浙江師范大學(xué)-白馬非馬41塔設(shè)備設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、目錄第 1 章 塔設(shè)備概述. -11112224-1.11.21.31.41.5填料塔. -板式塔. -塔型選擇一般原則. -板式塔和填料塔的比選. -脫硫塔初步設(shè)計(jì). -1.5.1 填料的選擇. -1.5.2 裝置流程的選擇. -第 2 章 脫硫塔的設(shè)計(jì). -6666699-2.12.22.32.42.5設(shè)計(jì)依據(jù). -設(shè)計(jì)原則. -設(shè)計(jì)軟件. -塔體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). -脫硫塔 T0101A 設(shè)計(jì)的具體過(guò)程. -2.5.12.5.22.5.32.5.42.5.52.5.62.5.72.5.82.5.9脫硫塔內(nèi)物料組成. -溫度、選擇. -1011141415151616192429292929323

2、2384551塔徑、塔高計(jì)算. -液體噴淋密度驗(yàn)算. -填料層壓降計(jì)算. -持液量計(jì)算. -接管設(shè)計(jì). -筒體與封頭選材. -筒體與封頭壁厚計(jì)算. -2.5.10 裙座設(shè)計(jì). -2.5.11 塔內(nèi)件裝置設(shè)計(jì). -脫硫塔 T0101B 設(shè)計(jì)的具體過(guò)程. -2.62.6.12.6.22.6.3脫硫塔內(nèi)物料組成. -溫度、選擇. -塔徑、塔高計(jì)算. -2.7塔機(jī)械強(qiáng)度校核. -2.7.12.7.22.7.32.7.4脫硫塔 T0101A 強(qiáng)度校核. -塔校核具體結(jié)果. -脫硫塔 T0101B 強(qiáng)度校核. -塔校核具體結(jié)果. -第 1 章 塔設(shè)備概述塔設(shè)備類型有很多，可以從不同的角度對(duì)塔設(shè)備進(jìn)行分類。

3、例如：按操作分為加壓塔、常壓塔和減壓塔；按單元操作分為精餾塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反應(yīng)塔和干燥塔；按形成相際接觸界面的方式分為具有固定相界面的塔和過(guò)程中形成相界面的塔；也有按塔釜形式分類的，但是長(zhǎng)期以來(lái)最常用的分類是按塔的內(nèi)件結(jié)構(gòu)分為板式塔和填料塔。1.1 填料塔填料塔以填料作為氣液接觸元件，氣液兩相在填料層中逆向連續(xù)接觸。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、降小、易于用耐腐蝕非金屬材料制造等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于氣體吸收、真空蒸餾以及處理腐蝕性流體的操作，頗為適用。當(dāng)塔徑增大時(shí)，引起氣液分布不均、接觸不良等，造成效率下降，即稱為放大效應(yīng)。同時(shí)，填料塔還有重量大、造價(jià)理維修麻煩、填料損耗大等缺點(diǎn)，以致使填料塔在很長(zhǎng)時(shí)期以

4、來(lái)不及板式塔使用廣泛。但是隨著新型高效填料的出現(xiàn)，流體分布技術(shù)的改進(jìn)，填料塔的效率有所提高，放大效應(yīng)也在逐步得以解決。填料塔工作原理為氣體從塔底送入，經(jīng)氣體分布裝置（小直徑塔一般不設(shè)氣體分布裝置）分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過(guò)填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相。填料塔的主和作用為：（1） 填料層：提供氣液傳質(zhì)面-填料表面形成的液膜面；（2） 液體分布器：均勻分布液體，以避免發(fā)生溝流現(xiàn)象；（3） 液體再分布器：避免壁流現(xiàn)象發(fā)生；（4） 支撐板：支撐填料層，使氣體均勻分布；（5）

5、 除沫器：防止塔頂氣體出口處夾帶液體。1.2 板式塔板式塔是分級(jí)式的接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備，種類繁多。板式塔為逐級(jí)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備。在一個(gè)圓筒形的殼體內(nèi)裝有若干按一定間距放置的水平塔板，塔板上開(kāi)有很多篩孔，每層塔板靠塔壁處設(shè)有降液管。氣液兩相在塔板內(nèi)進(jìn)行逐級(jí)接觸，兩相的組成沿塔高呈階梯式變化。板式塔的空塔氣速很高，因而生產(chǎn)能力較大，塔板效率穩(wěn)定，造價(jià)低，檢修、方便。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外實(shí)際使用的情況，主要的塔型是泡罩塔、篩板塔、浮閥塔、舌形塔、浮動(dòng)噴射塔等。1.3 塔型選擇一般原則在塔型選擇時(shí)，對(duì)精餾塔設(shè)備的要求大致如下：生產(chǎn)能力大；效率高；流體阻力??；有一定的操作彈性；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、安裝檢修方便

6、；能滿足（如腐蝕性、熱敏性、起泡性等）工藝的特性。（1）下列情況優(yōu)先選用填料塔：a. 在分離程度要求高的情況下，因某些新型填料具有很高的傳質(zhì)效率，故可采用新型填料以降低塔的高度；b. 對(duì)于熱敏性物料的蒸餾分離，因新型填料的持液量較小，壓降小，故可優(yōu)先選擇真空操作下的填料塔；c. 具有腐蝕性的物料，可選用填料塔。因?yàn)樘盍纤刹捎梅墙饘俨牧?，如陶瓷、等；d容易發(fā)泡的物料，宜選用填料塔。（2）下列情況優(yōu)先選用板式塔：a. 塔內(nèi)液體的滯液量較大，操作負(fù)荷變化范圍較寬，對(duì)進(jìn)料濃度變化要求不敏感，操作易于穩(wěn)定；b. 液相負(fù)荷較小；c. 含固體顆粒，容易結(jié)垢，有結(jié)晶的物料，因?yàn)榘迨剿蛇x用液流通道較大的塔板

7、，堵塞的較??；d在操作過(guò)程中伴隨有放熱或需要加熱的物料，需要在塔內(nèi)設(shè)置內(nèi)部換熱組件，如加熱盤管，需要多個(gè)進(jìn)料口或多個(gè)側(cè)線出料口。這是因?yàn)橐环矫姘迨剿慕Y(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)，此外，塔板上有較多的滯液以便與加熱或冷卻管進(jìn)行有效地傳熱；e在較高下操作的蒸餾塔仍多采用板式塔。生產(chǎn)實(shí)際證明，在大的液體負(fù)荷下，可選用填料塔，若用板式塔時(shí)，宜選用氣液并流的塔型（如噴射型塔板）或選用板上液流阻力較小的塔型（如篩板塔和浮閥塔等）。此外，導(dǎo)向篩板和多降液管篩板都能承受較大的液體負(fù)荷。在低壓下操作的吸收塔多采用填料塔。1.4 板式塔和填料塔的比選表 1-1 板式塔和填料塔的比較綜上，本設(shè)計(jì)的脫硫工段采用的是填料塔，并且噴

8、淋裝置，使氣液兩相流具有氣液相對(duì)速度高，接觸面積大和混合強(qiáng)烈等特點(diǎn)，適于氨法脫硫技術(shù)。下面著重就填料塔進(jìn)行介紹：1.5 脫硫塔初步設(shè)計(jì)1.5.1 填料的選擇塔填料(簡(jiǎn)稱為填料)是填料塔中氣液接觸的基本構(gòu)件，其性能的優(yōu)劣是決定填料塔操作性能的主要因素，因此，塔填料的選擇是填料塔設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。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。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。工業(yè)上，填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和（1）傳質(zhì)分離效率高a.填料的比表面積 a 大，及三大類。工業(yè)生產(chǎn)對(duì)填料的基本要求如下：體積填料具有表面積要大，因?yàn)樗菤庖簝上?/p>

9、接觸傳質(zhì)項(xiàng)目填料塔板式塔散堆填料規(guī)整填料空塔氣速稍小大比散堆填料大壓降小更小比填料塔大塔效率小塔效率高高，對(duì)大直徑塔無(wú)放大效應(yīng)較穩(wěn)定，效率較高液氣比對(duì)噴淋量有一定要求范圍大適應(yīng)范圍大持液量較小較小較大材質(zhì)可用非金屬耐腐蝕材料適應(yīng)各類材料金屬材料造價(jià)小塔較低較板式塔高大直徑塔較低安裝檢修較適中較容易的基礎(chǔ)；b.填料表面的安排合理，以防止填料表面的疊合和出現(xiàn)干區(qū)，同時(shí)有利于氣液兩相在填料層中的均勻并能促進(jìn)氣液兩相的湍動(dòng)和表面更新，從而使填料表面真正用于傳質(zhì)的有效面積增大，總體平均的傳質(zhì)系數(shù)和推動(dòng)力增高；c.填料表面對(duì)于液相潤(rùn)濕性好，潤(rùn)濕性好易使液體分布成膜，增大有效比表面積。潤(rùn)濕性取決于填料的材質(zhì)

10、，尤其是表面狀況。的潤(rùn)濕性比較差，往往需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?，金屬表面粘著的加工用油脂需?jīng)過(guò)酸洗或堿洗清除。（2）壓降小，氣液通量大a.填料的孔隙率 大壓降就小，通量大。一般孔隙率大，則填料的比表面積小。分離效率將變差。散裝填料的大，孔隙率大，比表面積小，規(guī)整填料波紋片的峰高增大，孔隙率大，比表面積也大。如果填料的表面積安排合理，可以緩解 a 和 的，達(dá)到最佳性能；b.減少流道的截面變化，可減少流體的阻力；c.具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，陶瓷填料容易破碎，只有在強(qiáng)腐蝕性場(chǎng)合才采用。1.5.1.1 散裝填料散裝填料是一個(gè)個(gè)具有一定幾何形狀和的顆粒體，一般以隨機(jī)的方式堆積在塔內(nèi)，又稱為亂堆填料或顆粒填料。

11、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。現(xiàn)介紹幾種較典型的散裝填料。（1）拉西環(huán)填料拉西環(huán)填料是最早提出的工業(yè)填料，其結(jié)構(gòu)為外徑與高度相等的圓環(huán)，可用陶瓷、金屬等材質(zhì)制造。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)上已很少應(yīng)用。（2）鮑爾環(huán)填料鮑爾環(huán)是在拉西環(huán)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而得。其結(jié)構(gòu)為在拉西環(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，可用陶瓷、金屬等材質(zhì)制造。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，氣流阻力小，液體分布均勻。與拉西環(huán)相比，其

12、通量可增加 50%以上，傳質(zhì)效率提高 30%左右。鮑爾環(huán)是目前應(yīng)用較廣的填料之一。（3）階梯環(huán)填料階梯環(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。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)，成為目前所使用的環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種。（4）弧鞍填料弧鞍填料屬鞍形填料的一種，其形狀如同馬鞍，一般采用瓷質(zhì)材料制

13、成?；“疤盍系奶攸c(diǎn)是表面全部敞開(kāi)，不分內(nèi)外，液體在表面兩側(cè)均勻，表面利用率高，流道呈弧形，流動(dòng)阻力小。其缺點(diǎn)是易發(fā)生套疊，致使一部分填料表面被重合，使傳質(zhì)效率降低?；“疤盍蠌?qiáng)度較差，容易破碎，工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用不多。（5）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)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。（6）環(huán)矩鞍填料環(huán)矩鞍填料(國(guó)外稱為 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，故又稱為金屬環(huán)矩鞍填料。環(huán)矩鞍填料

14、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。1.5.1.2 規(guī)整填料規(guī)整填料是按一定的幾何圖形排列，整齊堆砌的填料。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)用的規(guī)整填料絕大部分為波紋填料。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、金屬等材質(zhì)制造。加工中，波紋與塔軸的傾角有 30°和 45°兩種，傾角為 30°以代號(hào) BX(或 X)表示，傾角為 45°以代號(hào) CY(或 Y)表示。（1）金屬絲網(wǎng)波紋填料是波紋填料的主要形式，是由金屬絲網(wǎng)制成的

15、。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。盡管其造價(jià)高，但因性能優(yōu)良仍得到了廣泛的應(yīng)用。（2）金屬板波紋填料是板波紋填料的主要形式。該填料的波紋板片上沖壓有許多4 mm6 mm的小孔，可起到粗分配板片上的液體。加強(qiáng)橫向混合的作用。波紋板片上軋成細(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。金屬孔板波紋填料強(qiáng)度高，耐腐蝕性強(qiáng)，特別適用于大直徑塔及氣液負(fù)荷較大的場(chǎng)合。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。其缺點(diǎn)是不適于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，且裝卸、，造價(jià)高。（3）絲網(wǎng)波紋填

16、料是波紋填料絲網(wǎng)制成的。其特點(diǎn)是壓降低、耐腐蝕。分離效率高，其中的采用高材料聚丙烯/聚丙烯腈的材料，有很好的毛細(xì)作用，使其表面具有很好的潤(rùn)濕性能。1.5.1.3 填料選擇結(jié)論該填料塔選用規(guī)整填料，材料為理能力大。絲網(wǎng)波紋填料 BX。傳質(zhì)效率高，耐腐蝕性強(qiáng)，處1.5.2 裝置流程的選擇1.5.2.1 裝置比選（1） 逆流操作氣相自塔底進(jìn)入由塔頂排出，液相自塔頂進(jìn)入由塔底排出，此即逆流操作。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，分高效率高，吸收劑利用率高。工業(yè)生產(chǎn)中多采用逆流操作。（2） 并流操作氣液兩相均從塔頂流向塔底，此即并流操作。并流操作的特點(diǎn)是，系統(tǒng)不受液流限制， 可提高操作氣速

17、，以提高生產(chǎn)能力。并流操作通常用于以下情況：當(dāng)吸收過(guò)程的平衡曲線較平坦時(shí)，流向?qū)ν苿?dòng)力影響不大；易溶氣體的吸收或處理的氣體不需吸收很完全；吸收劑用量特別大，逆流操作易引起液泛。（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。通常用于以下情況：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。該流程特別適宜于相平衡常數(shù)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。應(yīng)予指出，吸收劑部分再循環(huán)操作較逆流操作的平均推動(dòng)力要低，且需設(shè)置循環(huán)泵，操作費(fèi)用增加。（4

18、）多塔串聯(lián)操作若設(shè)計(jì)的填料層高度過(guò)大，或由于所處理物料等原因需經(jīng)常填料，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。此操作因塔內(nèi)需留較大空間，輸液、噴淋、支承板等輔助裝置增加，使設(shè)備投資加大。（5）串聯(lián)-并聯(lián)混合操作若吸收過(guò)程處理的液量很大，如果用通常的流程，則液體在塔內(nèi)的噴淋密度過(guò)大，操作氣速勢(shì)必很小(否則易引起塔的液泛)，塔的生產(chǎn)能力很低。實(shí)際生產(chǎn)中可采用氣相作串聯(lián)、液相作并聯(lián)的混合流程；若吸收過(guò)程處理的液量不大而氣相流量很大時(shí)，可采用液相作串聯(lián)、氣相作并聯(lián)的混合流程。1.5.2.2 裝置選擇結(jié)論根據(jù)所選擇的工藝與填料種類，我們選擇雙

19、塔并聯(lián)的操作方式進(jìn)行深度的氨法脫硫。第 2 章 脫硫塔的設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書塔設(shè)備固定式容器GB 150-2011GB 8175-2008GB/T 25198-2010SHT 3098-2011HG/T 20853-2011HG/T 20570-1995HG/T 21639-2005HG 21515-2014設(shè)備及管道保溫設(shè)計(jì)導(dǎo)則容器封頭石油化工塔器設(shè)計(jì)規(guī)范鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定工藝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范塔頂?shù)踔喝丝?.2 設(shè)計(jì)原則（1）分離效率高，達(dá)到一定分離程度所需塔的高度低；（2）生產(chǎn)能力大，塔截面積處理量大；（3） 操作彈性大，對(duì)一定的塔器，操作時(shí)氣液流量的變化會(huì)影

20、響分離效率。若將分離效率最高時(shí)的氣液負(fù)荷作為最佳負(fù)荷點(diǎn)，可把分離效率比最高效率下降 15%的最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之比稱為操作彈性，易于穩(wěn)定操作；（4） 氣體阻力小可使氣體的輸送功率消耗小。對(duì)真空精餾來(lái)說(shuō)，降低塔器對(duì)氣流的阻力可減小塔頂、塔底間的壓差，降低塔底操作的壓強(qiáng)，從而可降低塔底溶液泡點(diǎn)，降低對(duì)塔釜加熱劑的要求，還可防止塔底物料的分解；（5） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備取材面廣便于加工制造與維修，價(jià)格低廉，適用面廣。2.3 設(shè)計(jì)軟件表 2-1 使用軟件列表2.4 塔體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在 Aspen Plus 的 Sizing and Rating 中選擇 Packing Sizing 進(jìn)行填料塔設(shè)計(jì)得到圖 2-

21、1 的設(shè)計(jì)結(jié)果。名稱用途來(lái)源Aspen Plus V8.7分離性能設(shè)計(jì)Aspen Tech 公司SW6-2011塔體強(qiáng)度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站圖 2-2T0101A Packing Sizing Result圖 2-3T0101A Packing Sizing Profile將 Packing Sizing 的結(jié)果代入 Packing Rating 中去，使得每塊塔板的能力因子（Fractional Capacity）均應(yīng)介于 0.4-0.8 之間，得到如下結(jié)果：圖 2-4 輸入設(shè)置圖 2-5 T0101A Packing Rating Result圖 2-6T0101A Packin

22、g Rating Profile2.5 脫硫塔 T0101A 設(shè)計(jì)的具體過(guò)程2.5.1 脫硫塔內(nèi)物料組成表 2-2 T0101A 物流數(shù)據(jù)項(xiàng)目進(jìn)料流股（氨水）進(jìn)料流股（煙氣）出料流股（亞硫酸銨）出料流股（）溫度64424.724.2bar11.21.03781.0138氣相分率0101摩爾流量 kmol/hr1089.1713310827.03413542.7質(zhì)量流量 kg/hr16726.3406967體積流量 cum/hr20.73129221115.911330084Aspen plus 中各理論板氣體模擬組成圖 2-7 各理論板氣體模擬組成Aspen plus 中各理論板液體模擬組成圖

23、 2-8各理論板液體模擬組成2.5.2 溫度、選擇根據(jù) Aspen plus 模擬出的結(jié)果，確定最優(yōu)的反應(yīng)溫度為 20，為 1 bar。2.5.3 塔徑、塔高計(jì)算2.5.3.1 塔徑的確定D = 4𝑉𝑆（2-1）u式中：D 為填料塔直徑VS 為氣體體積流量u 為空塔氣速（1）空塔氣速的確定通常有兩種方法來(lái)確定空塔氣速，一種是泛點(diǎn)氣速法，另一種是氣相動(dòng)能因子（F 因子） 法。本項(xiàng)目計(jì)算選擇第一種泛點(diǎn)氣速法，泛點(diǎn)氣速是填料塔操作氣速的上限，填料塔的操作空塔氣速必須小于泛點(diǎn)氣速，操作空塔氣速與泛點(diǎn)氣速之比稱為泛點(diǎn)率。對(duì)于散裝填料，其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為 u/uF=0.50

24、.85。對(duì)于規(guī)整填料，其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為 u/uF=0.60.95。泛點(diǎn)率的選擇主要考慮填料塔的操作和物系的發(fā)泡程度兩方面的因素。設(shè)計(jì)中，對(duì)于加壓操作的塔，應(yīng)取較高的泛點(diǎn)率；對(duì)于減壓操作的塔，應(yīng)取較低的泛點(diǎn)率；對(duì)易起的物系，泛點(diǎn)率應(yīng)取低限值；而無(wú)的物系，可取較高的泛點(diǎn)率。泛點(diǎn)氣速可用經(jīng)驗(yàn)方程式計(jì)算，亦可用關(guān)聯(lián)圖求取。第法為貝恩(Bain)霍根(Hougen)關(guān)聯(lián)式，填料的泛點(diǎn)氣速可由貝恩霍根關(guān)聯(lián)式計(jì)算；第二種方法為?？颂?Eckert)通用關(guān)聯(lián)圖，散裝填料的泛點(diǎn)氣速可用?？颂仃P(guān)聯(lián)圖計(jì)算。本項(xiàng)目采用貝恩(Bain)霍根(Hougen)關(guān)聯(lián)式計(jì)算。：即𝑢𝐹2

25、9886;𝑡𝑉𝑤𝐿𝑉0.21/41/8（2-2）lg ( ) ( ) 𝑡 = A K( )( )𝜀3𝑔𝑤𝐿𝑣𝐿式中：uF泛點(diǎn)氣速，m/sg重力度，9.81 m/s2 ； at填料總比表面積，m2/m3； 填料層空隙率，m3 /m3 ；V、L氣相、液相密度，kg/m3 ；L液體粘度，mPa·s；wL、wV液相、氣相質(zhì)量流量，kg/h； A、K關(guān)聯(lián)常數(shù)。常數(shù) A 和 K 與填料的形狀及材質(zhì)有關(guān)。由式

26、 2-2 計(jì)算泛點(diǎn)氣速，誤差在 15%以內(nèi)。根據(jù)我們所選用的絲網(wǎng)填料中，A=0.4201；K=1.75代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：泛點(diǎn)氣速𝑢𝐹 = 1.2073 𝑚/𝑠取空塔氣速為泛點(diǎn)氣速的 65%則 u = 0.65𝑢𝐹 = 0.7847 𝑚/𝑠（2）塔徑的計(jì)算與圓整根據(jù)上述方法得出空塔氣速 u 后，即可由式 2-3 計(jì)算出塔徑 D。即：4𝑉𝑆4×292211D = = = 5.79 𝑚u3600×ҵ

27、87;×0.7847再結(jié)核 aspen 模擬結(jié)果和圓整后取塔徑為 5800 mm。（3）泛點(diǎn)率校核實(shí)際空塔氣速為：v = 𝑉𝑠 =4×292211= 0.7881 𝑚/𝑠𝜋𝐷23600×𝜋×5.824故泛點(diǎn)率為： 𝑣 = 0.7881 = 65.28% (在允許范圍內(nèi)，發(fā)生液泛)。𝑢𝐹1.20732.5.3.2 塔高的計(jì)算（1）填料層高度計(jì)算𝑯𝒑填料層高度的計(jì)算分為

28、傳質(zhì)單元數(shù)法和等板高度法。對(duì)于吸收，及萃取的填料塔設(shè)計(jì)，多采用傳質(zhì)單元數(shù)法；而對(duì)于精餾過(guò)程中的填料塔設(shè)計(jì)，則習(xí)慣用等板高度法去計(jì)算。本項(xiàng)目選擇利用傳質(zhì)單元數(shù)法計(jì)算填料層的高度。傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算：𝑌 1 = 𝑚𝑋1 = 9.56 × 0.005841 = 0.05584𝑌2 = 𝑚𝑋2=0𝑆 = 𝑚𝑉 = 9.56×492.241 = 0.295𝐿15975.81𝑌1 𝑌1⻕

29、7;𝑛 (1 𝑠)+ 𝑆 = 5.83𝑁=𝑂𝐺1 𝑆𝑌2 𝑌2傳質(zhì)單元高度的計(jì)算:本例采用恩田的修正公式計(jì)算傳質(zhì)單元的高度10.7𝑘 = 0.237 ( 𝑈𝑣 )( 𝜇𝑣 )3 (𝑎𝑡𝐷𝑣)（2-3）𝐺𝑎𝑡𝑈𝑣𝜌&#

30、119881;𝐷𝑣𝑅𝑇211𝑘 = 0.0095 ( 𝑈𝐿 )3 ( 𝜇𝐿 )2 (𝜇𝐿𝑔)3（2-4）𝐿𝑎𝑤𝑘𝐿𝜌𝐿𝐷𝐿𝜌𝐿𝑘𝐺𝛼 = 𝑘𝐺x

31、572;𝑤𝛹1.1𝑘𝐿𝛼 = 𝑘𝐿𝛼𝑤𝛹0.4（2-5）（2-6）0.050.2)0.1 𝑈𝐿𝑈𝐿2𝑎𝑡𝑈𝐿2𝛼𝑤𝛼𝜎𝐺0.75（2-7）= 1 𝑒𝑥𝑝 1.45( )()()(2&#

32、120590;𝑎 𝜇𝜌 𝑔𝜌 𝜎 𝑎𝑡𝐿𝑡 𝐿𝐿𝐿 𝐿 𝑡式中：𝑈𝑉、𝑈𝐿氣體、液體的質(zhì)量通量，kg/(𝑚2 · h)；𝑉、𝐿氣體、液體的粘度，kg/(m · h) 1Pa · s = 3600kg/(m ·

33、 h) ；𝑉、𝐿氣體、液體的密度，kg/𝑚3；𝐷𝑉、𝐷𝐿溶質(zhì)在氣體、液體中的擴(kuò)散系數(shù)，𝑚2/𝑠；R通用氣體常數(shù)，8.314 (m3·kPa)/(kmol·K) ；T系統(tǒng)溫度，K；𝑎𝑡填料的總比表面積，𝑚2/𝑚3；𝑎𝑤填料的潤(rùn)濕比表面積，𝑚2/𝑚3；g重力度，1.27 × 108m/h；Ү

34、71;液體的表面張力 ，𝑘𝑔/2 (1 𝑑𝑦𝑛/𝑐𝑚 = 12960 𝑘𝑔/2) ；𝑐填料材質(zhì)的臨界表面張力，𝑘𝑔/2 (1 𝑑𝑦𝑛/𝑐𝑚 = 12960 𝑘𝑔/2) ；填料形狀系數(shù)。查得：𝑎𝑡 = 4.92𝑚2/𝑚3⼛

35、0;𝐿 = 21.5 𝑑𝑦𝑛/𝑐𝑚 = 278640 𝑘𝑔/2𝜎𝑐 = 39 𝑑𝑦𝑛/𝑐𝑚 = 505440 𝑘𝑔/2計(jì)算得𝑈𝑉 = 15263.58 kg/(𝑚2 · h)𝑈𝑉 = 10652.3 kg/(𝑚2 

36、3; h)氣膜吸收系數(shù)為𝐾𝐺 = 0.1526 𝑘𝑚𝑜𝑙/(𝑚2 · · 𝑘𝑃𝑎)液膜吸收系數(shù)為𝐾𝐿 = 27.78 𝑘𝑚𝑜𝑙/(𝑚2 · · 𝑘𝑃𝑎)𝐺𝑉159.758𝐻= 0.635

37、19874;𝐺𝜋2𝐾 𝛼𝛺𝐾𝐺𝛼𝑃4𝐷1.826×7.945×0.785×4.72𝑌填料層高度計(jì)算：𝐻𝑂𝐺 × 𝑁𝑂𝐺 = 0.635 × 5.83 = 3.70 𝑚一般取Z = (1.21.5)Z，故實(shí)際填料層高度為𝑍 = 1.35Ү

38、85; = 1.35 × 3.70 = 5.00 𝑚（2） 塔頂空間高度Ht塔頂空間高度是塔頂?shù)谝粔K板到封頭與接線的距離，作用是安裝塔板和開(kāi)人孔、破沫裝置的需要，也使氣體中的液滴自由沉降，減少塔頂出口氣體中液滴夾帶。塔頂空間高度Ht一般取1.2-1.5m，塔徑大時(shí)可適當(dāng)增大，本設(shè)計(jì)中取塔頂部空間高度為1.5 m，即：𝐻𝑡 = 1.5 𝑚（3） 塔底空間高度𝐇𝐛塔底空間高度是塔底第一塊板到塔底接線的距離，塔底空間具有中間貯槽的作用，塔釜料液在塔底有一定的儲(chǔ)量，以保證塔底料液不致排完，以保持塔

39、底穩(wěn)定抽出。本設(shè)計(jì)中，提取Aspen數(shù)據(jù)塔底料液出口體積流量𝑉 = 149.705 𝑚3/, 塔徑D=5.80 m, 取塔底液體停留時(shí)間𝜃 = 5 𝑚𝑖𝑛，則：149.7055𝑉𝑡=60= 0.72 𝑚𝐻𝑏 =0.785·𝐷20.785×5.80（4） 進(jìn)料空間高度𝐇𝐅本項(xiàng)目中，進(jìn)料為液相進(jìn)料，進(jìn)料空間HF大于一般的板間距并滿足安裝人孔的需要， 即：&#

40、119867;𝐹 = 0.6 𝑚（5） 人孔設(shè)計(jì) S為了便于安裝、檢修或設(shè)備內(nèi)部的裝置，需要在設(shè)備上開(kāi)設(shè)人孔或手孔。人孔和手孔的結(jié)構(gòu)基本上是相同的。對(duì)于直徑大于或等于800 mm 的塔，采用人孔而非手孔，此外塔頂、塔底進(jìn)料處必須設(shè)人孔。人孔和手孔的結(jié)構(gòu)基本上是相同的。通常是在短筒節(jié)（或管子）上焊接法蘭，蓋上人孔蓋，用螺栓螺母壓緊，兩個(gè)法蘭之間放有墊片，空蓋上帶有手柄。本設(shè)計(jì)設(shè)置兩個(gè)個(gè)人孔，在離地面高3000mm和10800 mm處開(kāi)設(shè)人孔，人孔大小600 mm。采用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔，人孔規(guī)格Dg600。（6） 塔筒體高度𝐻 = Ү

41、67;𝑡 + 𝐻𝑝 + 𝑆𝐻𝑝 + 𝐻𝐹 + 𝐻𝑏 = 8.46𝑚（7） 上封頭高度𝐇𝟏本設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，公稱直徑DN = 5800 mm，曲邊高度h1 = 1120 mm，直邊高度h2 = 60 mm，封頭高度為：𝐻1 = 1 + 2 = 1120 + 60 = 1180 𝑚𝑚（8）裙座高度 Hq裙座高度為：= 0.9⻒

42、3; = 0.9×5.8 = 2.78𝑚𝐻𝑞22圓整后，取裙座高度為2.80m。塔體總高為H=12.50 m。2.5.4 液體噴淋密度驗(yàn)算填料塔的液體噴淋密度是指時(shí)間、塔截面上液體的噴淋量，其計(jì)算式為𝑈 = 𝐿（2-8）0.785𝐷2式中：𝑈液體噴淋密度，𝑚3/(𝑚2 · )；𝐿液體噴淋量，𝑚3/；𝐷填料塔直徑，。為使填料能獲得良好的潤(rùn)濕，塔內(nèi)液體噴淋量應(yīng)不低于某一極限值，此極限值稱為

43、最小噴淋密度，以𝑈𝑚𝑖𝑛表示。對(duì)于規(guī)整填料，其最小噴淋密度可從有關(guān)填料手冊(cè)中查得，設(shè)計(jì)中，通常取𝑈𝑚𝑖𝑛 = 0.2。故代入數(shù)據(jù)得： 𝑈 = 𝐿=159.758= 9.21 𝑚3/(𝑚2 · )0.785𝐷20.785×5.82實(shí)際操作時(shí)采用的液體噴淋密度大于最小噴淋密度,故符合要求。2.5.5 填料層壓降計(jì)算填料層壓降通常用高度填料層的壓降𝑃表示。設(shè)計(jì)

44、時(shí)，根據(jù)有關(guān)參數(shù)，由通用關(guān)聯(lián)𝑍圖(或壓降曲線)先求得每米填料層的壓降值，然后再乘以填料層高度，即得出填料層的降。由填料的壓降關(guān)聯(lián)式計(jì)算，規(guī)整填料的壓降通常關(guān)聯(lián)成以下形式：𝛽）𝑃 = 𝛼（𝑢𝜌（2-9）𝑉𝑍式中：𝑃每米填料層高度的降，𝑃𝑎/𝑚；𝑍u空塔氣速，𝑚/𝑠； v氣體密度，𝑘𝑔/𝑚3；、關(guān)聯(lián)式常數(shù)，可從有關(guān)

45、填料手冊(cè)中查得。0.265故代入數(shù)據(jù)得：𝑃 = 371.42（0.7881 × 1.338）= 787 𝑃𝑎/m，𝑍填料塔壓降為787 × 5 = 3935 Pa，與 Aspen 模擬出的結(jié)果相符，符合設(shè)計(jì)要求。2.5.6 持液量計(jì)算停留時(shí)間，根據(jù) Aspen 中模擬出來(lái)的液相流速以及每層理論版的填料高度，可以得到每層填料的動(dòng)態(tài)持液量。圖 2-9每層填料的動(dòng)態(tài)持液量2.5.7 接管設(shè)計(jì)（1）進(jìn)取進(jìn)氣流速𝑢𝑣 = 20 𝑚/𝑠,提取 Aspen 數(shù)據(jù)

46、 V=292211 m³/h ，則管徑：𝑉𝑑1 = = 933.27 𝑚𝑚0.785×𝑢𝑣×3600圓整后選取管子規(guī)格為 950x6mm。𝑉實(shí)際流速𝑢 = 19.30 m/s。𝑣0.785×𝑑2×3600（2）進(jìn)料管取進(jìn)料管液體流速為𝑢𝑣 = 2 𝑚/𝑠，液相體積流量為 V=20.731 m³/h ，則進(jìn)料管：&#

47、119881;𝑑3 = = 171.08 𝑚𝑚0.785×𝑢𝑣×3600圓整后管徑 180x4mm。𝑉實(shí)際流速𝑢 = 1.81 𝑚/𝑠。𝑣0.785×𝑑12×3600（3）塔頂排取塔頂蒸汽流速𝑢𝑣 = 20 𝑚/𝑠,提取 Aspen 數(shù)據(jù) V=330084m³/h ，則管徑：𝑉𝑑

48、;1 = = 959.69 𝑚𝑚0.785×𝑢𝑣×3600圓整后選取管子規(guī)格為 960x6 mm。𝑉=20.70 𝑚/𝑠。實(shí)際流速𝑢 =𝑣0.785×d12×3600（4）塔底出料管取料液流速為𝑢𝑣 = 2 𝑚/𝑠，液相體積流量 V=15.911m³/h ，則出料管：𝑉𝑑4 = = 162.86 Ү

49、98;𝑚0.785×𝑢𝑣×3600圓整后取管子規(guī)格 160x4 mm。𝑉實(shí)際流速𝑢 = 2.07 𝑚/𝑠。𝑣0.785×𝑑12×36002.5.8 筒體與封頭選材綜合考慮材料性能，選取 Q345R 做為塔體和封頭的材料。2.5.9 筒體與封頭壁厚計(jì)算（1）筒體厚度計(jì)算采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭𝛿 = 𝑝𝑐𝐷𝑖=0.7×5800= 1

50、8.09𝑚𝑚2𝜎𝑡𝛷𝑃𝑐2×195×0.70.9取 = 18 mm，考慮厚度附加量c = 2 mm，經(jīng)圓整后，取 = 20 mm（2） 封頭厚度計(jì)算采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭𝛿 = 𝑝𝑐𝐷𝑖=0.7×5800= 19.89𝑚𝑚2𝜎𝑡𝛷𝑃𝑐2×195×0.

51、60.9取 = 20 mm，考慮厚度附加量c = 2 mm，經(jīng)圓整后，取 = 22 mm（3） 筒體封頭核算在 SW6 中輸入設(shè)置如圖：圖 2-10筒體設(shè)置圖 2-11 上封頭設(shè)置圖 2-12下封頭設(shè)置計(jì)算結(jié)果為：圖 2-13 筒體核算結(jié)果圖 2-14 上封頭核算結(jié)果圖 2-15 下封頭核算結(jié)果2.5.10 裙座設(shè)計(jì)（1） 選材裙座的材料選用取 Q235-B。（2） 裙座的結(jié)構(gòu) 裙座與筒體的連接當(dāng)直徑較大時(shí)，為了制造方便，裙座一般選用圓筒形，與筒體的連接采用對(duì)接，焊縫采用全焊透連續(xù)焊。焊接長(zhǎng)度： l = 2 × 𝑛 = 20 𝑚𝑚，裙座

52、筒體上端面至塔釜橢圓封頭切線距離 h，查塔設(shè)備書得 D=2200，壁厚s = 10 mm時(shí)，h = 82 mm。裙座筒體缺口：當(dāng)封頭厚度為 1018 mm 時(shí)，寬度K = 100 mm，半徑R = 50 mm。 排塔內(nèi)溫度約 100 度，因此我們?cè)O(shè)置保溫層，保溫層的厚度為 50 mm，密度為 300 kg/m3。塔內(nèi)丙烷等介質(zhì)為易燃物質(zhì)，因此考慮裙座的防火問(wèn)題，由于裙座直徑大于 1000 mm，在裙座的內(nèi)外層敷設(shè)防火層。防火層厚度 50 mm，防火層材料為石棉水泥層。基于以上的結(jié)構(gòu)，根據(jù)系列標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置 4 個(gè)排座筒體上部的距離為 180 mm。 引出管通道，規(guī)格為89 × 4 mm，

53、排距裙引出管公稱直徑為 250 mm 時(shí)，采用卷焊管，通道內(nèi)徑管規(guī)格 400 mm。 人孔設(shè)置兩個(gè)圓形人孔，直徑為 600 mm，以方便檢修。（3） 地腳螺栓地腳螺栓座位外螺栓做結(jié)構(gòu)型式，當(dāng)直徑為 2200 mm 時(shí)，數(shù)目為 1220 個(gè)，這里取 20個(gè)。螺栓規(guī)格為M30，材料為 16Mn?；A(chǔ)的環(huán)的厚度為 18 mm。（4） 裙座核算按照 GB4710-2005 鋼制塔器標(biāo)準(zhǔn)， 在 SW6 中對(duì)裙座設(shè)置如下：圖 2-16裙座設(shè)置（一）圖 2-17裙座設(shè)置（二）圖 2-18裙座設(shè)置（三）計(jì)算結(jié)果為：圖 2-19 裙座核算結(jié)果（一）圖 2-20 裙座核算結(jié)果（二）圖 2-21 裙座核算結(jié)果（三）

54、圖 2-22 裙座核算結(jié)果（四）圖 2-23 裙座核算結(jié)果（五）圖 2-24裙座核算結(jié)果（六）2.5.11 塔內(nèi)件裝置設(shè)計(jì)填料塔的內(nèi)件主要有填料支承裝置、填料壓緊裝置、液體分布裝置、液體收集并且再分布裝置、人孔及手孔等。合理地選擇和設(shè)計(jì)塔內(nèi)件，對(duì)保證填料塔的正常操作及優(yōu)良的傳質(zhì)性能十分重要。（1） 填料支承裝置填料支承裝置的作用是支承塔內(nèi)的填料。常用的填料支承裝置有柵板型、孔管型、駝峰型等。對(duì)于散裝填料，通常選用孔管型、駝峰型支承裝置；對(duì)于規(guī)整填料，通常選用柵板型支承裝置。設(shè)計(jì)中，為防止在填料支承裝置處壓降過(guò)大甚至發(fā)生液泛，要求填料支承裝置的自由截面積應(yīng)大于 75%。（2） 填料壓緊裝置為防止

55、在上升氣流的作用下填料床層發(fā)生松動(dòng)或跳動(dòng)，需在填料層上方設(shè)置填料壓緊裝置。填料壓緊裝置有壓緊柵板、壓緊網(wǎng)板、金屬壓緊器等不同的類型。對(duì)于散裝填料，可選用壓緊網(wǎng)板，也可選用壓緊柵板，在其下方，根據(jù)填料的規(guī)格敷設(shè)一層金屬網(wǎng)，并將其與壓緊柵板固定；對(duì)于規(guī)整填料，通常選用壓緊柵板。設(shè)計(jì)中，為防止在填料壓緊裝置處壓降過(guò)大甚至發(fā)生液泛，要求填料壓緊裝置的自由截面積應(yīng)大于 70%。為了便于安裝和檢修，填料壓緊裝置不能與塔壁采用連續(xù)固定方式，對(duì)于小塔可用螺釘固定于塔壁，而大塔則用支耳固定。（3） 氣體分布器氣體分布裝置的優(yōu)劣直接影響塔器的吸收效果與關(guān)重要。 種類質(zhì)量，因此對(duì)氣體分布器的選擇至 多孔直管式，如圖

56、 a，這是目前減壓塔中常用的一種，進(jìn)方開(kāi)長(zhǎng)條孔，開(kāi)孔面積為進(jìn)料口截面積的 2.8 倍。延伸至塔體，管下 直管擋板式，如圖 b，直管中加了 4 塊向下的弧形擋板，以減少?zèng)_擊。 切向號(hào)角式，如圖 c，這也是減壓塔中常用的結(jié)構(gòu)，進(jìn)口管切向進(jìn)入塔體，管口有一個(gè)向下傾斜的“號(hào)角”形導(dǎo)流罩。 單切向環(huán)流式，如圖 d，見(jiàn)于國(guó)外專利，切向進(jìn)料，經(jīng)塔壁與內(nèi)筒所組成的環(huán)室，由弧形葉片導(dǎo)流向下，又折而向上并與液體分離。 雙切向環(huán)流式，如圖 e，參考圖 d，根據(jù)我國(guó)具體情況而設(shè)計(jì)，并在研究中多次改進(jìn)而成。徑向進(jìn)料，進(jìn)口處有導(dǎo)流板使氣流分為兩股進(jìn)入環(huán)室，由弧形葉片導(dǎo)流向下，再折而向上。 雙列葉片式，如圖 f，某些引進(jìn)裝

57、置中，物料徑向入塔，進(jìn)口兩側(cè)有兩列弧形葉片， 其頂部底部均封閉。 帶格柵的傾斜雙列葉片式，如圖 g，這是對(duì)圖 f 的改進(jìn)，葉片與水平面有 30°的傾角，底部敞開(kāi)，頂部交叉排列四層人字形格柵。 各種氣體分布器性能比較 不均勻度M由此看出，e 雙切向環(huán)流式與 f 帶格柵的傾斜葉片式氣流分布均勻性較其他性能優(yōu)良。液沫夾帶率𝑒𝐿%分布器阻力P結(jié)論分布器abcdefgP/Pa274084310491530216分布器abcdefg𝑒𝐿%5.31.3000.10.6-0分布器abcdefgM 值2.02.01.970.520.371

58、.80.33從以上三項(xiàng)性能指標(biāo)看，以雙切向環(huán)流式分布器的性能較好。因此，本設(shè)計(jì)采環(huán)流式的氣體分布器。（4）液體分布器切向脫硫塔運(yùn)行的時(shí)候，煙氣會(huì)出現(xiàn)附壁現(xiàn)象，要求噴淋塔靠近塔壁處保持足夠的漿液密度， 防止煙氣短路。因此靠近脫硫壁的噴嘴大多采用單向?qū)嵭膰娮?，逆向煙氣噴射，但同時(shí)導(dǎo)致大量的脫硫漿液貼壁，形成壁流，減小有效傳質(zhì)面積，降低脫硫劑利用率。因此，需要選擇性能優(yōu)良的液體分布器以保證足夠的漿液密度。 分類典型的液體分布器有排管式（重力型）、環(huán)管（槽式、堰盤式和堰槽式。型）、排管（型）、孔盤式、孔 各種分布器性能比較 結(jié)論結(jié)合性能比選，本設(shè)計(jì)選則的液體分布器為堰盤時(shí)液體分布器（5）噴嘴的選取與布

59、置由于噴嘴是按其在多種不同噴霧條件下工作而設(shè)計(jì)的，因而選用適合需要的噴嘴，以便在使用中達(dá)到最佳噴霧性能。噴嘴的特性主要體現(xiàn)在噴嘴的噴霧類型，即液體離開(kāi)噴嘴口時(shí)形成的形狀以及它的運(yùn)行性能。噴霧形狀是選擇噴嘴的一個(gè)重要的指標(biāo)，在不同的場(chǎng)合應(yīng)用時(shí)選擇的噴霧形狀是不同的。按照噴嘴的噴霧形狀主要分為空心錐形、實(shí)心錐形、扇形以及直線型四種。其噴霧類型與噴霧形狀如下表所示：為了達(dá)到較好的分散效果，實(shí)現(xiàn)良好的氣液接觸和傳質(zhì)，本項(xiàng)目選取的噴嘴為螺旋型實(shí)心圓錐噴嘴，其結(jié)構(gòu)。（6）除霧器的選取與布置 除霧器工作原理當(dāng)帶有液滴的煙氣進(jìn)入除霧器通道時(shí), 由于流線的偏折, 在慣性力的作用下實(shí)現(xiàn)氣液分離, 部分液滴撞擊在除

60、霧器葉片上 集下來(lái)，如右圖所示。除霧器的捕集效率隨氣流速度的增加而增加,這是由于流速高 ,作用于液滴上的慣性力大, 有利于氣液的分離。但是 , 流速的增加將造成系統(tǒng)阻力增加,使得能耗增加。同時(shí)流速的增加有一定的限度,流速過(guò)高會(huì)造成二次帶水, 從而降低除霧效率。通常將通過(guò)除霧器斷面的最高且又不致二次帶水時(shí)的煙氣流速定義為臨界氣流速度 ,該速度與除霧器結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)帶水負(fù)荷、氣流方向、除霧器布置方式等因素有關(guān)。計(jì)算臨界氣流速度的經(jīng)驗(yàn)公式很多, 其中較為簡(jiǎn)單實(shí)用的公式為:𝑈𝑔𝑘 = 𝐾𝐶(𝜌𝑤

61、 𝜌𝑔)/𝜌𝑔式中 𝑈𝑔𝑘為除霧器斷面最優(yōu)臨界流速,m/s;𝐾𝐶為系數(shù),由除霧器結(jié)構(gòu)確定, 通常取0 . 1070 . 305;𝜌𝑤為液體密度,kg/𝑚3;𝜌𝑔為煙氣密度, kg/𝑚3。噴霧形狀空心錐形實(shí)心錐形扇形直線型示意圖 除霧器組成脫硫系統(tǒng)中的除霧器通常由 2 部分組成, 即除霧器本體及沖洗系統(tǒng) 除霧器布置形式除霧器布置形式通常有：水平型、人字型、V

62、字型、組合型等(如圖 3 所示) 大型脫硫吸收塔中多采用人字型布置,V 字型布置或組合型布置(如菱形、X 型) 。吸收塔出口水平段上采用水平型布置 結(jié)論綜上，本設(shè)計(jì)所采用的除霧器為菱形與水平型的組合式除霧器。2.6 脫硫塔 T0101B 設(shè)計(jì)的具體過(guò)程2.6.1 脫硫塔內(nèi)物料組成表 2-3 T0101B 物流組成2.6.2 溫度、選擇根據(jù) Aspen plus 模擬出的結(jié)果，確定最優(yōu)的反應(yīng)溫度為 20°C，2.6.3 塔徑、塔高計(jì)算2.6.3.1 塔徑的確定為 1 bar。𝐷 = 4𝑉𝑆（2-10）𝜋𝑢式

63、中：D 為填料塔直徑VS 為氣體體積流量u 為空塔氣速（1） 空塔氣速的確定根據(jù) T0101A 的確定方法，計(jì)算泛點(diǎn)氣速為𝑢𝐹 = 1.1877 𝑚/𝑠， 取空塔氣速為泛點(diǎn)氣速的 65%，則u = 0.772 m/s。（2） 塔徑的計(jì)算與圓整根據(jù)上述方法得出空塔氣速 u 后，即可由式 4-1 計(jì)算出塔徑 D。即： 4×292211 𝐷 = 4𝑉𝑆 = = 5.79 𝑚𝜋𝑢3600×𝜋×0.7

64、72再結(jié)核 aspen 模擬結(jié)果和圓整后取塔徑為 5800mm。（3）泛點(diǎn)率校核實(shí)際空塔氣速為： 𝑉4×292211𝑠 𝑣 = 0.7873 𝑚/𝑠𝜋24𝐷3600×𝜋×5.82故泛點(diǎn)率為： 𝑣 = 0.7873 = 66.29% (在允許范圍內(nèi)，發(fā)生液泛)。𝑢𝐹1.1877項(xiàng)目進(jìn)料流股（氨水）進(jìn)料流股（煙氣）出料流股（亞硫酸銨）出料流股（）溫度64424.724.2bar11.21.037

65、81.0138氣相分率0101摩爾流量 kmol/hr1089.1713310827.03413542.7質(zhì)量流量 kg/hr16726.3406967體積流量 cum/hr20.73129221115.9113300842.6.3.2 塔高的計(jì)算（1）填料層高度計(jì)算𝑯𝒑填料層高度的計(jì)算分為傳質(zhì)單元數(shù)法和等板高度法。對(duì)于吸收，及萃取的填料塔設(shè)計(jì)，多采用傳質(zhì)單元數(shù)法；而對(duì)于精餾過(guò)程中的填料塔設(shè)計(jì)，則習(xí)慣用等板高度法去計(jì)算。本項(xiàng)目選擇利用傳質(zhì)單元數(shù)法計(jì)算填料層的高度。傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算：𝑌 1 = 𝑚𝑋1 = 9.56

66、× 0.005841 = 0.05584𝑌2 = 𝑚𝑋2=0𝑆 = 𝑚𝑉 = 9.56×492.241 = 0.316𝐿14890.71𝑌1 𝑌1𝑙𝑛 (1 𝑠)+ 𝑆 = 6.256𝑁=𝑂𝐺1 𝑆𝑌2 𝑌2傳質(zhì)單元高度的計(jì)算：本例采用恩田的修正公式計(jì)算傳質(zhì)單元的高度：10.

67、7𝑘 = 0.237 ( 𝑈𝑣 )( 𝜇𝑣 )3 (𝑎𝑡𝐷𝑣)（2-11）𝐺𝑎𝑡𝑈𝑣𝜌𝑉𝐷𝑣𝑅𝑇211𝑘 = 0.0095 ( 𝑈𝐿 )3 ( 𝜇𝐿 )2 (𝜇𝐿𝑔)3（2-12）𝐿𝑎w𝑘𝐿𝐿𝐷𝐿𝐿