【正文】 塔內(nèi)分布均勻, 矩形入口管寬/高比較大, 入口開孔之寬達(dá)塔徑的80% 以上, 加上開孔的上部有噴漿管及除霧器等較重部件沿軸向壓下, 故該設(shè)備的大開孔加強(qiáng)計(jì)算較復(fù)雜。本塔為氣液逆向反應(yīng)的立式塔, 其大致結(jié)構(gòu)如圖1 所示?！? 氣液兩相應(yīng)具有強(qiáng)烈擾動，減少傳質(zhì)阻力，提高吸收效率?！　≡O(shè)備阻力小，能耗低?！　〗Y(jié)構(gòu)簡單、便于制造和檢修。第三章 設(shè)計(jì)方案的選定一、布置工藝流程 氣體吸收的分類 氣體吸收過程通常按以下方法分類。若混合氣體中只有一個組分進(jìn)入液相，其余組分不溶（或微溶）于吸收劑，這種吸收過程稱為單組分吸收。 (2) 物理吸收與化學(xué)吸收 在吸收過程中，如果溶質(zhì)與溶劑之間不發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)，可以把吸收過程看成是氣體溶質(zhì)單純地溶解于液相溶劑的物理過程，則稱為物理吸收。 (3) 低濃度吸收與高濃度吸收 在吸收過程中，若溶質(zhì)在氣液兩相中的摩爾分率均較低（），這種吸收稱為低濃度吸收；反之，則稱為高濃度吸收。 (4) 等溫吸收與非等溫吸收 　氣體溶質(zhì)溶解于液體時，常由于溶解熱或化學(xué)反應(yīng)熱，而產(chǎn)生熱效應(yīng)，熱效應(yīng)使液相的溫度逐漸升高，這種吸收稱為非等溫吸收。［7］工業(yè)生產(chǎn)中的吸收過程以低濃度吸收為主。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。因此，吸收劑性能的優(yōu)劣往往是決定吸收效果的關(guān)鍵。 (1) 溶解度 吸收劑對溶質(zhì)組分的溶解度越大，則傳質(zhì)推動力越大，吸收速率越快，且吸收劑的耗用量越少。 (3) 揮發(fā)度 在吸收過程中，吸收尾氣往往為吸收劑蒸汽所飽和。 (4) 粘度 吸收劑在操作溫度下的粘度越低，其在塔內(nèi)的流動阻力越小，擴(kuò)散系數(shù)越大，這有助于傳質(zhì)速率的提高。［8］ 工業(yè)上常用的吸收劑有：硅膠、活性氧化鋁、活性炭、分子篩等，另外還有針對某種組分選擇性吸收而研制的吸收材料。6 n: z: C39。 V2 ?* b常用吸收劑的性能簡介如下+ B* B* j+ ~amp。 m, D U3 l W. v) I, w% {4 Z　　是一種堅(jiān)硬、無定形鏈狀和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅酸聚合物顆粒，為一種親水性的極性吸收劑。工業(yè)上用的硅膠分成粗孔和細(xì)孔兩種。1 D+ m。 Z9 h% p　　活性氧化鋁是由鋁的水合物加熱脫水制成，它的性質(zhì)取決于最初氫氧化物的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，一般都不是純粹的Al2O3,而是部分水合無定形的多孔結(jié)構(gòu)物質(zhì)，其中不僅有無定形的凝膠，還有氫氧化物的晶體。它對水有較強(qiáng)的親和力，是一種對微量水深度干燥用的吸收劑。+ p6 D4 z1 . t0 l) D4 o/ R) Zamp?；罨椒煞譃閮纱箢?，即藥劑活化法和氣體活化法。氣體活化法是把活性炭原料在非活性氣氛中加熱，通常在700℃以下除去揮發(fā)組分以后，通入水蒸氣、二氧化碳、煙道氣、空氣等，并在700~1200℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)使其活化。因而它用途遍及水處理、脫色、氣體吸收等各個方面。 g: `. `　　又稱合成沸石或分子篩，其化學(xué)組成通式為：/ D。 I　　[M2(Ⅰ)M(Ⅱ)] `! pm% z5 t7 h u( ? X　　式中M2(Ⅰ)和M(Ⅱ)分別為為一價和二價金屬離子，多半是鈉和鈣，n稱為沸石的硅鋁比，硅主要來自于硅酸鈉和硅膠，鋁則來自于鋁酸鈉和Al(HO)3等，它們與氫氧化鈉水溶液反應(yīng)制得的膠體物，經(jīng)干燥后便成沸石，一般n=2~10,m=0~9。有4A0孔徑的4A0沸石可吸收甲烷、乙烷，而不吸收三個碳以上的正烷烴。5 z$ n m: |8 i! ~ [4 I O k, e+ v6 D6 c0 pamp。 ?。 B( J5 c6 B ,使液態(tài)微量化合物添加劑變?yōu)楣虘B(tài)化合物,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定.. e m8 `( X( B39。其次還有分子篩、硅膠、活性鋁、聚合物吸收劑和生物吸收劑等等。填料有以下幾種：根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料。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、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等。拉西環(huán)填料的氣液分布較差，傳質(zhì)效率低，阻力大，通量小，目前工業(yè)上已較少應(yīng)用。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。鮑爾環(huán)是一種應(yīng)用較廣的填料。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。階梯環(huán)的綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)，成為目前所使用的環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種。環(huán)矩鞍填料將環(huán)形填料和鞍形填料兩者的優(yōu)點(diǎn)集于一體，其綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)和階梯環(huán)，在散裝填料中應(yīng)用較多。矩鞍環(huán)填料床層具有較大的空隙率，床層內(nèi)多為圓弧形液體通道，減少了氣體通過床層的阻力，也使液體向下流動時的徑向擴(kuò)散系數(shù)減小。規(guī)整填料種類很多，根據(jù)其幾何結(jié)構(gòu)可分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等。工業(yè)上應(yīng)用最早的格柵填料為木格柵填料。格柵填料的比表面積較低，主要用于要求壓降小、負(fù)荷大及防堵等場合。和45176。各盤填料垂直裝于塔內(nèi)，相鄰的兩盤填料間交錯90176。波紋填料按結(jié)構(gòu)可分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料兩大類，其材質(zhì)又有金屬、塑料和陶瓷等之分。填料在加工過程中必須保持其原有結(jié)構(gòu)，并保持惰性、不溶性、熱穩(wěn)定性、不揮發(fā)性、無催化活性和低的吸附性。容易處理，堆積密度高，水分含量低，低塵，無毒性。［10］五、填料規(guī)格的選擇填料規(guī)格是指填料的公稱尺寸或比表面積。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費(fèi)用也增加很多。因此，對塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定，一般塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應(yīng)大于8。選用時應(yīng)從分離要求、通量要求、場地條件、物料性質(zhì)及設(shè)備投資、操作費(fèi)用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足技術(shù)要求，又具有經(jīng)濟(jì)合理性。設(shè)計(jì)時應(yīng)靈活掌握，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一的原則來選擇填料的規(guī)格。［11］由手冊查得，25oC時水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度為：ρL=黏度 ： μL=103pah)表面張力為：σL=SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù)為：DL=105cm2/s=106m2/h 氣相物性數(shù)據(jù)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為：Mvm=∑yiMi=+29=混合氣體的平均密度為：ρvm= =≈混合氣體的黏度可近似取為空氣的黏度，查手冊得25oC空氣的黏度為： μv=105pah)查手冊得SO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為: Dv=105m2/s=(依D=D0(P0/P)(T/T0)，其中273k時，105m2/s,查《化學(xué)工程基礎(chǔ)》 氣液相平衡數(shù)據(jù)由手冊查得。m3) 物料衡算全塔物料衡算圖2－12所示是一個定態(tài)操作逆流接觸的吸收塔，圖中各符號的意義如下:V－惰性氣體的流量，kmol/h。Y1,Y2－進(jìn)出吸收塔氣體的摩爾比；X1,X2－出塔及進(jìn)塔液體中溶質(zhì)物質(zhì)量的比。進(jìn)塔氣體摩爾比：Y1===出塔氣體摩爾比：Y2=Y1(1ΦA(chǔ))=()=進(jìn)塔惰性氣體的流量：V=()=由設(shè)計(jì)任務(wù)知該吸收過程屬于低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比可按下式計(jì)算，即:()min=對于純?nèi)軇┪者^程，進(jìn)塔液相組成為：X2=0代入數(shù)值，得：()min==，即=()min所以==又因?yàn)閂=所以L==由V(Y1Y2)=L(X1X2)， 求得吸收液出塔濃度為：X1==依操作線方程Y=X+(Y2 X2)因?yàn)? Y2= X2=0所以：Y=+ 填料塔的工藝尺寸的計(jì)算通常由泛點(diǎn)氣速來確定空塔操作氣速。［12］填料的泛點(diǎn)氣速可由Eckert通用關(guān)聯(lián)圖查得， 氣相質(zhì)量流量為：WG=qvρvm=2604=液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計(jì)算，即：WL==采用Ecekert通用關(guān)聯(lián)圖法計(jì)算泛點(diǎn)氣速UF。WG、WL——分別為氣體和液體的質(zhì)量流量，kg/s。對于其他填料，尚無可靠的填料因子數(shù)據(jù)。［12］Eckert通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為：X=()=()=查圖得縱坐標(biāo)值為Y==式中：WL—液體的質(zhì)量流速，kg/h； WG—?dú)怏w的質(zhì)量流速，kg/h； ρG—?dú)怏w密度，kg/m3； ρL—液體密度，kg/m3； φ—實(shí)驗(yàn)填料因子，m1； μ—液體的黏度，mPa常用散裝填料的泛點(diǎn)填料因子填料尺寸/mm填料名稱DN16DN25DN38DN50DN76瓷拉西環(huán)1300832600410瓷矩鞍1100550200226塑料鮑爾環(huán)55028018414092金屬鮑爾環(huán)410117160塑料階梯環(huán)260170127金屬階梯環(huán)260160140金屬環(huán)矩鞍170150135120（《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》表68）查表地φF=200m1uF= ==取u=uF==因?yàn)镈=所以D=≈圓整塔徑,取D=泛點(diǎn)率校核：由于泛點(diǎn)附近流體力學(xué)性能的不穩(wěn)定性，一般較難穩(wěn)定操作，故一般要求泛點(diǎn)率在50%85%之間，而對于易起泡的物系可低于40%；［13］u====100％=52％(在允許范圍50%85%內(nèi))填料規(guī)格校核==8(在允許范圍內(nèi))以上式中：uF—泛點(diǎn)氣速，m/s； u空塔氣速,m/s；ρL—液體密度，kg/m3；ρG—?dú)怏w密度，kg/m3；WG，WL—?dú)庖合噘|(zhì)量流量，kg/h；g—重力加速度，；μL—液體黏度，mp/s； φ填料因子，1/ m；：填料塔的液體噴淋密度是指單位時間、單位塔截面上液體的噴淋量，其計(jì)算式為：U=式中：U—液體噴淋密