【正文】 數(shù)據(jù) 9 液相物性數(shù)據(jù) 9 氣相物性數(shù)據(jù) 10 物料衡算 10 填料塔的工藝尺寸的計(jì)算 11 填料層高度計(jì)算 13 填料層壓降計(jì)算 15 3. 填料塔附件的選擇 15 液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì) 15 液體分布器的選擇 16 液體分布器的選型 16 分布點(diǎn)密度計(jì)算 16 輔助設(shè)備的計(jì)算及選型 17 填料支承設(shè)備 18 填料壓緊裝置 18 液體再分布裝置 18 除沫裝置 19 4. 結(jié)論 19 19 20 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 1. 概述與設(shè)計(jì)方案的確定 填料塔簡(jiǎn)述 塔設(shè)備在化工、石油化工、生物化工、醫(yī)藥、食品等生產(chǎn)過(guò)程中廣泛應(yīng)用的汽液傳質(zhì)設(shè)備 [1]。根據(jù)塔內(nèi) 氣液接觸部件的結(jié)構(gòu)形式，可將塔設(shè)備分為兩大類(lèi)：板式塔和填料塔。氣液兩相在塔內(nèi)進(jìn)行逐級(jí)接觸，兩相組成沿塔高呈階梯式變化。填料為氣液傳質(zhì)提供了較大的氣液接觸面積。過(guò)去，填料塔多推薦用于 ∽ 以下的塔徑。 [3] 設(shè)計(jì)方案的確定 裝置流程的確定 吸收裝置的流程主要有以下幾種。通常采用逆流操作，氣體自塔低通入，液體從塔頂灑下，因此溶液從塔底流出前與剛進(jìn)入塔的氣相接觸，可使溶液的濃度盡量提高，經(jīng)吸收后的氣體從塔頂排除前與剛?cè)胨?液體接觸，又可使出塔氣體中溶質(zhì)濃度盡量降低。而并流吸收流程是氣液兩相均從塔頂流向塔底，只有一個(gè)理論級(jí)操作，氣體凈化程度不很高，但卻可以避免塔的液泛現(xiàn)象。通常用于已下情況：當(dāng)吸收劑用量較小，為提高塔的液體噴淋密度；對(duì)于非等溫吸收過(guò)程，為控制塔內(nèi)的溫升，需取出一部分熱量。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 多塔串聯(lián)操作 若設(shè)計(jì)的填料層高度過(guò)大，或由于所處理物料等原因需經(jīng)常清理填料，為便于維修，可把填料層分裝在幾個(gè)串聯(lián)的塔內(nèi)，每個(gè)吸收塔通過(guò)的吸收劑和氣體量都相等，即為多塔串聯(lián)操作。 串 — 并聯(lián)混合操作 若吸收處理的液量很大，如果用通常的流程，則液體在塔內(nèi)的噴淋密度過(guò)大，操作氣速勢(shì)必很小 （否則易引起液泛），塔的生產(chǎn)能力很低。 根據(jù)以上述說(shuō)和本設(shè)計(jì)條件應(yīng)選擇 :逆流吸收流程 填料的選擇 填料塔的基本特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓力降小，傳質(zhì)效率高，便于采用耐腐蝕材料制造等，對(duì)于熱敏性及容易發(fā)泡的物料，更顯出其優(yōu)越性。所選的填料既要滿足生產(chǎn)工藝的要求，又要使設(shè)備投資和操作費(fèi)用低。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，又可分為環(huán)形填料、鞍蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等。 拉西環(huán)填料于 1914 年由拉西（ F. Rashching）發(fā)明，為外徑與高度相等的圓環(huán)。 鮑爾環(huán)填料是對(duì)拉西環(huán)的改進(jìn)，在拉西環(huán)的側(cè)壁上開(kāi)出兩排長(zhǎng)方形的窗孔，被切開(kāi)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。與拉西環(huán)相比，鮑爾環(huán)的氣體通量可增加 50%以上，傳質(zhì)效率提高30%左右。 矩鞍填料 將弧鞍填料兩端的弧形面改為矩形面，且兩面大小不等，即成為矩鞍填料。矩鞍填料一般采用瓷質(zhì)材料制成，其性能優(yōu)于拉西環(huán)。 階梯環(huán)填料是對(duì)鮑爾環(huán)的改進(jìn)，與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)高度減少了一半并在一端增加了一個(gè)錐形翻邊。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。 金屬環(huán)矩鞍填料 環(huán)矩鞍填料（國(guó)外稱(chēng)為 Intalox）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(chēng)為金屬環(huán)矩鞍填料。 二 .規(guī)整填料 規(guī)整填料是按一定的幾何構(gòu)形排列，整齊堆砌的填料。 格柵填料是以條狀單元 體經(jīng)一定規(guī)則組合而成的，具有多種結(jié)構(gòu)形式。目前應(yīng)用較為普遍的有格里奇格柵填料、網(wǎng)孔格柵填料、蜂窩格柵填料等，其中以格里奇格柵填料最具代表性。 波紋填料目前工業(yè)上應(yīng)用的規(guī)整填料絕大部分為波紋填料，它是由許多波紋薄板組成的圓盤(pán)狀填料，波紋與塔軸的傾角有 30176。兩種，組裝時(shí)相鄰兩波紋板反向靠疊。排列。金屬絲網(wǎng)波紋填料是網(wǎng)波紋填料的主要形式，它是由金屬絲網(wǎng)制成的。盡管其造價(jià)高，但因其性能優(yōu)良仍得到了廣泛的應(yīng)用。 脈沖填料是由帶縮頸的中空棱柱形個(gè)體，按一定方式拼裝而成的一種規(guī)整填料。在縮頸段，氣速最高，湍動(dòng)劇烈，從而強(qiáng)化傳質(zhì)。流道收縮、擴(kuò)大的交替重復(fù)，實(shí)現(xiàn)了“脈沖”傳質(zhì)過(guò)程。 填料材質(zhì)分為：陶瓷填料、塑料填料及金屬填料 陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性，陶瓷填料價(jià)格低廉，具有很好的表面濕潤(rùn)性能，質(zhì)脆、易碎是其最大缺點(diǎn)。一般多采用聚丙烯材質(zhì)。質(zhì)輕具有良好的韌性，耐沖擊不易碎，可以制成薄壁結(jié)構(gòu)。 一般耐高溫，但不耐腐蝕，能在高溫、高壓及高沖擊強(qiáng)度下使用，應(yīng)用范圍廣通量大，氣體阻力小但價(jià)高且不容易清理。其對(duì)吸收操作過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性有著十分重要的影響。 2對(duì)溶質(zhì)有較高的選擇性。 4再生性能好。 6吸收劑應(yīng)具有良好化學(xué)穩(wěn)定性好，不易燃，無(wú)腐蝕性，無(wú)毒，易 得，廉價(jià)等特點(diǎn)。因用水作吸收劑，若丙酮不作為產(chǎn)品，則采用純?nèi)軇蝗舯鳛楫a(chǎn)品，則采用含一定丙酮的蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 水溶液。對(duì)于水吸收丙酮的過(guò)程，操作溫度及操作壓力較低，塑料可耐一般的酸堿腐蝕，所以工業(yè)上通常選用塑料散裝填料。 本設(shè)計(jì)采用水做吸收劑。由手冊(cè) [ 1 ] 查得， 25℃時(shí)水的有關(guān)物性資料如下： 密度為 L? =粘度為 0 .8 9 3 7 3 .2 1 7 3 / ( )L m P a s k g m h? ? ? ? ? 表面張力為 L? =查手冊(cè) [ 2 ]丙酮在水中的擴(kuò)散系數(shù)為 ： [ 3 ] LD 式中 LD ———— 丙酮在水中的擴(kuò)散系數(shù)， 2ms T———— 溫度， K； ? ———— 溶液的黏度， Pas? ； BM ———— 容積的摩爾質(zhì)量， /kg kmol ； A? ————— 溶質(zhì)的摩爾體積， 3 /m kmol B? ———— 溶劑的締合因子（水為 ） LD = 910?? m2 /s= 610? m2 /h 1 6 1 / 2 1 / 20 . 61 .1 7 3 1 0 BBAL MTD ??????蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10