【正文】 ?? ，∴相對(duì)粗糙度 / 0. 3 / 26 0 0. 00 12d mm mm? ?? 由《化工原理》（上冊(cè)）圖 ，可查得， λ = 局部阻力損失：三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)截止閥全開 1 3 ? ? ? ? ， 2 3 5 5? ? ? ? 則，管路總壓頭損失為： 2()2f luH dg??? ? ??? 其中長(zhǎng)度近似取為塔高： l = ， 將數(shù)據(jù)代入得： ∑Hf = ( + + ) 22 = 由水進(jìn)口到出口截面列伯努利方程有： 221 1 2 212Lfu p u pZ H Z Hg g g g??? ? ? ? ? ? ? ? ∴ 22Lfu pH Z Hgg?? ?? ? ? ? ? ? = 22+(1700?)1000 ++= 體積流量有： VL = L（ kmol/h） MρL= = 由《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 19 章，選擇泵的型號(hào)為 ZA200400A 23 第五章 設(shè)計(jì)結(jié)果概覽 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)任務(wù) 清水吸收二氧化碳 吸收任務(wù)（ V%） 2CO % ? % 氣體處理量 3/Nm h 4200 操作溫度 ? ?C? 30 操作壓力 17003/KN m 吸收流程選擇 單塔逆流操作吸收流程 吸收塔設(shè)計(jì)計(jì)算 相平衡計(jì)算 相平衡常數(shù) m 最小液氣比 實(shí)際液氣比 液體質(zhì)量流量 W （ kg/h ） 氣體質(zhì)量流量 W （ kg/h ） 吸收劑出口濃度 1X 10?4 塔徑計(jì)算 混合氣體密度? （ kg/m3 ） 泛點(diǎn)氣速 fu （ m/s） 空塔氣速 u （ m/s） 泛點(diǎn)率校核 圓整后塔徑 D （ m） 填料的選擇 填料的類型 聚丙烯階梯環(huán)填料 公稱直徑 dp（ mm 50 比表面積 ta （ 23/mm） 干填料因子 3/ta? （ 1m? ） 24 空隙率 ? （ 33/mm） 噴淋密度校核 最小噴淋minU （ 32/m m h? ） 實(shí)際噴淋量 U （ 32/m m h? ） 填料層高度計(jì)算 液相傳質(zhì)單元高度OLH （ m） 液相總傳質(zhì)單元數(shù) OLN 填料層理論高度 Z （ m） 填料層安全高度 Z （ m） 壓降計(jì)算 填料層壓降 pa 附屬設(shè)備的選擇 液體噴淋裝置 噴淋器類型 二級(jí)槽式溢流型分布器 溢流堰口形狀 176。 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(hào) ZA200400A 25 第六章 設(shè)計(jì)評(píng)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。逆流操作 傳質(zhì)推動(dòng)力比較大，傳質(zhì)速率快，分離效率高，吸收劑利用率高，可降低吸收塔所需的傳質(zhì)面積。若采用并聯(lián)操作，塔高必然增加，吸收劑用量也會(huì)加大，從而增加成本。由于處理量并未很大，也無需多塔串聯(lián)。 （ 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 。故二氧化碳的回收方案很合理。 （ 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(duì)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)。由于考慮到： 倍最小液氣比計(jì)算出的塔高塔徑更為合理，更大的塔徑其內(nèi)部氣液分布不如小塔徑分布得均勻；且液氣比小，其吸收劑的用量小，也更加經(jīng)濟(jì)，因此得出液氣比為最小液氣比 的 倍時(shí)的計(jì)算結(jié)果最佳，而被采用。 （ 5）填料的選擇在本設(shè)計(jì)中至關(guān)重要：填料類型選擇了環(huán)形填料中綜合性能較優(yōu)的階梯環(huán)，主要是考慮到其氣液擾動(dòng)能力更強(qiáng)，孔隙率更大，由于本設(shè)計(jì)中的液體流量較大，故這一方面為重點(diǎn)考慮。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(rùn)濕性能較差。填料尺寸也選用了很常見的 50mm：由于 填料的尺寸大，成本低，處理量大，但效率低，因此綜合考慮 50mm 為最優(yōu)。 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。 （ 6） 考慮到各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的復(fù)雜情況，為了確保生產(chǎn)任務(wù)的完成，提高設(shè)計(jì)的可靠性和安全性：在計(jì)算出理論高度后都填乘以了 的安全系數(shù)而得到實(shí)際填料層高度；在選擇泵時(shí)也都是選擇了流量和揚(yáng)程都大于理論值的離心泵。 （ 7）在選擇液體分布裝置時(shí)，主要考慮到本設(shè)計(jì)中高液量，易堵塞的情況，而選定了二級(jí)槽式溢流型分布器，這樣的分布器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，以裝卸，選用應(yīng)該較為合理。 分布器中槽的寬度、高度、長(zhǎng)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(jiǎn)單的計(jì)算了初步的溢流槽液位高度和溢流口夾角。 （ 8）在本設(shè)計(jì)中，塔的直徑和管道的直徑，都在計(jì)算出數(shù)值后以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了圓整和重新校核，采用的所有設(shè)備零件都是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，不用特制，更加易得且方面維修和拆換。 （ 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。 主要符號(hào)說明 23232233/////// ( )twLDOGOGLvwfa m ma m mdsgshmHmHmNksLsL m smP?????????????????填 料 的 總 比 表 面 積 填 料 的 潤(rùn) 濕 比 表 面 積 填 料 直 徑 mD 塔 徑 mD 液 體 擴(kuò) 散 系 數(shù) m重 力 加 速 度 m填 料 層 分 段 高 度 塔 頂 空 間 高 度 氣 相 總 傳 質(zhì) 單 元 高 度 氣 相 總 傳 質(zhì) 單 元 數(shù)液 膜 吸 收 系 數(shù) m液 體 體 積 流 量 m潤(rùn) 濕 速 率 m相 平 衡 常 數(shù) ， 無 因 次壓 力 降 Pau 空 塔 速 率 m/su32U / ( )mh?泛 點(diǎn) 速 率 m/s 噴 淋 密 度 m 27 232m in3L3()/ ( )VW k gW k gXYZLhvU m hU m hyLV?????????????液 體 質(zhì) 量 通 量 kg/最 小 噴 淋 量 m 氣 體 體 積 流 量 m / h 液 體 質(zhì) 量 流 量 / s 氣 體 質(zhì) 量 流 量 / s x 液 相 摩 爾 分 數(shù) 氣 相 摩 爾 分 數(shù) 液 相 比 摩 爾 分 數(shù) 氣 相 比 摩 爾 分 數(shù) 填 料 層 高 度 m 空 隙 率 ， 無 因 次 粘 度 P a s 密 度 kg/m表 面 張 力 N/m液 相氣 相 參考文獻(xiàn) 1.《化工原理》第二版上下冊(cè) 葉世超 夏素蘭 易美桂 科學(xué)出版社 2.《化工原理課程設(shè)計(jì)》 王國(guó)勝 大連理工大學(xué)出版社 3.《工程熱力學(xué)》 第二版 畢明樹 馮殿義 馬連湘 化工工業(yè)出版社 4.《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》 匡國(guó)柱 史啟才 主編 化學(xué)工業(yè)出版社 5.《化工原理課程設(shè)計(jì)》 馬江權(quán) 冷一欣 等編 中國(guó)石化出版社 6.《化工原理設(shè)計(jì)導(dǎo)論》成都科技大學(xué)《化工原理設(shè)計(jì)導(dǎo)論》編寫組 編 成都科技大學(xué)出版社 7.《物理化學(xué)教程》 周魯 主編 科學(xué)出版社 8.《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》 中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司 化學(xué)工業(yè)出版社 9.《合成氨工學(xué)》第三卷 姜圣階 石油化學(xué)工業(yè)出版社