填料吸收塔課程設計

1、<p>　　填料吸收塔課程設計說明書</p><p>　　專 業(yè) 化 學 制 藥 </p><p>　　班 級 制藥111 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　班 級 學 號

2、 </p><p>　　指 導 老 師 </p><p>　　日 期 2013-04-10 </p><p>　　成 績 </p><p>　　化工單元操作課程設計任務書</p><p>　　常壓下，在填料吸收塔中

3、用清水吸收爐氣中的二氧化硫</p><p><b>　　一、設計條件</b></p><p>　　操作方式：連續(xù)操作；</p><p>　　生產能力：處理爐氣量：2500+學號；</p><p><b>　　操作溫度：25℃；</b></p><p>　　操作壓力：常壓101

4、.3kPa；</p><p>　　進塔混合氣含量；二氧化硫的體積分數為（5.0+學號×0.01）％；其余為空氣；</p><p><b>　　進塔吸收劑：清水；</b></p><p>　　二氧化硫回收率：95％；</p><p><b>　　設計要求</b></p><

5、;p>　　1.流程布置與說明；</p><p><b>　　2.工藝過程計算；</b></p><p><b>　　3.填料的選擇；</b></p><p>　　4.填料塔工藝尺寸的確定；</p><p>　　5.輸送機械功率的選型；</p><p><b>

6、　　設計成果</b></p><p>　　1.設計任務書一份（A4打印）；</p><p>　　2.設計圖紙：填料工藝條件圖（CAD：A3幅面）</p><p>　　設計時間(化學制藥111班)</p><p>　　2013年3月25日-------2013年4月5日</p><p><b>　　

7、目錄</b></p><p><b>　　摘要：- 1 -</b></p><p>　　1、前言- 2 -</p><p>　　1、1填料塔的簡介- 2 -</p><p>　　1、2吸收技術概括- 2 -</p><p>　　1、3吸收操作在化學生產中的主要用途為：- 3

8、-</p><p>　　1、4 填料的選擇- 3 -</p><p>　　1、4、1對填料的要求- 3 -</p><p>　　1、4、2 填料的種類和特性- 4 -</p><p>　　1、4、3 填料尺寸- 4 -</p><p>　　1、4、4填料材質的選擇- 4 -</p><p

9、>　　2、水吸收二氧化硫填料塔設計- 5 -</p><p>　　2、1 任務及操作條件- 5 -</p><p>　　2、2 吸收工藝流程圖的確定- 5 -</p><p>　　3、吸收工藝計算- 6 -</p><p>　　3、1 基礎物性計算- 6 -</p><p>　　3、1、1 液相物性計算

10、- 6 -</p><p>　　3、1、2 氣相物性計算- 6 -</p><p>　　3、1、3 氣液相平衡數據- 7 -</p><p>　　3、2 物料衡算- 7 -</p><p>　　3、2、1 操作線方程- 8 -</p><p>　　3、3 填料塔的工藝尺寸的計算- 9 -</p>

11、<p>　　3、3、1 塔徑的計算- 9 -</p><p>　　3、3、2 液體噴淋密度的求法：- 12 -</p><p>　　3、3、3 傳質單元高度的計算- 14 -</p><p>　　3、3、4 傳質單元數計算：- 17 -</p><p>　　3、3、5 填料層的高度- 18 -</p>&

12、lt;p>　　3、4 填料層壓降的計算- 18 -</p><p>　　3、5 液體分布器計算- 20 -</p><p>　　3、5、1 液體分布器：- 20 -</p><p>　　3、5、2 液體分布器簡要設計- 21 -</p><p>　　3、6 塔附屬空間高度- 23 -</p><p>　

13、　3、7 其他附屬塔內件的選擇- 24 -</p><p>　　3、7、1 填料支撐裝置- 24 -</p><p>　　3、7、2 填料限定裝置- 24 -</p><p>　　3、7、3 氣體和液體的進出口裝置- 24 -</p><p>　　3、7、4 除沫器- 25 -</p><p>　　3、8 設

14、計結果匯總- 27 -</p><p>　　3、9 主要符號說明- 28 -</p><p>　　課程設計總結：- 30 -</p><p>　　參考文獻：- 31 -</p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　氣體吸收過程是化工生產中常用的氣體混合物的分離操作，其基

15、本原理是利用氣體混合物中的各組分在特定的液體吸收劑中的溶解度不同，實現各組分分離的單元操作。</p><p>　　用于吸收的塔設備類型很多，有填料塔、板式塔、鼓泡塔、噴灑塔等。由于填料塔具有結構簡單、阻力小、加工容易，可用耐腐蝕材料制作，吸收效果好，裝置靈活等優(yōu)點，故在化工、環(huán)保、冶煉等工業(yè)吸收操作中應用較普遍。如硝酸、硫酸吸收塔，二氧化硫、氨、、氯和二氧化碳回收塔等多為填料塔。特別是近年由于性能優(yōu)良的新型散裝和

16、規(guī)整填料的開發(fā)，塔內件結構和設備的改進，改善了填料層內氣液相的均勻與接觸情況，使填料的負荷通量加大，阻力降低，效率提高，操作彈性大，放大效應較少，促使填料塔的應用廣泛。</p><p>　　本設計任務是用25℃清水吸收氣相中的二氧化硫，對于氣體的吸收應采用氣液傳質設備吸收塔，因它具有較高的比表面積。用清水吸收二氧化硫屬于中等溶解度的吸收，為提高吸收過程，為提高傳質效率，選用逆流吸收流程。在吸收過程中，二氧化硫為腐

17、蝕性氣體，所以吸收選用塑料散裝填料。因塑料階梯環(huán)的綜合性能較好，所以選用DN38聚乙烯階梯環(huán)填料，梁式支撐板性能優(yōu)良，有利于氣液傳質，因此選用梁式支撐板。因吸收液相負荷較大，而氣相負荷強隊較低，故選用槽式液體分布器。</p><p><b>　　1、前言</b></p><p><b>　　1、1填料塔的簡介</b></p><

18、;p>　　填料塔是吸收操作中使用最廣泛的一種塔形。如圖1填料塔的典型結構。</p><p>　　填料塔由填料、塔內件及筒體構成。填料分規(guī)整填料和散裝填料兩大類。塔內件有不同形式的液體分布裝置、填料固定裝置或填料壓緊裝置、填料支承裝置、液體收集再分布裝置及氣體分布裝置等。與板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特點：生產能力大、分離效率高、壓力降小、操作彈性大、持液量小等優(yōu)點。</p><p

19、>　　填料塔適用于快速和瞬間反應的吸收過程，多用于氣體的凈化。該塔結構簡單，易于用耐腐蝕材料制作，氣液接觸面積大，接觸時間長，氣量變化時塔的適應性強，塔阻力小，壓力損失為300～700Pa，與板式塔相比處理風量小，空塔氣速通常為0．5～1．2m/s，氣速過大會形成液泛，噴淋密度6～8m3/(m2，h）以保證填料潤濕，氣液比控制在2～10L/m3。</p><p><b>　　1、2吸收技術概括&l

20、t;/b></p><p>　　在化學工業(yè)中，經常需將氣體混合物中的各個組分加以分離，其目的是：</p><p>　?、倩厥栈虿东@氣體混合物中的有用物質，以制取產品；</p><p>　?、诔スに嚉怏w中的有害成分，使氣體凈化，以便進一步加工處理；或除去工業(yè)放空尾氣中的有害物，以免污染大氣。</p><p>　　實際過程往往同時兼有凈化

21、與回收雙重目的。</p><p>　　氣體混合物的分離，總是根據混合物中各組分間某種物理和化學性質的差異而進行的。根據不同性質上的差異，可以開發(fā)出不同的分離方法。吸收操作僅為其中之一，它根據混合物各組分在某種溶劑中溶解度的不同而達到分離的目的。</p><p>　　吸收操作中，能夠溶解的組分稱為吸收質，以A表示；不被吸收的組分稱為惰性組分，以B表示；吸收操作所用的溶劑稱為吸收劑，以S表示；

22、吸收所得的溶液稱為吸收液，其中主要成分為溶劑S和溶質A；吸收排出的氣體稱為尾氣，主要成分為惰性氣體B和殘余的少量溶質A，過程如圖1、2-1。</p><p>　　吸收過程只是使混合氣體的溶質溶解于吸收劑中二得到一種溶液嗎，但就溶質的存在形式而言，仍然使一種混合物，并沒有得到純度較高的氣體溶質。在工業(yè)生產中，除以制取溶液產品為目的的吸收之外，大部分需要將吸收液進行解吸，以便得到村旌德溶質或使吸收劑再生后循環(huán)使用，解

23、吸是使溶質從吸收液中釋放出來的過程，是吸收的逆過程。如圖1、2-2。</p><p>　　吸收塔是實現吸收操作的設備。按氣液相接觸形態(tài)分為三類。第一類是氣體以氣泡形態(tài)分散在液相中的板式塔、鼓泡吸收塔、攪拌鼓泡吸收塔；第二類是液體以液滴狀分散在氣相中的噴射器、文氏管、噴霧塔；第三類為液體以膜狀運動與氣相進行接觸的填料吸收塔和降膜吸收塔。塔內氣液兩相的流動方式可以逆流也可并流。通常采用逆流操作，吸收劑以塔頂加入自上而

24、下流動，與從下向上流動的氣體接觸，吸收了吸收質的液體從塔底排出，凈化后的氣體從塔頂排出。</p><p>　　1、3吸收操作在化學生產中的主要用途為：</p><p>　?。?）、凈化或精制氣體 例如用水或堿液脫除合成氨原料氣中的二氧化硫，用丙酮脫除石油裂解氣中的乙炔等;</p><p>　?。?）、制備某種氣體的溶液 例如用水吸收二氧化氮制造硝酸，用水吸收氯化氫制

25、備鹽酸，用水吸收甲醛制備福爾馬林永夜等；</p><p>　?。?）、回收氣體中的有用組分 例如用硫酸處理焦爐煤氣一回收其中的氨，用洗油處理焦爐氣以回收其中的苯、二甲苯等，用液態(tài)烴處理石油裂解氣以回收其中的乙烯、丙烯等；</p><p>　　（4）、廢氣處理，保護環(huán)境 工業(yè)廢氣中含有SO2、NO、NO2、H2S等有害氣體，直接排入大氣，對環(huán)境危害很大，可通過吸收操作使之凈化，綜合利用。&l

26、t;/p><p><b>　　1、4 填料的選擇</b></p><p>　　1、4、1對填料的要求</p><p>　　填料塔對填料的要求具體表現在以下幾個方面： </p><p>　　(1)比表面積 a t要大， 比表面積 a t是指單位堆積體積填料所具有的表面積</p><p>　　(2)能提

27、供大的流體流量，即所選用的結構填料要敞開，使于死角區(qū)域的空間小， 有效空隙率大； </p><p>　　(3)液體的再分布性能要好； </p><p>　　(4)填料要有足夠的機械強度，尤其是非金屬填料； </p><p><b>　　(5)價格低廉；</b></p><p>　　1、4、2 填料的種類和特性</p

28、><p>　　工業(yè)填料按形狀和結構分為顆粒填料和)規(guī)整填料： </p><p>　　(一)顆粒填料一般為濕法亂堆或干法亂的散裝填料。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。</p><p>　　(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)點是結構緊湊、傳質效率高、處理量大，但不易處理粘度大或

29、有懸浮物的物料，且造價高。</p><p>　　綜合考慮上述因素，此次設計過程我選擇階梯環(huán)填料。</p><p>　　1、4、3 填料尺寸</p><p>　　填料尺寸直接影響塔底操作和設備投資。實踐證明，塔徑（D）與填料外徑（d）之比值有一個下限值，若徑比低于此下限值時，塔壁附近的填料空隙率 大而不均勻，氣流易短路及液體壁流等現象劇增。 </p>&

30、lt;p>　　各種填料的徑比的下限： </p><p>　　拉西環(huán) 20—30 （最小不低于 8—10） </p><p>　　鮑爾環(huán) 10—15 （最小不低于 8） </p><p>　　階梯環(huán) 15 （最小不低于 8）

31、 </p><p>　　對一定塔徑，滿足徑比下限的填料可能有幾種尺寸，應綜合考慮填料性能及經濟因素選定。 </p><p>　　一般推薦:D≤300 時，選 25 mm 的填料；</p><p>　　300mm ≤ D ≤ 900mm 時，選 25—38 mm 的填料。 </p><p>　　D ≥ 900mm 時，選用 50—70mm 的填

32、料.</p><p>　　但一般大塔中常用 50mm 的填料，但通量的提高不能補償成本的降低。</p><p>　　1、4、4填料材質的選擇</p><p>　　填料材質根據物系的腐蝕性，操作溫度，材質的耐腐蝕性并綜合考慮填料性 能及經濟因素來選擇。 </p><p>　　(1)陶瓷 具有耐腐性及耐熱性，但質脆、易碎，價格便宜。 </

33、p><p>　　(2)金屬 金屬材質主要有碳鋼，不銹鋼，鋁和鋁合金等。 </p><p>　　(3)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，表面潤濕性較差。 </p><p>　　一般講，操作溫度較高但無顯著腐蝕性時，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</p>

34、<p>　　考慮到本設計是利用清水吸收 SO 2 吸收液顯弱酸性，有一定的腐蝕性，同時考慮到經濟的合理性及吸收的效率，故選用DN38聚乙烯階梯環(huán)。</p><p>　　2、水吸收二氧化硫填料塔設計</p><p>　　2、1 任務及操作條件</p><p>　?、?、操作方式：連續(xù)操作；</p><p>　?、?、生產能力：處理爐氣量：

35、2500+學號；</p><p>　?、?、操作溫度：25℃；</p><p>　?、堋⒉僮鲏毫Γ撼?01.3kPa；</p><p>　?、?、進塔混合氣含量；二氧化硫的體積分數為（5.0+學號×0.01）％；其余為空氣；</p><p>　?、蕖⑦M塔吸收劑：清水；</p><p>　?、?、二氧化硫回收率：9

36、5％；</p><p>　　2、2 吸收工藝流程圖的確定</p><p><b>　　3、吸收工藝計算</b></p><p><b>　　已知數據整理記錄：</b></p><p>　　3、1 基礎物性計算</p><p>　　3、1、1 液相物性計算</p>

37、<p>　　對低濃度吸收過程，溶液的物性數據可以近似取純水的物性數據。</p><p>　　查手冊得，25℃時的水的有關物性數據如下：</p><p><b>　　密度為： </b></p><p><b>　　粘度： </b></p><p><b>　　表面張力 &

38、lt;/b></p><p>　　SO2在水中的擴散系數 </p><p>　　3、1、2 氣相物性計算</p><p>　　混合氣體的平均摩爾質量為：</p><p>　　混合氣體的平均密度為：</p><p>　　混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊得25℃空氣的粘度為：</p>&

39、lt;p>　　查手冊得SO2在空氣中的擴散系數為：</p><p>　　3、1、3 氣液相平衡數據</p><p>　　由手冊查得。常壓下25℃時，SO2在水中的亨利系數為：</p><p><b>　　相平衡常數</b></p><p><b>　　溶解度系數為：</b></p>

40、<p><b>　　3、2 物料衡算</b></p><p>　　全塔物料衡算圖3、2-1所示是一定態(tài)操作逆流接觸的吸收塔，圖中各符號的意義如下：</p><p>　　V —— 惰性氣體的流量，kmol/h；</p><p>　　L —— 吸收劑的流量，本文中指清水的流量，kmol/h；</p><p>

41、　　Y1、Y2 —— 進出吸收塔的氣體的摩爾比，本文中指SO2在氣體 中的摩爾比；</p><p>　　X1、X2 —— 出塔、進塔液體中溶質的摩爾比。</p><p>　　注意：本課程設計中塔底截面一律用下標“1”表示，注意：本課程設計中塔頂截面一律用下標“2”表示。</p><p>　　進塔氣體摩爾比為：

42、 </p><p><b>　　出塔氣摩爾比為：</b></p><p>　　進塔惰性氣體的流量為：</p><p>　　根據設計任務知該過程屬于低濃度吸收，平衡關系可近似為直線，最小液氣比可按以下公式計算，即：</p><p>　　對于純溶劑或不含被吸收溶質的溶劑吸收，進塔液相組成為：</p>

43、;<p><b>　　帶入數值，得：</b></p><p>　　取實際液氣比為最小液氣比的1.4倍，即</p><p><b>　　得實際液氣比：</b></p><p><b>　　帶入惰性氣體流量</b></p><p><b>　　得： <

44、/b></p><p>　　由，求得吸收液出塔濃度為：</p><p>　　3、2、1 操作線方程 </p><p><b>　　根據操作線方程</b></p><p>　　3、3 填料塔的工藝尺寸的計算</p><p>　　3、3、1 塔徑的計算</p><p>　

45、　氣體沿塔上升可視為通過一個空管，故可按流量公式計算塔徑</p><p>　　式中：D——塔徑，m;</p><p>　　Vs——氣體的體積流量，</p><p><b>　　u—— 空塔氣速，</b></p><p>　　計算塔徑的核心是確定適宜的空塔氣速。</p><p>　　3、3、1、1

46、空塔氣速的確定</p><p>　　通常由液泛氣速來確定操作空塔氣速。泛點氣速是填料操作氣速上線，填料塔的操作氣速必須小于泛點氣速。操作空塔氣速與泛點氣速之比稱為泛點率。</p><p>　　填料的泛點氣速可由Eckert通用關聯圖查的，</p><p>　　氣相質量流量： </p><p>　　由于SO2含量很少，液體質量流量

47、可近似按純水的流量計算，即：</p><p>　　采用Ecekert通用關聯圖法計算泛點氣速uF</p><p>　　通用填料塔泛點和壓降的通用關聯圖如下：</p><p>　　圖3、3、1、1-1填料塔泛點和壓降的通用關聯圖（引自《化工原理》）</p><p><b>　　圖中：</b></p><

48、p>　　此圖適用于亂堆的顆粒形填料，如拉西環(huán)、弧鞍形填料、矩鞍形填料、鮑爾環(huán)等，其上還繪制了整砌拉西環(huán)和弦柵填料兩種規(guī)整填料的泛點曲線。對于其他填料，尚無可靠的填料因子數據。</p><p>　　使用該圖時首先根據塔的氣液相負荷和氣液相密度計算橫坐標參數 ，然后在圖中亂堆填料的泛點線上確定與其對應的縱坐標 ，從而求得操作條件下的泛點氣速。</p><p>　　Eckert通用關聯圖的

49、橫坐標為：</p><p>　　查圖3、3、1、1-1得縱坐標為：</p><p>　　查表3、3、1、1-1</p><p>　　表3、3、1、1-1 散裝填料泛點填料因子平均值</p><p><b>　　查表得： </b></p><p>　　由于吸收后所得液體為低濃度溶液此處液體密度可近似

50、看成睡得密度，所以 </p><p><b>　　根據：</b></p><p><b>　　得</b></p><p>　　對散裝填料，其泛點率的經驗值為 </p><p>　　對規(guī)整填料，其泛點率的經驗值為 </p><p>　?。ㄉ鲜街衭0為泛點氣速、u為空塔氣速，）&

51、lt;/p><p>　　泛點率的選擇主要考慮填料塔的操作壓力和物系的發(fā)泡城都等。設計中，對于加壓操作的塔，應取較高的泛點率；對于減壓操作的塔，應取較低的泛點率；對于易起泡的物系，泛點率應較低；而無泡沫的物系，可取較高的泛點率。</p><p><b>　　取 </b></p><p>　　3、3、1、2 塔經的確定</p>&l

52、t;p><b>　　由</b></p><p><b>　　圓整塔經，取</b></p><p>　　3、3、1、3 泛點率校正</p><p>　　泛點率校核：由于泛點附近流體力學性能的不穩(wěn)定性，一般較難穩(wěn)定操作，故一般要求泛點率在之間，而對于易起泡的物系可低于。</p><p><b

53、>　　泛點率校正：</b></p><p><b>　　（在允許范圍內）</b></p><p>　　填料規(guī)整校正:（在允許范圍內）</p><p><b>　　以上式中：</b></p><p>　　3、3、2 液體噴淋密度的求法：</p><p>　　填

54、料塔的液體噴淋密度是指單位時間、單位截面積上液體的噴淋量，其計算式為：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　為使填料能獲得良好的濕潤，塔內液體噴淋量應不低于某一極限值，此極限稱為最小噴淋密度，以表示。</p><p>　　對于散裝填料，其最小噴淋密度通常采用下式計算：</p><p><

55、b>　　式中：</b></p><p>　　最小潤濕速率是指在塔的截面上，單位長度的填料周邊的最小液體體積流量。對于直徑不超過75mm的散裝填料，可取最小潤濕速度：</p><p>　　本次設計選用DN38聚乙烯階梯環(huán)環(huán)，其，代入數值，得最小噴淋密度為：</p><p>　　最小噴淋密度的校核：</p><p>　　求得液體

56、噴淋密度為：</p><p>　　所以液體噴淋密度符合要求，即填料塔直徑合理。</p><p>　　3、3、3 傳質單元高度的計算</p><p>　　干填料比表面積為,實際操作中潤濕的填料比表面積為，由于只有在濕潤的填料表面才可能發(fā)生氣、液傳質，故值具有實際意義。下面介紹計算的恩田（ONDA）公式，該公式為：</p><p><b&g

57、t;　　式中：</b></p><p><b>　　查表3、3、3-1</b></p><p>　　表3、3、3-1不同填料材質的臨界表面張力</p><p><b>　　得：</b></p><p><b>　　流體流量流量為：</b></p>&l

58、t;p><b>　　代入數值，得：</b></p><p>　　氣膜吸收系數由下列計算：</p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　氣膜質量通量為：</b></p><p>　　液膜傳質系數由下式計算：</p><p>

59、;<b>　　式中：</b></p><p><b>　　查表3、3、3-2</b></p><p>　　表3、3、3-2幾種填料的形狀修正系數</p><p>　　本設計中的填料是階梯環(huán)，屬于為開孔環(huán)填料，所以</p><p><b>　　則：</b></p>

60、<p><b>　　體積傳質系數：</b></p><p>　　修正的恩田公式只適用于的情況，當時，需要按下式進行校正，即：</p><p><b>　　此設計中，所以</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　氣相總傳質單元高度為：<

61、/p><p>　　3、3、4 傳質單元數計算：</p><p><b>　　脫吸因子：</b></p><p>　　氣相總傳質單元數為：</p><p>　　3、3、5 填料層的高度</p><p>　　根據設計經驗，填料層的設計高度一般為：</p><p><b>

62、　　式中：</b></p><p><b>　　設計填料層高度為：</b></p><p><b>　　查表3、3、5-1</b></p><p>　　表3、3、5-1 填料層的分離高度</p><p>　　對于階梯環(huán)填料，填料高度h/塔徑D=8~15，分段高度。</p>

63、<p><b>　　取，則</b></p><p>　　計算的填料層高度為6000mm，故不分段。</p><p>　　3、4 填料層壓降的計算</p><p>　　在逆流操作的填料塔中，從塔頂噴淋下來的液體，依靠重力的填料表面成膜狀向下流動，上升氣體與下降液膜的摩擦阻力形成了填料層的壓力降。填料層壓降與液體噴淋量及氣速有關，在一定的

64、氣速下，液體噴淋量越大，壓降越大；在一定的液體噴淋量下，氣速卻大，壓降也越大。</p><p>　　散裝填料的壓降可采用Eckert通用關聯圖計算。計算時，先根據氣液負荷及有關物性數據，求出橫坐標值，再根據操作空他系數u及有關物性數據，求出縱坐標值，通過作圖得交點，讀出過交點的等壓線數值，即得出每米填料層壓降值。</p><p><b>　　式中：</b></p

65、><p><b>　　查表3、4-1</b></p><p>　　表3、4-1散裝填料壓降填料因子平</p><p><b>　　經查得，</b></p><p><b>　　橫坐標： </b></p><p><b>　　縱坐標：</b&g

66、t;</p><p><b>　　查圖3、4-1</b></p><p>　　從通用壓降關聯圖中可查得</p><p><b>　　填料塔的壓降為：</b></p><p>　　其他塔內件的壓力降很小可以忽略，所以填料層壓降為100Pa。</p><p>　　3、5 液體分布

67、器計算</p><p>　　3、5、1 液體分布器：</p><p>　　液體在分布器的性能主要由分布器的布液點密度（即單位面積上的布液點數），各分布液點的布液均勻性、各布液點上的液相組成的均勻性決定設計液體分布器結構尺寸。</p><p>　　為使液體分布器具有較好的分布性能，必須合理確定布液空數，布液孔數應依所用填料的質量要求決定。通常情況下，滿足各種填料質量分

68、布要求的適宜噴淋點見表3、5、1-1，在選擇填料的噴淋點密度時應遵循填料的效率越高，所需的噴淋思點密度越大這一規(guī)律，依所選用的填料，確定單位面積的噴淋點后，在根據塔的截面積即可求得分布器的布液空數。</p><p><b>　　查表3、5、1-1</b></p><p>　　表3、5、1-1 Eckert的散裝填料噴淋點密度推薦值</p><p&g

69、t;　　3、5、2 液體分布器簡要設計</p><p>　　3、5、2、1 液體分布器的選型</p><p>　　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)應用以管式、槽式、槽盤式為主。</p><p>　　管式分布器由不同結構形式的開孔管制成。其突出的特點是結構簡單，供氣體流過的自由截面大，阻力小。但小孔易堵塞，操作彈性一般較小。管式液體分

70、布器多用于中等以上液體負荷的填料塔中。在減壓精餾及絲網波紋填料塔中，由于液體負荷較小，設計中通常用管式液體分布器。</p><p>　　槽式液體分布器是由分流槽（又稱主槽或一級槽）、分布槽（又稱副槽或二級槽）構成的。一級槽通過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）上設有孔道或導管，將液體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

71、負荷及含有固體懸浮物、粘度大的液體的分離場合，應用范圍非常廣泛。</p><p>　　槽盤式分布器是近年來開發(fā)的新型液體分布器，它兼有集液、分液及分氣三種作用，結構緊湊，氣液分布均勻，阻力較小，操作彈性高達10:1，使用于各種液體噴淋量。近年來應用非常廣泛，設計中優(yōu)先選擇。</p><p>　　此設計中吸收塔液相負荷較大，而氣相負荷相對較低，故選用槽式液體分布器。</p>&

72、lt;p>　　3、5、2、2分布點密度計算</p><p>　　按Eckert建議值，時，噴淋點密度為，因該塔液相負荷較大，設計取噴淋密度為。</p><p><b>　　布液點數為：</b></p><p>　　按分布點幾何均勻與流量均勻的原則，進行布點設計。設計結果為：二級槽共設七道，在槽側面開孔，槽寬度為80mm，槽高度為210,m

73、m，兩槽中心矩為160mm。分布點采用三角形排列，實際設計布點數為n=132點，布液點示意圖如圖3、5、2、2-1所示。</p><p>　　3、5、2、3 分布計算</p><p><b>　　由 </b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　取<

74、;/b></p><p><b>　　設計取。</b></p><p>　　3、6 塔附屬空間高度</p><p>　　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布器（包括液體收集器）所需的空間高度、塔的底部空間高度以及塔的裙座的高度。塔上部空間高度是指塔填料層以上，應有一足夠的空間高度，以使隨氣流攜帶的液滴能夠從

75、氣相中分離出來，該高度一般取。安裝液體再分布器所需的塔空間高度，依據所用分布器的形式而定，應根據實際情況確定，一般需要的空間高度，本設計中填料層高度較低不需要分層，所以不設液體再分布器。塔斧液所占空間高度，可用下面的公式計算，但要考慮氣相接管所占空間高度。</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　此設計塔上部空間可取1.3m，塔底液相停留時間按

76、1min考慮，則塔斧所占空間高度為</p><p>　　考慮到氣相接管所占的空間高度，塔底空間高度可取2米，所以塔的附屬空間高度可取3.3米</p><p>　　3、7 其他附屬塔內件的選擇</p><p>　　3、7、1 填料支撐裝置</p><p>　　填料支撐裝置的作用是支撐填料以及填料層內液體的重量，由于填料支撐裝置本身對塔內氣、液的

77、流動情況也會產生影響，因此作為填料支撐裝置，除考慮其流體的影響外，一般情況下填料支撐裝置應滿足以下要求：</p><p>　?、佟⒂凶銐虻膹姸群蛣偠?，以支撐填料及其所持液體的重量（持液量）；</p><p>　?、?、有足夠的開孔率（一般要大于填料的孔隙率），以防首先在支撐處發(fā)生液泛；</p><p>　?、?、結構上應有利于氣、液相的均勻分布，同時不至于產生較大的阻力

78、（一般阻力不大于20Pa）；</p><p>　?、?、結構簡單，易于加工制造、安裝。</p><p>　　常用的填料支撐裝置有柵格形（適用于規(guī)整填料）、駝峰形（適用于散裝填料）等</p><p>　　這里選用梁式支撐板。</p><p>　　3、7、2 填料限定裝置</p><p>　　為保證填料塔在工作狀態(tài)下填料床層

79、能夠穩(wěn)定，防止高氣相負荷或負荷突然變動時填料層發(fā)生松動，破壞填料層結構，甚至造成填料流失，必須在填料層頂步設置填料限定裝置。填料限定裝置可分為兩類，一類是由放置于填料層上端，僅靠自身重力將填料壓緊的填料限定裝置，稱為填料壓板；另一類是將填料限定裝置固定于塔壁上，稱為床層限定板。</p><p>　　對于塑料散裝填料，本設計選用床層限制板。</p><p>　　3、7、3 氣體和液體的進出口

80、裝置</p><p>　?。?）、氣體和液體的進出口直徑的計算</p><p><b>　　由公式 </b></p><p>　　常壓氣體進出管氣速可??；液體進出口速度可?。ū匾獣r可加大）。</p><p>　　選氣體流速為由代入上公式得圓整之后，氣體進出口管徑為。</p><p><b

81、>　　選液體流速為，由</b></p><p>　　代入上公式得，圓整之后液體進出口管徑為</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　?。?）、底液出口管徑：；</p><p>　　（3）、泵的選型由計算結果可以選用：ISO-80-125型的泵。</p><p>

82、<b>　?。?）、人孔</b></p><p><b>　　3、7、4 除沫器</b></p><p>　　由于氣體在塔頂離開填料層時，帶有大量的液沫和霧滴，為回收這部分液相，常需要在塔頂設置除沫器，常用的除沫器有如下幾種。</p><p>　?。?）、折流板式除沫器</p><p>　　折流板式

83、除沫器時一種利用慣性使液滴得以分離的裝置，折流板常用的角鋼制成，能除去尺寸在以上的液滴，壓力降一般為，一般在小塔中使用。</p><p>　?。?）、旋流板式除沫器</p><p>　　該除沫器由幾塊固定的旋流板片組成。氣體通過旋流板時，產生旋轉流動，造成了一個離心力場，液滴在離心力作用下，向塔壁運動，實現了氣、液分離。這種除沫器，效率較高，但壓降稍大（約300Pa以內），適用于大塔徑、凈

84、化要求高的場合。</p><p><b>　　（3）、絲網除沫器</b></p><p>　　絲網除沫器是最常用的除沫器，這種除沫器由金屬絲網卷成高度為的盤狀使用，其安裝方式有多種。氣體通過除沫器的壓降約。絲網除沫器直徑由氣體通過絲網的最大氣速決定，該最大氣速由下式計算</p><p><b>　　式中：</b></

85、p><p>　　實際氣速取最大氣速的</p><p>　　因為本設計為吸收，有一定的腐蝕性，所以在設計中選擇旋流板式除沫器</p><p>　　3、8 設計結果匯總</p><p>　　3、9 主要符號說明</p><p><b>　　課程設計總結：</b></p><p>　

86、　本次課程設計時將我們所學到的理論知識與實際過程相結合，是理論聯系實際的橋梁，是使我們體察工程實際問題復雜性的一次嘗試。通過這次課程設計，要求我們能綜合運用本課程的基本知識，進行融匯貫通的獨立思考，學會知識的相互融合，也要求我們一定的獨立學習的能力，通過查閱大量的資料，在規(guī)定的時間內完成指定的課程設計任務。</p><p>　　通過本次課程設計，還是我們樹立正確的設計思路。這次課程設計雖然只有短短的兩周的時間，但

87、我學會了很多。無論是對于我們學專業(yè)知識的理論，還是一些基本技能，如公式編輯器的應用、文獻的快速查閱、數據的整合計算、圖形的正確使用和分析、工藝此村的計算、設備選型等等。</p><p>　　同時再設計過程中，我也發(fā)現了一些問題，存在的一些不足，我所學習的理論知識與實際應用過程中又有一定的差別的，再設計過程中，我們不僅要考慮設備的實際工作效率，而且要考慮經濟條件的限制，要權衡兩方面的利弊，正確選型，合理設計。同時，

88、對于以后的學習過程中，也給我們一些警告，要時時刻刻注意理論與實踐的緊密結合，充分應用到我們的知識中。</p><p>　　在課程實際過程中，不僅鍛煉了我的實踐動手能力，獨立分析和解決工程實際問題的能力；而且通過與同學的共同討論，交流，相互分析問題也培養(yǎng)了我們的團隊合作精神、嚴肅認真的學習態(tài)度和良好地學習作風，同時也促進了同學之間的感情。</p><p><b>　　參考文獻：&l

89、t;/b></p><p>　　丁王興、方紹燕，《化工單元過程與設備》，化學工業(yè)出版社，2011；</p><p>　　侯麗新、周麗雪，《化工生產單元操作》，化學工業(yè)出版社，2010；</p><p>　　周長麗、田海玲、和德濤，《化工單元操作》，化學工業(yè)出版社，2010；</p><p>　　李芳、李勤、侯定興，《化工原理與設備課程設

90、計》，化學工業(yè)出版社，2011；</p><p>　　王明輝，《化工單元過程課程設計》，化學工業(yè)出版社，2002；</p><p>　　劉兵，《化工單元操作課程設計》，化學工業(yè)出版社，2011；</p><p>　　鄭旭煦、李然，《化工原理》，華中科技大學出版社，2009；</p><p>　　張立新、王宏，《傳質分離技術》，化學工業(yè)出版社，

91、2009；</p><p>　　袁惠新，《分離過程與設備》，化學工業(yè)出版社；</p><p>　　鄧修、吳俊生，《化工分離工程》，科學出版社，2000；</p><p>　　時鈞、汪國鼎、余國宗、陳敏恒，《化學工程手冊》，化學工業(yè)出版社，1996；</p><p>　　廖傳華、柴本銀、黃振仁，《分離過程與設備》，中國石化出版社，2008；&l