【正文】 此外，在設計過程中還得到了許多同學的熱心幫助，在此給以衷心的感謝 “一份耕耘一份收獲”這是一句亙古不變的真理，而這次的化工原理課程設計使我更加深刻的體會到它的內(nèi)涵所在 ： 一個人只要有目標，有追求的去做一件事，即使路途中可能充滿荊棘，也會風雨無阻。 我知道自己所學的知識還遠遠不夠，在這次設計中還有許多疏漏之處。在此次的化工原理設計過程中，我們的收獲很大 ,感觸也很深，更覺得學好基礎知識的重要性，以便為將來的工作打下良好的基礎。通過對這次化工原理的課程設計使我增長了許多實際的知識，也在大腦中確立了一個關于化工生產(chǎn)的一個輪廓。所以，在平時我們要盡力開拓自己的知識面。 對吸收單元的操作型設計與計算，在工業(yè)生產(chǎn)中起著非常重要的作用，要求也很嚴格，設計合理與實用性好是必須的。 ? ?minwL —— 最小潤濕速率， ? ?3m mh? 。 H —— 溶解度系數(shù)， 3 akmol m KP? 。 Y —— 氣相摩爾比，無因數(shù) 。 F —— 氣體動能因子， ? ? s kg m 。 wa —— 填料的潤濕比表面積， 32/mm 。 c? —— 填料材質(zhì)的臨界表面張力， 2kgh 。 L? —— 混合氣的粘度 ， Pas? 。/s。 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) 。/m179。 液體進料管 進料管的結構類型很多，有直管進料管、彎管進料管、 T 型進料管。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。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。 當塔內(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壓板或床層限制板。 支撐板大體分為兩類，一類為氣液逆流通過的平板支撐板，板上有篩孔或為柵板式；另一類斯氣體噴射型，可分為圓柱升氣管式的氣體噴射型支撐板和梁式氣體噴射型支撐板。 為提高塔的傳質(zhì)效果，當填料層高度與塔徑之比超過某一數(shù)值時，填料層需分段。等，取決于液流達到填料表面時的均布狀況。一般每根支管上可開 1～ 3排小孔，孔中心線與垂直線的夾角可取 15176。 此形分布器用于塔徑 600～ 800 ㎜，對液體的均布要求不高的場合。 多孔型液體分布器 多孔型液體分布器系借助孔口以上的液層靜壓或泵送壓力使液體通過小孔注入塔內(nèi)。 ???? 在 200mm500mm 之間 ,符合要求 其他附屬塔內(nèi)件的選擇 本裝置的直徑較小可采用簡單的進氣分布裝置 ,同時排放的凈化氣體中的液相夾帶要求嚴格 ,應設除液沫裝置 ,為防止填料由于氣流過大而是翻 ,應在填料上放置 一個篩網(wǎng)裝置 ,防止填料上浮 . 吉林化工學院化工原理課程設計 18 液體分布器 液體在填料塔頂噴淋的均勻狀況是提供塔內(nèi)氣液均勻分布的先決條件，也是使填料達到預期分離效果的保證。 為使液體分布器具有較好的分布性能，必須合理確定布液孔數(shù)，布液孔數(shù)應依所用填料所需的質(zhì)量要求決定?？諝獾恼扯葹? ? ?hmkgsPaV //)( 5 ???? ?? 查手冊 2SO 在空氣中的擴散系數(shù)為 ? ?hmscmDv /)/( 224 ??? ? 氣液平衡數(shù)據(jù) 由手冊 ??4 查得常壓下 20 C176。 （三）氣提再生 氣提再生是在再生塔的底部通入惰性氣體，使吸 收劑表面溶質(zhì)的分壓降低，使吸收劑得以再生。 （二）加熱再生 加熱再生也是吸收劑再生最常用的方法。 吸收劑再生 方法的選擇 依據(jù)所用的吸收劑不同可以采用不同的再生方法，工業(yè)上常用的吸收劑再生方法主要有減壓再生，加熱再生及氣提再生等。 一般來說，填料尺寸大，成本低，處理量大，但是效率低，使用大于 50mm 的填料，其成本的降低往往難以抵償其效率降低所造成的成本增加。對于腐蝕性介質(zhì)應采用相應的抗腐蝕性材料，如陶瓷，塑料，玻璃，石墨，不銹鋼等，對于溫度較高的情況，應考慮材料的耐溫性能。 （四）部分溶劑循環(huán)吸收流程 由于填料塔的分離效率受填料層上的液體噴淋量影響較大，當液相噴淋量過小時，將降低填料塔的分離效率，因此當塔的液相負荷過小而難以充分潤濕填料表面時，可以采用部分溶劑循環(huán)吸收流程，以提高液相噴淋量，改善踏的操作條件。若混合氣體中溶質(zhì)濃度較高且吸收要求也高，難以用一步吸收達到規(guī)定的吸收要求，但過程的操作費用較高，從經(jīng)濟性的角度分析不夠適宜時，可以考慮采用兩步吸收流程。 本設計中采用填料吸收塔。 (6)從氣體混合物中回收有價值的組分。硝酸生產(chǎn)尾氣含一氧化氮等有害氣體，均須用吸收方法除去。 (3)制備某種氣體的溶液。 氣體的吸收在化工生產(chǎn)中主要用來達到以下幾種目的 (1)分離混合氣體以獲得一定的組分。 吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應用 在化工生產(chǎn)中所處理的原料﹑中間產(chǎn)物﹑粗產(chǎn)品等幾乎都是混合物，而且大部分是均相混合吉林化工學院化工原理課程設計 4 物，為進一步加工和使用，常需將這些混合物分離為較純凈或幾乎純態(tài)的物質(zhì)。 （ 3）噴灑吸收器 噴灑吸收器中的接觸表面是 在氣相介質(zhì)中噴灑細小液滴的方法而形成的。這樣的氣體運動（鼓泡）是以其通過充滿液體的設備（連續(xù)的鼓泡）或通過具有不同形式塔板的塔來實現(xiàn)。這種設備稱之為“轉(zhuǎn)子液膜塔”，常用于熱穩(wěn)定性較差物質(zhì)的精餾。 第一類設備沒有什么明顯的優(yōu)點，并由于有轉(zhuǎn)動部件的存在而使結構復雜化，同時還增加了能量消耗。屬于這一類的有圓盤式液膜吸收器。通常使用外接冷卻器的辦法循環(huán)排走熱量。這樣高的氣速在逆流時因為會造成液泛，是不可能達到的。 在填料吸收器中，氣體和液體的運動經(jīng)常是逆流的。噴淋的液體通過分布器灑向填料。噴淋液體沿填料表面流下， 氣液兩相吉林化工學院化工原理課程設計 3 主要在填料的潤濕表面上接觸。液膜是沿著圓管或平板的縱向表面流動的。 水平液面的表面吸收器的效率極低，現(xiàn)在應用已很有限。這類設備中的接觸表面在相當大的程度上決定于吸收器構件的幾何表面。 實際生產(chǎn)中，吸收過程所用的吸收劑常需回收利用，故一般來說，完整的吸收過程應包括吸收和解吸兩部分，因而在設計上應將兩部分綜合考慮，才能得到較為理想的設計結果。 二氧化硫是化工生產(chǎn)中 的生產(chǎn)原料，但是其強烈的刺激性氣味對于人體健康和大氣環(huán)境都會造成破壞和污染，因此，為了避免化學工業(yè)生產(chǎn)的大量的含有 二氧化硫 的工業(yè)尾氣直接排入大氣而造成空氣污染，需要采用一定方法對于工業(yè)尾氣中的 二氧化硫 進行吸收，本次化工原理課程設計的目的是根據(jù)設計要求采用填料吸收塔吸收的方法來凈化含有 二氧化硫 的工業(yè)尾氣，使其達到排放標準。 （ 4）填料類型及規(guī)格自選。入塔的爐氣流量為 1000m3/h～ 2021 m3/h，其中進塔 SO2的摩爾分率為 ~，要求 SO2的排放含量 %~%。吸收塔為常壓操作，因該過程液氣比很大，吸收溫度基本不變，可近似取為清水的溫度。 設計任務： 完成吸收塔的工藝設計與計算，有關附屬設備的設計和選型，繪制吸收系統(tǒng)的工藝流程圖和吸收塔的工藝條件圖，編寫設計說明書。設計采用填料塔進行 吸收操作是因為填料可以提供巨大的氣液傳質(zhì)面積而且填料表面具有良好的湍流狀況，從而使吸收過程易于進行，而且，填料塔還具有結構簡單、壓降低、填料易用乃腐蝕材料制造等優(yōu)點，從而可以使吸收操作過程節(jié)省大量人力和物力。作為吸收過程的工藝設計，其一般性問題是在給定混合氣體處理量、混合氣體組成、溫度、壓力以及分離要求的條件下，完成以下工作： （ 1）根據(jù)給定的分離任務，確定吸收方案； （ 2）根據(jù)流程進行過程的物料和熱量衡算，確定工藝參數(shù)； （ 3）依據(jù)物料及熱量衡算進行過程的設 備選型或設備設計； （ 4）繪制工藝流程圖及主要設備的工藝條件圖； （ 5）編寫工藝設計說明書。 這類設備還可分為以下幾種基本類型： a 水平 液面的表面吸收器：在這類吸收器中，氣體在靜止不動或緩慢流動的液面上通過，液面即為傳質(zhì)表面，由于傳質(zhì)表面不大，所以次種表面吸收器只適用于生產(chǎn)規(guī)模較小的場合。只有從體積量不大的氣體中吸收易溶組分，并同時需要散除熱量的情況下才采用它們。已知有三種類型的液膜吸收器： 列管式吸收器：液膜沿垂直圓管的內(nèi)壁流動； 板狀填料吸收器：填料是一些平行的薄板，液膜沿垂直薄板的兩測流動； 升膜式吸收器：液膜向上（反向）流動。設備單位體積內(nèi)的填料表面積可以相當大，因此，能在較小的體積內(nèi)得到很大的傳質(zhì)表面。在吸收器內(nèi)，填料在整個塔內(nèi)堆成一個整體。而很少 采用并流操作。如果兩相的運動方向?qū)ν苿恿]有明顯的影響，就可以采用這種并流吸收器。曾有人提出在填料層中間安裝冷卻元件從內(nèi)部除熱的設想，但這種結構的吸收器沒有得到推廣。當圓盤轉(zhuǎn)到液面上方時，便被生成的液膜所覆蓋，吸收過程就在這一層液膜表面上進行。因此這類設備沒有得到推廣。顯然，這種設備也可用于吸收操作。在充填填料的吸收器中，也可看到氣體和液體相互作用的特征。接觸表面取決于流體動力學狀態(tài)（液體流量）。對于均相物系，要想進行組分間的分離，必須要 造成一兩個物系，利用原物系中各組分間某種物性的差異，而使其中某個組分（或某些組分）從一相轉(zhuǎn)移到另一相，以達到分離的目的。例如用硫酸處理焦爐氣以回收其中的 二氧化硫 ，用氣油處理焦爐氣以回收其中的芳烴，用液態(tài)烴處理裂解氣以回收其中的乙烯、丙烯等。例如用水吸收二氧化氮以制造硝酸，用水吸收氯化氫以制備鹽酸，用水吸收甲醛以制備福爾馬林溶液等。 (5)用液體吸收氣體獲得半成品或成品。為了防止有價值組分的損失并污染環(huán)境，例如：易揮發(fā)性溶劑如醇、酮、醚等的回 收。 吉林化工學院化工原理課程設計 5 第 2 章 設計方案 吸收過程的設計方案主要包括吸收劑的選擇、吸收流程的選擇、解吸方法選擇、設備類型選擇、操作參數(shù)的選擇等內(nèi)容 . 吸收劑的選擇 對于吸收操作 ,選擇適宜的吸收劑 ,具有十分重要的意義 .其對吸收操作過程的經(jīng)濟性有著十分重要的影響 .一般情況下 ,選擇吸收劑 ,要著重考慮如下問題 . (一 )對溶質(zhì)的溶解度大 所選的吸收劑多溶質(zhì)的溶解度大 ,則單位量的吸收劑能夠溶解較多的溶質(zhì) ,在一定的處理量和分離要求下 ,吸收劑的用量小 ,可以有效地減少吸收劑循環(huán)量 ,這對于減少過程功耗和再生能量消耗十分有利 .另一方面 ,在同樣的吸收劑用量下 ,液相的傳質(zhì)推動力大 ,則可以提高吸收效率 ,減小塔設備的尺寸 . (二 )對溶質(zhì)有較高的選擇性 對溶質(zhì)有較高的選擇性 ,即要求選用的吸收劑應對溶質(zhì)有較大的溶解度 ,而對其他組分則溶解度要小或基本不溶 ,這樣 ,不但可以減小惰性氣體 組分的損失 ,而且可以提高解吸后溶質(zhì)氣體的純度 . (三 )不易揮發(fā) 吸收劑在操作條件下應具有較低的蒸氣壓 ,以避免吸收過程中吸收劑的損失 ,提高吸收過程的經(jīng)濟性 . (四 )再生性能好 由于在吸收劑再生過程中 ,一般要對其進行升溫或氣提等處理 ,能量消耗較大 ,因而 ,吸收劑再生性能的好壞 ,對吸收過程能耗的影響極大 ,選用具有良好再生性能的吸收劑 ,往往能有效地降低過程的能量消耗 . 以上四個方面是選擇吸收劑時應考慮的主要問題 ,其次 ,還應注意所選擇的吸收劑應具有良好的物理、化學性能和經(jīng)濟性 .其良好的物理性能主要指吸收劑的粘要小 ,不易 發(fā)泡 ,以保證吸收劑具有良好的流動性能和分布性能 .良好的化學性能主要指其具有良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性 ,以防止在使用中發(fā)生變質(zhì) ,同時要求吸收劑盡可能無毒、無易燃易爆性 ,對相關設備無腐蝕性 (或較小的腐蝕性 ).吸收劑的經(jīng)濟性主要指應盡可能選用廉價易得的溶劑 . 表 2— 1 物理吸收劑和化學吸收劑的特性 物理吸收劑 化學吸收劑 （ 1）吸收容量（溶解度）正比于溶質(zhì)分壓 （ 2）吸收熱效應很?。ń诘葴兀? （ 3）常用降壓閃蒸解吸 （ 4）適于溶質(zhì)含量高，而凈化度要求不太高的場合 （ 5）對設備腐蝕性小，不易變質(zhì) （ 1）吸收容 量對溶質(zhì)分壓