【正文】 smPa???則可知泛點(diǎn)氣速 ：fu smVLf )(. . ???????????gu設(shè)計氣速取泛點(diǎn)氣速的 70%，則吸收塔設(shè)計氣速 u： .%??fu 求吸收塔的塔徑 D 由于塔徑計算式為 VS???4 其中 為廢氣的體積流量， 則塔徑 mS ????uD? 計算每米填料的壓降△P 在設(shè)計氣速下，縱坐標(biāo) ：2LV????g ??????。其中 ； ；??????G ； m65?m4?圖 45 填料塔泛點(diǎn)及壓降普遍化關(guān)聯(lián)圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 28 頁 共 47 頁所以橫坐標(biāo) ：??????LV? ??????????查填料塔泛點(diǎn)和壓降通用關(guān)聯(lián)圖 7，可得縱坐標(biāo) =。；?， ——?dú)怏w和液體的質(zhì)量流量，kg/s ；VWL， ——?dú)怏w和液體的體積流量， m179。目前應(yīng)用最廣的是埃克特(Eckert)提出的泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖如圖 45。 則實際氣液比 5..)(.min??GL 可得液相摩爾流量 L：kmol/. ????? 液相質(zhì)量流量 ：L kmol/????MG 其中白礦油的相對質(zhì)量分?jǐn)?shù) M=350。)填料因子Φ/ 1m?鮑爾環(huán) 25 塑料亂堆 209 170 進(jìn)出塔個組分計算吸收工藝如下圖 44 所示：查《溶劑手冊》得： 二甲苯的相對分子質(zhì)量 M=；空氣的相對分子質(zhì)量 ，則吸收塔的進(jìn)口氣體中，290?M二甲苯的摩爾流量 skmol531 ??????GN空氣的摩爾流量 skmol302 .????MGN進(jìn)塔氣的組分 ：1y ?y由于吸收劑可吸收 96%的二甲苯，則進(jìn)塔氣組分 ：2y 41 106...%)96( ????????y查的二甲苯溶于白礦油時的亨利系數(shù) MPa31027?E則 ..m進(jìn)塔吸收劑為純白礦油，所以 2x被吸收的二甲苯的量△G：圖 44 吸收塔工藝 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 26 頁 共 47 頁%9 ?????????G出塔吸收液的組分 ：1x Lx1.其中 L 為吸收劑的摩爾流量(kmol/s)。/m179。 選擇換熱器的型號 由計算已知的數(shù)據(jù)查《化工設(shè)計手冊》中《管殼式熱交換器系列標(biāo)準(zhǔn)》 。對于多殼程換熱器，設(shè)置縱向折流板的目的不僅在于提高殼程流體的流速，而且是為了實現(xiàn)多殼程結(jié)構(gòu)，減小多管程結(jié)構(gòu)造成的溫差損失。 折流板和支撐板 列管式換熱器的殼程流體流通面積比管程流通截面積大，在殼程流體屬對流傳熱條件時，為增大殼程流體的流速，加強(qiáng)其湍動程度，提高其傳熱系數(shù)，需設(shè)置折流板。對于單管程換熱器，殼體內(nèi)徑由下式確定 0(1)23Dtbd???式中 t——管心距，mm； ——傳熱管外徑， mm。 多管程結(jié)構(gòu)中，隔板占有管板部分面積。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 24 頁 共 47 頁一般情況下，脹接時，取管心距 ；焊接時，取 （ 為管子外徑） 。沒程內(nèi)都采用正三角形排列，而在各程之間為了便于安裝隔板，采用矩形排列方法，排管數(shù)目表如表 44：表 44 排管數(shù)目正三角型排列每個弓形部分的管數(shù)正六角形的數(shù)目六角形對角線上的管數(shù) b六角形內(nèi)的管數(shù) 第一列 第二列 弓形部分的管數(shù)管子總數(shù)1 3 7 72 5 19 193 7 37 374 9 61 615 11 91 916 13 127 1277 15 169 3 18 1878 17 217 4 24 2419 19 271 5 30 30110 21 331 6 36 36711 23 397 7 42 43912 25 469 8 48 51713 27 547 9 2 66 61314 29 631 10 5 90 72115 31 721 11 6 102 82316 33 817 12 7 114 93117 35 919 13 8 126 1045 管心距 傳熱管和管板的連接方法有脹接和焊接兩種,當(dāng)采用脹接時，采用過小的管心距，常會造成管板變形。管子排列面積是一個正六邊形，排在六變形內(nèi)的傳熱管數(shù)為 ：TN 1)(3??aNT 若設(shè) b 為正六邊形對角上管子數(shù)目，則 2b 式中 ——排列的管子數(shù)目；TN ——正六邊形的個數(shù)。 查圖 43 得 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 ，所以此換熱器為單管程換熱器。其中校正系數(shù) 與流體的進(jìn)出口溫度有關(guān)。 換熱器的總傳熱管數(shù) N： 601??sPn 平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)若選用多管程換熱器，可提高管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，但同時也增加了換熱器的阻力，并損失部分傳熱溫差。~~~ 宗上所述應(yīng)選用 的每程管長度。 國標(biāo)(GB 151)推薦的傳熱管長度為 、。 300℃下水的密度為 ???3m℃10.???? 選用 Ф192 的換熱管，管內(nèi)流速選為 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 21 頁 共 47 頁 則 4????udVn2is? 換熱管數(shù)取 =10s 以此可計算出單管程換熱器計算所得的管子長度 L0dnA?s? 式中 ——管子外徑，m。s，均為一般流體，管內(nèi)流速為 3m/s，管間流速為? ~ [9]。.℃) 確定冷卻水的用量 L忽略換熱器的熱損失，冷卻水升溫吸熱 ?QL則 ?????ttCQL可得 s37??kg取 ；℃251t2t則 1051???所以冷卻水用量 L： ??t 廢氣的冷凝量 ?查《溶劑手冊》可知，30℃下二甲苯的飽和蒸汽壓 P=由于 , 且0VP?????又由于 ,即MmnGN所以 0000 .?????則 （其中 為溶劑二甲苯的總使用量）?0所以不凝溶劑（二甲苯）的量 ：? ???????P 由物料衡算， GL???0 可得冷能量 ：? skg3330 . ???????? 求平均傳熱溫差 mt?由已知條件可得 ℃265321???tTt 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 20 頁 共 47 頁℃523012????tTt則平均傳熱溫差 ：m ℃????ttm 求總傳熱面積 A傳熱面積 ????tKQ 選擇管徑及管速 列管換熱器中常見的流速范圍見表 43表 43 列管中換熱器中不同粘度的最大流速液體粘度/ (p a/s) 最大流速/ /s（ ） 液體粘度/ (p a/s) 最大流速/ /s（ ）＞ ~ ~ ＜ 烴類 3 根據(jù)工藝要求，所選管為 GB2770 的 252 的不銹鋼管，其中管內(nèi)走冷水，水的粘度為＜ 103pa 溶劑冷凝放熱 ：rQskJr .????G總的換熱量 Q： ?圖 42 水冷凝工藝 1 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 19 頁 共 47 頁 確定換熱器的總傳熱系數(shù) K 查表 11 ，可知該換熱器的傳熱系數(shù) K=17280W/(m178。 由于溶劑中主要成份為二甲苯和苯酚，則可以近似的取溶劑的汽化潛熱為二甲苯的汽化潛熱r。因此可選用固定管板式換熱器基本尺寸如表 42 所示：表 42 換熱器基本參數(shù) 工程直徑 DN/mm 159換熱管 Φ/mm 252管程數(shù) N/根 1管子根數(shù) n/根 11換熱管長度/mm 1500 其中，廢氣走管程，冷空氣走殼程。.℃) 取 K=100W/(m178。 廢氣放出熱量 Q： ????? 廢氣的總放熱 Q 即為整個換熱器的總傳熱量 Q（熱損失忽略不計） 。/kg； 所以每年溶劑的使用量 m=Ma70% m=500100=35000kg； 每年的總生產(chǎn)時間為 t：t=200243600= 710 溶劑的使用率 G： ????t 進(jìn)風(fēng)量 V： ??V 進(jìn)風(fēng)量的質(zhì)量流量 ：G? .????? （其中 ρ 為空氣在 25℃下的密度） 由于焙爐中進(jìn)風(fēng)量等于排廢量 G： ??G 則排廢質(zhì)量流量量 ：?????? 空氣冷凝器計算 求總熱交換量 Q 由圖 41 空氣冷卻工藝圖可知廢氣降溫 △t：圖 41 空氣冷卻工藝 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 17 頁 共 47 頁℃27536021????Tt 由于廢氣和冷空氣的比熱容 C 大致相同，忽略換熱器的熱損失，則可近似認(rèn)為冷空氣也升溫275℃。 本設(shè)計采用的是活性碳吸附劑處理廢氣，以達(dá)到凈化目的。其中炭化法最為簡單，但要制取高質(zhì)量的碳分子篩必須綜合使用這幾種方法。在分離過程中，大孔主要起運(yùn)輸通道作用，微孔則起分子篩的作用。 (5) 碳分子篩　　實際上也是一種活性炭，它與一般的碳質(zhì)吸附劑不同之處，在于其微孔孔徑均勻地分布在一狹窄的范圍內(nèi)，微孔孔徑大小與被分離的氣體分子直徑相當(dāng)，微孔的比表面積一般占碳分子篩所有表面積的 90%以上。有 4A0孔徑的 4A0 沸石可吸附甲烷 、乙烷，而不吸附三個碳以上的正烷烴。 (4) 沸石分子篩　　又稱合成沸石或分子篩，其化學(xué)組成通式為： 　　[M 2(Ⅰ)M( Ⅱ)] . mH2O 　　式中 M2(Ⅰ)和 M(Ⅱ)分別為為一價和二價金屬離子，多半是鈉和鈣，n 稱為沸石的硅鋁比，硅主要來自于硅酸鈉和硅膠，鋁則來自于鋁酸鈉和 Al(HO)3 等，它們與氫氧化鈉水溶液反應(yīng)制得的膠體物，經(jīng)干燥后便成沸石，一般 n=2~10,m=0~9?；钚蕴亢泻芏嗝?xì)孔構(gòu)造所以具有優(yōu)異的吸附能力。藥劑活化法就是在原料里加入氯化鋅、硫化鉀等化學(xué)藥品，在非活性氣氛中加熱進(jìn)行炭化和活化。 (3) 活性炭　　是將木炭、果殼、煤等含碳原料經(jīng)炭化、活化后制成的。它對水有較強(qiáng)的親和力，是一種對微量水深度干燥用的吸附劑。 (2) 氧化鋁 活性氧化鋁是由鋁的水合物加熱脫水制成，它的性質(zhì)取決于最初氫氧化物的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，一般都不是純粹的 Al2O3,而是部分水合無定形的多孔結(jié)構(gòu)物質(zhì)，其中不僅有無定形的凝膠，還有氫氧化物的晶體。工業(yè)上用的硅膠分成粗孔和細(xì)孔兩種。 (1) 硅膠是一種堅硬、無定形鏈狀和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅酸聚合物顆粒，分子式為 ，為一種親水性的極性吸附劑。 吸附劑的種類 工業(yè)上常用的吸附劑有：硅膠、活性氧化鋁、活性炭、分子篩等，另外還有針對某種組分選擇性吸附而研制的吸附材料。 　　衡量吸附劑的主要指標(biāo)有：對不同氣體雜質(zhì)的吸附容量、磨耗率、松裝堆積密度、比表面積、抗壓碎強(qiáng)度等。吸附劑可按孔徑大小、顆粒形狀、化學(xué)成分、表面極性等分類，如粗孔和細(xì)孔吸附劑，粉狀、粒狀、條狀吸附劑，碳質(zhì)和氧化物吸附劑，極性和非極性吸附劑等。 吸附器 吸附劑 吸附劑是能有效地從氣體或液體中吸附其中某些成分的固體物質(zhì)。缺點(diǎn)是結(jié)垢復(fù)雜，制造要求高，加熱面積不大，且消耗動力。 (3) 旋轉(zhuǎn)刮板式蒸發(fā)器 此種蒸發(fā)器專為高粘度溶液和 漿狀物料的蒸發(fā)而設(shè)計。 (2) 降膜式蒸發(fā)器 料液有加熱室頂部進(jìn)入，經(jīng)液體分布器后呈膜狀向下流動，蒸發(fā)溫和，液體滯留量小，過程反應(yīng)靈敏易控制，有利于提高產(chǎn)物質(zhì)量。 (3) 強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器 為提高循環(huán)速度，采用泵進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，減少加熱面上結(jié)垢的可能，且流體流動不依賴熱虹吸。管束中央有一根直徑較大的中央循環(huán)管，流體的兩部分受熱不同發(fā)生熱虹吸，中央循環(huán)管科促進(jìn)流體的熱虹吸。 蒸發(fā)器 根據(jù)物料的不同性質(zhì)，又各種不同結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器。 ③ 孔板式分布器 對液體的分布情況于槽式的相同，但對氣體阻力較大。 常用的液體分布器有： ① 多孔管式分布器 能適用于較大的流體流量波動，對安裝水平要求不高對氣體阻力小。 (2) 液體分布器 液體分布器對填料塔性能影響極大。對于普通填料，支撐板的自由截面積不低于全塔面積的 50%，應(yīng)大于填料層的自由截面積。 填料塔附屬結(jié)構(gòu) (1) 支撐板 支撐板主要用途是支持填料，同時又能保證氣液兩相流動順利。國家有關(guān)部門鑒于該填料具有以上優(yōu)點(diǎn)，已要求推廣使用高效花環(huán)填料洗苯塔 [16]。這種填料在蘇、美應(yīng)用較多。 (3) 金屬螺旋填料塔 金屬螺旋填料塔采用鋼帶和鋼絲繞成，其比表面積大，重度小,由于形狀復(fù)雜，填料層的持液量大，因此吸收劑與煤氣接觸時間較長，又由于煤氣通過填料時攪動激烈，因而吸收效率較高。 (2) 鋼板網(wǎng)填料塔 該塔型在國內(nèi)已被采用。