【正文】 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? 。 minU —— 最小噴林密度，? ?32m m h? 。 E —— 亨利系數(shù)， aKP 。 M —— 摩爾質(zhì)量， kg kmol 。 p? —— 壓降填料因子， 1?m 。 L? —— 填料材質(zhì)的臨界表面張力，2kgh 。 ? —— 空隙率 , %。 Gu —— 混合氣的粘度 ， Pas? 。/s； D —— 塔徑， m。 X —— 液相中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)，無因數(shù) ； A —— 吸收因數(shù) 。彎頭 2 3 ? ? ? ? ； 管路總壓頭損失 ? ? ???????? ????????? ?? mgudLH f 0 5 5 100 1 2 0 22?? 揚(yáng)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(jī)，P296 型號(hào) IS150125250 泵合適， 轉(zhuǎn)速 1450r/min，效率 78%。取氣速 smu / ? muVD s 1 4 6 0 0 6 0 0 04422?????? ?設(shè)計(jì)取進(jìn)料管管徑 由此選擇 mmmm ?? 熱扎無縫鋼管 ]3[ 。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管，管徑計(jì)算如下： 接管尺寸的計(jì)算舉例 本設(shè)計(jì)中填料塔有多處接管，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。橢圓型人孔的最小尺寸為 400mm? 300mm。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。 裙座 裙座的結(jié)構(gòu)型式有圓筒形和圓錐形兩種。 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。 氣體進(jìn)出口裝置與排液裝置 填料塔的氣體進(jìn)口既要防止液體倒灌，更要有利于氣體的均勻分布。通氣孔的總截面積可以做到大于塔的截面積，這種設(shè)計(jì)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(xiǎn)。 支 承 板大體分為兩類，一類為氣液逆流通過的平板支 承 板，板上有篩孔或?yàn)闁虐迨?；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。對(duì)于 5?m 的液滴除霧率達(dá)到 %以上，對(duì) 8~40?m 的液滴，除霧效率可達(dá) 100%。表 31列出了散裝填料塔的分布點(diǎn)密度推薦值 布液點(diǎn)數(shù)為 612 2 ????n =378 點(diǎn) 按 Eckert 建議值 ,常用填料的噴淋點(diǎn)數(shù)為： 400D m m? 2時(shí) 每 30cm 塔 截 面 積 設(shè) 一 個(gè) 噴 淋 點(diǎn)750D m m? 2時(shí) 每 60cm 塔 截 面 積 設(shè) 一 個(gè) 噴 淋 點(diǎn) 1200D m m? 2時(shí) 每 240cm 塔 截 面 積 設(shè) 一 個(gè) 噴 淋 點(diǎn). 本設(shè)計(jì) D=2020mm 設(shè)計(jì)每 117cm2塔截面設(shè)一個(gè)噴淋點(diǎn)。在通常情況下，滿足各種填料質(zhì)量分布要求的適宜噴淋點(diǎn)見下表，在選擇填料的噴淋點(diǎn)密度時(shí)應(yīng)該遵循填料的效率越高，所需的噴淋點(diǎn)密度越大這一規(guī)律，依所選用的填料，確定單位面積的噴淋點(diǎn)后，在根據(jù)塔的截面積即可求得分布器的布液孔數(shù)。主管與支管直徑由送液推動(dòng)力決定，如用液柱靜壓送液，中間垂直管和水平主管內(nèi)的流速為 ～ ，支管流速取為 ～ ；采用泵送液則流速可提高。、 176。根據(jù)要求，也可以采用環(huán)形管式多孔分布器?；?45176。為此，分布器設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （ 1） 、為保證液體在塔截面上均布，顆粒型（散裝）填料的噴淋點(diǎn)數(shù)為 40—— 80 個(gè) /m2（環(huán)形填料自分布性能差應(yīng)取高值），此外，為減少壁流效應(yīng)，噴淋孔的分布應(yīng)使近塔壁 5—— 20﹪區(qū)域內(nèi)的液體流量不超過總液量的 10﹪。 塔的頂部空間高度 為了減少塔頂出口氣體中夾帶的液體量， 塔上部空間高度可取 1200mm1500mm,此處取 。時(shí)水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下： 密度 )/( 3mkgL ?? 粘度 )( sPaL ??? = )/( hmkg ? 表面張力 )/( cmdynL ?? = )/(940896 2hkg 2SO 在水中的擴(kuò)散系數(shù) )/( 25 scmD L ??? = )/( 26 hm?? 氣相物性數(shù)據(jù) 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 mMv = ??????? ii My 混合氣體的平均密度為 ? ? )/(2 5 7 33 1 0 1 3mkgVm ??? ??? 混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊(cè)的 25 C176。相反液氣比去較大值，則吸收塔高度變低，但塔徑 變大，且解析費(fèi)用會(huì)提高。 在設(shè)計(jì)時(shí)必須是操作液氣比大于最小液氣比。一般采用水蒸汽作為加熱介質(zhì)，加熱方法可以依據(jù)具體情況采用直接蒸汽加熱或采用緝間接蒸汽加熱。該方法最適用于加壓吸收，而且吸收后的后續(xù)工藝 處于常壓或較低壓力的條件，如吸收操作處于常壓條件下進(jìn)行，若采用減壓再生，那么解吸操作需在真空條件下進(jìn)行，則過程可能不夠經(jīng)濟(jì)。對(duì)于腐蝕性介質(zhì)應(yīng)采用相應(yīng)的抗腐蝕性材料，溫度高的應(yīng)采用材料的耐溫性能好的，溫度低的應(yīng)從考慮節(jié)省能源的角度選擇。 (3) 填料尺寸的選擇 實(shí)踐表明，填料塔的塔徑與填料直徑的比值應(yīng)保持不低于某一下限值，以防止產(chǎn)生較大的壁效應(yīng)，造成塔的分離效率下降。 （ d）填料的操作性能 填料的操作性能主要指操作彈性、抗污堵性及抗熱敏性等。因此，在選擇填料種類時(shí)，在保證具有較高傳質(zhì)效率的前提下，應(yīng)選擇具有較高泛點(diǎn)氣速或氣象動(dòng)能因子的填料?？捎芯W(wǎng)體和實(shí)體兩種結(jié)構(gòu)。 （ e） 顆粒型網(wǎng)體填料：顆粒型網(wǎng)體填料是由金屬絲網(wǎng)或多孔金屬片制成。環(huán)壁部分的高度僅為直徑的一半，其軸向的一端為向外翻卷的喇叭口，高度為全高的 51 ，由于軸向兩端不對(duì)稱，在填料層中各環(huán)相互呈點(diǎn)接觸。 （ b） 鮑爾環(huán)：鮑爾環(huán)是在 20 世紀(jì) 50 年代初期從拉西環(huán)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其結(jié)構(gòu)是在拉西環(huán)的環(huán)壁上開兩排長(zhǎng)方形窗孔，被切開的環(huán)壁形成葉片，一邊與壁相連，另一端向環(huán)內(nèi)彎曲，并在中心處與其他的葉片相連。填料也可按裝料方法分為亂堆填料和整砌填料，亂堆填料 指各種顆粒型填料，如拉西環(huán)、鞍型、 ? 網(wǎng)環(huán)等。 （四） 單位體積填料層的填料個(gè)數(shù)，以 n表示。 （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(dāng)液相噴淋量過小時(shí)，將降低填料塔的分離效率，因此當(dāng)塔的液相負(fù)荷過小而難以充分潤(rùn)濕填料表面時(shí)，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(dá)到規(guī)定的吸收要求，但過程的操作費(fèi)用較高，從經(jīng)濟(jì)性的角度分析不夠適宜時(shí)，可以考慮采用兩步吸收流程。 在實(shí)際上 ,任何一個(gè)塔設(shè)備能同時(shí)達(dá)到上述的諸項(xiàng) 要求是很困難的 ,因此只能從生產(chǎn)需要及經(jīng)濟(jì)合理的要求出發(fā) ,抓住主要矛盾進(jìn)行設(shè)計(jì)。 (2) 高的傳質(zhì)和傳熱效率 ,即氣液有充分的接觸空間、接觸時(shí)間和接觸面積 。在化工和石油化工生產(chǎn)裝置中 ,塔設(shè)備的投資費(fèi)用占整個(gè)工藝設(shè)備費(fèi)用的%,煉油和煤化工生產(chǎn)裝置占 %。為了防止有價(jià)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。 (5)用液體吸收氣體獲得半成品或成品。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。例如用硫酸處理焦?fàn)t氣以回收其中的 二氧化硫 ，用氣油處理焦?fàn)t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。對(duì)于均相物系，要想進(jìn)行組分間的分離，必須要造成一兩個(gè)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(gè)組分（或某些組分）從一相轉(zhuǎn)移到另一相，以達(dá)到分離的目的。填料塔所用填料 ,對(duì)于亂堆填料除拉西環(huán)、鮑爾環(huán)外 ,階梯環(huán)、金屬矩鞍環(huán)已大量采用 。在這樣高的氣速下，不但可以強(qiáng)化過程和縮小設(shè)備尺寸，而且并流的阻力降也要比逆流時(shí)顯著降低。當(dāng)填料分層堆放時(shí)，層與層之間常裝有液體再分布裝置。 5. 填料吸收器： 填料吸收器一般作成塔狀，塔內(nèi)裝有支撐板，板上堆放填料層。 填料吸收器 填料吸收器是裝有各種不同形狀填料的塔。但因氣液并流，氣液接觸時(shí)間短，不適合難溶或反應(yīng)速度慢的氣液吸收，而且壓力損失大 (800～ 9000h)，能 耗高 4. 液膜吸收器：在液膜吸收器中，氣液兩相在流動(dòng)的液膜表面上接觸。氣體從斜孔水 平噴出，相鄰兩孔的孔口方向相反，交錯(cuò)排列，液體經(jīng)溢流堰供至塔板 (堰高30mm)，與氣流方向垂直流動(dòng)，造成氣液的高度湍流，使氣液表面不斷更新，氣液充分接觸，傳質(zhì)效果較好，凈化效率高，同時(shí)可以處理含塵氣體，不易堵塞，每層篩板阻力約為 400～ 600Pa。不足之處是篩孔堵塞清理較麻煩，塔的安裝要求嚴(yán)格，塔板應(yīng)保持水平；操作彈性較小。大致可分為二類：一類是降液管式，如泡罩塔、篩孔板塔、 浮閥塔 、 S形單向流板塔、舌形板塔、浮動(dòng)噴射塔等；另一類是穿流式板塔，如穿流柵孔板塔 (淋降板塔 )、波紋穿流板塔、菱形斜孔板塔、短管穿流板塔等。其缺點(diǎn)是塑料小球不能承受高溫，小球易裂 (一般 0． 5～ 1年 )，需經(jīng)常更換，成本高。提高了吸收效率。該塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于用耐腐蝕材料制作，氣 液接觸面積大，接觸時(shí)間長(zhǎng)，氣量變化時(shí)塔的適應(yīng)性強(qiáng)，塔阻力小，壓力損失為 300～ 700Pa，與板式塔相比處理風(fēng)量小，空塔氣速通常為 0． 5～ 1． 2m/s，氣速過大會(huì)形成液泛，噴淋密度 6～ 8m3／ (m2， h)以保證填料潤(rùn)濕，液氣比控制在 2～ 10L／ m3。 填料是 填料塔 的核心，它提供了塔內(nèi)氣液兩相的接觸面，填料與塔的結(jié)構(gòu)決定了塔的性能。 4．設(shè)備阻力小，能耗低。通常采用逆流操作，吸收劑以塔頂加入自上而下流動(dòng)，與從下向上流動(dòng)的氣體接觸，吸收了吸收質(zhì)的液體從塔底排出，凈化后的氣體從塔頂排出。 吸收塔是實(shí)現(xiàn)吸收操作的設(shè)備。其成分是溶劑與溶質(zhì)；排除的氣體稱為吸收尾氣，如果吸收 劑的揮發(fā)度很小，則其中主要成分為惰性氣體以及殘留的溶質(zhì)。 吸收就是這種以物質(zhì)分離為目的的單元操作。 設(shè)計(jì)中選擇合適的液體分布器及再分布器，除沫裝置以及填料支承裝置，并對(duì)泛點(diǎn)率和液體噴淋密度進(jìn)行了校核。 目 錄 摘 要 ..................................................... 5 第 1 章 緒論 ................................................... 6 吸收技術(shù)概況 .................................................. 6 吸收設(shè)備的發(fā)展 ................................................ 6 吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 ........................................ 8 塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的作 用和地位 ............................ 9 化工生產(chǎn)對(duì)塔設(shè)備的要求 .................................. 9 第 2 章 設(shè)計(jì)方案 .............................................. 11 吸收劑的選擇 ................................................. 11 吸收流程的選擇 [5] ............................................. 12 吸收工藝流程的確定 ....................................... 12 吸收工藝流程圖及 工藝過程說明 ............................. 13 吸收塔設(shè)備及填料的選擇 ....................................... 13 吸收塔的設(shè)備選擇 ......................................... 13 填料的選擇 ............................................... 13 吸收劑再生方法的選擇 ......................................... 16 操作參數(shù)的選擇 ............................................... 16 操作溫度的選擇 .......................................