【導(dǎo)讀】入塔的爐氣流量為6000m3/h，其中進塔SO2的摩爾分率為，要求SO2的吸收率為95％。吸收塔為常壓操作，因該過程液氣比很大，吸收溫度?；静蛔?，可近似取為清水的溫度。吸收劑的用量為最小用量的倍。每年生產(chǎn)時間：7200h。選用填料類型及規(guī)格自選。的工藝流程圖和吸收塔的工藝條件圖，編寫設(shè)計說明書。

　　

【正文】 為兩類，一類為氣液逆流通過的平板支 承 板，板上有篩孔或為柵板式；另一類為氣體 噴射型，可分為圓柱升氣管式的氣體噴射型支 承 板和梁式氣體噴射型支 承 板。 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。氣體噴射性支 承 板氣液分道，即有利于氣體的均勻分配，又避免了液體在板上聚集。 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。通氣孔的總截面積可以做到大于塔的截面積，這種設(shè)計使得氣流阻力小而通過能力大，并排除了在支承板上發(fā)生液泛的危險。 當(dāng)塔內(nèi)氣液負荷較大或負荷波動較大時，塔內(nèi)填料將發(fā)生浮動或相互撞擊，破壞塔的正常操作甚至損 壞填料，為此，一般在填料層頂部設(shè)壓板或床層限制板。 填料壓板與床層限制板 填料壓板即以自身質(zhì)量壓住填料但不致壓壞填料；限制板的質(zhì)量輕，需固定于塔壁上。一般要求壓板或限制板自由截面分率大于 70％。 氣體進出口裝置與排液裝置 填料塔的氣體進口既要防止液體倒灌，更要有利于氣體的均勻分布。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。向下斜口或切成向下切口，使氣流折轉(zhuǎn)向上。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。 氣體出口裝置既要保 證氣流暢通，又要盡量除去被夾帶的液沫。最簡單的裝置是在氣體出口處裝一除沫擋板，或填料式、絲網(wǎng)式除霧器，對除沫要求高時可采用旋流板除霧器。 液體出口裝置既要使塔底液體順利排出，又能防止塔內(nèi)與塔外氣體串通，常壓吸收塔可采用液封裝置。 常壓塔氣體進出口管氣速可取 10～ 20m/s（高壓塔氣速低于此值）；液體進出口氣速可取 ～ （必要時可加大些）管徑依氣速決定后，應(yīng)按標(biāo)準管規(guī)定進行圓整 . 塔的輔助裝置 塔的輔助裝置是指同塔有關(guān)的附屬裝置，如裙座、人孔、手孔、視鏡、吊柱、吊耳、操作平臺及梯子等 。 裙座 裙座的結(jié)構(gòu)型式有圓筒形和圓錐形兩種。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。圓錐形裙座的半錐頂角一般不大于 ?10 . 人孔和手孔 壓力容器開設(shè)手孔和人孔是為了檢查設(shè)備的內(nèi)部空間及安裝和拆卸設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造。 手孔直徑一般為 150— 250mm，標(biāo)準手孔公稱直徑有 DN150 和 DN250 兩種。手孔的結(jié)構(gòu)一般是容器上接一短管，并在其上蓋以盲板。 當(dāng)設(shè)備的直徑超過 900mm，不僅需要開手孔，還應(yīng)開設(shè)人孔。人孔的形狀有圓形和橢圓形兩種。圓形人孔的直徑一般為 400— 600mm，當(dāng)容器壓力不高或有特殊需要時，直徑可以大一些。橢圓型人孔的最小尺寸為 400mm? 300mm。 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)。 接管尺寸的計算舉例 本設(shè)計中填料塔有多處接管，在此分別以液體進料管和氣體進料管的管徑計算為例進行說明。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。本設(shè)計采用直管進料管，管徑計算如下： 接管尺寸的計算舉例 本設(shè)計中填料塔有多處接管，在此分別以液體進料管和氣體進料管的管徑計算為例進行說明。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。本設(shè)計采用直管進料管，管徑計算如下： muLDsmus /3111?????????設(shè)計取進料管管徑取 由此選擇 mmmm 6 5 ?? 水煤氣管道 ]3[ 。 氣體進料管 采用直管進料。取氣速 smu / ? muVD s 1 4 6 0 0 6 0 0 04422?????? ?設(shè)計取進料管管徑 由此選擇 mmmm ?? 熱扎無縫鋼管 ]3[ 。 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。 ?? ???? ? 則 雷諾數(shù) 0 0 9 80 5 5 ?????? Le duR ? ? 0 1 2 0 1 6 ?? ?eR? 局部阻力損失：三個標(biāo)準截止閥全開 1 3 ? ? ? ? 。 三個標(biāo)準 90176。彎頭 2 3 ? ? ? ? ； 管路總壓頭損失 ? ? ???????? ????????? ?? mgudLH f 0 5 5 100 1 2 0 22?? 揚程 ? ?????????? mHgPZH fe 9 8 1 6 66? 流量 hmWQll 98 09 76 5 ??? ? 經(jīng) 查 陳敏恒 叢德滋 方圖南 齊鳴齋編《化工原理》 P293 附表八泵與風(fēng)機，P296 型號 IS150125250 泵合適， 轉(zhuǎn)速 1450r/min，效率 78%。 工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總與主要符號說明 吸收塔的吸收劑用量計算總表 表 1 項目 符號 數(shù)值與計量單位 混合氣體處理量 G 6000 hm3 氣液相平衡常數(shù) m 進塔氣相摩爾比 1? 出塔氣相摩爾比 2? 進塔液相摩爾分率 2X 0 出塔液相摩爾分率 1X 最小液氣比 VL 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量 VmM molg 混合氣體的平均密度 Vm? 3mkg 吸收劑用量 L hkmol 氣相質(zhì)量流量 VW 7542kg/h 液相質(zhì)量流量 LW 塔設(shè)備計算總表 表 2 項目 符號 數(shù)值與計量單位 塔徑 D 填料層高度 h 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 塔高 AH 傳質(zhì)單元高度 OGH 傳質(zhì)單元數(shù) OGN 布液孔數(shù) n 378 點 填料壓力降 P? 空塔氣速 u sm 泛點率 fuu 填料計算總表 表 3 項目 符號 數(shù)值與 計量單位 填料直徑 d 38mm 泛點填料因子 F? 160 1m? 填料臨界表面張力 c? 33 cmdyn 主要符號說明 英文字母 ta —— 填料層有效傳質(zhì)比表面積（ m178。/m179。） 。 X —— 液相中溶質(zhì)的摩爾分數(shù)，無因數(shù) ； A —— 吸收因數(shù) 。無因次 。 Y —— 氣相中溶質(zhì)的摩爾分數(shù)，無因數(shù) ； LD —— 20℃ 水中擴散系數(shù) 。 hm2 L? —— 液體密度， 3/mkg m178。/s； D —— 塔徑， m。 G? —— 氣體密度， 3/mkg m178。/s。 g —— 重力加速度， 2sm 。 Gu —— 混合氣的粘度 ， Pas? 。 G —— 氣體摩爾流速， hkghkmol 或 。 L? —— 混合氣的粘度 ， Pas? 。 h —— 填料層高度， m。 ? —— 空隙率 , %。 總H —— 塔高， m。 c? —— 填料材質(zhì)的臨界表面張力，2kgh 。 OGH —— 氣相總傳質(zhì)單元高度， m。 L? —— 填料材質(zhì)的臨界表面張力，2kgh 。 GK —— 氣體膜吸收系數(shù) ? ?2kmol m h KPa??。 wa —— 填料的潤濕比表面積，32/mm 。 LK —— 液體膜吸收系數(shù)， ? ?2kmol m h KPa??。 p? —— 壓降填料因子， 1?m 。 L —— 液相摩爾流速， hkmol 。 F —— 氣體動能因子，? ? s kg m 。 m —— 相平衡常數(shù)，無因數(shù) 。 M —— 摩爾質(zhì)量， kg kmol 。 OGN —— 氣相總傳質(zhì)單元數(shù)，無因數(shù) 。 Y —— 氣相摩爾比，無因數(shù) 。 P? —— 壓力降， Pa 。 E —— 亨利系數(shù)， aKP 。 P —— 壓力 ， Pa 。 H —— 溶解度系數(shù)， 3 akmol m KP? 。 fP? —— 吸收塔的總壓力降， Pa 。 minU —— 最小噴林密度，? ?32m m h? 。 Fu —— 泛點氣速， sm/ 。 ? ?minwL — — 最小潤濕速率，? ?3m mh? 。 u —— 氣體流速， sm/ 。 U —— 液體噴林密度 ? ?3m mh? ； LV —— 液相體積流量， sm/3 ； GU —— 氣體質(zhì)量通量， ? ?3m mh? LW —— 液體質(zhì)量流量， sm/3 LU —— 液體質(zhì)量通量， ? ?3m mh? 。 S —— 脫吸因子，無因數(shù) n —— 布液點數(shù)，點 ? —— 開孔系，無因數(shù) H? —— 開孔上方的液體高度， m GW —— 氣體質(zhì)量流量， sm/3 0d —— 孔徑， m sL —— 液體流量， 3ms f —— 泛點率，無因數(shù) vq —— 流量， 3ms 下標(biāo) L —— 液相的 G —— 氣相的 V —— 混合氣流量 kmol/s Zs—— 填料層分段高度 ,m X—— 溶質(zhì)組分在氣 ,無因次 Y—— 溶質(zhì)組分在氣相中的摩爾比 ,無因次 Z—— 填料層高度 ,m ? —— 粘度 ? —— 密度 kg/m3 ? —— 表面張力 N/m m—— 平均的，對數(shù)平均的 min—— 最 小 的 max—— 最大的 1—— 塔底 2—— 塔頂 參考文獻 [1] 陳敏恒，叢德滋，方圖南 ,齊鳴齋編 .化工原理 (上冊 ).上海：化學(xué)工業(yè)出版社 ,2020 [2] 陳敏恒，叢德滋，方圖南 ,齊鳴齋編 .化工原理 (下冊 ).上 海：化學(xué)工業(yè)出版社 ,2020 [3]化學(xué)工程手冊編輯委員會 .第 12篇 .氣體吸收 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ,1982 [4]化學(xué)工程手冊編輯委員會 .第 13篇 .氣液傳