【正文】 gas in the liquid ponent in the solubility of isolated differences to a gaseous mixture of homogeneous . In the production ,it is being used in producing of chemical raw materials, gas purification and recycling of useful ponents and so on. The absorption chamber was mad that the fluid assumes the continuous contact the gas fluid mass transfer equipment. On base plate39。s place above has the liquid to distribute the installment, thus causes the liquid to spray evenly on the padding level. The chemical principle curriculum project39。s in acetone, under the operating condition which assigns to the padding absorption tower carries on the material balance. This design including design proposal selection, major installation39。s structural design and craft size design calculation, flow chart, major installation39。Absorption chamber。Acetone。這些物料幾乎都是混合物 ,而且大部分都是均相物系 ,往往不能滿足生產(chǎn)要求 ,需要把它們分離成較為純凈的物質(zhì) [1]。這種分離是物質(zhì)在相際間的轉(zhuǎn)移過程 ,即物質(zhì)傳遞過程 ,也是化工生產(chǎn)中的單元操作。 吸收是用來分離氣體混合物的 ,是 利用混合氣體中各組分在吸收劑中的溶解度的差異而實現(xiàn)分離的操作。 吸收作為一種重要的物質(zhì)分離操作被廣泛地應(yīng)用在化工、石化等工業(yè)生產(chǎn)過程中。還可以通過吸收除去混合氣體中的有害組分使其凈化 ,例如用水或堿液除去合成氨原料氣中 的二氧化碳 ,用丙酮除去石油裂解氣中的乙炔 ,以及除去工業(yè)廢氣中的二氧化硫、硫化氫等有害物質(zhì)。 吸收劑將混合氣體中溶質(zhì)組分吸收后所得到的溶液是混合溶液 ,在生產(chǎn)中常需要使溶質(zhì)從吸收后的溶液中重新釋放出來 ,實現(xiàn)最終分離 ,而液相的吸收劑有可得以再生重新使用。在化工生產(chǎn)中 ,吸收和解吸是 常用的聯(lián)合操作 ,共同構(gòu)成了一個完整的工藝流程 [5]。適用于吸收操作的設(shè)備同樣也適用于解吸操作。填料塔的結(jié)構(gòu)簡單，壓降低，填料易用耐腐蝕材料制造，尤其近年來國內(nèi)外對填料的研究與開發(fā)技術(shù)較快，一些性能優(yōu)良的新型填料不斷涌現(xiàn)，對大型填料的理論與應(yīng)用研究也不斷深入。 齊齊哈爾大學(xué)化工原理課程設(shè)計 2 吸收設(shè)備的發(fā)展 1813 年 Celler 提出泡罩塔 ,1832 年開始用于釀造工業(yè)。二十世紀(jì)初期 ,隨著煉油工業(yè)的發(fā)展和石油化學(xué)工業(yè)的興起 ,塔設(shè)備被廣泛使用。二十世紀(jì)中期 ,為了適應(yīng)各種化工產(chǎn)品的生產(chǎn) ,開發(fā)了一些新型塔盤 ,如條形泡罩塔盤、 S 形塔盤、篩板塔盤、浮閥塔盤、舌形塔盤等。從六十年代起 ,隨著化學(xué)及煉油工業(yè)的大型發(fā)展 ,塔設(shè)備的單塔規(guī)模也隨之增大。填料聽的最大直徑已達 15 米 ,高達 100 米 [6]。近年來 ,開發(fā)使用了斜孔塔盤、導(dǎo)向篩板、網(wǎng)孔塔盤、大孔篩板、浮閥 篩板復(fù)合塔盤以及浮動噴射塔板、旋流塔板等 [7]。 自從 1914 年出現(xiàn)拉西環(huán)填料以后，填料塔 的發(fā)展進入了科學(xué)的軌道 [8]。 1914 年第一代有規(guī)填料拉西環(huán)（ Raschingring）的出現(xiàn)，使填料塔的發(fā)展進人了科學(xué)軌道。 1937 年斯特曼填料的出現(xiàn)，使填料和填料塔又進入了現(xiàn)代發(fā)展時期。 1950 年 以后，填料塔進入了緩慢發(fā)展時期，在這個時期內(nèi)，人們注意了塔內(nèi)件的研究，力圖解決填料塔的放大問題，但由于各種板式塔的出現(xiàn)極其成功應(yīng)用，使填料 塔受到了冷落 [9]。 齊齊哈爾大學(xué)化工原理課程設(shè)計 3 1966 年 ,用于分離水和重水的第一個蘇爾采填料塔在法國投產(chǎn)。 1969 年， Viviantl 將一個填料塔固定在大離心機的旋轉(zhuǎn)臂上，首次測定了離心加速度對傳質(zhì)效率的 影響。 1971 年 Spaay 等采用不同材質(zhì)、不同尺寸的拉西環(huán)較為詳盡地研究了脈沖填料塔的兩相流動、軸向混合和傳質(zhì)特性，給出了特性速度、液滴直徑的經(jīng)驗 關(guān)聯(lián)式。 1972 年以來 ,以歐美為中心的世界硫酸制造所用的填料塔逐漸改換成陶瓷階梯環(huán) ,目前包括新建在內(nèi)其總數(shù)可達 100 座。 1980 年 5 月開始進行了階梯環(huán)填料塔的試驗 ,獲得成功。 1982 年 4 月在直徑 米的油洗塔及直徑 米的水洗塔中 ,將上段的浮閥塔板改為充填英塔洛克斯金屬填料的填料塔 [12]。 1990 年國家科委批準(zhǔn)在天津大學(xué)成立“新型填料塔及高效填料研究推廣中心”。 吸收塔是實現(xiàn)吸收操作的設(shè)備。第一類 是氣體以氣泡形態(tài)分散在液相中的板式塔、鼓泡吸收塔、攪拌鼓泡吸收塔；第二類是液體以液滴狀分散在氣相中的噴射器、文氏管、噴霧塔；第三類為液體以膜狀運動與氣相進行接觸的填料吸收塔和降膜吸收塔 [10]。通常采用逆流操作，吸收劑以塔頂加入自上而下流動，與從下向上流動的氣體接觸，吸收了吸收質(zhì)的液體從塔底排出，凈化后的氣體從塔頂排出。填料必須具備較大的比表面，有較高的空隙率、良好的潤濕性、耐腐蝕、一 定的機械強度、密度小、價格低廉等。 填料塔適用于快速和瞬間反應(yīng)的吸收過程，多用于氣體的凈化。填料塔不宜處理含塵量較大的煙氣，設(shè)計時應(yīng)克服塔內(nèi)氣液分布不均的問題。利用氣體混合物在液體吸收劑中溶解度的不同，使易溶的組分溶于吸收劑中，并與其他組分分離的過程稱為吸收 [14]。伴有化學(xué)反應(yīng)的吸收叫化學(xué)吸收。 吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 吸收的應(yīng)用 吸收在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，大致分為以下幾種 ： 原料氣的凈化為除去原料氣所含的雜質(zhì)，吸收可以說是最常用的方法。 有用組份的回收 ， 如從焦?fàn)t煤氣中用水回收氨，再用洗油回收粗苯蒸汽，以及從某些干燥廢氣中回收有機溶劑蒸汽等。如甲醇（乙醇）蒸汽經(jīng)氧化后，用水吸收 以制成甲醛（乙醛） 半 成品等 [15]。這類環(huán)境保護問題在我國已愈來愈受到重視。 當(dāng)然，以上目的有時也難以截然分開，如干燥廢氣中的有機溶劑，能回收下來就很有價值，任其排放則會污染大氣。在塔設(shè)備中能 進行的單元操作有 :精餾、吸收、解吸、氣體的增濃及冷卻等。在化工和石油化工生產(chǎn)裝置中 ,塔設(shè)備的投資費用占整個工藝設(shè)備費用的 %,煉油和煤化工生產(chǎn)裝置占 %。因此 ,塔設(shè)備的設(shè)計和研究 ,對化 工、煉油等工業(yè)的發(fā)展起著重大作用。按氣、液兩相接觸方式的不同可將吸收設(shè)備分為級式接觸和微分接觸兩大類。氣體自下而上通過板上小孔，在每一板上與溶劑接觸，其中可溶組分被部分的溶解。但是，在級式接觸過程中所進行的吸收過程仍可不隨時間而變，為定態(tài)連續(xù)過程。 級式接觸與微分接觸兩類設(shè)備不僅用于氣體吸收，同樣也用于液體精餾、萃取等其它傳單元操作。 實際過程往往同時兼有凈化和回收的雙重目的。 塔設(shè)備除了應(yīng)滿足特定的化工工藝條件 (如溫度、壓力及耐腐蝕 )外 ,為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要還應(yīng)達到下列要求 : 齊齊哈爾大學(xué)化工原理課程設(shè)計 6 （ 1） 生產(chǎn)能力大 ,即氣液處理量大 。 （ 3） 操作穩(wěn)定 ,操作彈性大 ,即氣液負(fù)荷有較大波動時仍能在較高的傳質(zhì)效率下進行穩(wěn)定的操作 ,且塔設(shè)備應(yīng)能長期連續(xù)運轉(zhuǎn) 。 （ 5） 結(jié)構(gòu)簡單可靠 ,材料耗用 量小 ,制造安裝容易 ,以達到降低設(shè)備投資的要求。隨著人們對于增大生產(chǎn)能力、提高效率、穩(wěn)定操作和降低壓力降的追求 ,推動著各種新型塔結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)和發(fā)展 [16]。即要求具有大的比表面積，并要求填料表面易于被液體潤濕。生產(chǎn)能力大，氣體壓力降小。不移引起偏流和溝流。取材容易，價格便宜。 吸收劑的選擇 在填料吸收塔的設(shè)計中，選擇合適的吸收劑，對物系的有效分離、流程的確定、溶劑的用量或循環(huán)量、設(shè)備的尺寸大小等都有至關(guān)重要的影響，也直接決定了分離操作的經(jīng)濟效益。在吸收劑同樣用量的情況下，完成一定的分離任務(wù)，選用溶解度大的溶劑，則可減小吸收設(shè)備的尺寸，從而降低設(shè)備費用。 (三 )不易揮發(fā) 吸收劑在操作條件下應(yīng)具有較低的蒸氣壓 ,避免吸收過程中吸收劑的損失 ,提高吸收過程的經(jīng)濟性 。 以上四個方面是選擇吸收劑時應(yīng)考慮的主要問題 ,其次 ,還應(yīng)注意所選擇的吸收劑應(yīng)具有良好的物理、化學(xué)性能和經(jīng)濟性 .其良好的物理性能主要指吸收劑的粘要小 ,不易發(fā)泡 ,以保證吸收劑具有良好的流動性能和分布性能 .良好的化學(xué)性能主要指其具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性 ,以防止在使用中發(fā)生變質(zhì) ,同時要求吸收劑盡可能無毒、無易燃易爆性 ,對相關(guān)設(shè)備無腐蝕性 (或較小的腐蝕性 ).吸收劑的經(jīng)濟性主要指應(yīng)盡可能選用廉價易 得的溶劑 。 （一）一步吸收流程和兩步吸收流程 一步流程一般用于混合氣體溶質(zhì)濃度較低，同時過程的分離要求不高，選用一種吸收劑即可完成任務(wù)的情況。 （二）單塔吸收流程和多塔吸收流程 單塔吸收流程是吸收過程中最常用的流程，如過程無特別需要，則一般采用單塔吸收流程。 （三）逆流吸收與并流吸收 吸收塔或再生塔內(nèi)氣液相可以逆流操作也可以并流操作，由于逆流操作具有傳質(zhì)推動力大，分離效率高（具有多個理論級的分離能力）的顯著優(yōu)點而 廣泛應(yīng)用。 （四）部分溶劑循環(huán)吸收流程 齊齊哈爾大學(xué)化工原理課程設(shè)計 9 由于填 料塔的分離效率受填料層上的液體噴淋量影響較大，當(dāng)液相噴淋量過小時，將降低填料塔的分離效率，因此當(dāng)塔的液相負(fù)荷過小而難以充分潤濕填料表面時，可以采用部分溶劑循環(huán)吸收流程，以提高液相噴淋量，改善踏的操作條件。 板式吸收塔是典型的級式接觸設(shè)備 ,氣體與液體逐級逆流接觸。在此類設(shè)備中 ,氣體每上升一塊 板 ,其可溶組分的濃度階越式地降低 。但是 ,在級式接觸過程中所進行的吸收過程仍可不隨時間而變 ,為定態(tài)連續(xù)過程。液體呈膜狀沿壁流下 ,此為壁塔或降膜塔。在這類設(shè)備中 ,氣體中的可溶組分不斷地被吸收 ,其濃度自下而上連續(xù)地降低 。 對于吸收過程 ,能夠完成其分離任務(wù)的塔設(shè)備 有多種 ,如何從眾多的塔設(shè)備中選出合適的類型是進行工藝設(shè)計的首要工作 .而進行這一項工作則需對吸收過程進行充分的研究后 ,并經(jīng)多方案對比方能得到較滿意的結(jié)果 .一般而言 ,吸收用塔設(shè)備與精餾過程所需要的塔設(shè)備具有相同的原則要求 ,即用較小直徑的塔設(shè)備完成規(guī)定的處理量 ,塔板或填料層阻力要小 ,具有良好的傳質(zhì)性能 ,具有合適的操作彈性 ,結(jié)構(gòu)簡單 ,造價低 ,易于制造 、 安裝 、 操作和維修等 。 齊齊哈爾大學(xué)化工原理課程設(shè)計 10 填料的選擇 填料的選擇包括確定填料的種類、尺寸及材質(zhì)等 .所選填料既要滿足生產(chǎn)工藝的要求 ,又要使設(shè)備投資和操作費用較低 .并且各種填料的結(jié)構(gòu)差異較大，具有不同的優(yōu)缺點，因此在使用上應(yīng)根據(jù)具體情況選擇不同的塔填料。 ： 實踐表明，填料塔的塔徑與填料直徑的比值應(yīng)保持不低于某一下限值，以防止產(chǎn)生較大的壁效應(yīng)，造成塔的分離效率下降。所以，一般大塔經(jīng)常使用 50mm的填料。對于腐蝕性介質(zhì)應(yīng)采用相應(yīng)的抗腐蝕性材料，如陶瓷，塑料，玻璃，石墨，不銹鋼等，對于溫度較高的情況，應(yīng)考慮材料的耐溫性能。 對于化學(xué)吸收 ,操作溫度應(yīng)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)而定 ,既要考慮溫度對化學(xué)反應(yīng)速度常數(shù)的影響 ,也要考慮對化學(xué)平衡的影響 ,使吸收反應(yīng)具有適宜的反應(yīng)速度 。 操作壓力的選擇 對于物理吸收 ,加壓操作一方面有利于提高吸收過程的傳質(zhì)推動力而提高過程的傳質(zhì)速率 ,另一方面 ,也可以減小氣體的體積流率 ,減小吸收塔徑 .所以操作十