【正文】 對(duì)于化工單元操作 ，從開(kāi)始的陌生到現(xiàn)在的一知半解，有自己的努力，也有很多他人的幫助。同時(shí)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，還可以使我們樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)實(shí)事求是，嚴(yán)肅認(rèn)真，高度負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)。 這次課程設(shè)計(jì)，自己收獲頗多。在設(shè)計(jì)初期，對(duì)得的一些數(shù)據(jù)沒(méi)有記錄號(hào)來(lái)源。 在中間設(shè)計(jì)塔內(nèi)部件時(shí)，由于知識(shí)面窄，對(duì)之了解不夠深刻，個(gè)別部件設(shè)計(jì)的略顯粗糙， 對(duì)于最后部分塔附屬高度的計(jì)算還不甚了解 ，只是查閱里資料學(xué)點(diǎn)膚淺的東西?？紤]到設(shè)備的操作費(fèi)用不能擅自加大塔徑，因而改選填料。 m3） 進(jìn)塔氣相摩爾比 出塔氣相摩爾比 進(jìn)塔惰性氣相流量 kmol/h 氣相質(zhì)量流量 kg/h 液相質(zhì)量流量 kg/h 最小液氣比 操作液氣比 填料的泛點(diǎn) m/s 氣速 m/s 塔徑 m 填料層高度 6 m 總布液孔數(shù) 72 脫吸因數(shù) 傳質(zhì)單元高度 m 傳質(zhì)單元數(shù) 液體保持管高度 150 mm 填料塔的壓力降 Pa 泛點(diǎn)率 氣體動(dòng)能因子 m/s（ kg/m3） 封頭 300 mm 手孔 400 mm 裙座 1200 mm 填料高度 6000 mm 離心泵型號(hào) IS5032250B 氣體管口直徑 219 mm 湖北科技學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 28 液體管口直徑 42 6 mm 全塔高度 mm 本設(shè)計(jì)主要符號(hào)說(shuō)明 符號(hào) 代 表 意 義 符號(hào) 代 表 意 義 0D 氣體擴(kuò)散系數(shù) W? 單位體積填料潤(rùn)濕面積 VD 液體擴(kuò)散系數(shù) S 脫吸因數(shù) 1y 出口液相溶質(zhì)摩爾分率 D 塔徑 m 平衡常數(shù) OGH 傳質(zhì)單元高度 E 亨利系數(shù) OGN 傳質(zhì)單元數(shù) H 溶解度系數(shù) ? 填料孔隙率 1Y 進(jìn)口氣相溶質(zhì)摩爾分率 minL 液體最小噴淋密度 2y Y2 出口氣相溶質(zhì)摩爾分率 L 液體噴淋密度 2X 進(jìn)口液相溶質(zhì)摩爾分率 u 空塔速度 KG 氣相傳質(zhì)系數(shù) fu 液泛速度 yk 以摩爾分?jǐn)?shù)差為推動(dòng)力的氣相傳質(zhì)系數(shù) ? 填料因子 xk 以摩爾分?jǐn)?shù)差為推動(dòng)力的液相傳質(zhì)系數(shù) ? 填料形狀修正系數(shù) L? 液體粘度 n 布液孔數(shù) G? 氣體粘度 k 孔流系數(shù) GW 氣體質(zhì)量流速 He 揚(yáng)程 湖北科技學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 29 LW 液體質(zhì)量流速 ? 摩擦系數(shù) h 液體高度 Hf 機(jī)械能損失 f 泛點(diǎn)率 F 泛能因子 L? 液體表面張力 Q 流量 C? 填料臨界表面張力 Z‘ 填料高度 t? 填料比表面積 Z 全塔高度 湖北科技學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 30 對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題的討論 本塔最終塔高 ，塔徑 ，使用直徑為 38 的塑料階梯環(huán)填料。取 smu /272 ? D2 =24uVs? = 27* 36 00/25 00*4 = 取管徑 ? =219 流速校正： u1 =224DVs? = 2 ??? ? = 正常范圍內(nèi)，說(shuō)明所選管徑合格。 2 氣體進(jìn)、出口管口 氣體進(jìn)口要能防止液體淹沒(méi)氣體通道。 三個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 90176。如果氣體通過(guò)填料塔的壓強(qiáng)降大，則操作過(guò)程的消耗動(dòng)力大，特別是負(fù)壓操作更是如此，這將增加塔的操作費(fèi)用。查資料 [6]得，在兩個(gè)填料層的底部各設(shè)一個(gè) 400mm 的手孔。填料壓板 常用于陶瓷填料，以免陶瓷填料發(fā)生移動(dòng)撞擊，造成填料破碎。 如圖： 填料支承裝置的作用是支承塔內(nèi)的填料，常用的填料支承裝置有如圖片 314 所示的柵板型、孔管型、駝峰型等。增加壓強(qiáng)降，降低效率，甚至形成液泛。由于填料支承裝置本身對(duì)塔內(nèi)氣液的流動(dòng)狀態(tài)也會(huì)產(chǎn)生影響，因此作為填料支承裝置，除考慮其對(duì)流體流動(dòng)的影響外，一般情況下填料支承裝置應(yīng)滿足如下要求： ，以支持填料及所持液體的重量（持液量），并考慮填料隙中的持液量，以及可能加于系統(tǒng)的壓力波動(dòng)，機(jī)械震動(dòng)，溫度波動(dòng)等因素 。為使氣體能順利通過(guò)，對(duì)于普通填料塔，支承件上的流體通過(guò)的自由截面積為填料面的 50%以上，且應(yīng)大于填料的空隙率。安裝方式多種多樣，氣體通過(guò)除霧沫器的壓強(qiáng)降約為 120250Kp，絲網(wǎng)除沫器的直徑由氣體通過(guò)絲網(wǎng)的最大氣速?zèng)Q定。常用的除沫器有以下幾種：折流板式除沫器，它是一種利用慣性使液滴得以分離的裝置，一般在小塔中使用。最簡(jiǎn)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(duì)除沫要求高是可采用旋流板除霧器。 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。 其他附屬塔內(nèi)件的選擇 氣體的進(jìn)出口裝置和排液裝置 為使氣相在塔內(nèi)能夠穩(wěn)定均勻分布必須有合適的氣體分布器。 布液孔數(shù) 根據(jù)本吸收的要求和物系的性質(zhì)可選用重力型排管式液體分布器，布液孔數(shù)應(yīng)應(yīng)依所用填料所需的質(zhì)量分布要求決定，噴淋點(diǎn)密度應(yīng)遵循填料的效率越所需的噴淋點(diǎn)密度越大這一規(guī)律。 液體分布器的種類(lèi)較多，有多種不同的分類(lèi)方法，一般多以液體流動(dòng)的推動(dòng) 力或按結(jié)構(gòu)形式分。因而液體分布器的設(shè)計(jì)十分重要。Z = = 設(shè)計(jì)取填料高度 39。 =[1+() ] =（ kmol/(m3 hkpa)） ?Lk39。 s= kg/（㎡ h） U = ?= 經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用 D=700mm 合理 填料層高度 H 的計(jì)算 傳質(zhì)單元高度 oGH 的計(jì)算 氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算： ?????????? ???????????????????????????????????? 2 p1tLLLLtLLtLLCtwaUgaUaUaa?????? 查 [1] 135表 得， 聚丙烯材質(zhì)的臨界表面張力 C? 為： 2/4 2 7 6 8 0/33 hkgcmd y nC ??? 2/ 3 2 7 3 1/ hkgcmd y nL ??? ； t? =2/m3； 湖北科技學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 17 UL=24 DWL???= ?= (m2h) ? L= h） 表面張力為 :б=7 ㎏ /h2 丙酮在水中的擴(kuò)散系數(shù)為 : smD / 290 ??? =*106m2/s 氣相物性數(shù)據(jù) 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 MMV=? iiMy = + 29=（ g/mol） =（ kg/kmol） 混合氣體的平均密度為 MV?= RTPMMV = ?? =（ kg/m3） 混合氣體的黏度可近似取為空氣的黏度，查手冊(cè)得 25℃空氣的黏度為 V? =? 105? Pa （ 1） 操作壓力選擇 本任務(wù)中已經(jīng)給出是常壓操作，所以不需要再對(duì)其進(jìn)行考慮。 表 23 聚丙烯塑料階梯環(huán)填料特性數(shù)據(jù) 公稱(chēng)直徑 DN mm 外徑高厚 d h δ ,mm 比表面積α m2/m3 空隙率 ε % 個(gè)數(shù)n m3 干填料因子φ m1 38 38 19 91 27200 170 吸收劑再生選擇的方法 吸收劑使用到一定程度，需要處理后再使用，處理的方式一是通過(guò)再生回收副產(chǎn)品后重新利用，如亞硫酸鈉法吸收 SO2氣體，吸收液中的亞硫酸氫鈉經(jīng)加熱再生，回收 SO2后變?yōu)閬喠蛩徕c重新使用。一般來(lái)說(shuō)，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。一般來(lái)說(shuō)，同一類(lèi)填料塔中，比表面積大的填料雖然具有較高的分離效率，但是由于在同樣的處理量下，所需要的塔徑較大，塔體造價(jià)升高。 各種填料的結(jié)構(gòu)差異較大，具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，因此在使用上應(yīng)根據(jù)具體情況選擇不同的塔填料。規(guī)整填料主要包括板波紋填料，絲網(wǎng)波紋填料，脈沖填料等。每一類(lèi) 又有不同的結(jié)構(gòu)系列，同一系列中又有不同尺寸和不同的材料，可供設(shè)計(jì)時(shí)選用。同時(shí)金屬填料可制成薄壁結(jié)構(gòu)，它的通量大、氣體阻力小，且具有很高的抗沖擊性能，能在高溫、高壓、高沖擊強(qiáng)度下使用，應(yīng)用范圍最為廣泛。填料的比表面積愈大，所提供的氣液傳質(zhì)面積愈大。此外，填料塔阻力小，效率高，有利于過(guò)程節(jié)能，所以對(duì)于吸收過(guò)程來(lái)說(shuō)，以采用 填料塔居多。 湖北科技學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 10 吸收塔設(shè)備 對(duì)于吸收過(guò)程，塔設(shè)備有多種，如何選擇合適的類(lèi)型是進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)的首要工作。實(shí)際生產(chǎn)中可采用氣相作串聯(lián)，液相作并聯(lián)的混合流程；若吸收過(guò)程處理的液量不大而氣相流量很大時(shí)，可采用液相作串聯(lián)，氣相作并聯(lián)的混合流程。其平均推動(dòng)力要低，接需設(shè)置循環(huán)泵，操作費(fèi)用增加。其通常用于以下情況：當(dāng)吸收過(guò)程的平衡曲線較平坦時(shí)，流向?qū)ξ胀苿?dòng)力影響不大；易溶氣體的吸收或處理的去氣體不需要吸收很完全；吸收劑用量特別大，逆流操作易引起液泛。逆流操 作的特點(diǎn)是，傳質(zhì)平均推動(dòng)力大，傳質(zhì)速率快，分離程度高，吸收劑利用率高。 6 吸收劑應(yīng)具有良好化學(xué)穩(wěn)定性好，不易燃，無(wú)腐蝕性，無(wú)毒，易得，廉價(jià)等特點(diǎn)。 吸收劑在操作條件下應(yīng)具有較低的蒸氣壓 ,以避免吸收過(guò)程中吸收劑的損失 ,提高吸收過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。另一方面 ,在同樣的吸收劑用量下 ,液相的傳質(zhì)推動(dòng)力大 ,則可以提高吸收效率 ,減小塔設(shè)備的尺寸。 湖北科技學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 8 第二章設(shè)計(jì)方案 吸收劑的選擇 對(duì)于吸收操作，選擇適宜的吸收劑，具有十分重要的意義。例如，合成氨原料 氣的脫