【正文】 ...................................21對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)述 .................................................................................................................................22參考文獻(xiàn) ...............................................................................................................................................231前 言 在化學(xué)工業(yè)中，經(jīng)常需要將氣體混合物中的各個(gè)組分加以分離，其主要目的是回收氣體混合物中的有用物質(zhì)，以制取產(chǎn)品，或除去工藝氣體中的有害成分，使氣體凈化，以便進(jìn)一步加工處理，或除去工業(yè)放空尾氣中的有害成分，以免污染空氣。塔設(shè)備按其結(jié)構(gòu)形式基本上可分為兩類；板式塔和填料塔。近年來(lái)由于填料塔結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，新型的、高負(fù)荷填料的開(kāi)發(fā)，既提高了塔的通過(guò)能力和分離效能又保持了壓降小、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。如今，直徑幾米甚至幾十米的大型填料塔在工業(yè)上已非罕見(jiàn)。為了避免化學(xué)工業(yè)產(chǎn)生的大量的含有氨氣的工業(yè)尾氣直接排入大氣而造成空氣污染，需要采用一定方法對(duì)于工業(yè)尾氣中的氨氣進(jìn)行吸收，本次課程設(shè)計(jì)的目的是根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用填料吸收塔吸收的方法來(lái)凈化含有氨氣的工業(yè)尾氣，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。利用混合氣體中各組分在同一種液體(溶劑)中溶解度差異而實(shí)現(xiàn)組分分離的過(guò)程稱為氣體吸收氣體吸收是一種重要的分離操作，它在化工生產(chǎn)中主要用來(lái)達(dá)到以下幾種目的。(2)除去有害組分以凈化氣體。一個(gè)完整的吸收分離過(guò)程，包括吸收和解吸兩個(gè)部分。2第一節(jié) 填料塔主體設(shè)計(jì)方案的確定 裝置流程的確定本次設(shè)計(jì)采用逆流操作：氣相自塔低進(jìn)入由塔頂排出，液相自塔頂進(jìn)入由塔底排出，即逆流操作。工業(yè)生產(chǎn)中多采用逆流操作。(1)溶解度 吸收劑對(duì)溶質(zhì)組分的溶解度要大，以提高吸收速率并減少吸收劑的用量。(3)揮發(fā)度要低 操作溫度下吸收劑的蒸氣壓要低，以減少吸收和再生過(guò)程中吸收劑的揮發(fā)損失。(5)其他 所選用的吸收劑應(yīng)盡可能滿足無(wú)毒性、無(wú)腐蝕性，不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點(diǎn)低、價(jià)廉易得以及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等要求。所以本設(shè)計(jì)選擇用清水作吸收劑，氨氣為吸收質(zhì)。且氨氣不作為產(chǎn)品，故采用純?nèi)軇＃?）針對(duì)物系及分離要求，選擇適宜填料；（3）確定塔徑、填料層高度等工藝尺寸（考慮噴淋密度） ；（4）計(jì)算塔高、及填料層的壓降；（5）塔內(nèi)件設(shè)計(jì)。 填料的類型與選擇填料的種類很多，根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。填料的比表面積越大，氣液分布也就越均勻，傳質(zhì)效率也越高，它與塔內(nèi)件一起決定了填料塔的性質(zhì)。塔填料的選擇包括確定填料的種類、規(guī)格及材料。 填料種類的選擇填料種類很多，根據(jù)填料方式不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，可分為環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等。(1)拉西環(huán)填料。拉西環(huán)填料的氣液分布較差，傳質(zhì)速率低，阻力大，通量小，目前工業(yè)上已很少用了。鮑爾環(huán)是在拉西環(huán)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而得。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開(kāi)孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)表面的利用率，氣體阻力小，液體分布均勻。鮑爾環(huán)是目前應(yīng)用較廣的填料之一。階梯環(huán)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間隙，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5進(jìn)液膜的表面更新，有利于傳質(zhì)效率的提高。(4)弧鞍填料。弧鞍填料的特點(diǎn)是表面全部敞開(kāi)，不分內(nèi)外，液體在表面來(lái)那個(gè)側(cè)均勻的流動(dòng)，表面利用率高，流道呈弧形，流動(dòng)阻力小。弧鞍填料強(qiáng)度較差，容易破碎，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用不多。將弧鞍填料兩端的弧形面改成矩形面，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)。(6)環(huán)矩鞍填料。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)，是工業(yè)應(yīng)用最為普遍的一種金屬散裝填料。規(guī)整填料種類很多，根據(jù)幾何結(jié)構(gòu)可分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等。波紋填料按結(jié)構(gòu)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(zhì)制造。其特點(diǎn)是壓降低、分離效率高，特別適用于精密精餾及真空精餾裝置，為難分離物系、熱敏性物系的精餾提供了有效的手段。金屬板波紋填料是板波紋填料的主要形式。波m6~4?紋板片上軋成細(xì)小溝紋，可起到細(xì)分配板片上的液體、增強(qiáng)表面潤(rùn)濕性能的作用。波紋填料的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，阻力小，傳質(zhì)效率高，處理能力大，比表面積大。綜上所述，經(jīng)分析各填料特點(diǎn)、性能，本課設(shè)選擇散裝階梯環(huán)填料。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減小，填料費(fèi)用也增加很多。因此，對(duì)塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定。表 31填料種類 D/d 的推薦值拉西環(huán) D/d 20~30?鞍環(huán) D/d 15鮑爾環(huán) D/d 10~15階梯環(huán) D/d8環(huán)矩鞍 D/d8 填料材質(zhì)的選擇工業(yè)上，填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類.(1)陶瓷填料。陶瓷填料因其質(zhì)脆、易碎，不易在高沖擊強(qiáng)度下使用。(2)金屬填料。碳鋼填料造價(jià)低，且具有良好的表面濕潤(rùn)性能，對(duì)于無(wú)腐蝕或低腐蝕性物系應(yīng)優(yōu)先考慮使用；不銹鋼填料耐腐蝕性強(qiáng)，一般能耐 以外常見(jiàn)物系的腐蝕，但其造價(jià)較高；鈦材、特種合金cl?鋼等材質(zhì)制成的填料造價(jià)級(jí)高，一般只在某些腐蝕性極強(qiáng)的物系下使用。(3)塑料填料。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無(wú)機(jī)酸、堿和有機(jī)溶劑的腐蝕。聚丙烯填料在低溫（低于 0℃）時(shí)具有冷脆性，在低于 0℃的條件下使用要謹(jǐn)慎，可選用耐低溫性能好的聚氯乙烯填料。塑料填料的缺點(diǎn)是表面潤(rùn)濕性能較差，在某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合，需要對(duì)其表面進(jìn)行處理，以提高表面潤(rùn)濕性能。 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) 液相物性數(shù)據(jù)對(duì)低濃度吸收過(guò)程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。查手冊(cè)得 20 時(shí)，空氣的黏度C??????????注： 1 1Pa..s=1kg/? 22PaNks?? 氣液相平衡數(shù)據(jù)由手冊(cè)查得，常壓下，20 時(shí)，NH 在水中的亨利系數(shù)為 E=在水中的溶解度: H=,相平衡常數(shù)： ????PMEmSL?溶解度系數(shù): )/(? 物料橫算1. 進(jìn)塔氣相摩爾比為 0869..1??Y92. 出塔氣相摩爾比為 ?Y對(duì)于純?nèi)軇┪者^(guò)程，進(jìn)塔液相組成為： (清水)02?X混合氣體流量： /?惰性氣體流量： )(6.)08(??最小液氣比： ..)(2121min ?????XYL取實(shí)際液氣比為最小液氣比的 倍，則可得吸收劑用量為： )/(.???)(1????YVXV——單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)吸收塔的惰性氣體量，kmol/s。Y Y2——分別為進(jìn)塔及出塔氣體中溶質(zhì)組分的摩爾比，koml/koml。液氣比 ???VL?經(jīng)計(jì)算該吸收過(guò)程為低濃度吸收過(guò)程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。10第二節(jié) 填料塔工藝尺寸的計(jì)算填料塔工藝尺寸的計(jì)算包括塔徑的計(jì)算、填料