【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 因此流經(jīng)吸收塔的氣、液相流率均可視為常數(shù)。 (4) 等溫吸收與非等溫吸收: 氣體溶質(zhì)溶解于液體時(shí)，常由于溶解熱或化學(xué)反應(yīng)熱，而產(chǎn)生熱效應(yīng)，熱效應(yīng)使液相的溫度逐漸升高，這種吸收稱為非等溫吸收。若吸收過(guò)程的熱效應(yīng)很小，或雖然熱效應(yīng)較大，但吸收設(shè)備的散熱效果很好，能及時(shí)移出吸收過(guò)程所產(chǎn)生的熱量，此時(shí)液相的溫度變化并不顯著，這種吸收稱為等溫吸收 [6]。 吸收裝置的流程主要有以下幾種。 （1）逆流操作 氣相自塔底進(jìn)入塔頂排出，液相自塔頂進(jìn)入塔底排出，此即逆流操作。逆流操作的特點(diǎn)是，傳質(zhì)平均推動(dòng)力大，傳質(zhì)速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。工業(yè)生產(chǎn)中多采用逆流操作。 （2）并流操作 氣液兩相均從塔頂流向塔底，此即并流操作。并流操作的特點(diǎn)是，系統(tǒng)不受液流限制，可提高操作氣速，以提高生產(chǎn)能力。并流操作通常用于以下情況：當(dāng)吸收過(guò)程的平衡曲線較平坦時(shí)，流向?qū)ν苿?dòng)力影響不大；易溶氣體的吸收或處理的氣體不需要吸收很完全；吸收劑用量特別大，逆流操作易引起液泛。 （3）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。通常用于以下情況：當(dāng)吸收劑用量較小，為提高塔的液體噴淋密度；對(duì)于非等溫吸收過(guò)程，為控制塔內(nèi)的溫升，需取出一部分熱量。該流程特別適宜于相平蘅常數(shù)m植很小的情況，通過(guò)吸收液的部分再循環(huán)，提高吸收劑的使用效率。應(yīng)予指出，吸收劑部分再循環(huán)操作較逆流操作的平均推動(dòng)力要低，且需要設(shè)置循環(huán)泵，操作費(fèi)用增加。（4）多塔串聯(lián)操作 若設(shè)計(jì)的填料層高度過(guò)大，或由于所處理物料等原因需要經(jīng)常清理調(diào)料，為便于維修，可把填料層分裝在幾個(gè)串聯(lián)的塔內(nèi)，每個(gè)吸收塔通過(guò)的吸收劑和氣體量都相等，即為多塔串聯(lián)操作。此種操作因塔內(nèi)需要留較大空間，輸液、噴淋、支承板等輔助裝置增加，使設(shè)備投資加大。（5）串聯(lián)—并聯(lián)混合操作 若吸收過(guò)程處理的液量很大，如果用通常的流程，則液體在塔內(nèi)的噴淋密度過(guò)大，操作氣速勢(shì)必很?。ǚ駝t易引起塔的液泛），塔的生產(chǎn)能力很低。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。用水吸收二氧化硫?qū)僦械热芙舛鹊奈者^(guò)程，為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸收流程。因用水作為吸收劑，且二氧化硫不作為產(chǎn)品，故采用純?nèi)軇?[7] 吸收塔設(shè)備對(duì)于吸收過(guò)程，塔設(shè)備有多種，如何選擇合適的類型是進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)的首要工作。而進(jìn)行這一項(xiàng)工作則主要對(duì)吸收過(guò)程進(jìn)行充分的研究后，并經(jīng)過(guò)多方案對(duì)比方能得到較滿意的結(jié)果。一般而言，吸收用塔設(shè)備與精餾過(guò)程所需要的塔設(shè)備具有相同的原則要求，即用較小直徑的塔設(shè)備完成規(guī)定的處理量，塔板或填料層阻力要小，具有良好的傳質(zhì)性能，具有合適的操作彈性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，易于制造、安裝、操作和維修等。但作為吸收過(guò)程，一般具有操作液氣比大的特點(diǎn)，因而更適用于填料塔。此外，填料塔阻力小，效率高，有利于過(guò)程節(jié)能，所以對(duì)于吸收過(guò)程來(lái)說(shuō)，以采用填料塔居多。但在液體流率很低難以充分潤(rùn)濕填料，或塔徑過(guò)大，使用填料不很經(jīng)濟(jì)的情況下，以采用板式塔為宜。本設(shè)計(jì)過(guò)程采用填料塔作為吸收設(shè)備 [8]。 填料的選擇塔填料是填料塔中氣液接觸的基本構(gòu)件，其性能的優(yōu)劣是決定填料塔操作性能的主要因素，因此，塔填料的選擇是填料塔設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。在選擇塔填料時(shí)應(yīng)考慮如下幾個(gè)問(wèn)題：（1）比表面積要大 比表面積a是指單位體積的填料層所具有的表面積，大的比表面積和良好的潤(rùn)濕性能有利于傳質(zhì)速率的提高。（2）空隙率大 空隙率ε是指單位體積的填料所具有的空隙體積，填料的空隙率大，氣液通過(guò)的能力大，氣體流動(dòng)的阻力小。（3）堆積密度小 堆積密度ρ是指單位體積填料的質(zhì)量，在機(jī)械強(qiáng)度允許的條件下，填料壁要盡量減薄，以減小填料的堆積密度，從而既可降低成本又可增加空隙率。（4）填料的幾何形狀 填料的幾何形狀對(duì)填料的流體力學(xué)和傳質(zhì)性能有著重要的影響。（5）填料的材質(zhì) 工業(yè)上，填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類，不同的材質(zhì)適應(yīng)于不同的操作條件 [9]。該流程的操作壓力及溫度較低，工業(yè)上通常選用塑料散裝填料，在塑料散裝填料中，塑料階梯環(huán)填料的綜合性能較好，故此選用DN38聚丙烯階梯環(huán)填料。 階梯環(huán)是對(duì)鮑爾環(huán)的改進(jìn)。與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)高度減少了一半，并在一端增加了一個(gè)錐形翻邊。錐形翻邊不僅增加了填料的機(jī)械強(qiáng)度，而且使填料表面由線接觸為主變成以點(diǎn)接觸為主，這樣不但增加了填料間的空隙，同時(shí)成為液體沿填料表面流動(dòng)的匯集分散點(diǎn)，可以促進(jìn)液膜的表面更新，有利于傳質(zhì)效率的提高。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。其主要性能參數(shù)為：比表面積 ?= 2孔隙率 ?=形狀修正系數(shù) ?=填料因子 ?=170m 1?A= 吸收劑再生方法的選擇使溶解于液相中的氣體釋放出來(lái)的操作稱為解吸。其操作方法通常是使富液與惰性氣體或蒸汽逆流接觸，富液自解吸塔頂引入，在其下流過(guò)程中與來(lái)自塔底的惰性氣體或蒸汽相遇，吸收質(zhì)逐漸從溶液中釋放出來(lái)，在塔頂?shù)玫轿召|(zhì)與惰性氣體或蒸汽的混合物，在塔底得到較純凈的吸收劑。在本設(shè)計(jì)操作中，規(guī)定吸收二氧化硫后的水，經(jīng)富液泵送入再生塔頂，用燃料氣進(jìn)行氣提解吸操作，解吸后的水經(jīng)貧油泵，送回吸收塔，循環(huán)使用，氣提氣則進(jìn)入燃料處理系統(tǒng) [9]。 操作參數(shù)的選擇吸收過(guò)程的操作參數(shù)主要包括吸收（或再生）壓力、吸收（或再生）溫度以及吸收因子（或解吸因子）。這些條件的選擇應(yīng)充分考慮前后工序的工藝參數(shù)，從整個(gè)過(guò)程的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，利用過(guò)程的模擬計(jì)算，經(jīng)過(guò)多方案對(duì)比優(yōu)化得出過(guò)程參數(shù)。操作壓力選擇本任務(wù)中已經(jīng)給出是常壓操作，所以不需要再對(duì)其進(jìn)行考慮。操作溫度選擇本任務(wù)中已經(jīng)給出操作溫度是20℃ 吸收因子和解吸因子選擇吸收因子和解吸因子是一個(gè)關(guān)聯(lián)了氣體處理量，吸收劑用量以及氣液平衡常數(shù)的綜合過(guò)程參數(shù)。吸收因子和解吸因子的取值大小對(duì)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性影響很大，選用大的吸收因子，則過(guò)程的設(shè)備費(fèi)用降低而吸收劑用量或循環(huán)量加大，操作費(fèi)用升高。若吸收因子較小，則過(guò)程推動(dòng)力減小，塔必然很高。在設(shè)計(jì)上，兩者的數(shù)值應(yīng)該以過(guò)程的總費(fèi)用最低為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)后確定 [10]。根據(jù)公式 m=E/p；A= mGL；所以 ELpA?；第3章 吸收塔的工藝計(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(guò)程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取水的物性數(shù)據(jù)。由手冊(cè)查得，20℃時(shí)水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度 3/??黏度 )/(???表面張力為 2/940867kgcdynL??SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù)為 hmscDL /. 265????? 氣相物性數(shù)據(jù)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 ?????混合氣體的密度為31..?混合氣體的黏度可近似取為空氣的黏度，查手冊(cè)得20℃空氣的黏度為 )/( hkgsPa??????查手冊(cè)得SO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為由手冊(cè)查得，常壓下20℃時(shí)SO2在水中的亨利系數(shù)為 kPaE3105.??相平衡常數(shù)為 ?溶解度系數(shù)為 ??33/..9mkPaolEMLHs ????mcD/39./0. 22進(jìn)塔氣相摩爾比為 0526..11???yY出塔氣相摩爾比 ????..12?A?進(jìn)塔惰性氣相流量 ????最小液氣比 min./.0L??????液氣比 4..???G所以 49..84736./Lkolh?由 ????2121XY? 得 ??X 塔徑的計(jì)算采用Eckert關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速氣相質(zhì)量流量為 ????液相質(zhì)量流量為 6..Eckert關(guān)聯(lián)圖得橫坐標(biāo)為 ??????????????????????????????查 圖 得差 表 得取由40/??圓整塔徑，取 m?： 240/(0~???為 經(jīng) 驗(yàn) 值 ， 所 以 在 允 許 范 圍 內(nèi) ）：??：填料表面的潤(rùn)濕狀況是傳質(zhì)的基礎(chǔ)，為保持良好的傳質(zhì)性能，每種填料應(yīng)維持一定的液體潤(rùn)濕速率（或噴淋密度）。依Morris等推薦，d75mm的環(huán)形及其它填料的最小潤(rùn)濕速率（ WL）min為 ???最小噴淋密度 ???????? 噴淋密度 min2????經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用 120D合理。 填料層高度的計(jì)算 傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算*???脫吸因數(shù) ??LVS氣相總傳質(zhì)單元數(shù) NOG????????????SYS21ln1 ??????氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算： ???????? ???????????????????????? tLLttLLc aUgaaUatw ????又2/68/3hkgmdynC??液體質(zhì)量通量 ??./0LU??? 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