【正文】 ? ? ?? 傳質單元高度 OGH 計算： 關于填料的潤濕表面，恩田等人 提出如下關聯(lián)式， })2()22()()( x p {1tLttLt aLLUgLaLULaLUcawa?????? ????????? 查 《化工原理課程設計》 表 513 得，聚乙烯臨界表面張力 16 2427680kg / hdy n/ c m33c ???? 液體通過空塔截面的質量流速 22258 970 .65 / ( )4824 k g m hD?? ? ?? 2282427 680 824 824 132 .51 e xp{ ( ) ( ) ( )940 896 132 .5 998 .2 10( ) }998 .2 940 896 13 wtaa??? ? ? ? ? ? ?? ? ????? 由設計題目可知： KGa=(m3 由 手冊查得， 20℃ 時水的有關物性數(shù)據(jù)如下： 密度為 399 8. 2 /L kg m? ? 黏度為 0 .0 0 1 . 3 .6 / ( . )LaP s k g m h? ?? 表面張力為 272 .6d y n / c m 94 08 96 kg /L h? ?? SO2在水中的擴散系數(shù)為 5 2 6 31 .4 7 1 0 c / s 5 .2 9 1 0 /LD m m h??? ? ? ? 氣相物性 數(shù)據(jù) 混合氣體的平均摩爾質量為 7 64 .06 3 29 31 .45 g/V m i iM y M m ol? ? ? ? ? ?＋ 混合氣體的平均密度為 1 0 1 .3 3 1 .4 5 1 .2 8 6 k g /8 .3 1 4 2 9 8VmVm PM mRT? ?? ? ?? ３ 混合氣體的黏度可以近似取為空氣黏度 查手冊得 20℃時空氣的黏度為 5v 1. 81 10 0. 06 5 / ( )P a s k g m h? ?? ? ? ? ? 查手冊得 SO2在空氣中的擴散系數(shù)為 220. 10 8 / 0. 03 9 /vD c m s m h?? 氣液相平衡數(shù)據(jù) 查手冊得，常壓下 20℃ 時 SO2在水中的亨利系數(shù)為 E=103kPa V , Y 2 L , X 2 V, Y 1 L, X 1 圖 21 物料衡算示意圖 13 相平衡 常數(shù)為 m=PE=103/= 物料衡算 ⒈進塔氣相摩爾比 1110 . 0 7 0 . 0 7 5 2 71 1 0 . 0 7yY y? ? ??? ⒉出塔氣相摩爾比 2 0 .0 0 1 5 0 .0 0 1 51 0 .0 0 1 5Y ??? ⒊進塔惰性氣體流量 300 (1 279)/V K m ol h? ? ? ? 該吸收過程屬于低濃度吸收，平衡關系為直線，最小液氣比可按下式計算， 12m in 12/YYLV Y m X?? ?（ ） 對于純?nèi)軇┪者^程，進塔液相組成為 X2=0 m i n 0 . 0 7 5 2 7 0 . 0 0 1 5 3 4 . 3 40 . 0 7 5 2 7 / 3 5 . 0 4 0LV ????（ ） 取操作液氣比為 ? （ ） 1 .5 3 4 .3 4 5 1 .5 1LV ? ? ? 1435 71. 2 2979 /L K mol h? ? ? 1 2 1 2( ) ( )V Y Y L X X? ? ? 1 2 7 9 ( 0 . 0 7 5 2 7 0 . 0 0 1 5 )1 4 3 7 1 . 2 0019 0 . 4X ??? 14 填料塔的工藝尺寸計算 塔徑計算 采用 Eckert 通用 關聯(lián)圖 計算泛點氣速 進塔氣相流量轉化為標準狀況為 hmVs / 3???? 氣相質量流量為 3 0 0 3 1 .4 5 9 4 3 5 /Vw k g h? ? ? 液相質量流量為 ? ? ? 采用 Eckert 通用關聯(lián)圖計算冷卻氣速 查 Eckert 關聯(lián)圖的橫坐標為 L 0 . 5 0 . 52 5 8 9 7 0 . 6 5 1 . 2 8 6( ) ( )9 4 3 5 9 9 8 . 2 0 . 9 8 5VvLww ?? ? ? ? 查 Eckert 關聯(lián)圖的縱坐標為 L2 ug ?? ???? VFu = 查《化工原理課程設計》表 511 得 38mm的聚丙烯階梯環(huán)，填料因子 1170m? ?? 0 . 2 0 . 20 . 0 2 4 0 . 0 2 4 9 . 8 1 9 9 8 . 2 1 . 0 3 7 /1 7 0 1 1 . 2 8 6 1LF F V Lgu m s?? ? ? ? ??? ? ?? ? ? Fuu =～ 取 0 .6 5 0 .6 5 1 .0 3 7 0 .6 /74Fu u m s? ? ? ? 由 4 4 7 3 3 5 .3 8 / 3 6 0 0 1 .9 63 .1 4 0 .6 7 4SVDmu? ?? ? ?? 圓整塔徑，取 D= 泛點率校核： 實際空速 224 4 7 3 3 5 .3 8 / 3 6 0 0 0 .6 4 9 /3 .1 4 2SVu m sD? ?? ? ?? 15 0 .6 4 9 1 0 0 6 2 .5 81 .0 3 7Fuu ? ? ? ? ? （在 50%～ 85%范圍內(nèi)） 填料規(guī)格校核： 2021 5 2 .3 638Dd ? ? ? ? 液體噴淋密度校核： 對于 d≤75㎜的散裝填料，取最小潤濕速率為（ LW） min= 表 11 國產(chǎn)塑料階梯環(huán)填料幾何特性數(shù)據(jù)： 公稱尺寸 Dg/mm 外徑高厚 dHδ/(mmmmmm) 堆積個數(shù)n/(個 /m3) 堆積密度γP/(kg/m3) 比表面積a/(m2/m3) 空隙率ε/% 干填料因子a/ε3/m1 38 38191 27200 12 第二章 填料塔工 藝尺寸的計算 基礎物性數(shù)據(jù) 液相物性數(shù)據(jù) 此次設計為低濃度吸收。 填料的確定 該系統(tǒng)不屬于難分離物系，可選用散裝填料，系統(tǒng)中含有 SO2有一定的腐蝕性，所以考慮選用塑料階梯環(huán)，由于系統(tǒng)對壓降無特殊要求，考慮到不同尺寸階梯環(huán)的傳質性能，選用 D38 塑料階梯環(huán)填料。若使用Φ 25 ㎜以下的小填料，則效率的提高彌補不了由通過能力降低和成本增高帶來的缺點。大塔常使用Φ50 ㎜的填料。為使填料床層 11 結構均勻，保證較好的分離效率，填料尺寸應與塔徑大小相匹配。塔內(nèi)一段用規(guī)整填料，而其他部分則用規(guī)整填料。 一般而言，對于需要理論塔板數(shù)很多的難分物系的分離，應優(yōu)先考慮選用較高效或高效的規(guī)整材料；對于對于需要理論板數(shù)不多的容易分離物系的分離，應優(yōu)先考慮選用較高效的新型 散堆填料。 （ 2） 填料種類的選擇 在選擇填料時，應綜合考慮填料的通過能力、壓降、傳質效率、操作彈性和成本等各項指標。但迄今為止，尚無關于材料耐腐蝕性能的統(tǒng)一準則，因為耐腐蝕性往往與 材料和介質系統(tǒng)，溫度和作用時間，以及材料收到的額外負荷（電流、機械應力等）密切相關。因此，在選用填料材料時必須兼顧材料的性能和價格，選用合適的材料。所有填料在收到化學、機械和惹的作用下均會老化、磨損、甚至喪失其性能。在滿足以上三項要求的基礎上，通過分析比較，最后選定出經(jīng)濟合理的材質。其次，考 慮在操作溫度下，經(jīng)久耐用不變形。陶瓷類有輕質陶瓷、重質陶瓷、耐酸陶瓷、耐堿陶瓷等。金屬類有碳鋼、鋁、低合金鋼、不銹鋼、鉬鈦合金以及純鈦等。 10 填料的選擇 填料的選擇包括填料材質的選擇、填料種類的選擇、填料尺寸（規(guī)格）的選擇等內(nèi)容。 應予指出，一座填料塔可以選用同種類型，同一規(guī)格的填料，也可選 用同種類型，不通規(guī)格的填料；可以選用同種類型的填料，也可以選用不同類型的填料，有的塔段可選用規(guī)整填料，而有的塔段可選用散裝填料。 工業(yè)上常用規(guī)整填料的型號和規(guī)格的表示方法很多，國內(nèi)習慣用比表面積表示，主要有 125， 150， 250， 350， 500， 700 等幾種規(guī)格，同種類型的規(guī)整填料，其表面積越大，傳質效率越高，但阻力增加，通量減小，填料費用也明顯增加。以代號 BX（或 X）表示，傾角為 45176。和 45176。波紋填料按結構分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料兩大類，可用陶瓷、塑料、金屬等材質制造。 （ 2） 規(guī)整填料 規(guī)整填料是按一定的幾何圖形排列，整齊堆砌的填料。 （ 1） 散裝填料 散裝填料是一個個具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機的方式堆積在塔內(nèi)，又成為亂堆填料或者顆粒填料。 在選擇填料時，一般要求比表面積及空隙率要大，填料的潤濕性能要好，單位體積的填料質量輕，造價低，并且有足夠的力學強度。 9 填料性能的優(yōu)劣通常根據(jù)通量、效率及壓降三要素來衡量。 填料的類型與選擇 填料的特性 在填料塔內(nèi)，氣體由填料間的空隙流過，液體在填料表面形成液膜并且沿填料間的空隙而下流，氣、液兩相間的傳質過程在潤濕的填料表面上進行。用水吸收 SO2屬于中等溶解度的吸收過程，為提高傳質效率，選用逆流吸收流程。 （ 5） 其他 所選用的吸收劑還應該盡可能無毒性，無腐蝕性，不易燃，不發(fā)泡，冰點低，價廉易得，并且具有化學穩(wěn)定性。 （ 3） 揮發(fā)度 操作溫度下吸收劑的蒸氣壓要低，因為離開吸收設備的氣體往往被吸收劑蒸氣所飽和，吸收劑 的揮發(fā)度越高，其損失量便越大。當吸收劑與溶質組分間有化學反應發(fā)生時，溶解度可以大大提高，但若要循環(huán)使用吸收劑，則化學反應必須是可逆的；對于物理吸收也應該選擇其溶解度隨著操作條件改變而有顯著差異的吸收劑，以便回收。在選擇吸收劑時，應注意考慮以下幾個方面的問題。 （ 6） 吸收蒸出操作 在多組分吸收過程中，為了提高吸收液中溶質的濃度，可以采用吸收蒸出操作。此種操作因塔內(nèi)需要留較大空間，輸液、噴淋、支承板等輔助裝置增加，使設備投資加大。吸收劑部分再循環(huán)操作較逆流操作的平均推動力呀低，并且需要設置循環(huán)泵，操作費用增加。應用情況：當吸收過程的平衡曲線較平坦時，流向對推動力影響不大；易溶氣體的吸收或者處理的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。 （ 2）并流操作 氣液兩相均從塔頂流向塔底。特點：傳質平均推動力大，