化工原理課程設(shè)計(jì)---用水吸收二氧化硫常壓填料塔

1、摘要在化工生產(chǎn)中，氣體吸收過(guò)程是利用氣體混合物中，各組分在液體中溶解度或化 學(xué)反應(yīng)活性的差異，實(shí)現(xiàn)氣液混合物的分離。在化學(xué)工業(yè)中，經(jīng)常需將氣體混合物中的 各個(gè)組分加以分離，其目的是：回收或捕獲氣體混合物中的有用物質(zhì)，以制取產(chǎn)品；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 尾氣中的有害物，以免污染大氣。吸收操作僅為分離方法之一，它利用混合物中各組分 在液體中溶解度或化學(xué)反應(yīng)活性的差異，實(shí)現(xiàn)氣液混合物的分離。一般說(shuō)來(lái)，完整的吸收過(guò)程應(yīng)包括吸收和解吸兩部分。在化工生產(chǎn)過(guò)程中，原料氣 的凈化，氣體產(chǎn)品的精制，治理有害氣體，保護(hù)環(huán)境等方面都要用到氣體吸收過(guò)程。填 料塔作為主

2、要設(shè)備之一。二氧化硫填料吸收塔，以水為溶劑，經(jīng)濟(jì)合理，凈化度高，污 染小。此外，由于水和二氧化硫反應(yīng)生成硫酸，具有很大的利用。本次化工原理課程設(shè)計(jì)，我設(shè)計(jì)的題目是：爐氣處理量為4200m3M爐氣吸過(guò)程填 料吸收塔設(shè)計(jì)。本次任務(wù)為用水吸收二氧化硫常壓填料塔。具體設(shè)計(jì)條件如下：1、混合物成分：空氣和二氧化硫；2、二氧化硫的含量：0.08 （摩爾分率）3、操作壓強(qiáng)；常壓操作4、進(jìn)塔爐氣流量：4200 m 3"5、二氧化硫氣體回收率：98%吸收過(guò)程視為等溫吸收過(guò)程。關(guān)鍵詞：吸收、填料塔、二氧化硫、低濃度。The AbstractIn the chemical production, gas

3、absorption process is using the mixture of gases, the components in liquid or chemical reaction activity of solubility differences. In the chemical industry, gas absorption purpose is to:1) ) recovery or capture gas mixture of the useful materials in order to making products;2) remove the harmful pr

4、ocess gas composition, make gas purification, so as to further processing;in order to avoid the atmospheric pollution.Generally speaking, the complete absorption process should include absorption and desorption two parts. In the chemical production process, the raw material of the gas purification,

5、protect the environment, to use gas absorption process. As one of the main equipment packed tower. Sulfur dioxide packing absorption tower, water solvent, reasonable economy, purification degree is high, the pollution is small. In addition, because water and sulfur dioxide reacts sulfuric acid, have

6、 a lot of use.The principles of chemical engineering course design,My design task is the sulfur dioxide absorption water atmospheric packed tower. The specific design conditions as follows:1, mixture composition: air and sulfur dioxide;2, sulfur dioxide levels in: (Moore points rate)3, operating pre

7、ssure; Atmospheric pressure operation4, into the tower furnace gas flow:5, sulfur dioxide gas recovery:The absorption process as the isothermal absorption process.Keywords: absorption, packed tower, sulfur dioxide, low concentration.目錄摘要I目錄III第一章設(shè)計(jì)方案的確定11.1 流程方案11.2 設(shè)備方案11.3 流程布置11.4 吸收劑的選擇1第二章填料的選擇

8、22.1 對(duì)填料的要求22.2 填料的種類和特性32.3 填料尺寸32.4 填料材質(zhì)的選擇4第三章工藝計(jì)算43.1 氣液平衡的關(guān)系43.2 吸收劑用量及操作線的確定43.2.1 吸收劑用量的確定43.2.2 操作線的確定53.3 塔徑計(jì)算63.3.1 采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖法計(jì)算泛點(diǎn)速率63.3.2 操作氣速83.3.3 塔徑計(jì)算93.3.4 噴淋密度U校核93.3.5 單位高度填料層壓降的校核103.4 填料層高度計(jì)算113.4.1 傳質(zhì)系數(shù)的計(jì)算113.4.2 填料高度的計(jì)算15第四章填料塔內(nèi)件的類型與設(shè)計(jì)174.1 塔內(nèi)件的類型17第五章輔助設(shè)備的選型194.2 管徑的選擇194.3

9、 泵的選?。?04.4 風(fēng)機(jī)的選型：214.5 除沫裝置：214.6 人孔和手孔的選擇：224.7 液面計(jì)的選擇： 224.8 測(cè)壓裝置和測(cè)使裝置：23第六章分布器簡(jiǎn)要計(jì)算23第七章填料塔附屬高度計(jì)算24第八章關(guān)于填料塔設(shè)計(jì)的選材24結(jié)語(yǔ)26致謝27設(shè)計(jì)匯總28參考文獻(xiàn)29第一章設(shè)計(jì)方案的確定1.1 流程方案指完成設(shè)計(jì)任務(wù)書所達(dá)的任務(wù)采用怎樣的工藝路線，包括需要哪些裝置設(shè)備，物料在個(gè) 設(shè)備間的走向，哪些地方需要有觀測(cè)儀表、調(diào)節(jié)裝置，有哪些取樣點(diǎn)以及是否需要有備 用支線等。1.2 設(shè)備方案根據(jù)設(shè)備要求，確定選用什么形式的設(shè)備。若選用填料塔，塔內(nèi)填料的型式、尺寸 和材質(zhì)如何選定。方案的確定需要加以

10、論證，在技術(shù)上可行的基礎(chǔ)上考慮經(jīng)濟(jì)性。1.3 流程布置吸收裝置的流程布置是指氣體和液體進(jìn)出吸收塔的流向安排。主要有逆流操作、并 流操作、吸收劑部分再循環(huán)操作、單塔或多塔串聯(lián)操作，根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)、工藝特點(diǎn)，結(jié) 合各種流程的優(yōu)缺點(diǎn)，逆流操作時(shí)傳質(zhì)平均推動(dòng)力大，分離程度高，吸收劑利用率高， 所以此次設(shè)計(jì)采用常規(guī)逆流操作的流程。1.4 吸收劑的選擇吸收劑性能的優(yōu)劣是決定吸收操作效果的關(guān)鍵之一，選擇應(yīng)考慮以下幾方面：(1)溶解度要大，以提高吸收速率并減少吸收劑的用量；(2)選擇性要好，對(duì)溶質(zhì)組分有良好的溶解能力，對(duì)其他組分不吸收或甚微；(3)揮發(fā)度要低，以減少吸收和再生過(guò)程中吸收劑的揮發(fā)損失；(4)吸收劑

11、在操作溫度下粘度要低，且不易產(chǎn)生泡沫，以實(shí)現(xiàn)吸收塔內(nèi)良好的氣液 接觸狀況；(5)對(duì)設(shè)備腐蝕性小或基本無(wú)腐蝕性，盡可能無(wú)毒。(6)價(jià)廉、易得、化學(xué)穩(wěn)定性好，便于再生，不易燃燒等。一般來(lái)說(shuō)，任何一種吸收劑都難以滿足以上所有要求，選用是要針對(duì)具體情況和主 要因素，既考慮工藝要求又兼顧到經(jīng)濟(jì)合理性。第二章填料的選擇2.1 對(duì)填料的要求填料塔對(duì)填料的要求具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：m 2 /(1)比表面積a,要大，比表面積a，是指單位堆積體積填料所具有的表面積/m3 ；(2)能提供大的流體流量，即所選用的結(jié)構(gòu)填料要敞開，使于死角區(qū)域的空間小，有效空隙率大； 液體的再分布性能要好;（4）填料要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度

12、，尤其是非金屬填料；價(jià)格低廉。2.2 填料的種類和特性工業(yè)填料按形狀和結(jié)構(gòu)分為顆粒填料和規(guī)整填料：（一）顆粒填料一般為濕法亂堆或干法亂堆的散裝填料。主要有以下類型：拉西環(huán)填料， 鮑爾環(huán)填料，階梯環(huán)填料等環(huán)形填料；弧鞍形填料，環(huán)矩鞍填料等鞍形填料等。（二）規(guī)整填料以一定的幾何形狀，整齊堆砌，工業(yè)用多為波紋填料，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、 傳質(zhì)效率高、處理量大，但不易處理粘度大或有懸浮物的物料，且造價(jià)高。綜合考慮上述因素，此次設(shè)計(jì)過(guò)程我選擇階梯環(huán)填料。2.3 填料尺寸填料尺寸直接影響塔底操作和設(shè)備投資。實(shí)踐證明，塔徑（D）與填料外徑（d） 之比值有一個(gè)下限值，若徑比低于此下限值時(shí)，塔壁附近的填料空隙率大而

13、不均勻，氣 流易短路及液體壁流等現(xiàn)象劇增。各種填料的徑比的下限：拉西環(huán)20 - 30（最小不低于8 -10）鮑爾環(huán)10 15（最小不低于8）階梯環(huán)15（最小不低于8）對(duì)一定塔徑，滿足徑比下限的填料可能有幾種尺寸，應(yīng)綜合考慮填料性能及經(jīng)濟(jì)因素選定。一般推薦：D < 300mm時(shí)，選25mm的填料；300mm < D < 900mm 時(shí)，選 25 38mm 的填料。D > 900mm時(shí)，選用50 - 70mm的填料。但一般大塔中常用50mm的填料，但通量的提高不能補(bǔ)償成本的降低。2.4 填料材質(zhì)的選擇填料材質(zhì)根據(jù)物系的腐蝕性，操作溫度，材質(zhì)的耐腐蝕性并綜合考慮填料性能及經(jīng)濟(jì)

14、因素來(lái)選擇。(1)陶瓷具有耐腐性及耐熱性，但質(zhì)脆、易碎，價(jià)格便宜。金屬 金屬材質(zhì)主要有碳鋼，不銹鋼，鋁和鋁合金等。塑料主要包括聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等，塑料耐腐蝕性、耐低熱性好，但具有冷脆性，表面潤(rùn)濕性較差。一般講，操作溫度較高但無(wú)顯著腐蝕性時(shí)，選用金屬填料；溫度較低選用塑料填料；物系具有腐蝕性、操作溫度高，宜采用陶瓷填料考慮到本設(shè)計(jì)是利用清水吸收SO2吸收液顯弱酸性，有一定的腐蝕性，同時(shí)考慮 到經(jīng)濟(jì)的合理性及吸收的效率，故選用聚乙烯階梯環(huán)。第三章工藝計(jì)算3.1 氣液平衡的關(guān)系由某些氣體水溶液的亨利系數(shù)表查得20°C下SO2在水中的亨利系數(shù)E = 3.55義103kPa相平衡常數(shù)m

15、二E,p二常21二35.036溶解度系數(shù)H 二 EM998.23.55 義 103 X18.02=0.0156kmol /(kPa - m3)3.2 吸收劑用量及操作線的確定3.2.1 吸收劑用量的確定（1）最小吸收劑用量最小液氣比：式（3.1）(L y Y Y Y Y =12 = 12-IV ) , X - X Y _ Xmin12_4 2y11 _ y10.081 _ 0,08二 0.08696Y2 =彳 G J= 0.08696。_ 0.98)= 0.001739進(jìn)塔惰性氣體流量為V ：/=G _ 0.08)= 157.946kmol - h-14200 x 101.3258.314 義

16、(273.15 + 25)對(duì)于純?nèi)軇┪?，進(jìn)塔液相組成為X 2 = 0(Ly Y_Y Y_Y Y_Yc一=-12 = 12-= 12=甲 m = 0.98 x 35.036 =34.335(V J X *_ X YYmin12- X 2L . = V 9m = 157.946x 0.98x 35.036 = 5423.076kmol - h-1（2）吸收劑用量:.1 _ 2.0V J . minL = 1.5L . = 1.5x 5423.076 = 8134.614kmol - h-1vV(Y _ Y ) 157.946(0.08696 - 0.001739)X =12- + X =+ 0

17、= 0.0016551 L 28134.6143.2.2操作線的確定對(duì)逆流操作吸收塔在任一截面m-n與塔頂間列物料衡算:式（3.2）VY + LX 2 = VY2 + LXY = L X +fY -L X '則： V I 2 V2)L (L、V = 1.5l - I = 1.5 義 34,335 = 51.503 minY - L X = Y = 0.0016042 V 22所以Y = 51.503X + 0.0017393.3 塔徑計(jì)算3.3.1 采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖法計(jì)算泛點(diǎn)速率uf查化工原理（上）附錄水的物理性質(zhì)中20 °C下水的黏度R = 100.50 X10-

18、5 Pa s = 1 mPa s水塔底混合氣體的平均摩爾質(zhì)量：吃=Z y M = 0.08 X 64.06 + 0.92 x 29 = 31.8048依 / kmol塔內(nèi)氣體的平均摩爾質(zhì)量近似等于塔底混合氣的平均摩爾質(zhì)量:M = q = Z y M = 31.8048kg / kmol故塔內(nèi)氣體平均密度為：式（3.3）式（3.3a）由：PV = nRTPV = mRT M得：P - MRT101.325 x 31.80488.314 x(273.15 + 25 )=1.3001kg - m-3氣相質(zhì)量流量為:4 = Vp= 4200 X 1.3001 = 5460.42kg h-1液相質(zhì)量流量

19、可近似按純水的流量計(jì)算即：攻乙二L M = 8134.614x 18.02 = 146585.744kg h-10.5 146585.744 (1.3001 0-55460.42I 998.2 ；=0.969圖3.1?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖在此設(shè)計(jì)中我選擇的是d = 50mm的塑料階梯環(huán)，查化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明指導(dǎo)書表3.1階梯環(huán)特性，可知：。=80m-1;a = 121.810 2/m 3)可知：縱坐標(biāo)” gPyPL 0.2 = 0.025L因?yàn)橐合酁榍逅?，由W=水=1,故液體密度校正系數(shù)w = 1PL由縱坐標(biāo)”故g日 0.2 = 0.025Lu2 X 80 X1 (1.30011XX9.81X 1

20、.0050.2 = 0.025則泛點(diǎn)氣速u = 1.533m s-1表3,1階梯環(huán)特性(亂堆)材質(zhì)外徑(mm )高*厚(mm )比表面積(mm )空隙率£/)，m 3堆積個(gè)數(shù)C/ )m 3堆積密度 (% 3)干填料因 子Gm)填料因子G)/ m2517.5x1.42280.981500978313240塑3819x1.0132.50.9127200575175.6130料5030x1.5121.80.915998076815980金3819x0.81400.95828900159159161屬5025x1.01140.949125003771331373.3.2 操作氣速填料塔塔徑的

21、大小是根據(jù)生產(chǎn)能力與空塔氣速來(lái)計(jì)算。式(3.4)空塔氣速有下面經(jīng)驗(yàn)公式：上=0.50.8uf取 u = 0.6u = 0.6 X1.533 = 0.920m s-1 f式（3.5 ）3.3.3 塔徑計(jì)算由公式：D = ,一s 冗U u 4 4則 D 二二二：4200二 1.271 m檸 uq 義 0.92 * 3600由于 D > 1 m，所以，D = 1.271 + 0.100 = 1.371m根據(jù)表3.2，經(jīng)圓整后D = 1400mm = 1.4m表3.2壓力容器的公稱直徑（mm ）300（350）400（450）500（550）600（650）7008009001000（1100）

22、1200（1300）1400（1500）1600（1700）1800（1900）2000（2100）2200（2300）240026002800300032003400360038003.3.4 噴淋密度U校核式（3.6）最小噴淋密度：U min =（Lw）min a由于 d = 50mm < 75mm則?。↙）. = 0.08 m 3， a -121.8 m 2 / m 3=0.08 * 121.8 = 9.744m3 /（m2 . h）操作條件下的噴淋密度:U = -L-兀cD 2 4PLc一D 24L Ms式（3.7）8134.614 X18.02PL兀cD 24998.2TT 一

23、 X 1.42 4=95.44m 3/既U > U min所以d合適3.3.5單位高度填料層壓降，%）的校核由以上可知橫坐標(biāo)為:wL-WV£PJ0.5 146585.744 (1.3001 0-55460.42I 998.2 ；=0.969查表3.9得甲=89 m-1 pPJ0.922 x 89 x1 (1.3001x U 0.2 =l 9.81I 998.2 ；x 1.0050.2 = 0.01查圖3.1埃克特通用關(guān)聯(lián)圖得"Z = 28.1X 9.81 = 275.66Pa / m在常壓塔中，一般 PZ 在 145 490Pa / m 合理，145Pa / m &l

24、t;AP Z < 490Pa / m，所以d符合條件表3.9壓降填料因子填料尺寸(mm)1625385076填料類型金屬鮑爾環(huán)30611498金屬矢巨鞍環(huán)13893.47136金屬階梯環(huán)11882塑料鮑爾環(huán)343232114*12562#110塑料階梯環(huán)17611689瓷矩鞍700215140160瓷拉西環(huán)1050576450288注：*為米字型塑料鮑爾環(huán)；#為井字形塑料鮑爾環(huán)3.4 填料層高度計(jì)算3.4.1 傳質(zhì)系數(shù)的計(jì)算(1)有效面積(潤(rùn)濕面積)aw查化工原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表3.2填料材質(zhì)的臨界表面張力聚乙烯。二 33dyn / cm表3.2填料材質(zhì)的臨界表面張力。值C材質(zhì)鋼陶瓷聚乙

25、烯聚丙烯聚氯乙烯玻璃涂石蠟的表面G Jdyn / cm )75613333407320查化工原理上冊(cè)（夏清 陳常貴）（天津大學(xué)出版社）附錄（331頁(yè)）中水的物理性質(zhì)中20°C水的表面張力。L = 72.6mN / m知 1N = 1 x 105dyn，1 dyn / cm = 12960kg / h得。l = 72.6x 12960 = 940896kg / h查化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明指導(dǎo)書表3-3階梯環(huán)特性，可知a = 121.8m2/m3 t水的黏度：r水=1.005m Pa s查化工原理下冊(cè)（夏清陳常貴）（95頁(yè)）表2-4 一些元素的原子體積與簡(jiǎn)單氣體 的分子體積中查得*= 44

26、.8 cm / mol ,匕=29.9 cm / mol，v 0為常數(shù)，對(duì)于擴(kuò)散物質(zhì)在水、 甲醇或苯中的稀溶液，v0可取8、14.9及22.8，cm3/mol。在此次設(shè)計(jì)中，選取v 0= 8 cm 3/molU = wL式（3.8）L 九 一D 24146585.744兀 1，一 x 1.424二 95272.16kg /(m2 h)r = 1.005 x 10-3 x 3600 = 3.618kg /(m2 h) Lawat=1 - exp-1.45J a RL 、LLj Iplg)-0.05,J U 2Lp o aL L t、0.2J式（3.9）L7.7 x 10-15 Tv 3 一 v

27、3L B 0I J=1 - expL 1.45 x 0.554 x1.712 x 1.257 x 0.6021=1 e-1.041=0.647（1）液相傳質(zhì)系數(shù)kL式（3.10）則20 °C下S。2在水中的擴(kuò)散系數(shù)7.7 x10-15 T7.7 x 10-15 x 298.1511V 3 - V 3B0I 7(11.005 x 10-3 x 44.83 -8IF = 1.472 x10-9 m 2/s 31=1.472x 10-9 x3600m2/s = 5.299x 10-6m2/h根據(jù) kL = 0.0095UL-a Nw LIp D )、LL，得 kL = 0.0095 x(9

28、5272.16 )1P L 723 r3.618式(3.11)3.618 x1.07 x108)178.805 x 3.618 )1998.2 x 5.299 x10-6)998.2=1.2758m / h（3）氣相傳質(zhì)系數(shù)k GA 11 A 0.54.36 x 10-5T32 + I MM )(;：+、 BP V/3 + V13 II A B )式（3.12）4.36x10-5 x 298.1532、64.06 + 29)101.325x| 44.813 + 29.913=1.12 x 10 -5 m 2/s5460.42二 3548.95kg /(m2 . h)=1.12 x 10-5 x

29、 3600m2 / s = 0.04032m2 / h兀兀.,D 2x 1.4244根據(jù)r uk = 0.237 一v- g I a n , t V、0.7,N VP DV VY3'r7 k式（3.13）由于空氣中s。2含量很低,所以氣體粘度近似為空氣粘度,查化工原理上冊(cè)（夏清陳常貴）（天津大學(xué)出版社）附錄6 （330頁(yè)）中:20°C 下空氣的黏度為 18.山Pa - s : 18.1 義 3600義 10-6 : 6.516義 10-2kg /(m- h)所以 h = 6.516 x 10-2kg /(m h)kG = 0.2373548.95121.8 x 6.516 x

30、 10-2、0.7J(6.516 x10 - 2(1.3001 x 0.04032)“3 (121.8 x 0.04032J 1 8.314x 293.15: 0.0368由 ka = kaw 1.1 ， ka= ka0.4查表3.3常見(jiàn)填料的形狀系數(shù)，得w = 1.45填料類型球形棒形拉西環(huán)弧鞍開孔環(huán)w值0.720.7511.191.45表3.3常見(jiàn)填料的形狀系數(shù)則 kGa = kGa w 1=0.0368 x 78.805 x 1.451.1 = 4.364kmol /(m3 h kPa)kLa = k;a w 04 = 1.2758 x 78.805 x 1.450.4 = 116.65

31、kmol /(m3 h kPa)由于上=0.6 > 0.5，所以需要校正。 uf根據(jù)()1.41 + 9.5 上-0.5u' f 7+ 9.5(0.6 - 0.5)1.44.364 = 6.0145kmol /(m3 h - kPa)式（3.14）根據(jù)(、2.21 + 2.6 上-0.5uv f 7+ 2.6(0.6 - 0.5.2116.65 = 118.564kmol /(m3 h kPa)式（3.15）1式（3.16）根據(jù) KGa 二1+ k' a Hk' a則 K a =一二- G 11+ k' a Hk' a1十64.060.0516 x

32、 118.564=1.414kmol / J3 h kp）3.4.2填料高度的計(jì)算塔高：Z = NOGHOG式（3.17 ）傳質(zhì)單元高度HOGHOGK a Q K aPQ式（3.18）則 HOG157.946=0.717 m1.414 x101.325 xlx 1.424傳質(zhì)單元數(shù)N :N = Y_Y2OGOG A Ym由全塔物料衡算：V（Y -Y2）= L（X1 -X2） 得X1 = ' & - Y2）= 0.001655式（3.19）式（3.20）AY = Y -Y* = Y -mX = 0.08696 -35.036x0.001655 = 0.02898 11111因?yàn)槲?/p>

33、收劑為清水，所以X2 = 0A Y2 = Y- mX 2 = Y2 = 0.001739A Y A Y0.02898 0.0017397"afln1A Y2ln處強(qiáng) 0.001739=0.00968所以NOGY Y1 2 = 8.804A YmZ = NOGHOG = 8.804 義 0.717 = 6.312 m根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，填料層的設(shè)計(jì)高度一般為z，= G.2 1.5»所以取z，= 1.3Z，則 Z = 1.3Z 氏 8210mm表3.4散裝填料分段高度推薦值表填料類型h / DH (m)拉西環(huán)2.5< 4矩鞍58< 6鮑爾環(huán)510< 6階梯環(huán)815&

34、lt; 6環(huán)矩鞍515< 6由上表知，對(duì)于階梯環(huán)填料，h/ D = 815, Hmax < 6取 h / D = 8，則 h = 8 X1400 = 11200mm因?yàn)?120mm < 1120mm，故需分為兩段，每段高4.105米第四章填料塔內(nèi)件的類型與設(shè)計(jì)4.1塔內(nèi)件的類型填料塔的內(nèi)件主要有填料支承裝置、填料壓緊裝置、液體分布裝置、液體收集再 分布裝置等。(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

35、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%。考慮到塔徑及吸收 要求，本設(shè)計(jì)選梁式氣噴式支撐板，可由表4.1查得。表4.1梁式氣噴式支承板結(jié)構(gòu)尺寸(mm)塔徑DN支承板外徑支承板分塊數(shù)支承圈寬度支承圈厚度10009803401011001080440101200116045010130012604501414001360450141500146055014(2)填料壓緊裝置為防止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

36、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。本設(shè)計(jì)選用床層限制板。（3）液體分布裝置液體分布裝置的種類多樣，有噴頭式、盤式、管式、槽式及槽盤式 等。工業(yè)應(yīng)用以管式、槽式及槽盤式為主。管式分布器由不同結(jié)構(gòu)形式的開孔管制成。其突出的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，供氣體流過(guò) 的自由截面大，阻力小。但小孔易堵塞，操作彈性一般較小。管式液體分布器多用于中 等以下液體負(fù)荷的填料

37、塔中。在減壓精餾及絲網(wǎng)波紋填料塔中，由于液體負(fù)荷較小，設(shè) 計(jì)中通常用管式液體分布器。槽式液體分布器是由分流槽（又稱主槽或一級(jí)槽）、分布槽（又稱副槽或二級(jí)槽）構(gòu)成 的。一級(jí)槽通過(guò)槽底開孔將液體初分成若干流股，分別加入其下方的液體分布槽。分 布槽的槽底（或槽壁）上設(shè)有孔道域?qū)Ч埽瑢⒁后w均勻分布于填料層上。槽式液體分布器 具有較大的操作彈性和極好的抗污堵性，特別適合于大氣液負(fù)荷及含有固體懸浮物、粘 度大的液體的分離場(chǎng)合，應(yīng)用范圍非常廣泛。槽盤式分布器兼有集液、分液及分氣三種作用，結(jié)構(gòu)緊湊，氣液分布均勻，阻力較 小，操作彈性高達(dá)10:1，適用于各種液體噴淋量。近年來(lái)應(yīng)用非常廣泛，在設(shè)計(jì)中建議 優(yōu)先選用

38、。考慮到塔徑及吸收要求，本設(shè)計(jì)選溢流槽式液體分布器。（4）液體收集及再分布裝置 為減小壁流現(xiàn)象，當(dāng)填料層較高時(shí)需進(jìn)行分段，故需設(shè) 置液體收集及再分布裝置。最簡(jiǎn)單的液體再分布裝置為截錐式再分布器。截錐式再分布 器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，但它只起到將壁流向中心匯集的作用，無(wú)液體再分布的功能， 一般用于直徑小于0.8m的塔中。在通常情況下，一般將液體收集器及液體分布器同時(shí)使用，構(gòu)成液體收集及再分布 裝置。液體收集器的作用是將上層填料流下的液體收集，然后送至液體分布器進(jìn)行液體 再分布。常用的液體收集器為斜板式液體收集器。在離填料頂面一定距離處，噴淋的液體便開始向塔壁偏流，然后沿塔壁下流，塔中 心處填料的不

39、到好的潤(rùn)濕，形成所謂的“干錐體”的不正常現(xiàn)象，減少了氣液兩相的有 效接觸面積。因此每隔一定的距離設(shè)置液體再分布裝置，以克服此現(xiàn)象。由于塔徑為1400mm，因此可選用梁型再分布器，盤外徑1375mm，分塊數(shù)13，升氣管數(shù)4，液體負(fù)荷范圍5.5170m3,.廣第五章輔助設(shè)備的選型5.1管徑的選擇氣相體積流量 V = 4200m3 / h = 1.167m3 / s ； s液相體積流量 V' = L= = 146585.744 = 146.85m3 /h = 0.0408m3 /ss p 998.2 L1、進(jìn)液管管徑：由于清水無(wú)腐蝕性，故選擇無(wú)縫鋼管(GB8163-87)，取u水=2.0m/

40、s，V' = w = 146585.744 = 146.85m 3 / h = 0.0408m 3 / ss p 998.2 L4VF .'4 X 0.0408d = ， =、1= 161.21 mm ,0uu 水 1 3.14X 2取壁厚6 = 9mm，管徑為179mm，圓整后取管規(guī)格。180x 9mm。4V核算 u ： u = -f二T = 1.98m / s，滿足條件。九 H180 9 x 27x10-3-22、出液口管徑：由于本吸收操作中SO2在空氣中含量極低故吸收液吸收前后密度變化不大，故出液口管 徑仍取巾180 x 9 mm 3、進(jìn)氣口管徑：由于SO遇水呈弱酸性故對(duì)

41、管道有腐蝕所以選取無(wú)縫不銹鋼管（GB/T14976-94） 2進(jìn)氣管進(jìn)氣為常壓進(jìn)氣，故可取u = 15 m / s一；4V則 d = s = 315mm,取進(jìn)氣管官?gòu)綖榱?25 x 9mm0、兀u4、出氣管管徑由于本吸收操作中502在空氣中含量極低故吸收前后氣體體積變換不大，故管徑仍取巾325 x 9mm5.2 泵的選取:由于輸送清水，故泵可選清水泵。由化工原理（上）知可選取IS-125-100-200型泵 泵特性參數(shù):n = 2900r / min, Q核算軸功率：N二篇二&75.< 33.6.式（5.1）二200m3/h;H = 50m;“= 81%;N = 33.6kw;(

42、 NPSH) = 4.5m;故泵的選取符合要求。5.3 風(fēng)機(jī)的選型：輸送氣體so 2可選離心通風(fēng)機(jī)。由伯努利方程可得：H =（P - P）+”2式（5.2 ）T 212由于是常壓操作，所以P2 -勺=0既 H =（p P）+”=上30011202 = 260.02Pa，T 21221.21.2H =H =1260.02 = 240PaT 1.3001 T 1.3001故可選用4-72-118C型離心通風(fēng)機(jī)，其特性參數(shù)為：n = 800r - min-1， HS = 294.2Pa， QS = 5160m3/h，”=91%5.4 除沫裝置氣體在塔頂離開填料層時(shí)，帶有大量液沫和霧滴，為回收這部分液

43、體，需要在塔頂安裝 除沫器。常用的除沫器主要有折流板式除沫器，旋流板式除沫器、絲網(wǎng)除沫器。本設(shè)計(jì) 選用上裝式絲網(wǎng)除沫器。表5.1上裝式絲網(wǎng)除沫器基本參數(shù)公稱直徑DNmm）主要外形尺寸mmHH1H2D質(zhì)量，kg1100100218102043.415026851.71200100218112049.615026859.91300100228122064.815027876.61400100228132071.615027885.21500100228142079.615027895.15.5 人孔和手孔的選擇（1）人孔是安裝或檢修人員進(jìn)出塔器的唯一通道。人孔的設(shè)置應(yīng)便于人員進(jìn)入任何一 層塔板。但

44、由于設(shè)置人孔處的塔板間距要增大，且人孔設(shè)置會(huì)使制造時(shí)塔體的彎曲度難 以達(dá)到要求，所以一般板式塔每隔1020層塔板或510m塔段，才設(shè)置一個(gè)人孔。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇垂直吊蓋人孔（帶頸平焊法蘭人孔），公稱直徑450mm。（2）手孔是手和手提燈能伸入的設(shè)備孔口，用于不便進(jìn)入或不必進(jìn)入設(shè)備即能清理、 檢修的場(chǎng)合。手孔又常用作小直徑填料塔裝卸填料之用，在每段填料層的上方各設(shè)置一 個(gè)手孔。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇帶頸平焊法蘭手孔，公稱直徑150mm。5.6 液面計(jì)的選擇為了監(jiān)視、調(diào)整釜內(nèi)液量，塔釜上一定要設(shè)置一對(duì)液面計(jì)接口。其中上方接管口如直接 接在塔壁上，由于重沸器返回物料及沿塔壁下降液體等流入液面計(jì)的影響，

45、會(huì)造成讀數(shù) 的不準(zhǔn)確。為此需要在上方接管處設(shè)置擋板，使液面顯示準(zhǔn)確、穩(wěn)定。擋板的半圓管上 部開一個(gè)三角形缺口，做排氣孔。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在此次設(shè)計(jì)中選擇視鏡式玻璃板液面計(jì)，80mm。5.7 測(cè)壓裝置和測(cè)濕裝置為避免塔內(nèi)氣體和液體的壓力及濕度超過(guò)設(shè)計(jì)范圍，所以在塔上增加測(cè)濕口及測(cè)壓口， 在塔頂設(shè)置一個(gè)測(cè)濕口和一個(gè)測(cè)壓口，在塔底設(shè)置一個(gè)測(cè)濕口和一個(gè)測(cè)壓口直徑均為 40mm。第六章分布器簡(jiǎn)要計(jì)算該吸收液相負(fù)荷較大，氣相負(fù)荷也較大故選用溢流槽式液體分布器，按氏kert建議當(dāng)D > 1200mm時(shí)，噴淋密度為42點(diǎn)，該塔液相負(fù)荷較大，設(shè)計(jì)取噴淋點(diǎn)密度為 m 2120，%2，布液點(diǎn)數(shù)n ='義

46、 1.42義 120 = 185點(diǎn)。根據(jù) LS 二? d0n。、21 gAH式（7.1）其中，孔流系數(shù)。=0.6，開孔上方的液位高度 AH = 160mm ,/4L、/ 4*146585.744/（998.2義3600）2 八d 二（,s ）& 二,= 0.0163m0兀 n。',2 g A HL 3.14 *185 * 0.6 x%,2 * 9.81 義 0.16 _液體分布器的安裝一般高于填料層表面150300mm，槽式分布器主槽分槽高度均取210mm，主槽寬度為塔徑的0.70.8mm倍，這里取塔徑的0.7倍，分配槽寬度由液體 量及停留時(shí)間確定，最低液位為50 mm為宜，分

47、配槽采用雙槽式數(shù)量30160，最高液 位由操作彈性塔內(nèi)允許高度及造價(jià)確定，一般為200mm左右。第七章填料塔附屬高的計(jì)算塔的附屬空間高度主要包括塔的上部空間高度，安裝液體分布器和液體再分度器所 需的空間高度，塔的底部空間高度以及塔的群坐高度。塔的上部空間高度是指塔填料層 以上，應(yīng)有一足夠的空間高度，以使隨氣流攜帶的液滴能夠從氣相中分離出來(lái)，該高度 一般取1.2-1.5m。安裝液體再分布器所需的塔空間高度依據(jù)所用分布器的形式而定一般 需要1 -1.5m的高度。由此，填料塔上部高度h 1可取1.2m。塔的底部空間高度是指塔底最下一塊塔板到塔底封頭之間的垂直距離。該空間高度 含釜液所占的高度及釜液面

48、上方的氣液分離高度的兩部分。釜液所占空間高度的確定是 依據(jù)塔的釜液流量以及釜液在塔內(nèi)的停留時(shí)間確定出空間容積，然后根據(jù)該容積和塔徑 計(jì)算出塔釜所占的空間高度。塔底液相停留時(shí)間按1.5min計(jì)算，則塔釜所占空間高度 為：-1.5 x 60 x 146585.744h，= 2.4 m兀3600 x 998.2 x-x 1.424綜合考慮氣相接管所占空間高度及底部空間高度等，所以塔的空間附屬高度可取為3m。 塔的總高度H : H = h'+ + Z = 2.4 +1.2 + 8.21 = 11.81 m第八章關(guān)于填料塔設(shè)計(jì)的選材本設(shè)計(jì)填料塔的設(shè)計(jì)溫度為20 °C，設(shè)計(jì)壓力位101.

49、325kPa ；由于塔設(shè)備常年暴露在 室外，要求有足夠的強(qiáng)度和塑度，所以筒體、封頭和塔裙選用15 MnNiDR合金鋼，其它 部件選用Q235 - A的鋼材制成。塔設(shè)備的筒體（不包括腐蝕度）的最小厚度要求不小于4mm ；焊縫系數(shù)少取0.85儀 PD0.101325 x1400式（8.1）o = c -i = 0.435mm2bJ 2 x163 x1綜上所述，筒管厚度為10mm，根據(jù)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)查D = 1400mm、，可知橢圓形封頭的和厚度為12mm。結(jié)語(yǔ)在這次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我遇到了許多問(wèn)題，有計(jì)算機(jī)的，還有其他的.因此，課程設(shè)計(jì)讓 我認(rèn)識(shí)到很多問(wèn)題，發(fā)揮主觀能動(dòng)性獨(dú)立地去通過(guò)書籍、網(wǎng)絡(luò)等各種途徑查閱資料、查 找數(shù)據(jù)，確定設(shè)計(jì)方案，這為我們以后的工作和學(xué)習(xí)打