水吸收二氧化硫填料吸收塔--課程設(shè)計

1、吉林花3學(xué)隧化工原理課程設(shè)計題目的設(shè)計教學(xué)院化工與材料工程學(xué)院專業(yè)班級化學(xué)工程與工藝0804班學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號08110430指導(dǎo)教師徐洪軍2010 年 12月 15日化丁原理課程設(shè)計任務(wù)書專業(yè)化學(xué)T程與T藝班級化T0804 設(shè)計人鄭人朋一. 設(shè)計題冃處理星為2500m7h水吸收二氧化硫過程填料吸收塔的設(shè)計二. 原始數(shù)據(jù)及條件生產(chǎn)能力：年處理空氣一二氧化硫混合氣2.3力噸（開丁率300人/年）。原料：二氧化硫含量為5% （廓爾分率，下同）的常溫氣體。分離要求：塔頂:氧化硫含昴不高于0.26% 。塔底二氣化硫含量不低于0.1% 。建廠地址：河南省永城市。三. 設(shè)計要求（一）編制一份設(shè)計說明書，主

2、要內(nèi)容包括：1. 摘要；2. 流程的確定和說明（附流程簡圖）；3. 生產(chǎn)條件的確定和說明；4. 吸收塔的設(shè)計計算；5. 附屬設(shè)備的選型和計算；6. 設(shè)計結(jié)果列表；7. 設(shè)計結(jié)果的討論和說明；8. 主要符號說明；9. 注明參考和使用過的文獻資料；10. 結(jié)束語（二）繪制一個帶控制點的丁藝流程圖。（三）繪制吸收塔的丁藝條件圖山。R.設(shè)計日期：2010 年旦月22_B至2010年幺月 15_B吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計目錄摘要IV第一章緒論I1.1吸收技術(shù)概況I1.2吸收設(shè)備發(fā)展I1.3吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用3第二章吸收塔的設(shè)計方案42.1吸收劑的選擇42.2吸收流程選擇52.2.1吸收工藝流程的

3、確定52.2.2吸收工藝流程圖及工藝過程說明62.3吸收塔設(shè)備及填料的選擇72.3.1吸收塔設(shè)備的選擇72.3.2填料的選擇82.4 吸收劑再牛方法的選擇1()2.5操作參數(shù)的選擇112.5.1操作溫度的確定II2.5.2操作壓強的確定11第三章吸收塔工藝條件的計算123.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)123.1.1液相物性數(shù)據(jù)123.1.2氣相物性數(shù)據(jù)123.1.3氣液兩相平衡時的數(shù)據(jù)123.2物料衡算123.3填料塔的匸藝尺寸計算133.3.1塔徑的計算133.3.2泛點率校核和填料規(guī)格143.3.3液體噴淋密度校核153.4填料層高度計算153.4.1傳質(zhì)單元數(shù)的計算153.4.2傳質(zhì)單元高度的計算16

4、3.4.3填料層高度的計算173.5填料塔附屬高度的計算183.6液體分布器的簡要設(shè)計183.6.1液體分布器的選型183.6.2分布點密度及布液孔數(shù)的計算193.6.3塔底液體保持管高度的計算203.7其他附屬塔內(nèi)件的選擇213.7.1填料支撐板213.7.2填料壓緊裝置與床層限制板213.7.3氣體進出口裝置與排液裝置213.8流體力學(xué)參數(shù)計算223&1填料層壓力降的計算223.8.2泛點率233.8.3氣體動能I丸子233.9附屬設(shè)備的計算與選擇233.9.1吸收塔主要接管的尺寸計算233.9.2離心泵的計算與選擇24工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總與主要符號說明26設(shè)計方案討論31附錄（計

5、算程序及有關(guān)圖表）32吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計參考文獻34結(jié)束語.35帶控制點的工藝流程圖36設(shè)備條件圖37化工原理課程設(shè)計教師評分表384摘要吸收是利用混介氣體中0組分在液體中的溶解度的差開來分離氣態(tài)均相混合物的一種單 元操作。在化丁生產(chǎn)中主要用于原料氣的凈化，有用組分的回收等。氣液兩相的分離是通過它們密切的接觸進行的，在正常操作下，氣相為連續(xù)相而液相為分 散相，氣相組成呈連續(xù)變化，氣相小的成分逐漸被分離岀來。填料塔是氣液呈連續(xù)性接觸的氣 液傳質(zhì)設(shè)備，屬微分接觸逆流操作過程。塔的底部冇支撐板用來支撐填料，并允許氣液通過。 支撐板上的填料有整砌和亂堆兩種方式。填料層的上方有液體分布裝置，從

6、而使液體均勻噴灑 于填料層上。填料層的空隙率超過90%, 般液泛點較高，單位塔截面積上填料塔的生產(chǎn)能力 較高，研究表明，在壓力小于0. 3MPa時，填料塔的分離效率明昭優(yōu)于板式塔。這次課程設(shè)計的任務(wù)是用水吸收空氣中的二氧化硫，然后再進行解吸處理得到二氧化硫。 要求設(shè)計包括塔徑、填料塔高度、塔管的尺寸等,需要通過物料衡算得到所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)， 然后進行所需尺寸的計算得到備種設(shè)計參數(shù)，為圖的繪制打基礎(chǔ)，提供數(shù)據(jù)參考。吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計第一章緒論1.1吸收技術(shù)概況、“I氣體混合物勺適、的液體接觸，氣體中的一個或者兒個組分溶解與液體中，而不能溶解 的組分仍留在氣體中，使氣體得以分離。吸收過祝

7、是化T生產(chǎn)中常用的氣體混合物的分離操作, ?；驹硎抢没旌衔镥M分在特定的液體吸收劑屮的溶解度不同，實現(xiàn)各組分分離的單 冗操作。實際生產(chǎn)中，吸收過程所川的吸收劑常需回收利川，故一般來說，完整的吸收過程應(yīng)包括 吸收和解吸兩部分，因而在設(shè)計上應(yīng)將兩部分綜介考慮，才能得到較為理想的設(shè)計結(jié)果。作為 吸收過程的T.藝設(shè)計，其一般性問題是在給定混合氣體處理量、泯介氣體組成、溫度、壓力以 及分離耍求的條件下，完成以下工作：（1）根據(jù)給定的分離任務(wù)，確定吸收方案；（2）根據(jù)流程進行過程的物料和熱量衡算，確定丁藝參數(shù)；（3）依據(jù)物料及熱量衡算進行過程的設(shè)備選型或設(shè)備設(shè)計；（4）繪制工藝流程圖及主要設(shè)備的丁

8、藝條件圖；（5）編寫工藝設(shè)計說明書I】。1.2吸收設(shè)備發(fā)展在吸收過程中，質(zhì)雖交換是在兩相接觸血上進行的。因此，吸收設(shè)備應(yīng)具有較人的氣液接 觸面，按吸收表面的形成方式，吸收設(shè)備可分為下列幾類：（1）表面吸收器吸收器中兩相間的接觸面是靜止液面（表而吸收器本身的液而）或流動的液膜表面（膜式 吸收器）。這類設(shè)備中的接觸表而在相"1大的程度上決定于吸收器構(gòu)件的兒何表面。 這類設(shè)備還可分為以下幾種基本類型：a水平液面的表面吸收器：在這類吸收器屮，氣體在靜止不動或緩慢流動的液面上通過，液 面即為傳質(zhì)表面，由于傳質(zhì)表面不人，所以此種表曲吸收器只適用于生產(chǎn)規(guī)模較小的場合。通 常將若干個氣液逆流運動的吸

9、收器宙聯(lián)起來使川。為了能使液體白流，町將吸收器排列成階梯 式，即沿流體的流向，后一個吸收器低于前一個吸收器。水平液而的表而吸收器的效率極低，現(xiàn)在應(yīng)用己很有限。只有從體積量不大的氣體中吸收 易溶組分，并同時需要散除熱雖的情況下才采用它們。這類吸收器冇時還用于吸收高濃度氣體 混合物中的某些組分。b液膜吸收器：在液膜吸收器中，氣液兩相在流動的液膜表血上接觸。液膜是沿著圓管或平 板的縱向表面流動的。已知有三種類型的液膜吸收器：列管式吸收器：液膜沿垂直圓管的內(nèi)壁流動；板狀填料吸收器：填料是-E平行的薄板，液膜沿垂直薄板的兩測流動；升膜式吸收器：液膜向上（反向）流動。冃前，液膜吸收器應(yīng)用比校少，其中最常見

10、的是列管式吸收器，常用丁從高濃度氣體混合 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計物同時取出熱量的易溶氣體（氯化氫，二氧化硫）的吸收。填料吸收器填料吸收器是裝有孑種不同形狀填料的塔。噴淋液體沿填料表面流下，氣液兩相 主耍在填料的潤濕表而上接觸。設(shè)備單位體枳內(nèi)的填料表而積可以和、勺大，因此，能在較小的 體積內(nèi)得到很大的傳質(zhì)表面。但在很多悄況下，填料的活性接觸表面小于其兒何表而。C填料吸收器：壇料吸收器一般作成塔狀，塔內(nèi)裝有支撐板，板上堆放填料層。噴淋的液體 通過分布器灑向填料。在吸收器內(nèi)，境料在整個塔內(nèi)堆成一個整體。有時也將境料裝成兒層， 每層的下邊都設(shè)有單獨的支撐板。半填料分層堆放時，層與層之間常裝有液體

11、再分布裝置。在填料吸收器中，氣體和液體的運動經(jīng)常是逆流的。而很少采川并流操作。但近年來對在 高氣速條件下操作的并流填料吸收器給予另外很人的關(guān)注。在這樣高的氣速下，不但可以強化 過程和縮小設(shè)備尺、,而H并流的阻力降也要比逆流時眾著降低。這樣高的q速心逆流時因為 會造成液泛，是不可能達到的。如果兩相的運動方向?qū)ν苿恿]有明胡的影響，就可以采用這 種并流吸收器。填料吸收器的不足之處是難于除去吸收過程中的熱顯。通常使川外接冷卻器的辦法循環(huán)排 走熱竝。曾有人提出在填料層中間安裝冷卻組件從內(nèi)部除熱的設(shè)想，但這種結(jié)構(gòu)的吸收器沒有 得到推廣。d機械液膜吸收器：機械液膜吸收器可分為兩類。在第-類設(shè)備屮，機械作用

12、用來牛成和保 持液膜。屬于這類的有圓盤式液脫吸收器。、勺圓盤轉(zhuǎn)到液而上方時，便被生成的液膜所覆蓋, 吸收過程就在這一層液膜表血上進行。圓盤的圓周速度為0.20.3米/秒。這種吸收器的傳質(zhì) 系數(shù)與填料吸收器相近。笫一類設(shè)備沒有什么明顯的優(yōu)點，并由于有轉(zhuǎn)動部件的存在而使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，同時還增加 了能量消耗。因此這類設(shè)備沒有得到推廣。第二類設(shè)備的實用慈義較大。在這類設(shè)備中，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動用來使兩和混合，促使傳質(zhì)過程 得到強化。這種設(shè)備稱之為“轉(zhuǎn)了液膜塔”，常用于熱穩(wěn)左性較差物質(zhì)的粘佛。顯然，這種設(shè) 備也可用于吸收操作。（2）鼓泡吸收器在這種吸收器中，接觸表面是隨氣流而擴展。在液體中杲小氣泡和噴射狀態(tài)分布。

13、這樣的 氣體運動（鼓泡）是以其通過充滿液體的設(shè)備（連續(xù)的鼓泡）或通過具有不同形式塔板的塔來 實現(xiàn)。在充填填料的吸收器中，也可看到氣體和液體相互作用的特征。這一類吸收器也包括以 機械攪拌混合液體的鼓泡吸收器。鼓泡吸收器屮，接觸表而是由流體動力狀態(tài)（氣體和液體的 流量）所決定的。（3）噴灑吸收器噴灑吸收器中的接觸表血是在氣相介質(zhì)中噴灑細小液滴的方法而形成的。接觸表面取決于 流體動力學(xué)狀態(tài)（液體流量）。這-啖的吸收器有：吸收器中液體的噴灑是用噴霧器（噴灑或 空心的吸收器）；用高速氣體運動流的高速并流噴灑吸收器；或用旋轉(zhuǎn)機械裝置的機械噴灑吸 收器。在這吐不同形式的設(shè)備中，現(xiàn)在最通用的是填料及鼓泡塔板吸

14、收器I?。1. 3吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用在化丁生產(chǎn)中所處理的療料、中間產(chǎn)物、粗產(chǎn)品等兒乎都是混合物，而且大部分是均相 混合物，為進一步加丁和使用，常需將這些混介物分離為較純凈或幾乎純態(tài)的物質(zhì)。對于均相 物系，要想進行組分間的分離，必須要造成一兩個物系，利用原物系中齊組分間某種物性的差 界，而使其中某個組分(或某些組分)從一相轉(zhuǎn)移到另一相，以達到分離的冃的。物質(zhì)在相間 的轉(zhuǎn)移過程稱為物質(zhì)傳遞過程。吸收單元操作是化學(xué)丁業(yè)中常見的傳質(zhì)過程。氣體的吸收在化工生產(chǎn)中主要用來達到以下兒種冃的：(1) 有川組分的冋收。例如川硫酸處理焦爐氣以回收其中的二氧化硫，川氣油處理焦爐氣以 回收其中的芳坯，用液態(tài)炷處理

15、裂解氣以回收其中的乙烯、丙烯等。(2) 原料氣的凈化。例如用水和堿液脫除合成二氧化硫原料氣中的氧化碳，用丙酮脫除裂 解氣中的乙烘等。(3) 某些產(chǎn)品的制取。例如用水吸收二氧化氮以制造硝酸，用水吸收氯化氫以制備鹽酸，用 水吸收甲醛以制備福爾馬林溶液等。(4) 廢氣的治理。例如：電廠的鍋爐尾氣含二氧化硫。硝酸生產(chǎn)尾氣含一氧化氮等有害氣體, 均須用吸收方法除去。10第二章吸收塔的設(shè)計方案2.1吸收劑的選擇對于吸收操作，選擇適宜的吸收劑，具有I分重要的意義。其對吸收操作過程的經(jīng)濟性有 著十分重要的影響。一般情況下，選擇吸收劑，要著重考慮如下問題：1. 對溶質(zhì)的溶解度大所選的吸收劑對溶質(zhì)的溶解度大，則單

16、位暈的吸收劑能夠溶解較多的溶質(zhì)，在一定的處理 量和分離要求條件下，吸收劑的用量小，可以冇效地減少吸收劑循環(huán)量，這對丁減少過程功耗 和再生能雖消耗十分有利。另一方面，在同樣的吸收劑用星下，液相的傳質(zhì)推動力大，則可以 提高吸收速率，減小塔設(shè)備的尺寸。2. 對溶質(zhì)有較高的選擇性對溶質(zhì)冇較高的選擇性，即要求選用的吸收劑應(yīng)對溶質(zhì)冇較人的溶解度，而對其它組分則 溶解度要小或基本不溶，這樣，不但可以減小惰性氣體組分的損失，而冃可以提高解吸后溶質(zhì) 氣體的純度。3. 不易揮發(fā)吸收劑在操作條件卜應(yīng)具有較低的蒸汽爪，以避免吸收過程中吸收劑的損失，提崗吸收過 程的經(jīng)濟性。4. 再生性能好由于在吸收劑再生過程中，一般要

17、對其進行升溫或氣提等處理，能量消耗較大，因而，吸 收劑再生性能的好壞，對吸收過程能耗的影響極大，選用具有良好再生性能的吸收劑，往往能 有效地降低過程的能量消耗。以上四個方血是選擇吸收劑時應(yīng)該考慮的主要問題，其次，還應(yīng)該注意所選擇地吸收劑應(yīng) 該具有良好的物理、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度要小，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。良如的化學(xué)性能主要指具有良好的化學(xué)穩(wěn) 定性和熱穩(wěn)定性，以防止在使用屮發(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)盡可能選祥川廉價易得的溶 劑，兩種吸收劑如下：表2

18、-1物理吸收劑和化學(xué)吸收劑的選擇物理吸收劑化學(xué)吸收劑（1）吸收容量（溶解度）正比于溶質(zhì)分 壓（2）吸收熱效應(yīng)很?。ń诘葴兀?）常用降壓閃蒸解吸（4）適于溶質(zhì)含雖高，而凈化度要求不 太高的場合（5）對設(shè)備腐蝕性小，不易變質(zhì)（1）吸收容顯對溶質(zhì)分壓不太敏感（2）吸收熱效應(yīng)顯著（3）用低壓蒸汽氣提解吸（4）適于溶質(zhì)含量不高，而凈化度要求 很高的場合（5）對設(shè)備腐蝕性人，易變質(zhì)本設(shè)計采川水作為吸收劑，二氧化硫作為溶質(zhì)2】。2.2吸收流程選擇 2. 2.1吸收工藝流程的確定T業(yè)上使用的吸收流程多種多樣，可以從不同的角度進行分類，從所用的吸收劑的種類看, 冇僅用一種吸收劑的一步吸收流程和使用兩種吸收劑

19、的兩部吸收流程，從所用的塔設(shè)備數(shù)量 看，可分為單塔吸收流程很筋塔吸收流程，從塔內(nèi)氣液兩相得流向可分為逆流吸收流程、并流 吸收流程等基本流程，此外，還有用于特定條件下的部分溶劑循壞流程。（一）一步吸收流程和兩部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窩，選用一種吸收劑即可完 成任務(wù)的情況。若混合氣體中溶質(zhì)濃度較髙n吸收要求也高，難以用步吸收達到規(guī)定的吸收 要求，但過程的操作費川較高，從經(jīng)濟性的角度分析不夠適宜時，可以考慮采用兩步吸收流程。（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垠常川的流程，如過程無特別需要，則般采川也塔吸收流程。若 過程的分離要求較高,

20、使用單塔操作時，所需要的塔體過高,或采用兩步吸收流程時,則需要 采用多塔流程（通常是雙塔吸收流程）（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。匸程上，如無特別需要， 一般均采用逆流吸收流程。（四）部分溶劑循壞吸收流程由于填料塔的分離效率受填料層上的液體噴淋屋影響較人，半液相噴淋m過小時，將降低填料 塔的分離效率，因此、“i塔的液相負荷過小而難以充分潤濕境料表面時，町以采用部分溶劑循壞 吸收流程，以提高液和噴淋雖，改善塔的操作條件。本設(shè)計采用單塔逆流操作2】。2. 2. 2吸

21、收工藝流程圖及工藝過程說明貧液泵 富液泵吸收塔組分水過熱蒸汽解吸塔吸收與解吸流程圖2-1吸收SO：，的流程包括吸收和解吸兩人部分?；旌蠚怏w冷卻至20°C下進入吸收塔底部，水從 塔頂淋下，塔內(nèi)裝有填料以擴大氣液接觸血積。在氣體與液體接觸的過程中，氣體中的SO?溶 解于水，使離開吸收塔頂?shù)臍怏w二氧化硫含量降低至允許值，而溶有較多二氧化硫的液體山吸 收塔底排出。為了回收二氧化硫并再次利用水，需要將水和二氧化硫分離開，稱為溶劑的再生。 解吸是溶劑再牛的一種方法，含二氧化硫的水溶液經(jīng)過加熱后送入解吸塔，與上升的過熱蒸汽 接觸，二氧化硫從液相中解吸至氣相。二氧化硫被解吸后，水溶劑得到再生，經(jīng)過冷

22、卻后再重 新作為吸收劑送入吸收塔循壞使用21。設(shè)計填料吸收塔實體匸體結(jié)構(gòu)示意圖如2 1旬排口 2-OAD 3斛酬翹 熾二 咖- 讎踴分關(guān) 7躺 8支醐板吒體人叮 10 池即圖222. 3吸收塔設(shè)備及填料的選擇2. 3.1吸收皓設(shè)備的選擇對于吸收過程，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)備中選擇合適的 類型是進行工藝設(shè)計得首耍工作。而進行這項T作則需対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，吸收川塔設(shè)備與粘館過程所需要的塔設(shè)備具有 和同的原則要求，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)

23、構(gòu)簡單，造價低，易于制造.安裝、操作和維修等。 在液體流率很低難以充分潤濕填料，或塔徑過大，使用填料塔不很經(jīng)濟的情況下，以采用 板式塔為宜。但作為吸收過程，一般具有操作液氣比大的特點，I大I而更適用于填料塔。此外， 填料塔阻力小，效率髙，有利于過程節(jié)能，所以對于吸收過程來說，以采用填料塔屈多。本次吸收塔設(shè)計選擇填料吸收塔2】o2. 3. 2填料的選擇塔填料是填料塔中的氣液相間傳質(zhì)組件，是填料塔的核心部分。其種類繁多，性能上備有 差異。幾種實體填料的形狀幾種網(wǎng)體填料的形狀©廷孔壞圖231. 散堆填料 冃前散堆填料主要有環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料。所用的材 質(zhì)有陶瓷.塑料.

24、石黑、玻璃及金屬等（1）拉西環(huán)填料拉西壞填料于1914年由拉西（F. Rashching）發(fā)明,為外徑與高度相等的圓 壞，如圖片拉西壞所示。拉西壞填料的氣液分布較差，傳質(zhì)效率低，阻力大，通星小，H前丁 業(yè)上已較少應(yīng)用。（2）鮑爾環(huán)填料如圖片鮑耳環(huán)所示，鮑爾環(huán)是對拉西環(huán)的改進，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)屮心相搭。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)表而的利用率， 氣流阻力小，液體分布均勻。與拉西壞相比，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。鮑爾環(huán)是一種應(yīng)用較廣的填料。（

25、3）階梯環(huán)（Stairs wreath）填料如圖片階梯壞所示，項料的階梯環(huán)結(jié)構(gòu)與鮑爾壞填料相似, 環(huán)壁上開有長方形小孔，環(huán)內(nèi)有兩層交錯45°的十字形葉片，環(huán)的窩度為白徑的一半，環(huán)的 一端成喇叭II形狀的翻邊。這樣的結(jié)構(gòu)使得階梯壞填料的性能在鮑爾壞的妹礎(chǔ)匕又有提高，H 生產(chǎn)能力可提高約10%,壓降則可降低25%,且山于填料間呈多點接觸，床層均勻，較好地避 免了溝流現(xiàn)象。階梯壞一般山塑料和金屬制成，山于其性能優(yōu)于其它側(cè)壁上開孔的填料，因此 獲得廣泛的應(yīng)用。（4）矩鞍填料如圖片矩鞍壇料所示，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。矩鞍填料堆積時不會套疊，液體分布

26、較均勻。矩鞍填料一般采用瓷質(zhì)材料制 成，其性能優(yōu)于拉西壞。冃前，國內(nèi)絕大多數(shù)應(yīng)用瓷拉西壞的場合，均已被瓷矩鞍填料所取代。（5）金屬環(huán)矩鞍填料如圖片金屬換環(huán)聚鞍境料所示，環(huán)矩鞍填料（國外稱為Intalox）是兼 顧環(huán)形和鞍形結(jié)構(gòu)特點而設(shè)計出的一種新型填料，該填料一般以金屬材質(zhì)制成，故又稱為金屬 壞矩鞍填料。壞矩鞍填料將壞形填料和鞍形填料兩者的優(yōu)點集于一體，其綜合性能優(yōu)于鮑爾壞 和階梯壞，在散裝填料中應(yīng)用較多。2. 規(guī)整填料規(guī)整填料是由許多相同尺寸和形狀的材料組成的填料單元，以整砌的方式裝填 在塔體中。規(guī)整填料主要包括板波紋填料、絲網(wǎng)波紋填料、格利希格柵、脈沖填料等，其中尤 以板波紋填料和絲網(wǎng)波紋

27、填料所用材料主要有金屬絲網(wǎng)和塑 料絲網(wǎng)。（1）格柵填料（Space grid mler）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。T業(yè)上應(yīng)用故早的格柵填料為如圖片3-12 （a）所示的木格柵填料。| |前應(yīng)川較為普遍的 有格里奇格柵填料、網(wǎng)孔格柵填料、蜂窩格柵填料等，其中以圖片3-12 （b）所示的格里奇格 柵填料最具代表性。格柵填料的比表而枳較低主要用于要求爪降小、負荷大及防堵等場合。（2）波紋填料（Ripples filler）冃前匚業(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狀填料，波紋9塔軸的傾角有30°和45°兩種，組裝時相鄰

28、兩波紋板 反向靠疊。冬盤境料垂直裝丁塔內(nèi)，相鄰的兩盤填料間交錯90°排列。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人類，其材質(zhì)乂有金屬、塑料和陶瓷等之分。金屬絲網(wǎng)波紋填料是 網(wǎng)波紋填料的主要形式，它是市金屬絲網(wǎng)制成的。金屬絲網(wǎng)波紋填料的床降低，分離效率很周, 特別適川于楷密粘佛及真空粘懈裝置，為難分離物系、熱敏性物系的粘懈提供了有效的F段。 盡管其造價高，但因其性能優(yōu)良仍得到了廣泛的應(yīng)用。（d）所示，金屬板波紋填料是板波紋填料的種主要形式。該填料的波紋板片上沖壓有許多 f5rmn左右的小孔，可起到粗分配板片上的液體、加強橫向混合的作用。波紋板片上軋成細小溝 紋,對起到細分配板片

29、上的液體、增強表面潤濕性能的作川。金屬孔板波紋填料強度高，耐腐 蝕性強，特別適用于大直徑塔及氣液負荷較大的場合。(3) 金屬FR延孔板波紋填料(The metals presses to postpone the bore plank ripples filler) 是另一種有代表性的板波紋填料。它9金屈孔板波紋填料的主要區(qū)別在于板片表而不是沖爪 孔，而是刺孔，用輾軋方式在板片上輾出很密的孔徑為0.40.5mm小刺孔。其分離能力類似 于網(wǎng)波紋填料，但抗堵能力比網(wǎng)波紋填料強，并且價格便宜，應(yīng)用較為廣泛。波紋填料的優(yōu)點 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(常用的有125、150

30、、250、350、 500、700等兒種)。波紋填料的缺點是不適于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，且裝卸、 清理困難，造價高。(4) 脈沖填料(Pulse filler)是由帶縮頸的中空棱柱形個體，按一定方式拼裝而成的一種規(guī) 整填料，如圖片3-12 (e)所示。脈沖填料組裝后，會形成帶縮頸的多孔棱形通道，其縱血流 道交替收縮和擴大，氣液兩相通過時產(chǎn)生強烈的湍動。在縮頸段，氣速垠高，湍動劇烈，從而 強化傳質(zhì)。在擴大段，氣速減到故小，實現(xiàn)兩相的分離。流道收縮、擴人的交替重復(fù)，實現(xiàn)了“脈沖”傳質(zhì)過程。脈沖填料的特點是處理雖大，床降小，是真空精錨的理想填料。因其優(yōu)良 的液體分布性能使放大效應(yīng)減少，

31、故特別適用于大塔徑的場合。T業(yè)上常用規(guī)整填料的特性參 數(shù)可參閱有關(guān)手冊。由于該過程處理量不大，所以所用的塔直徑不會太大，以采用填料塔較為適宜，所以采用 D“38聚丙烯塑料階梯環(huán)填料。其主要性能參數(shù)為2:比表面積67 = 132. 5m4吸收劑再生方法的選擇依據(jù)所用的吸收劑不同可以采丿I不同的再生方案，業(yè)上常用的吸收劑再生方法主要有減 壓再生、加熱再生及氣提再生等。A. 減壓再生(閃蒸)吸收劑的減壓再生是般簡單的吸收劑再生方法Z。在吸收塔內(nèi)，吸收了犬量溶質(zhì)后的 吸收劑進入再生塔并減壓，使得融入吸收劑中的溶質(zhì)得以再生。該方法故適用于加壓吸收， 而且吸收示的后續(xù)丁藝處于常壓或較低斥力的條件，如吸收操

32、作處于常斥條件下進行，若采 用減壓再生，那么解吸操作石要在真空條件下進行，則過程可能不夠經(jīng)濟B. 加熱再生加熱再牛也是吸收劑再牛垠常用的方法。吸收了大昴溶質(zhì)后的吸收劑進入再牛塔內(nèi)并加 熱使其升溫，溶入吸收劑中的溶質(zhì)得以解吸。由于再生溫度必須高于吸收溫度，因而，該方法 最適用于常溫吸收或在接近于常溫的吸收操作，否則，若吸收溫度較高，則再生溫度必然更高, 從而，需要消耗更高品位的能量。一般采用水蒸氣作為加熱介質(zhì)，加熱方法可依據(jù)具體情況采孔隙率£=0.91形狀修正系數(shù)0 = 1.45填料因子=17001-*A=0.204臨界張力<TC = 33 dyn / cm吉林化工學(xué)院化工原理課

33、程設(shè)計川H接蒸汽加熱或采川間接蒸汽加熱。2.5操作參數(shù)的選擇2. 5.1操作溫度的確定對于物理吸收而肓,降低操作溫度，對吸收有利.但低于環(huán)境溫度的操作溫度因具要消耗大 量的制冷動力而一般是不可取的，所以一般情況下，取常溫吸收較為有利對于特殊條件的吸收 操作方可采用低于或高于環(huán)境的溫度操作.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?？紤]溫度對化學(xué)反應(yīng)速度常數(shù) 的彩響，也要考慮對化學(xué)平衡的彫響，使吸收反應(yīng)貝有適宜的反應(yīng)速度.對于再生操作，較高的操作溫度可以降低溶質(zhì)的溶解度，因而有利于吸收劑的再生.而對本設(shè)計而言，由吸收過程的氣液關(guān)系可知，溫度降低可增加溶質(zhì)組分的溶解度，即低 溫有利于吸收

34、，但操作溫度的低限應(yīng)有吸收系統(tǒng)的具體情況決定。依據(jù)木次設(shè)計要求，操作溫 度定為209。2. 5. 2操作壓力的確定操作壓力的選擇根據(jù)具體情況的不同分為三種：對于物理吸收，加爪操作一方而有利于提高吸收過稈的傳質(zhì)推動力而提高過程的傳質(zhì)速率, 另一方而，也可以減小氣體的體積流率,減小吸收塔徑所以操作十分有利.但丁程上,專門為吸 收操作而為氣體加壓，從過程的經(jīng)濟性角度看是不合理的，因而若在前一道匸序的壓力參數(shù)下 可以進行吸收操作的請況下，一般是以前道丁序的壓力作為吸收單元的操作壓力.對于化學(xué)吸收，若過程山質(zhì)雖傳遞過程控制，則提高操作壓力有利，若為化學(xué)反應(yīng)過程控制, 則操作用力對過程的影響不人，叫以完全

35、根據(jù)前后I序的床力參數(shù)確定吸收操作斥力，但加人 吸收壓力依然可以減小氣相的體積流率,對減小塔徑仍然是有利的.對于減壓再生（閃蒸）操作，其操作斥力應(yīng)以吸收劑的再牛要求而定，逐次或一次從吸收壓 力減至再生操作壓力，逐次閃蒸的再生效果一般要優(yōu)于一次閃熬效果.本設(shè)計中山吸收過程的氣液平衡可知，壓力升高可增加溶質(zhì)組分的溶解度，即加壓有利于 吸收。但隨著操作壓力的升高，對設(shè)備的加工制造要求提高，H能耗增加，綜合考慮，釆川常 壓 101. 325kPaoII吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計第三章吸收塔工藝條件的計算3. 1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)3. 1.1液相物性數(shù)據(jù)對于低濃度的吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可以近似取純水的物

36、性數(shù)據(jù)20°C時水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下:密度卩 L=998.2(kg/m3)粘度 y L=0.001004(Pa.S)=3.6kg/(m.h)表面張力 8 L=72.67(dyn/cm)=941803(kg/h2)SO?在水中的擴散系數(shù) D,=l. 47X10 5(cm 7s)=5. 29X 106(m7h)312氣相物性數(shù)據(jù)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為Mvm =0. 05X64. 06+0. 95 X 29=30. 75 混合氣體的平均密度為1013x30.75幾一 8.314x(273 + 20) L 278 (kg/代)混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊的20 C°空氣的粘度為“g = 1.81 x IO-5 (Pa - s) = 0.065 / (m h)SO?在空氣中的擴散系數(shù)