處理量2400m3h水吸收氨氣填料塔設(shè)計(jì)

1、處理量2400m3/h水吸收氨氣填料塔設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)和操作條件(一) 設(shè)計(jì)題目混合氣體的處理混合氣體的進(jìn)料試設(shè)計(jì)一座填料吸收塔，采用清水吸收混于空氣中的氨氣 量為_(kāi)2400 m3/h,其中含氨為_(kāi)8%(體積分?jǐn)?shù))溫度為25Co要求：塔頂排放氣體中含氨低于 0.04%(體積分?jǐn)?shù))；(二)操作條件(1)操作壓力：常壓(2)操作溫度：20 c(3)吸收劑用量為最小用量的1.8倍(三)填料類(lèi)型填料類(lèi)型選用聚丙烯階梯環(huán)填料，填料規(guī)格自選(四)設(shè)計(jì)內(nèi)容(1)設(shè)計(jì)方案的確定和說(shuō)明(2)吸收塔的物料衡算；(3)吸收塔的工藝尺寸計(jì)算；(4)填料層壓降的計(jì)算；(5)液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)；(6)繪制液體分布器施工圖

2、(7)吸收塔接管尺寸計(jì)算；(8)設(shè)計(jì)參數(shù)一覽表；(9)繪制生產(chǎn)工藝流程圖(A3號(hào)圖紙)；(10)繪制吸收塔設(shè)計(jì)條件圖(A3號(hào)圖紙)；(11)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題的討論。1 .設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 11.1 設(shè)計(jì)方案的確定11.2 填料的選擇 12 .工藝計(jì)算 12.1 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) 12.1.1 液相物性的數(shù)據(jù) 12.1.2 氣相物性的數(shù)據(jù) 22.1.3 氣液相平衡數(shù)據(jù) 22.1.4 物料衡算22.2 填料塔的工藝尺寸的計(jì)算 32.2.1 塔徑的計(jì)算 32.2.2 填料層高度計(jì)算52.2.3 填料層壓降計(jì)算 72.2.4 液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì) 83 .輔助設(shè)備的計(jì)算及選型 83.1 填料支承設(shè)備9

3、3.2 填料壓緊裝置 93.3 液體再分布裝置 94 .設(shè)計(jì)一覽表 95 .后記 106 .參考文獻(xiàn) 107 .主要符號(hào)說(shuō)明 108 .附圖（工藝流程簡(jiǎn)圖、主體設(shè)備設(shè)計(jì)條件圖）二、設(shè)計(jì)方案1設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介1. 1設(shè)計(jì)方案的確定1.1.1 吸收工藝流程的確定吸收裝置的流程主要有以下幾種。1.1.1.1 逆流操作氣相自塔底進(jìn)入塔頂排出，液體反向流動(dòng)，即為逆流操作。逆流操作的特點(diǎn) 是，傳質(zhì)平均推動(dòng)力大，傳質(zhì)速率快，分離程度高，吸收劑利用率高。工業(yè)上 多采用逆流操作。1.1.1.2 并流操作氣液兩相均從塔頂流向塔底，此即并流操作。其特點(diǎn)是系統(tǒng)不受液流限制， 可提高操作氣速，以提高生產(chǎn)能力。其通常用于以下

4、情況：當(dāng)吸收過(guò)程的平衡 曲線較平坦時(shí)，流向?qū)ξ胀苿?dòng)力影響不大；易溶氣體的吸收或處理的去氣體 不需要吸收很完全；吸收劑用量特別大，逆流操作易引起液泛。1.1.1.3 吸收劑部分再循環(huán)操作在逆流操作系統(tǒng)中，用泵將吸收塔排出液體的一部分冷卻后與補(bǔ)充的新鮮吸 收劑一同送回塔內(nèi)，即為部分再循環(huán)操作。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。該流程特別適宜于平衡常數(shù)m很小的情況，通過(guò)吸收液的部分再循環(huán)，提高吸收劑的使用效率。其平均推動(dòng)力要低，接需設(shè)置循環(huán)泵， 操作費(fèi)用增加。1.1.1.4 多塔串聯(lián)操作若設(shè)計(jì)的填料層高度過(guò)大，或

5、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。此種操作因塔內(nèi)需留較大空間，輸液，噴淋， 支撐板等輔助裝置增加，使設(shè)備投資加大。綜上所述，在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)、工藝特點(diǎn)，該設(shè)計(jì)選用逆流操作的流程裝置21.1.2 吸收劑的選擇對(duì)于吸收操作，選擇適宜的吸收劑，具有十分重要的意義。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。一般情況下，選擇吸收劑，要著重考慮如下 問(wèn)題：(1) 對(duì)溶質(zhì)的溶解度大。(2) 對(duì)溶質(zhì)有較高的選擇性。(3) .揮發(fā)度要低。(4) 再生性能好。(5) 吸收劑的黏度小，有利于氣液兩

6、相接觸良好，提高傳質(zhì)速率。(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)。用水吸收氨氣屬中等溶解度的吸收過(guò)程，為提高傳質(zhì)效率和分離效率，選用 逆流吸收流程，此過(guò)程吸收劑利用率也較高。因用水作為吸收劑，且氨氣不作 為產(chǎn)品，故采用純?nèi)軇?。采用常?guī)逆流操作流程，流程如下：尾氣液體再分布器塔頂取樣排入地溝濤才txf塔底取樣媛沖器風(fēng)機(jī)g(流程說(shuō)明：混合氣體進(jìn)入吸收塔，與水逆流接觸后，得到凈化氣排放;吸收氨氣后的水，經(jīng)取樣計(jì)算其組分的量，若其值符合國(guó)家廢水排放標(biāo) 準(zhǔn)，則直接排入地溝，若不符合，待處理之后再排入地溝。)1.2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

7、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。填料的選擇包括填 料的種類(lèi)、規(guī)格及材質(zhì)等。所選的填料既要滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求，又要使設(shè)備投 資和操作費(fèi)用低。幾種典型的散裝填料：(1)拉西環(huán)填料拉西環(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)。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。(2)鮑爾環(huán)填料鮑爾環(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。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開(kāi)孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空

8、間及環(huán) 內(nèi)表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。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。鮑爾環(huán)是一種應(yīng)用較廣的填 料。(3)矩鞍填料填料矩鞍填料 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。矩鞍填料堆積時(shí)不會(huì)套疊，液體分布較均勻。矩鞍填料一般采用 瓷質(zhì)材料制成，其性能優(yōu)于拉西環(huán)。目前，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)應(yīng)用瓷拉西環(huán)的場(chǎng)合， 均已被瓷矩鞍填料所取代。(4)階梯環(huán)填料階梯環(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。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(guò)填料層的阻力。錐

9、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。階梯環(huán)的綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)，成為目前所使3用的環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種。(5)金屬環(huán)矩鞍填料金屬環(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。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)。填料的種類(lèi)的選擇要考慮分離工藝的要求，如傳質(zhì)效率、通量、填料層的壓 降、填

10、料的操作性能，還要便于安裝、拆卸和檢修。填料的規(guī)格的選擇有散裝填料規(guī)格和規(guī)整填料規(guī)格。填料的材質(zhì)分為陶瓷、 金屬和塑料三大類(lèi)。選擇填料材質(zhì)應(yīng)根據(jù)吸收系統(tǒng)的介質(zhì)，工藝物料的腐蝕性及 操作溫度而定。對(duì)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(duì)于溫度較高的情況，應(yīng)考慮材料的耐溫性能。拉西環(huán)鮑爾環(huán)階梯環(huán)弧鞍形填料矩鞍形填料綜上所述，用水吸收氨氣是在t=20C, P=101.3kPa的條件下進(jìn)行的，具操作溫度及操 作壓力較低，考慮到耐溶劑的腐蝕和價(jià)廉，所以工業(yè)上選用塑料散裝填料。在塑料散裝 填料中，塑料階梯環(huán)填料的綜合性能較好，故此選用填料為散裝聚丙烯DN50階梯環(huán)填

11、料。國(guó)內(nèi)階梯環(huán)特性數(shù)據(jù)材外徑外徑*高*厚比表面積空隙率個(gè)數(shù)堆積密度干填料因子填料因子質(zhì)d, mmdxHx 8at, m/m3e , nm/m3n,個(gè)/m33p p, kg/mat/ e 3, m-1 ,m塑2525X17.5 X1.42280.908150097.83132403838X19X 1132.50.912720057.5175120料5050X30X 1.5114.20.927998076.8143807676X37X389.950.929342068.41127242工藝計(jì)算2.1 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)2.1.1 液相物性的數(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)。由手

12、冊(cè)查得，20 c時(shí)水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度為pl=998.2 kg/m3粘度為做率疔取尹相長(zhǎng)或訕)表面張力為(TL=72.6dyn/cm=940896 kg/h 2氨氣在水中的擴(kuò)散 系數(shù)：Dl=1.80X10-9 m2/s=1.80Xl0-9X3600 m2/h=6.480 乂 10-6m2/h 2.1.2氣相物性的數(shù)據(jù)進(jìn)塔混合氣體溫度為25 c混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為Mvm = 2 yiMi=0.080X 17+0.920X 29=28.04g/mol混合氣體的平均密度為p vm=型上=101.3x 28.04/(8.314X 298)=1.146Kg/m3 RT混合氣體的粘度可近似取為空

13、氣的粘度，查手冊(cè)得25c空氣的粘度為 ，_一5_ , , 一、11 v=1.835X 10 Pa s=0.066Kg/ (m h)查化工原理教材得氨氣在25c空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為Dv= 0.236 cm2/s=0.236X 10A-4m2/s2.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù)20 C下氨在水中的溶解度系數(shù)：H =0.725kmol/(m3 kpa),常壓下20c時(shí)亨利系數(shù):E LHM SS=998.2/ (0.725 X 18.02)=76.40Kpa=_£= 一 P± -'= o 754相平衡常數(shù)：'52.1.4物料衡算進(jìn)塔氣相摩爾比：Yi=J=0.080/ ( 10

14、.080) =0.0871 yi出塔氣相摩爾比：Y2=0.0004/ (1 0.0004) =0.0004進(jìn)塔惰性氣相流量：V=2400/22.4X 273/ (273+25) 乂 ( 10.080) =90.302Kmol/h該吸收過(guò)程屬低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比可按下式計(jì)算, 即：,L、Y1 Y2()min =VY/m X2對(duì)純?nèi)軇┪者^(guò)程，進(jìn)塔液相組成為X2=0,則() min= (0.0870.0004) /(0.087/0.754 0)=0.751取操作液氣比為最小液氣比1.8倍，則-=1.8X0.751=1.352,因止匕 L=1.352 X 90.302=122.08

15、8Kmol/hV由全塔物料衡算得：2.2填料塔的工藝尺寸的計(jì)算2.2.1 塔徑的計(jì)算考慮到填料塔內(nèi)塔的壓力降，塔的操作壓力為101.3 KPa6塔徑氣相質(zhì)量流量為：V =2400X 1.146=2750.4Kg/ h液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計(jì)算，即 ：%=122.088 18.02=2200.026 kg/hEckert通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為WLjV、()Wv ：工0.52200.0261.146 o.5()=0.0272750.4 998.2圖1填料塔泛點(diǎn)和壓降的通用關(guān)聯(lián)圖（引自化工原理教材）3圖中V、L分力為氣放相流率，kg / h PG、PL分別為氣液相密度，kg / mK 液相粘度

16、，mPa.s液相密度核正系數(shù)2實(shí)驗(yàn)測(cè)取的填料因子，各種填料的值載于填料，性能表中g(shù)重力加速度m /s查圖1得UF24F 中 Pv02UJl0.2 =0.22g：L查表得f =143mUF0.22 g ：l0.22 9.81 998.2f'dWl0.2,143 1 1.146 1.0040.2=3.624m/su=0.8uf=0.8 3.624 = 2.899m/s4Vs4 2400/3600 八3.14 2.8990.541m圓整塔徑，取D=0.5m k 上勿記s 2400/3600點(diǎn)率校核：u =2 = 3.397m/s0.785 0.5=3.397/ 3.624X 100% =93

17、.7% Uf填料規(guī)格校核:D 500二二10 8d 50液體噴淋密度校核:因填料為50m佛25mrK 1.5mm,塔徑與填料尺寸之比大于 8,固取最小潤(rùn)濕速度為(Lw)min=0.08 m3/(m h),查常用散裝填料的特性參數(shù)表，得at=114.2m2/m3Umin= (Lw) min at =0.08x 114.2=9.136m3/m2 hU=122.088 X8.02/998.2/ (0.785X 0.52) =11.231>Umin經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用 D= 500mm是合理的。82.2.2 填料層高度計(jì)算查表知，0 C ,101.3 kpa下，NH3在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)

18、：Do=0.17cm2/srPc T 3由DG =Do(上)(T)2 ,則293k, 101.3kpa下，NH 3在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)：P To-3101.3 293 22DG = Do()()2 = 0.189cm /s101.4 273液相擴(kuò)散系數(shù)：DL =1.80 10-9m2/sY1*=mX1=0.754X 0.0641=0.048 ,Y2*=mX 2=09脫吸因數(shù)：S=mV/L=0.754 乂 90.302/122.088=0.558氣相總傳質(zhì)單元數(shù)：1一,Y1Y*Nog =ln I 1 S)-2r+S1 S Y2 Y2-=1/ ( 10.558) ln (10.558) 乂 ( 0.

19、087 0) / ( 0.0004 0) =8.182氣相總傳單元高度采用修正的思田關(guān)聯(lián)式計(jì)算：awat= 1-exp-1.45)0.75 ( UL )0.1 (力3)-。.°5 (二 Lat L gUl2p aL Lat嚴(yán)液體質(zhì)量通量為 Ul=122.088X 18.02/(0.785 X 0.52)=11210.322Kg/m2 h氣體質(zhì)量通量為 Uv=2400X 1.146/ (0.785X 0.52)=14014.777Kg/m2 h氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算:Ow at=1 -exp-1.45 () 二 L0.75 /(Ulatl2. .20.1 U l a

20、t、-0.05 / U l 0.2i)(T2)() ；L gL二 Lata“一 ，aw =1 -exp-1.45 (二)0.75 /(Ulatatl)0.1 (UL2at：L2g尸05(口嚴(yán) =1-eXP-1.45 x(427680/ 940896)(998.22X1.27 108)0.75-0.05¥11210.322 /本11210.3222/(114.2 8.6) 0.1X11210.3222X114.2/ (998.2 )940896X114.2) 0.2=0.366不同材質(zhì)的6 c值見(jiàn)下表材質(zhì)鋼陶瓷聚乙烯聚氯乙烯碳玻璃涂石蠟的表面3表面張力，N/mX 10756133405

21、67320查表知，c c = 33dyn/cm = 427680kg/ h2氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算:U V 0 7- V1/3、£tDVkG =0.237()0.7(-)1/3()：tJV：VDV RT14014.777 0.7kG =0.237()(114.2 0.0660.0661.146 0.236*10八(")*3600、1/3,114.2 0.236* 10A(Y)* 36002 u m x)( )=0.162kmol/(m h kPa)8.314 293kL =0.0095Ulaw L )液膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算:1/3»LgPL)kL =Q.QQ951

22、121Q3222/33.6/28 1/33.6父 1.27父 1Q8、©366x114.2x3.6 ) <998.2x1.8Qx1QA(-9) *36QQ,998.2=Q.55Q(m/h)由 kGa=kGawW1.1,查下表得：W=1.45各類(lèi)填料的形狀系數(shù)填料類(lèi)型球拉西環(huán)w值Q.72Q.7511.191.45kGa -Gaw'1.11Q= Q.162 Q.366 114.2 1.451.1 = 1Q.19Qkmol/(m3 h kPa).Q 4 _ _Q4 一一kLa=KLaW= Q.55Q Q.366 114.2 1.45 . = 26.62/h-=3.397/ 3

23、.624X 1QQ% =93.7%>5Q% uF'Ga =1 9.5 <- -Q.5)1.4 - GauF行.u2 2,'-La =1 2.6 (-Q.5)'auFKg a 二KL a =1 9.5 Q.937-Q.51.4! 1Q19Q=4Q.56*mol/m3，h，kPa 1 2.6 Q.937-Q.5 2.2! 26.62 = 37.821/hKg1HKl a4Q.569 Q.725 37.821= 16.362kml/(m3 hkPa)由H= VHOg9Q.3Q2KYa1 1 KGaP1 1 _2_ .一16.362 Q.785 Q.52 1Q1.3

24、= Q.278m由 Z=HogNog=0.278 渴.182=2.275mZ，=5. >2.275=4m設(shè)計(jì)取填料層高度：Z / =4m11h =815查表，對(duì)于階梯環(huán)填料，Dhmax44.8m ,設(shè)計(jì)填料層高度:4m。2.2.3填料層壓降計(jì)算采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算填料層壓降橫坐標(biāo)為："(*0.5=30空(沙嚴(yán)Wv ；L 2750.4 998.2= 0.027已知：6 P =89m縱坐標(biāo):：v . 023.3972 89 1 1.14602人二1.004：l9.81998.2=0.120通用壓降關(guān)聯(lián)圖TM0.0813用中VLf 一 分別為氣液相流率小耳%、包一“住利為氣

25、液地毒度，Z此一液相粘度bEPh,郭一檀相密度核正系數(shù)，神3液q力實(shí)驗(yàn)測(cè)取M填料因干，各種承鞘衲中胤醺于填料性瓶表中*一就力加速度,mJ%查圖上圖得， P/Z=100X9.81=981.00Pia/m12填料層壓P1為： P=981.00X 5=4.905KPa 2.2.4液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)液體分布器的選型：該吸收塔液相負(fù)荷較大，而氣相負(fù)荷相對(duì)較低。故選用 槽式分布器。分布點(diǎn)密度計(jì)算：按 Eckert建議值，D=400時(shí)，噴淋點(diǎn)的密度為 330點(diǎn)/m2, D=750時(shí)，噴淋點(diǎn) 的密度為170點(diǎn)/ m2,設(shè)計(jì)取噴淋密度為280點(diǎn)/m2。則總布液孔數(shù)為：n=0.785 >0.52X280=5

26、5實(shí)際總布液孔數(shù)：54點(diǎn)布液計(jì)算：由 Ls = d；n 2g. H 4取6=0.60 , AH =160mm4Ls1/2 4 122.088 18.02, 998.2,3600、1/2則do =（）=（）= 0.0036867：n . 2g H 3.14 54 0.6 . 2 9.81 0.16=3.686m3 .輔助設(shè)備的計(jì)算及選型3.1 填料支承設(shè)備支填料支承裝置用于支承塔填料及其所持有的氣體、液體的質(zhì)量，同時(shí)起著 氣液流道及氣體均布作用。故在設(shè)計(jì)支承板是應(yīng)滿(mǎn)足下列三個(gè)基本條件：（1）自由截面與塔截面之比不小于填料的空隙率；（2）要有足夠的強(qiáng)度承受填料重 量及填料空隙的液體；（3）要有一定

27、的耐腐蝕性。用豎扁鋼制成的柵板作為支承板最為常用，如下圖中的（ a）。柵板可以制 成整塊或分塊的。一般當(dāng)直徑小于500mm時(shí)可制成整塊；直徑為600800mm時(shí), 可以分成兩塊；直徑在9001200mm時(shí)，分成三塊；直徑大于1400mm時(shí)，分13成四塊；使每塊寬度約在300400mm之間，以便拆裝。柵板條之間的距離應(yīng)約為填料環(huán)外徑的 0.60.7。在直徑較大的塔中，當(dāng)填 料環(huán)尺寸較小的，也可采用間距較大的柵板，先在其上布滿(mǎn)尺寸較大的十字分隔 瓷環(huán)，再放置尺寸較小的瓷環(huán)。這樣，柵板自由截面較大，如下圖（ c）所示。當(dāng)柵板結(jié)構(gòu)不能滿(mǎn)足自由截面要求時(shí)，可采用如下圖（b）所示的升氣管式 支承板。氣相走

28、升氣管齒縫，液相由小孔及縫底部溢流而下。這類(lèi)支承板，有足 夠齒縫時(shí)，氣相的自由截面積可以超過(guò)整個(gè)塔德橫截面積，所以絕不會(huì)在此造成液泛。本設(shè)計(jì)塔徑D=500mm,采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自由截面較大、金屬耗用量較小， 由豎扁鋼制成的柵板作為支承板，將其制成整塊，柵板條之間的距離約為 24.7mm。為了改善邊界狀況，可采用大間距的柵條，然后按正方形排列的瓷質(zhì)十字環(huán)，作為過(guò)渡支承，以取得較大的孔隙率。由于采用的是6 50mm勺填料，所以可用小75mmfl勺十字環(huán)。填料支撐裝置對(duì)于保證填料塔的操作性能具有重大作用。采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自 由截面較大、金屬耗用量較小的柵板作為支撐板。為了改善邊界狀況，可采用大 間距的柵

29、條，然后按正方形排列的瓷質(zhì)十字環(huán)， 作為過(guò)渡支撐，以取得較大的孔 隙率。由于采用的是438mm的填料，所以可用475mm的十字環(huán)。塔彳D D=500mm,設(shè)計(jì)柵板制成整塊，每塊寬度為 400mm,每塊重量不超過(guò)700N,以便從人孔進(jìn)行裝卸。(a)柵板(b)升氣管式(c)十字隔板環(huán)層143.2 填料壓緊裝置填料上方安裝壓緊裝置可防止在氣流的作用下填料床層發(fā)生松動(dòng)和跳動(dòng)。填料壓緊裝置分為填料壓板和床層限制板兩大類(lèi)，每類(lèi)又有不同的型式，填料壓板自由放置于填料層上端，靠自身重量將填料壓緊。它適用于陶瓷、石墨等制成的 易發(fā)生破碎的散裝填料。床層限制板用于金屬、塑料等制成的不易發(fā)生破碎的散 裝填料及所有規(guī)

30、整填料。床層限制板要固定在塔壁上，為不影響液體分布器的安 裝和使用，不能采用連續(xù)的塔圈固定，對(duì)于小塔可用螺釘固定于塔壁，而大塔則 用支耳固定。本設(shè)計(jì)中填料塔在填料裝填后于其上方安裝了填料壓緊柵板。3.3 液體再分布裝置氣液兩相在填料層中流動(dòng)時(shí)，受阻力的影響，易發(fā)生偏流現(xiàn)象，導(dǎo)致亂堆填料層內(nèi)氣液分布不均，使傳質(zhì)效率下降。為防止偏流，可間隔一定高度在填料層 內(nèi)設(shè)置再分布裝置，將流體先經(jīng)收集后重新分布。最簡(jiǎn)單的再分布裝置為截錐式 再分布器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單安裝方便。故選擇截錐式再分布器。本設(shè)計(jì)采用的是分配錐形的再分布器，其最簡(jiǎn)單沿壁流下的液體用分配錐再將它導(dǎo)入中央截錐小頭的直徑一般為 （0.70.8）Di

31、 ,本設(shè)計(jì)取500>O.8=400mm, 為了增加氣體流過(guò)是的自由截面積， 在分配錐上開(kāi)設(shè)4個(gè)管孔，錐體與塔壁夾角 取在 35：45） 取 h=80mm。154 .設(shè)計(jì)參數(shù)一覽表課程設(shè)計(jì) 名稱(chēng)水吸收內(nèi)酮填料吸收塔的設(shè)計(jì)噪作條件操作溫度：20 C操作壓力：常壓物性數(shù)據(jù)液相氣相液體密度P L998.2kg/m3混合氣體平均摩 爾質(zhì)量MVm28.04g/mol液體粘度1L3.6 kg/(m ' h)混合氣體的平均 密度p Vm1.146kg/m3液體表回 張力(TL0.001004 Pa s (3.6kg/m ?h)混合氣體的粘度1 Vm0.066kg/(mh)丙酮在水中 的擴(kuò)散系數(shù)D

32、L6.480 X10-6m2/h丙酮在空氣中的 擴(kuò)散系數(shù)Dv0.236 cm2/s重力加速度g ,29.81m/s氣相平衡數(shù)據(jù)丙酮在水中的亨利系數(shù)E相平衡常數(shù)m溶解度系數(shù)H76.40Kpa0.7540.725 kmol/(kPa ?m)物料衡算數(shù)據(jù)YiY2X1X2氣相流量V液相流量L最小 液氣比操作 液氣比0.0870.00040.0641090.302kmol/ h122.088 kmol/h0.7511.352工藝數(shù)據(jù)氣相質(zhì)量 8M: (kg/h)液相質(zhì)量 8M： (kg/h)塔徑 m氣相總傳質(zhì) 單元數(shù)氣相總傳質(zhì) 單元高度m填料層圖度 m填料層壓降Kpa2750.42200.0260.58

33、.8120.36644.905165 .后記我的化工經(jīng)過(guò)了近一周時(shí)間的課程設(shè)計(jì)，現(xiàn)在終于完成了這次的課程設(shè)計(jì) 原理課程設(shè)計(jì)是水吸收氨過(guò)程填料塔的設(shè)計(jì)，這是關(guān)于吸收中填料塔的設(shè)計(jì)。填 料塔是以塔內(nèi)裝有大量的填料為相接觸構(gòu)件的氣液傳質(zhì)設(shè)備。 填料塔的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn) 單，壓降低，填料易用耐腐蝕材料制造等優(yōu)點(diǎn)。在填料的選擇中，從經(jīng)濟(jì)方面考慮采用聚丙烯階梯環(huán)填料，填料顆粒大小， 我采用試差法，來(lái)認(rèn)為DN50計(jì)算得的結(jié)果比比較好。雖然在同類(lèi)填料中，尺寸 越小的，分離效率越高，但它的阻力將增加，通量減小，填料費(fèi)用也增加很多。 用DN50計(jì)算所得的D/d值也符合階梯環(huán)推薦值。詳細(xì)D=W=G圖你工三二1爸爸五四。六口

34、3231885406|忑必工福卷，另19方二7月1汨(公巨鬟座星虎矗 'o 3 'W w Xrv r £1(9。8初p警營(yíng)>郁子樹(shù)與酮工鈿空間仝套裙網(wǎng)屈檜死>中而“解決了上面的問(wèn)題之后就是通過(guò)查找手冊(cè)之類(lèi)的書(shū)籍來(lái)確定輔助設(shè)備的選 型，我選擇柵板支承裝置作為填料支撐，并選擇好噴淋裝置。本設(shè)計(jì)我們所設(shè)計(jì)的填料塔持液量小， 填料塔結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，造價(jià)適合。不 過(guò)，它的操作范圍小，填料潤(rùn)濕效果差，當(dāng)液體負(fù)荷過(guò)重時(shí)，易產(chǎn)生液泛，不宜 處理易聚合或含有固體懸浮物的物料等。通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，讓我從中體會(huì)到很多。課程設(shè)計(jì)是我們?cè)谛４髮W(xué)生必 須經(jīng)過(guò)的一個(gè)過(guò)程，通過(guò)課程設(shè)計(jì)的鍛煉，可以為我們即將來(lái)的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān) 實(shí)的基礎(chǔ)！使我充分理解到化工原理課程的重要性和實(shí)用性，更特別是對(duì)各方面的了解和設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)際單元操作設(shè)計(jì)中所涉及的各個(gè)方面要注意問(wèn)題都有所了 解。詳細(xì)D=W=G圖4屋三二1爸爸五四Q六3231885406)男19歲工7月13日（公巨警度屬虎團(tuán)已<9。會(huì)與1