【導(dǎo)讀】行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢。獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。原料：二氧化硫含量為5%的常溫氣體。塔底二氧化硫含量不低于%。(二)繪制一個帶控制點(diǎn)的工藝流程圖。（三）繪制吸收塔的工藝條件圖]1[。吸收工藝流程圖及工藝過程說明……………………

　　

【正文】 氣體和液體的進(jìn)料口和出料口接管。在此分別以液體進(jìn)料管和氣體進(jìn)料管的管徑計(jì)算為例進(jìn)行說明。氣體和液體在管道中流速的選擇原則為：常壓塔氣體進(jìn)出口管氣速可取 10～ 20m/s（高壓塔氣速低于此值）；液體進(jìn)出口流速可取 ～（必要時可加大些） ]2[ 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 24 1．液體進(jìn)料接管 進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管、 T 型進(jìn)料管。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管，管徑計(jì)算如下 muLDsmus /1 ????????液液設(shè)計(jì)取進(jìn)料管管內(nèi)徑取? 查《 輸送流體用地縫鋼管： GB816320203》可知， 可選用熱軋無縫鋼管管徑為 mmmm 10194 ?? 。則實(shí)際管內(nèi)徑為 液速為： smDLu s / 1 . 0 4 22 ???? ??? ?液 。 2．氣體進(jìn)料接管 采用直管進(jìn)料。取氣速 smu /?氣 muGD s 3600/2500442 ????? 氣設(shè)計(jì)取進(jìn)料管管徑 ? 所以 查《 輸送流體用地縫鋼管： GB816320203》可知 取管徑為 . mmmm ?? 實(shí)際管內(nèi)徑為 mm254 ， 則實(shí)際通過氣體接管的氣速為： m /sGu 3 6 0 0/2 5 0 04D4 22 s ?????? ?氣 3．吸收劑輸送管路直徑及流速計(jì)算 根據(jù)管材規(guī)范，選擇 mm7159?? 型的熱軋無縫管道 ]7[ ，其內(nèi)徑為 145mm，其實(shí)際流速為： ? ?smu / 6 0 8 8 8 542 ???? ??。 離心泵的計(jì)算與選擇 a) 流量 hmWQLL / 8 8 8 5 3??? ? b) 流量所需的揚(yáng)程 ?? ????????2122ff hhgugpZH ? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 25 式中 Z? — 兩截面處位頭差； gp??— 兩截面處靜壓頭之差； gu?2?— 兩截面處動壓頭之差； ?1fh — 直管阻力； ?2fh — 管件、閥門局部阻力； 根據(jù)前面設(shè)計(jì)資料對上述公式各項(xiàng)進(jìn)行估算： mZ ?? PaP ?? 管路總 阻力 和所 需壓 頭計(jì)算 根據(jù) 管路 的平 立面布 置， 計(jì)算 所得 雷諾 數(shù)為： 4 0 0 1 6 2 4 30 0 1 0 0 9 4 ?????? Ldu? ? （湍流） 利用柏拉修斯關(guān)系式有： 0 1 4 1 6 2 4 33 1 6 1 6 ???? 根據(jù)填料塔高及泵的大體位置，管路長 ｌ取 13 米 ? ?mgud lh f 221 ??????? ?? ? 選用三個 90。 彎頭，三個截止閥全開 ? ? ? ?mguh f 222 ???????? ?? ? 考慮到安全系數(shù)，查得流量的安全系數(shù)為 ，揚(yáng)程的安全系數(shù)為 ～ 339。 1 . 1 1 . 1 8 9 . 0 4 5 9 7 . 9 5 /Q Q m h? ? ? ? 39。 1 . 0 5 1 . 0 5 1 2 . 0 0 1 1 2 . 6H H m? ? ? ? 因?yàn)樵撐找郧逅疄槲談?，選用離心泵型號為： IS125100200 單級單吸離心泵， 其性能參數(shù)如下（見附錄五） 表 32 轉(zhuǎn)速（ r/min） 流量 m3/h 揚(yáng)程 H /m 效率η /% 功率 /kW 必需汽蝕余量 (NPSH)r /m 軸功率 電機(jī)功率 1450 100 76 mhhgugPZH ff 212 ??????????????? ???吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 26 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總與主要符號說明 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)和物料衡算結(jié)果匯總： 表 1 項(xiàng)目 符號 數(shù)值與計(jì)量單位 吸收劑（水）的密度 ρ L (kg/m3) 溶劑的粘度 μ L ()=() 溶劑表面張力 δ L (dyn/cm)=941803(kg/h2) 二氧化硫在水中擴(kuò)散系數(shù) DL 105(㎝ 2/s)= 106(m2/h) 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量 GM molg 混合氣體的平均密度 G? 3mkg 二氧化硫在空氣中擴(kuò)散系數(shù) DG 104(m2/s)=(m2/h) 亨利系數(shù) E 103 KPa。 氣液相平衡常數(shù) m 溶解度系數(shù) H kmol /(m179。.KPa)。 二氧化硫進(jìn)塔摩爾比 Y1 二氧化硫出塔摩爾比 Y2 惰性氣體摩爾流量 G kmol/h 。 吸收劑摩爾流量 L kmol/h 液相進(jìn)口摩爾比 X2 0 液相 出口摩爾比 X1 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 27 填料塔工藝尺寸計(jì)算結(jié)果表： 表 2 項(xiàng)目 符號 數(shù)值與計(jì)量單位 氣相質(zhì)量流量 GW 3195kg/h 液相質(zhì)量流量 LW 塔徑 D 1200mm 空塔氣速 u sm 泛點(diǎn)率 Fuu % 噴淋密度 U m3/() 解吸因數(shù) S 氣相總傳質(zhì)單元數(shù) OGN 液體質(zhì)量通量 UL )/( 2 hmkg ? 氣體質(zhì)量通量 UG )/( 2 hmkg ? 氣膜吸收系數(shù) Gk (m178。.) 液膜吸收系數(shù) Lk (m/h) 氣相總吸收系數(shù) (校正后 ) akG? () 液相總吸收系數(shù)（校正后） akl? (l/h) 氣相總傳質(zhì)系數(shù) aKG kmol/() 氣相傳質(zhì)單元高度 OGH 填料層高度 Z′ 填料塔上部空間高度 1h 填料塔下部空間高度 2h 塔附屬高度 3h 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 28 塔高 AH 布液孔數(shù) n 132點(diǎn) 孔徑 d0 開孔上方高度 H? 液位保持管高度 h′ 流體力學(xué)參數(shù)計(jì)算結(jié)果匯總： 表 3 項(xiàng)目 符號 數(shù)值與計(jì)量單位 氣體進(jìn)口壓力降 △ P1 Pa。 氣體出口壓力降 △ P2 Pa。 填料層壓力降 △ P3 Pa。 吸收塔總壓力降 △ P Pa。 泛點(diǎn)率 Fuu % 氣體動能因子 F ])/(/[ 附屬設(shè)備計(jì)算結(jié)果匯總： 表 4 項(xiàng)目 選型 數(shù)值與計(jì)量單位 液體進(jìn)出口接管 熱軋無縫鋼管 mmmm 10194 ?? 液體實(shí)際流速smu / ?液 氣體進(jìn)出口接管 熱軋無縫鋼 管 . mmmm ?? 氣體實(shí)際流速m/su ?氣 吸收劑輸送管路 熱軋無縫鋼管 mm7159 ?mm? 吸收劑實(shí)際流速 ? ?smu /? 離心泵的選型 IS125100200單級單吸離心泵 揚(yáng)程 H= 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 29 所用 38ND 聚丙烯塑料階梯環(huán)填料主要性能參數(shù)匯總： 表 5 項(xiàng)目 符號 數(shù)值與計(jì)量單位 公稱直徑 ND 38mm 塔徑與填料公稱直徑比值 D/d 8 填料因子平均值 F? 170m1? 臨界表面張力值 C? 33 cmdyn/ 形狀修正系數(shù) ? 填料分段高度推薦值 h/D=8～ 15 max 6h ? m 壓降填料因子平均值 P? 116m1 主要符號說明： 英文字母 表 6 wa —— 填料層的潤滑比表面積 m178。/m179。； S—— 脫吸因數(shù) 。無因次 。 a —— 填料層的有效傳質(zhì)比表面積（ m178。/m179。） D —— 擴(kuò)散系數(shù)， m178。/s。 塔徑 ,m。 LU —— 液體質(zhì)量通量 )/( 2 hmkg ? GU —— 氣體質(zhì)量通量 )/( 2 hmkg ? E —— 亨利系數(shù)， KPa。 g —— 重力加速度， kg/(m178。.h)。 H —— 溶解度系數(shù)， kmol /(m179。.KPa)。 GH —— 氣相傳質(zhì)單元高度 ， m。 LH —— 液相傳質(zhì)單元高度， m。 OGH —— 氣相總傳質(zhì)單元高度， m。 OLH —— 液相總傳質(zhì)單元高度， m。 噴L —— 液體噴淋密度 。 m —— 相平衡常數(shù)，無因次 。 GN —— 氣相傳質(zhì)單元數(shù)，無因次 。 LN — — 液相傳質(zhì)單元數(shù)，無因次 。 OGN —— 氣相總傳質(zhì)系數(shù)，無因次 OLN —— 液相總傳質(zhì)系數(shù)，無因次 。 P —— 總壓， KPa 。 T —— 溫度， 0C。 R —— 氣體通用常數(shù)， kJ/() d —— 填料直徑， mm； 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 30 u —— 空塔速度， m/s 。 Fu —— 液泛速度， m/s 。 G —— 惰性氣體流量， kmol/h 。 SG —— 混合氣體體積流量， m3/h。 Lk — 液膜吸收系數(shù) m/h。 Gk —— 氣膜吸收系數(shù)， kmol/(m178。.)。 akG? — 氣相總吸收系數(shù) kmol/(m)。 akl? — 液相總吸收系數(shù)， l/h。 aKG — 氣相總傳質(zhì)系數(shù) kmol/(m)。 aKL — 液相總傳質(zhì)系數(shù) l/h。 SL —— 吸收劑用量 kmol/h。 kmol/s。 L —— 是吸收液量 kmol/h LW —— 吸收劑質(zhì)量流量 kg/h； GW —— 氣體質(zhì)量流量， kg/h； ? —— 密度 kg/ m179。 ? —— 填料因子， m1 。 修正系數(shù)，無因次 下標(biāo) 表 7 L —— 液相的 G —— 氣相的 S —— 混合氣流量 G —— 混合氣質(zhì)量流量 x—— 溶質(zhì)在液相中的摩爾分率 無因次 X—— 溶質(zhì)在液相中的摩爾比 無因次 y—— 溶質(zhì)在氣相中的摩爾分率 無因次 Y—— 溶質(zhì)在氣相中的摩爾比 無因次 Z—— 填料層高度 m Z? ’ —— 填料高度 m 表 8 ? —— 粘度 ? —— 密度 kg/m3 ? —— 表面張力 kg/h2 m —— 平均的，對數(shù)平均的 min —— 最小的 max —— 最大的 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 31 設(shè)計(jì)方案討論 本次設(shè)計(jì)的用水吸收二氧化硫的填料吸收塔，采用的是 38ND 聚丙烯塑料階梯環(huán)填料和逆流單程流程。混合氣的體積流率為 2500m3/h，經(jīng)過物料衡算知吸 收劑水的體積流量為 m3/h。 塔徑為 1200mm,塔總體高度為 ，而且不需要分段。氣體和液體的進(jìn)出口以及輸送管路的管道尺寸都是依據(jù) 《輸送流體用地縫鋼管： GB816320203》。在選擇離心泵的時候，不僅考慮到了吸收劑的體積流量安全系數(shù)，也考慮到了揚(yáng)程的安全系數(shù)。條件裝配圖尤其是工藝流程圖，是在查閱有關(guān)繪圖權(quán)威資料如《化工工藝算圖》，《工程制圖與 AutoCAD 教程》以及參考了《化工儀表及自動化》的基礎(chǔ)上認(rèn)真繪制的，但是由于學(xué)生的能力有限，水平欠佳，所以最終的圖也許并沒有達(dá)到十分的標(biāo)準(zhǔn)，這 是有待在以后的學(xué)習(xí)生活中需要加以提高的。 學(xué)生設(shè)計(jì)的方案只是一種，由于每個人查找的文獻(xiàn)不同，計(jì)算過程中采用的方法不同，加之每人的思維方式也存在著不同，所以即使對于同一個任務(wù)，也會有不同的解決答案。所以我們可以對自己的設(shè)計(jì)方案加以評估，在某個方面加以改進(jìn)。 總之，對于設(shè)計(jì)方案，我們還需要學(xué)習(xí)和借鑒，在此基礎(chǔ)上加以大膽創(chuàng)新，從而來完善自己的設(shè)計(jì)，使之更加接近實(shí)際。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 32 附錄 附錄（一） 水的物性數(shù)據(jù)表 溫度 t/℃ 密度Ρ /kg/m3 黏度μ / 表面張力13 /10 ?? ?? mN 0 5 10 15 20 25 30 35 40 （查自：《化工原理實(shí)驗(yàn)》附表） 附錄（二） 塔徑與填料公稱直徑的比值 D/d 的推 薦值 填料種類 D/d的推薦值 拉西環(huán) 30~20/ ?dD 鞍環(huán) 15/ ?dD 鮑爾環(huán) 15~10/ ?dD