知，填料塔直徑選用 ? 合理。 填料層高度的計(jì)算 選用填料層高度的計(jì)算公式 H=21 1y yy yGdK a y y y???? （ （ ） ） 采用近似簡(jiǎn)化的計(jì)算方法，即 H=21 1yy yG d yK a y y y ???? （ （ ） ） ≈1GKya y m?（ ） 2111 ln* 2 1 ydyy y y?????（ ） 由于其他氣體的溶解度很小，故將其他氣體看做是惰性氣體并視為恒定不變，那么，入塔氣體的摩爾流率 G′ G′= 22230520 / ( 3 6 0 0 5 .0 ) 5 .5 3 3 3 k m o l / m s2 2 .4 ? ? ?（ ） 又 溶劑的蒸汽壓很低，忽略溶劑的蒸發(fā)與夾帶損失，并視作為恒定不變，那么有 L′= 22 2 8 9 2 9 5 1 0 2 .9 3 6 0 0 5 .0 1 .2 3 6 0 k m o l / m s? ? ? ? ?（ ） y2=， x2= 0 .2 / 2 2 .40 .2 / 2 2 .4 1 1 9 2 / 1 0 2 .0 9 ?? 吸收塔物量衡算的操作線方程為 G′(2211yyyy???)=L′（ ( 2211xxxx???） 將上述已知數(shù)據(jù)帶入操作線方程，整理得 x= 0. 15 74 ( 0. 00 50 25 ) 0. 00 07 6511. 00 07 65 0. 15 74 ( 0. 00 50 25 )1yyyy?????? 吸收塔內(nèi)相平衡方程 將相平衡關(guān)系中的氣相分壓 p 和液相中的濃度 X 轉(zhuǎn) 化為氣也兩相均以摩爾分率表示的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即： y=f(x)，其轉(zhuǎn)化過(guò)程如下： lgXco2=+ x=221cocoXX? y=PCO2/Pt 因塔內(nèi)的壓力分布和溫度分布未知，現(xiàn)假定總壓降與氣相濃度差成正比（實(shí)際上與填料層高度成正比，因填料層高度待求），將氣相濃度變化范圍十等份成 10 個(gè)小區(qū)間，可求得各分點(diǎn)處的壓強(qiáng)。溫度分布可利用各區(qū)間的熱量衡算求出。 忽略氣體因溫升引起的焓變、溶劑揮發(fā)帶走的熱量及塔的熱損失， 則氣體溶解所釋放的熱量完全被吸收液所吸收，對(duì)第 n 個(gè)小區(qū)間作熱量衡算有： LCPL=(tntn1)=L（ xnxn1） △ HS 得： tn=tn1+（ xnxn1） △ HS/CPL 式中： L 液相摩爾流率， △ HS：第 n 區(qū)間內(nèi)溶解氣的平均微分摩爾熔解熱， △ HS=14654kJ/kmol； CPL 第 n 區(qū)間液體平均定壓比熱容，其表達(dá)式為： CPL= [+(t 10)]（ kmol℃ ）； t = tn1+（ xnxn1） 依據(jù)上述數(shù)據(jù)作出傳質(zhì)推動(dòng)力及其倒數(shù)的計(jì)算結(jié)果如表 。 表 傳質(zhì)推動(dòng)力及其倒數(shù)的計(jì)算結(jié)果 項(xiàng)目 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 y102 x102 y*102 Ti， K 1f y y???（ ） 在 y2至 y1 之間做偶數(shù)等分，對(duì)每個(gè) y 值算出對(duì)應(yīng)的 f（ y） = 11 ey?，然后 按 Simpson 法求積：()f ydy? =3? （ f0+4f1+2f2+4f3+2f4+…+2fn2+4fn1+fn） 式中的步長(zhǎng) ? ＝ 0 nyyn? 1 3 5 7 9 61 .3 0 21 .4 2 15 .5 4 14 .4 8f f f f f? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 4 6 8 8 4 f f f? ? ? ? ? ? ? ? 0 *nyy dyyy??（ ）= 123yyn?[f0+ f10+ 2 (f2+ f4+ f6+ f8) +4(f1+ f3+ f5+ f7+ f9)] = 03 10??[（ +） +2+4] = 2111 1 1 0ln ln2 1 2 1 0 .4 9 5 9yy? ????= NOG=+= . 吸 CO2 傳質(zhì)系數(shù)的計(jì)算 采用 PC 吸 CO2 的專用公式對(duì) CO2傳質(zhì)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算 氣相 ： kG= (1 )pGdV???????? 2/3GGGPD???????10MBMVP??????kmol/（ m2hatm） 液相 ： kL= tLLa??????? LLPD???????LLgP???????? ? kmol/（ m2hatm） CO2 在 氣液 兩相中的擴(kuò)散系數(shù) （ 1） CO2 在氣相中的擴(kuò)散系數(shù) 塔頂： 6 2 21 10 m /s m /hGD ?? ? ? 塔頂： 6 2 21 1. 19 17 10 m /s 0. 00 44 m /hGD ?? ? ? （ 2） CO2 在液相中的擴(kuò)散系數(shù) LD 關(guān)于 CO2 在液相 PC 中的擴(kuò)散系數(shù)，有下面的經(jīng)驗(yàn)公式： 2CO PCD ? =108T/ L? cm2 /s （L?的單位為 MPas? ） 2CO PCD ? =108T/ L? cm2 /s （L?的單位為 MPas? ） 為提高結(jié)果的準(zhǔn)確性，現(xiàn)取二者的算術(shù)平均值，得： 2CO PCD ?=108 T/ L?，塔底、塔頂溫度分別為 25℃ 和 30℃ 。所以 1LD?108（ ） =105 cm2/s =106m2/h ?1LD 108（ ） =105 cm2/s =106m2/h 式中， 2..568MPa s? 和 s? 為 PC 在 25℃ 和 30℃ 時(shí)的黏度。 氣液兩相的黏度 根據(jù) log L? =+ ? MPas 得 1L? = MPas? =?（ ） 2L? = MPas? =?（ ） 解析液與填