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填料吸收塔課程設(shè)計(jì)-wenkub.com

2025-06-01 16:58 本頁(yè)面
   

【正文】 最后,深感要完成一個(gè)設(shè)計(jì)是相當(dāng)艱巨的一個(gè)任務(wù),如何細(xì)節(jié)的出錯(cuò)都有可能造 成實(shí)際操作中的經(jīng)濟(jì)損失甚至生命安全。這次設(shè)計(jì)對(duì)我來(lái)說(shuō)受益匪淺。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工單元操作課程設(shè)計(jì) 30 參考文獻(xiàn) 1 《化工原理》下冊(cè),陳敏恒等 .化學(xué)工業(yè)出版社出版, 2021年, 2《化工制圖》,張淑榮、王守發(fā) .延邊大學(xué)出版社, 1979 年, 3《化工原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》,賈紹義、柴誠(chéng)敬 .天津大學(xué)出版社, 2021年, 4《化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》,匡國(guó)柱、史啟才 .化學(xué)工業(yè)出版社, 2021年, 5《化工原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)》,柴誠(chéng)敬、王軍等 .天津大學(xué)出版社, 2021年, 6《化工原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)與訓(xùn)練》,張鵬、曾慶榮等 .吉林人民出版社, 2021年, 7《化工原理》,陳敏恒、叢德滋、放圖南、齊鳴齋等。要求我們計(jì)算包括塔徑、填料塔高度、塔釜高度、接管的尺寸等,我們需要通過(guò)物料衡算得到所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),然后進(jìn)行所需尺寸的計(jì)算得到各種設(shè)計(jì)參數(shù),為圖的繪制打基礎(chǔ),提供數(shù)據(jù)參考。在設(shè)計(jì)當(dāng)中還要注意附屬設(shè)備的選擇 , 如液體分布器、泵等 。吸收操作在工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位 ,它的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、填料選擇等各個(gè)方面更是關(guān)系到吸收塔性能優(yōu)劣的關(guān)鍵,塔的性能又直接影響生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。 希臘字母 ε —— 空隙率,無(wú)因次; μ —— 粘度, Pah) UL—— 液體質(zhì)量通量, kg/(m2kPa) ; kL—— 液膜吸收系數(shù), m/s; KG—— 氣相總吸收系數(shù), kmol/(m2釜液所占空間高度的確定是依據(jù)塔的釜液流量以及釜液在塔內(nèi)的停留時(shí)間確定出空間容積,然后根據(jù)該容積和塔徑計(jì)算出塔釜所占的空間高度。塔的上部空間高度是指塔填料層以上,應(yīng)有一足夠的空間高度,以使隨氣流攜帶的液滴能夠從氣相中分離出來(lái),該高度一般取 。 選氣體流速為 sm15 由 smV S 27 0 6 0 02 5 2 3 ?? 代入uVd S?4? 得 : mmd 243? 圓整之后,氣體進(jìn)出口管徑 為 mmd 250? 選液體流速為 由 ? ? smV S ???? 代入上式公式得 mmd ? 圓整之后液體進(jìn)出口管徑為 260?d 2 底液出口管徑:選擇 mmd 75? 3 泵的選型由計(jì)算結(jié)果可以選用 。 這里選用分塊梁式支承板。在直徑較大的塔中,當(dāng)填料環(huán)尺寸較小時(shí),也可采用間距較大的柵板 . 2)氣體噴射式支承板 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工單元操作課程設(shè)計(jì) 23 氣體噴射式支承板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:為氣體和液體提供了不同的通道,氣體易于進(jìn) 入填料層,液體也可自由排出,避免了因液體積聚而發(fā)生液泛的可能性,并有利于液體的均勻再分配。 1)柵板式支承板 柵板式的支承結(jié)構(gòu)較為常見(jiàn),由豎立的扁鋼制成。因此每隔一定的距離設(shè)置液體再分布器裝置,以克服此現(xiàn)象。 設(shè)計(jì)結(jié)果為:二級(jí)槽共設(shè)七道,在槽側(cè)面開(kāi)孔,槽寬為 80nm,槽 高度為 210nm。8 ???? 計(jì)算得填料層高度 9600mm, mmmm 96007300 ? 故需分為兩段,每段高 填料層壓降計(jì)算 采用 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算填料層壓降。 得 : 39。39。 aKuuaK LFL ???????? ???????? ??? 39。 由手冊(cè)查得, 25℃ 時(shí)水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下: 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工單元操作課程設(shè)計(jì) 9 密度為 : mkgL ?? 粘度 : ? ?hmkgaPL ???? 2 1 7 0 0 8 9 7 ? : 表面張力: 29 3 2 7 3 hkgcmd y nL ??? SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù) 為: hmsmD L 2629 ?? ???? 氣象物性數(shù)據(jù) 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 m o lgMyM iivm 8 8 4 7 5 2 ?????? ? 混合氣體的平均 密度為 ? ? 32 6 2 9 83 1 ?????? 混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度,查手冊(cè)的 25℃空氣的粘度為 ? ?hmkgsPaV ????? ? 0 6 5? 25℃ 時(shí) SO2 在水中的擴(kuò)散系數(shù) : hmsmD V 225 ??? ? 氣液兩相平衡時(shí)的數(shù)據(jù) 常壓下 25℃ SO2 在水中的亨利系數(shù)為 kPaE ?? 相平衡常數(shù)為 ???? PEm 溶解度系數(shù)為 33 k P amk m olEMH ????? ? 物料衡算 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工單元操作課程設(shè)計(jì) 10 全塔 全塔物料衡算圖所示是一個(gè)定態(tài)操作逆流接觸的吸收 VRY1 LSX2 塔,圖中各符號(hào)的意義如下 : VR惰性氣體的流量, kmol/h; LS純吸收劑的流量, Kmol/h; Y1,Y2進(jìn)出吸收塔氣體的摩爾比 X1,X2出塔及進(jìn)塔液體中溶質(zhì)物質(zhì)的量的比。由于高徑比減少,使得氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮短,減 少了氣體通過(guò)填料層的阻力。 對(duì)于水吸收 SO2 的過(guò)程,操作溫度及操作壓力較低,工業(yè)上通常選用塑料散裝填 料。一般來(lái)說(shuō),任何一種吸收劑都難以滿足以上所 有要求,選用是要針對(duì)具體情況和主要因素既考慮工藝要求又兼顧到經(jīng)濟(jì)合理性。 主要有逆流操 作、并流操作、吸收劑部分再循環(huán)操作、單塔或多塔串聯(lián)操作,根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)、 工藝特點(diǎn),結(jié)合各種流程的優(yōu)缺點(diǎn), 逆流操作時(shí)傳質(zhì)平均推動(dòng)力大,分離程度高, 吸收劑利用率高,所以此次設(shè)計(jì)采用常規(guī)逆流操作的流程。 設(shè)備方案 根據(jù)設(shè)備要求,確定選用什么形式的設(shè)備。 ( 4) 廢棄的治理 很多工 業(yè)廢氣中含有 SO2 、 NOX (主要是 NO 及 NO2) 、汞蒸氣等有害成分,雖然濃度一般甚低,但對(duì)人體和環(huán)境仍危害甚大而必須進(jìn)行治理。 吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 ( 1) 原料氣的凈化為除去原料氣中所有的雜質(zhì),吸收可說(shuō)是最常用的方法。填料塔中裝有諸如瓷環(huán)之類(lèi)的填料;氣液接觸在填料中進(jìn)行。另外,傳質(zhì)速率與推動(dòng)力成正比,與阻力成反比,兩相的濃度距離平衡 濃度越大,則傳質(zhì)的推動(dòng)力越大,傳質(zhì)速率與越大。混合氣體中某一組分能否進(jìn)入液相,既取決于氣相中該 組分的分壓 也取決于溶液里該組分 的平衡蒸氣壓。結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,檢修較方便。 關(guān)鍵字: 課程設(shè)計(jì) SO2 吸收填料塔 第一章 前 言 填料塔簡(jiǎn)介: 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工單元操作課程設(shè)計(jì) 5 填料塔是 塔設(shè)備 的一種。一般來(lái)說(shuō),完整的吸收過(guò)程應(yīng)包括吸收和解吸兩部分。 運(yùn)用填料塔吸收有害氣體是減少大氣污染的 有效方法之一 實(shí)際過(guò)程往往同時(shí)兼有凈化和回收雙重目的。氣體混合物的分離,總是根據(jù)混合物中各組分間某種物理和化學(xué)性質(zhì)的差異而進(jìn)行的。在化工生產(chǎn)過(guò)程中,原料氣的凈化,氣體產(chǎn)品的精制,治理有害氣體,保護(hù)環(huán)境等方面都要用到氣體吸收過(guò)程。塔內(nèi)填充適當(dāng)高 度的填料,以增加兩種流體間的接觸表面。廣泛應(yīng)用于氣體吸收、蒸餾、萃取等操作。如果混合氣體中該氣體的分壓大 于溶液中該組分的平衡蒸氣壓,這個(gè)組分便可自氣相轉(zhuǎn)移到液相,即被吸收。 吸收技術(shù)是從氣液兩相的平衡關(guān)系與傳質(zhì)速率關(guān)系著手,利用氣體混合物中各組分在特定的液體 吸收劑中的溶解度不同的基本原理,最終實(shí)現(xiàn)各組分分離的目的。板式塔中裝有篩孔塔板,氣液亮相在塔板上鼓泡進(jìn)行接觸。 ( 2) 有用組分的回收 如從焦?fàn)t煤氣中用水回收氨,再用洗油回收粗苯蒸氣(包括苯、甲苯、二甲苯等),以及從某些干燥廢氣中回收有機(jī)溶劑蒸氣等。選擇適當(dāng)?shù)墓に嚭? 溶劑進(jìn)行吸收,使廢氣治理中應(yīng)用較廣的方法。若選用填料塔, 塔內(nèi)填料的型式、尺寸和材質(zhì)如何選定。 吸收劑的選擇 吸收劑性能的優(yōu)劣是決定吸收操作效果的關(guān)鍵之一,選擇應(yīng)考慮以下幾方面: (1)溶解度要大,以提高吸收速率并減少吸收劑的用量; (2)選擇性要好,對(duì)溶質(zhì)組分有良好的溶解能力,對(duì)其他組分不吸收或甚微 。 填料的類(lèi)型與選擇 填料是填料塔中氣液接觸的基本構(gòu)件, 其性能的優(yōu)劣是決定填料塔操作性能的主 要元素,因此,填料的選擇是填料塔設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。 在塑料散裝填料中, 塑料階梯環(huán)填料的綜合性能較好,故此選用 DN38 聚丙徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工單元操作課程設(shè)計(jì) 7 烯階 梯環(huán)填料。錐形翻邊不僅增加了填料的機(jī)械強(qiáng)度,而且使填料之間 由線接觸為主變成以點(diǎn)接觸為主,這樣不但增加了填料間的空隙,同時(shí)成為液體沿填 料表面流動(dòng)的匯集分散點(diǎn),可以促進(jìn)液膜的表面更新,有利于傳質(zhì)效率的提高。 VR Y2 LS X2 進(jìn)塔混合氣中各組分的 量 近似取塔平均操作壓強(qiáng)為 所以: 混合氣量 = hk m ??????? ? 混合氣 SO2 中量 = hkm o 5 2 ?? = 5 7 ?? 設(shè) 混 合 氣 體 中 惰 性 氣 體 為 空 氣 , 則 混 合 氣 體 中 空 氣 量= hkm o ?? = ?? ? ?? ? ??? ??y 混合氣進(jìn)出塔摩爾比組成 進(jìn)塔氣相摩爾比為 05 111 ????? yyY ?y徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工單元操作課程設(shè)計(jì) 11 出塔氣相摩爾體積 ? ? ? ? 0 0 2 7 5 ????? AYY ? 出塔混合氣量 出塔混合氣量 ? hk m o ??? ???? 該吸收過(guò)程為低濃度吸收,平衡 關(guān)系為直線,最小液氣比可按下式計(jì)算 2121m in XmYYYVL????????? 對(duì)于純?nèi)軇┪者^(guò)程,進(jìn)塔液相組成為 02?X in ?????????? VL 取操作液氣比為 m inm in ????????????? VLVL ???VL hk m o lL ??? 塔底吸收液組成 X1 ? ? ? ?2121 XXLYYV ??? ? ? ????X 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工單元操作課程設(shè)計(jì) 12 操作線方程 依據(jù)操作線方程 ???????? ??? XXVLYXVLY 0 0 2 7 ?? XY 填料塔的工藝尺寸的
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