【正文】 ???????????])([])([ 得， hak p ahmk mo laLG 13 8 3 3 ]) 7 8 ([)/(8 5 6 ]) 7 8 ([?????????????????? 則 )/(111111 3 k p ahmk m o laHaaLGG ????????????? 由 mPa VaK VH GYOG 2 ???????????? ? 由 mNHZ OGOG ????? mZ 2 5 6 ???? 設(shè)計(jì)取填料層高度為： mZ 12? 查表：對于階梯環(huán)填料， mhDh 6,15~8ma x ?? 將填料層分為兩段設(shè)置，每段 6m，兩段間設(shè)置一個(gè)液體再分布器 。 A、 K 值 散裝填料類型 A K 規(guī)整填料類型 A K 塑料鮑爾環(huán) 金屬階梯環(huán) 11 金屬鮑爾環(huán) 瓷矩鞍 塑料階梯環(huán) 金屬環(huán)矩鞍 取泛點(diǎn)率為 ，即 smuu F / ???? smuVD S/ 320214??? ??? ? 圓整后取 mD ? D—— 塔徑， m； V—— 操作條件下混合氣體的體積流量， m3/s 。 s?；旌蠚怏w的黏度可近似取為空氣的黏度。 X X2—— 分別為進(jìn)塔及出塔液體中溶質(zhì)組分的摩爾比， koml/koml。 L—— 單位時(shí)間內(nèi)通過吸收塔的溶解劑， kmol/s。由手冊查得 20 ℃ 水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下： 1. 399 /l kg m? ? 2. . / .l pa s k g m h? ??黏 度 ： 3. 表面張力為 : 272 .6 / 94 08 96 /z dy n c m k g h? ?? 4. 3320 : 25 /C N H H k m ol m k pa? ? ? 5. 62320 : 7. 34 10 /lCNH D m h?? ? ? 8 6. 2232 0 : 0 .2 2 5 / /vCNH D c m s m h? ?? 氣相物性數(shù)據(jù) 1. 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 )/()( k m o lkgM ?????? 2. 混合氣體的平均密度 333 / mkgRTMPV ?? ????? ?? R= 3 /m KPa kmol K?? 3. 混合氣體黏度可近似取為空氣黏度。所以本次課設(shè)選用聚丙烯填料。 塑料填料具有輕質(zhì)、廉 價(jià)、耐沖擊、不易破碎等優(yōu)點(diǎn)，多用于吸收、解吸、萃取、除塵等裝置中。其耐溫性良好，可長期在 100℃以下使用。塑料填料的材質(zhì)主要包括聚丙烯、聚乙烯及聚氯乙烯等，國內(nèi)一般多采用聚丙烯材質(zhì)。 金屬填料可制 成薄壁結(jié)構(gòu)（ ~），與同種類型、同種規(guī)格的陶瓷、塑料填料相比，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，工業(yè)應(yīng)用主要以金屬填料為主。金屬填料可用多種材質(zhì)制成，金屬材料的選擇主要根據(jù)物系的腐蝕性和金屬材質(zhì)的耐腐蝕性來綜合考慮。陶瓷填料價(jià)格便宜，具有很好的表面潤濕性，工業(yè)上，主要用于氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程。陶瓷填料具有良好的耐腐蝕性及耐熱性，一般能耐除氫氟酸以外的常見的各種無機(jī)酸、有機(jī)酸的腐蝕，對強(qiáng)堿介質(zhì)，可以選用耐堿配方制造的耐堿陶瓷填料。 常用填料的塔徑與填料公稱直徑比值 D/d 的推薦值列于。而大尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中，又會產(chǎn)生液體分布不良及嚴(yán)重的壁流，使塔的分離效率降低。 填料規(guī)格的選擇 工業(yè)塔常 用的散裝填料主要有 Dn16\Dn25\Dn38\ Dn76 等幾種規(guī)格。其缺點(diǎn)是不適用于處理黏度大、易聚合或有懸浮物的材料，且裝卸、清理困難，造價(jià)高。金屬孔板波紋填料強(qiáng)度高，耐腐蝕性強(qiáng)，特別適用于大氣直徑塔及氣、液負(fù)荷較大的場合。該填料的波紋板片上沖壓有許多mmmm 6~4 ?? 的小孔，可起到粗分配板片上的液體，加強(qiáng)橫向混和作用。盡管其造價(jià)高，但因性能優(yōu)良仍得到廣泛使用。 金屬絲網(wǎng)波紋填料是網(wǎng)波紋填料的主要形式，是由金屬絲網(wǎng)制成的。工業(yè)上應(yīng)用的規(guī)整填料絕大部分為波紋填料。下圖為幾種實(shí)體填料： 拉西環(huán) 鮑爾環(huán) 階梯環(huán) 弧鞍形填料 矩鞍形填料 圖 幾種實(shí)體填料 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。環(huán)矩鞍填料是兼顧環(huán)形和鞍形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而設(shè)計(jì)出的一種新型填料，該填料一般以金屬材質(zhì)制成，故又稱為金屬環(huán)矩鞍填料。目前國內(nèi)絕大多數(shù)應(yīng)用瓷拉西 環(huán)的場合，均已被矩鞍填料所取代。矩鞍填料堆積時(shí)不會套疊，液體分布較均勻。 (5)矩鞍填料。其缺點(diǎn)是易發(fā)生套疊，致使一部分填料表面被重合，使傳質(zhì)效率降低?；“疤盍蠈侔靶翁盍系囊环N，其形狀如同馬鞍，一般采用瓷 5 質(zhì)材料制成。階梯環(huán)的綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)，成為目前使用的環(huán)形填料中 最為優(yōu)良的一種。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，減少了氣體通過填料層的阻力。 (3)階梯環(huán)填料。與拉西環(huán)相比，其通量可增加 50%左右。其結(jié)構(gòu)為在拉西環(huán)的側(cè)壁上開出兩排長方形的窗孔，被切開的環(huán)壁的一側(cè)仍與壁面相連，另一側(cè)向環(huán)內(nèi)彎曲，形成內(nèi)伸的舌葉，諸舌葉的側(cè)邊在環(huán)中心相搭，可用陶瓷、塑料、金屬等材質(zhì)制造。 (2)鮑爾環(huán)填料。其結(jié)構(gòu)為外徑與高度相等的圓環(huán)，可用陶瓷、塑料、金屬等材質(zhì)制造?，F(xiàn)介紹幾種典型的散裝填料。 散裝填料 散裝填料是一個(gè)個(gè)具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機(jī)的方式堆積在塔內(nèi)，又稱為亂堆填料或顆粒填料。填料的種類主要從傳質(zhì)效率、通量、填料層的壓降來考慮，填料規(guī)格的選擇常要符合填料的塔徑與填料公稱直徑比值 D/d。因此，填料的選擇是填料塔設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。 塔填料（簡稱為填料）是填料塔的核心構(gòu)件，它提供了氣、液兩相相接觸傳質(zhì)與傳熱的表面，其性能優(yōu)劣是決定填料塔操作性能的主要因素。 因?yàn)橛盟鑫談?，故采用純?nèi)軇? 附圖：工業(yè)常用吸收劑 3 溶質(zhì) 溶劑 溶質(zhì) 溶劑 氨 水、硫酸 丙酮蒸汽 水 氯化氫 水 二氧化碳 水、堿液 二氧化硫 水 硫化氫 堿液、有機(jī)溶劑 苯蒸汽 煤油、洗油 一氧化碳 銅氨液 課程設(shè)計(jì)任務(wù) 1. 氣體混合物成分：空氣和氨 2. 空氣中氨的含量 : % （體積含量即為摩爾含量） 3. 混合氣體流量 3200 m3/h 4. 操作溫度 293K 5. 混合氣體壓力 6. 尾氣氨含量 % 7. 采用清水為吸收劑 8. 填料類型：采用聚丙烯鮑爾環(huán)填料 設(shè)計(jì)步驟： （ 1）根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和工藝要求，確定設(shè)計(jì)方案 。水廉價(jià)易得，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，選擇性好，符合吸收過程對吸收劑的基本要求。 吸收劑對溶質(zhì)的組分要有良好地吸收能力，而對混合氣體中的其他組分不吸收，且揮發(fā)度要低。 (4)黏度 吸收劑在操作溫度下的黏度越低，其在塔內(nèi)的流動性越好，有助于傳質(zhì)速率和傳熱速率的提高。 (2)選擇性 吸收劑對溶質(zhì)組分要有良好的吸收能力，而對混合氣體中其他組分不吸收或吸收甚微，否則不能直接實(shí)現(xiàn)有效分離。 吸收劑的選擇 吸收過程是依靠氣體溶質(zhì)在吸收劑中的溶解來實(shí)現(xiàn)的，因此，吸收劑性能的優(yōu)劣，是決定吸收操作效果的關(guān)鍵之一，選擇吸收劑時(shí)應(yīng)著重考慮以下幾方面。 逆流操作的特點(diǎn)是：傳質(zhì)平均推動力大，傳質(zhì)速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。典型過程有單塔和多塔、逆流和并流、加壓和減壓等。 (3)制備某種氣體的溶液。 (1)分離混合氣體以獲得一定的組分。設(shè)計(jì)采用填料塔進(jìn)行吸收操作是因?yàn)樘盍峡梢蕴峁┚薮蟮臍庖簜髻|(zhì)面積而且填料表面具有良好的湍流狀況，從而使吸收過程易于進(jìn)行，而且，填料塔還具有結(jié)構(gòu)簡單、壓降低、填料易用耐腐蝕材料制造等優(yōu)點(diǎn)，從 而可以使吸收操作過程節(jié)省大量人力和物力。隨著對填料塔的研究和開發(fā)，性能優(yōu)良的填料塔必將大量用于工業(yè)生產(chǎn)中。因此，填料塔已經(jīng)被推廣到大型氣、液操作中，在某些場合還代替了傳統(tǒng)的板式塔。以前在工業(yè)生產(chǎn)中，當(dāng)處理量大時(shí)多用板式塔，處理量小時(shí)采用填料塔。吸收操作是氣體混合物分離方法之一，它是根據(jù)混合物中各組分在某一種溶劑中溶解度不同而達(dá)到分離的目的。要求： ① 塔頂排放氣體中含氨低于 %____（體積分?jǐn)?shù)）； （二） 操作條件 （ 1）操作壓力：常壓 （ 2）操作溫度： 20℃ （ 3）吸收劑用量為最小用量的倍數(shù)自己確定 （三） 填料類型 聚丙烯階梯環(huán)吸收填料塔 （四） 設(shè)計(jì)內(nèi)容 （ 1）設(shè)計(jì)方案的確定和說明 （ 2）