【正文】 化工原理教學(xué)與實(shí)驗(yàn)中心2010年 12 月 日。20制圖正確性符合化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書制圖要求，正確繪制流程圖和工藝條件圖等。10工藝設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)選定的方案和規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行物料衡算，熱量衡算，主體設(shè)備工藝尺寸計(jì)算，附屬設(shè)備的選型等。10紀(jì)律學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真，遵守課程設(shè)計(jì)階段的紀(jì)律，作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，按時(shí)完成課程設(shè)計(jì)規(guī)定的任務(wù)，按時(shí)上交課程設(shè)計(jì)有關(guān)資料。在此次課程設(shè)計(jì)中，我得到了徐老師的指導(dǎo)與幫助，這對于我的任務(wù)的順利完成和設(shè)計(jì)的質(zhì)量上都有很大的提高。讓理論在自己的設(shè)計(jì)中盡可能接近現(xiàn)實(shí)。另外，對于一次獨(dú)立的課程設(shè)計(jì)任務(wù)，同時(shí)需要用到word文檔排版，visio 軟件繪圖，還有C語言編程等有關(guān)計(jì)算機(jī)能力。在這次的課程設(shè)計(jì)中，需要查閱大量的資料，瀏覽各種信息。一個(gè)月以來，從最初對課程設(shè)計(jì)的恐懼與渴望，到如今的熟悉與自信，我體會(huì)到了其實(shí)做成一件事只需要腳踏實(shí)地，要做好一件事還需要大膽創(chuàng)新，不拘一格。總之，對于設(shè)計(jì)方案，我們還需要學(xué)習(xí)和借鑒，在此基礎(chǔ)上加以大膽創(chuàng)新，從而來完善自己的設(shè)計(jì)，使之更加接近實(shí)際。學(xué)生設(shè)計(jì)的方案只是一種，由于每個(gè)人查找的文獻(xiàn)不同，計(jì)算過程中采用的方法不同，加之每人的思維方式也存在著不同，所以即使對于同一個(gè)任務(wù)，也會(huì)有不同的解決答案。在選擇離心泵的時(shí)候，不僅考慮到了吸收劑的體積流量安全系數(shù)，也考慮到了揚(yáng)程的安全系數(shù)。 塔徑為1200mm,，而且不需要分段。 修正系數(shù)，無因次 下標(biāo) 表7——液相的——?dú)庀嗟摹旌蠚饬髁俊旌蠚赓|(zhì)量流量x——溶質(zhì)在液相中的摩爾分率 無因次X——溶質(zhì)在液相中的摩爾比 無因次y——溶質(zhì)在氣相中的摩爾分率 無因次Y——溶質(zhì)在氣相中的摩爾比 無因次Z——填料層高度 m’——填料高度 m 表8————密度kg/m3——表面張力 kg/h2——平均的，對數(shù)平均的——最小的——最大的設(shè)計(jì)方案討論本次設(shè)計(jì)的用水吸收二氧化硫的填料吸收塔，采用的是聚丙烯塑料階梯環(huán)填料和逆流單程流程?！俏找毫? kmol/h——吸收劑質(zhì)量流量kg/h；——?dú)怏w質(zhì)量流量，kg/h；——密度kg/ m179?！談┯昧縦mol/h。—?dú)庀嗫倐髻|(zhì)系數(shù) kmol/()。—?dú)庀嗫偽障禂?shù)kmol/()?！?dú)饽の障禂?shù)，kmol/(m178。——混合氣體體積流量，m3/h。——液泛速度，m/s 。 ——溫度，0C?！?dú)庀嗫倐髻|(zhì)系數(shù)，無因次—— 液相總傳質(zhì)系數(shù)，無因次?！?dú)庀鄠髻|(zhì)單元數(shù)，無因次?！后w噴淋密度?！?dú)庀嗫倐髻|(zhì)單元高度，m?！?dú)庀鄠髻|(zhì)單元高度 ，m?！芙舛认禂?shù)，kmol /(m179。——重力加速度，kg/(m178。 塔徑,m。） ——擴(kuò)散系數(shù)，m178?！盍蠈拥挠行髻|(zhì)比表面積（m178。；S——脫吸因數(shù)。泛點(diǎn)率%氣體動(dòng)能因子F附屬設(shè)備計(jì)算結(jié)果匯總： 表4項(xiàng)目選型數(shù)值與計(jì)量單位液體進(jìn)出口接管熱軋無縫鋼管液體實(shí)際流速氣體進(jìn)出口接管熱軋無縫鋼管氣體實(shí)際流速吸收劑輸送管路熱軋無縫鋼管吸收劑實(shí)際流速離心泵的選型IS125100200單級單吸離心泵揚(yáng)程 H=所用聚丙烯塑料階梯環(huán)填料主要性能參數(shù)匯總： 表5項(xiàng)目符號(hào)數(shù)值與計(jì)量單位公稱直徑38mm塔徑與填料公稱直徑比值D/d8填料因子平均值170m臨界表面張力值33形狀修正系數(shù)填料分段高度推薦值h/D=8～15m壓降填料因子平均值116m1主要符號(hào)說明：英文字母 表6——填料層的潤滑比表面積m178。填料層壓力降△P3 Pa。.)液膜吸收系數(shù) (m/h)氣相總吸收系數(shù)(校正后)()液相總吸收系數(shù)（校正后）(l/h)氣相總傳質(zhì)系數(shù) kmol/()氣相傳質(zhì)單元高度填料層高度Z′填料塔上部空間高度填料塔下部空間高度塔附屬高度塔高布液孔數(shù)132點(diǎn)孔徑d0開孔上方高度液位保持管高度h′流體力學(xué)參數(shù)計(jì)算結(jié)果匯總： 表3項(xiàng)目符號(hào)數(shù)值與計(jì)量單位氣體進(jìn)口壓力降△P1 Pa。二氧化硫進(jìn)塔摩爾比Y1二氧化硫出塔摩爾比Y2惰性氣體摩爾流量G kmol/h 。氣液相平衡常數(shù)溶解度系數(shù)H kmol /(m179。a) 流量b) 流量所需的揚(yáng)程 式中 —兩截面處位頭差； —兩截面處靜壓頭之差； —兩截面處動(dòng)壓頭之差； —直管阻力； —管件、閥門局部阻力； 根據(jù)前面設(shè)計(jì)資料對上述公式各項(xiàng)進(jìn)行估算： 管路總阻力和所需壓頭計(jì)算根據(jù)管路的平立面布置，計(jì)算所得雷諾數(shù)為： （湍流）利用柏拉修斯關(guān)系式有： 根據(jù)填料塔高及泵的大體位置，管路長ｌ取13米 選用三個(gè)90。2．氣體進(jìn)料接管采用直管進(jìn)料。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管，管徑計(jì)算如下查《輸送流體用地縫鋼管：GB816320083》可知，可選用熱軋無縫鋼管管徑為。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。吸收塔內(nèi)氣體的動(dòng)能因子為氣體動(dòng)能因子在常用范圍內(nèi)。（1）氣體進(jìn)出口壓力降由后面主要接管尺寸計(jì)算可知，氣體的進(jìn)出口接管內(nèi)徑為。折板除霧器的結(jié)構(gòu)簡單有效，除霧板由的角鋼組成，板間橫向距離為25mm，垂直流過的氣速可按下式計(jì)算：式中 ——?dú)馑?，m； ——液相及氣相密度，； ——系數(shù)，；本設(shè)計(jì)中取 ，則流過的氣速所需除霧板組的橫斷面為 由上式確定的氣速范圍，除霧板的阻力為4998pa，即50.（2）排液裝置液體出口裝置既要使塔底液體順利排出，又能防止塔內(nèi)與塔外氣體串通，常壓吸收塔可采用液封裝置。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(shí)可采用旋流板除霧器。管的末端可制成下彎的錐形擴(kuò)大器，或采用其它均布?xì)饬鞯难b置。對500mm直徑以下的小塔，可使進(jìn)氣管伸到塔中心位置，管端切成45176。本次設(shè)計(jì)選用壓緊網(wǎng)板。 填料壓緊裝置與床層限制板對于散裝填料，可以選用壓緊柵板，也可以選用壓緊網(wǎng)板，在其下方根據(jù)填料的規(guī)格鋪設(shè)一層金屬網(wǎng)，并將其與壓緊柵板固定。對于散裝填料，通常選用孔管型，駝峰型支撐裝置；設(shè)計(jì)中，為防止在填料支撐裝置處壓降過大甚至發(fā)生液泛，要求填料支撐裝置的自由截面積應(yīng)大于75% 。實(shí)際設(shè)計(jì)布點(diǎn)數(shù)為n=132點(diǎn)，(見示意圖)布液計(jì)算 ： 由 L: 液體流量 m3/sn: 開孔數(shù)目: 孔流系數(shù)，～d0: 孔徑，m: 開孔上方的液位高度，m 取，m設(shè)計(jì)取 圖31 槽式液體分布器二級槽的布液點(diǎn)示意圖 取布液孔的直徑為15mm，則液位保持管中的液位高度可由公式：得，即：： 式中：：布液孔直徑，m L：液體流率，m3/s ：布液孔數(shù) ：孔流系數(shù) ：液體高度，m ：重力加速度，m/s2 值由小孔液體流動(dòng)雷諾數(shù)決定 可取 因此，取 根據(jù)經(jīng)驗(yàn) ，則液位保持管高度為： 填料支撐板填料支撐板的作用是支撐塔內(nèi)的填料。布液點(diǎn)數(shù)為點(diǎn)按分布點(diǎn)幾何均勻與流量均勻的原則，進(jìn)行布點(diǎn)設(shè)計(jì)。，本次設(shè)計(jì)的填料層不需要分段,故不需要安裝液體再分布器。當(dāng)填料層高度與塔徑之比超過某一數(shù)值時(shí)，填料層需分段。⑶自由截面積大 液體分布器的自由截面積是指氣體通道占塔截面積最小應(yīng)在35%以上。⑵操作彈性大 液體分布器的操作彈性是指液體的最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之比。為保證各分布點(diǎn)的流量均勻，需要分布器總體的合理設(shè)計(jì)、精細(xì)的制作和正確的安裝。分布點(diǎn)的排列可采用正方形、正三角形等不同方式。分布點(diǎn)在塔截面上的幾何均勻分布是較之分布點(diǎn)密度更為重要的問題。對于散裝填料，填料尺寸越大，分布點(diǎn)密度越小。液體分布器分布點(diǎn)密度的選取與填料類型及規(guī)格、塔徑大小、操作條件等密切相關(guān)，各種文獻(xiàn)推薦的值也相差較大。性能優(yōu)良的液體分布器設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足以下幾點(diǎn)：⑴液體分布均勻 評價(jià)液體分布均勻的標(biāo)準(zhǔn)是：足夠的分布點(diǎn)密度；分布點(diǎn)的幾何均勻性；降液點(diǎn)間流量的均勻性。因此塔的實(shí)際高度取H=+=(m)液體分布裝置的種類多樣，有噴頭式、盤式、管式、槽式、及槽盤式等。由，得 則有 由根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，填料層設(shè)計(jì)高度一般為 ~因此取所以設(shè)計(jì)取填料層高度為查附，對于階梯環(huán)填料，h/D=8～15,m 取則計(jì)算得填料層高度為5500mm，故不需要分段。查表511，其填料因子泛點(diǎn)氣速：對于散裝填料，泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為，泛點(diǎn)率的選擇，對于加壓操作，選擇較高的泛點(diǎn)率，減壓操作選擇較低的泛點(diǎn)率，此處取∴圓整塔徑D取。液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計(jì)算，即==氣相質(zhì)量流量為=2500=3195kg/hEckert通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為查Eckert通用關(guān)聯(lián)圖得（附錄四），式中：：泛點(diǎn)氣速 m/s g：重力加速度 ，：氣相，液相密度 kg/m3 ：液體粘度 mPah) 在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為 m2/s)= (m2/h)常壓下20℃在水中的亨利系數(shù)為相平衡常數(shù)為 溶解度系數(shù)為因?yàn)楣紾B（Y1Y2）=Ls(X1X2)無論是低濃度吸收還是高濃度吸收均適用，故物料衡算利用此式。