填料塔課程設(shè)計--填料吸收塔的設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計</b></p><p>　　題 目： 填料吸收塔的設(shè)計 </p><p>　　教 學(xué) 院： 化學(xué)與材料工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 應(yīng)用化工技術(shù)2010級（1）班 </p>&l

2、t;p>　　學(xué) 號： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2012年 6 月 3 日</p><p

3、><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　2011 ～ 2012 學(xué)年第 2 學(xué)期</p><p><b>　　一、課程設(shè)計題目</b></p><p><b>　　填料吸收塔的設(shè)計</b></p><p><b>　　二、工藝條件</b&

4、gt;</p><p>　　1．處理能力：1500m3/h混合氣（空氣、SO2）</p><p>　　2．年工作日：300天</p><p>　　3．混合氣中含SO2： 3%（體積分?jǐn)?shù)）</p><p>　　4．SO2排放濃度：0.16％</p><p>　　5．操作壓力：常壓操作</p><p&g

5、t;　　6．操作溫度：20℃ </p><p>　　7．相對濕度：70% </p><p>　　8．填料類型：自選 (塑料鮑爾環(huán)，陶瓷拉西環(huán)等)</p><p>　　9．平衡線方程： (20℃)</p><p><b>　　三、課程設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　1．設(shè)計方案的選擇

6、及流程說明； </p><p><b>　　2．工藝計算； </b></p><p>　　3．主要設(shè)備工藝尺寸設(shè)計； </p><p>　　（1）塔徑的確定； </p><p>　?。?）填料層高度計算； </p><p>　?。?）總塔高、總壓降及接管尺寸的確定。 </p><

7、;p>　　4．輔助設(shè)備選型與計算。 </p><p><b>　　四、進(jìn)度安排</b></p><p>　　1．課程設(shè)計準(zhǔn)備階段：收集查閱資料，并借閱相關(guān)工程設(shè)計用書；</p><p>　　2．設(shè)計分析討論階段：確定設(shè)計思路，正確選用設(shè)計參數(shù)，樹立工程觀點，小組分工</p><p>　　協(xié)作，較好完成設(shè)計任務(wù)；&l

8、t;/p><p>　　3．計算設(shè)計階段：完成物料衡算、流體力學(xué)性能驗算及主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算；</p><p>　　4. 課程設(shè)計說明書編寫階段：整理文字資料計計算數(shù)據(jù)，用簡潔的文字和適當(dāng)?shù)膱D表</p><p>　　表達(dá)自己的設(shè)計思想及設(shè)計成果。</p><p><b>　　五、基本要求</b></p>&l

9、t;p>　　1．格式規(guī)范，文字排版正確；</p><p>　　2. 主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算需包含：物料衡算，能量衡量，工藝參數(shù)的選定，設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝尺寸的設(shè)計計算；</p><p>　　3．工藝流程圖：以2號圖紙用單線圖的形式繪制，標(biāo)出主體設(shè)備與輔助設(shè)備的物料方向，物流量、能流量，主要測量點；</p><p>　　4. 填料塔工藝條件圖：以2號圖紙繪制，

10、圖面應(yīng)包括設(shè)備的主要工藝尺寸，技術(shù)特性表和接管表；</p><p>　　5. 按時完成課程設(shè)計任務(wù)，上交完整的設(shè)計說明書一份。 </p><p>　　教研室主任簽名： </p><p>　　年 月 日</p><p>　　第一章 概 述</p><p><b>　　1

11、.1設(shè)計依據(jù)</b></p><p>　　本課程設(shè)計從以下幾個方面的內(nèi)容來進(jìn)行設(shè)計</p><p><b>　　填料的選擇</b></p><p>　　由于水吸收S02的過程、操作、溫度及操作壓力較低，工業(yè)上通常選用所了散裝填料。在散裝填料中，金屬鮑爾環(huán)填料的綜合性能較好，故此選用DN38金屬鮑爾環(huán)填料。</p>&l

12、t;p>　　2、吸收塔的物料衡算</p><p>　　3、填料塔的工藝尺寸計算</p><p>　　主要包括：塔徑，填料層高度，填料層壓降。</p><p>　　4、設(shè)計液體分布器及輔助設(shè)備的選型</p><p>　　5、繪制有關(guān)吸收操作圖紙</p><p>　　1.2設(shè)計任務(wù)及要求</p><

13、;p>　　1、原料氣處理量：1500m3/h混合氣（空氣、SO2）</p><p>　　2、年工作日：300天</p><p>　　3、混合氣中含SO2:3％(體積分?jǐn)?shù))</p><p>　　4、SO2排放濃度：0.16％</p><p>　　5、操作壓力：常壓操作</p><p>　　6、操作溫度：20℃<

14、;/p><p>　　7、相對濕度：70％</p><p>　　8、填料類型：金屬鮑爾環(huán)</p><p><b>　　9、吸收劑：清水</b></p><p>　　10、平衡線方程：y=66.76676x(20℃)</p><p>　　第二章 設(shè)計方案的簡介</p><p>&

15、lt;b>　　2.1塔設(shè)備的選型</b></p><p>　　塔設(shè)備是化工、石油化工、生物化工制藥等生產(chǎn)過程中廣泛采用的氣液傳質(zhì)設(shè)備，它是關(guān)鍵的設(shè)備。例如在氣體吸收、液體精餾（蒸餾）、萃取、吸附、增濕中、、離子交換等過程中都有體現(xiàn)。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，可分為板式塔和填料塔兩大類。</p><p>　　其中填料塔是最常用的氣液傳質(zhì)設(shè)備之一，它廣泛應(yīng)用于蒸餾、吸收

16、、解吸、汽提、萃取、化學(xué)交換、洗滌和熱交換等過程。它是一個圓筒塔體，塔內(nèi)裝載一層或多層填料，氣相由下而上，液相由上而下接觸，傳熱和傳質(zhì)主要在填料的表面進(jìn)行，填料的選擇是填料塔的關(guān)鍵。</p><p>　　填料塔制造方便，結(jié)構(gòu)簡單，采用材料可是耐腐蝕的材料或者是金屬以及塑料，在塔徑較小的情況較有效，使用金屬材料省，一次投料較少，塔高較低。</p><p>　　表1 填料塔與板式塔的比較&l

17、t;/p><p><b>　　選塔的基本原則：</b></p><p>　　生產(chǎn)能力大，有足夠的彈性。</p><p>　　滿足工藝要求，分離效率高。</p><p>　　運行可靠性高，操作、維修方便，少出故障。</p><p>　　結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，造價較低。</p><p&g

18、t;<b>　　塔壓降小。</b></p><p>　　綜上考慮，吸收1500m3/h含3%的生產(chǎn)任務(wù)不是很大，由于它結(jié)構(gòu)簡單，造價較低，便于采用耐蝕材料使得壽命較長，我們采用填料吸收塔完成該項生產(chǎn)任務(wù)。</p><p>　　2.2填料吸收塔方案的確定</p><p><b>　　裝置流程的確定</b></p>

19、<p>　　裝置流程的主要有以下幾種：</p><p>　?、倌媪鞑僮鳌庀嘧运走M(jìn)入由塔頂排出，液相由塔頂流入由塔底流出，其傳質(zhì)速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。工業(yè)生產(chǎn)中多采用此操作。</p><p>　?、诓⒘鞑僮鳌?氣液兩相均由塔頂流向塔底，其系統(tǒng)不受液流限制，可提高操作氣速，以提高生產(chǎn)能力。通常用于以下情況：當(dāng)吸收過程的平衡曲線較平坦時，液流對推動力影響不大；易

20、溶氣體的吸收或吸收的氣體不需吸收很完全；吸收劑用量很大，逆流操作易引起液泛。</p><p>　　③吸收劑部分循環(huán)操作　 在逆流操作過程中，用泵將吸收塔排除的一部分冷卻后與補(bǔ)充的新鮮吸收劑一同送回塔內(nèi)，通常以下情況使用：當(dāng)吸收劑用量較少，為提高塔的噴淋密度；對于非等溫吸收過程，為控制塔內(nèi)的溫度升高，需取出一部分熱量。該流程特別適用于相平衡常數(shù)m較小的情況，通過吸收液的部分再循環(huán)，提高吸收劑的利用率。需注意吸收

21、劑的部分再循環(huán)較逆流操作費用的平均推動力較小，且需設(shè)置循環(huán)泵，操作費用提高。</p><p>　　由于二氧化硫在水中的溶解度很大。逆流操作時平均推動力大，傳質(zhì)速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。逆流操作是完成該項任務(wù)的最佳選擇。</p><p><b>　　2.3吸收劑的選擇</b></p><p>　　吸收過程是依靠氣體溶質(zhì)在溶劑中的溶解來實

22、現(xiàn)的，因此，吸收劑的性能的和優(yōu)劣，是決定吸收操作效果的關(guān)鍵之一，選擇時有以下考慮方面：</p><p>　?、偃芙舛取∥談θ苜|(zhì)組分的溶解度要大，以提高吸收速率并減少吸收劑的用量。</p><p>　　②選擇性　吸收劑對溶質(zhì)組分要有良好的選擇吸收能力，而對混合氣體中的其他組分不吸收或吸收甚微，否則不能直接實現(xiàn)有效的分離。</p><p>　　③揮發(fā)度要低　操作溫度

23、下吸收劑的蒸汽壓要低，要減少吸收和再生過程中吸收劑的揮發(fā)和損失。</p><p>　?、苷扯取∥談┰诓僮鳒囟认碌恼扯仍降?，其在塔內(nèi)的流動性越好，有助于傳質(zhì)速率和傳熱速率的提高。</p><p>　?、萜渌∷x的吸收劑盡量的滿足無毒性、無腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點低、廉價易得以及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等要求。</p><p>　　在吸收空氣中少量的二氧化硫時，水是最理

24、想的溶劑，由于二氧化硫在水中的溶解度很大；常溫常壓下，水的揮發(fā)度很小；粘度較?。粌r格低廉等。</p><p>　　2.4操作溫度與壓力的確定</p><p><b>　　1、操作溫度的確定</b></p><p>　　由于吸收過程的氣液平衡關(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，當(dāng)操作溫度的低限應(yīng)由吸收系統(tǒng)的具體情況決定。&

25、lt;/p><p><b>　　2、操作壓力的確定</b></p><p>　　由吸收過程的氣液平衡關(guān)系可知，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，且能耗增加因此需結(jié)合具體工藝的條件綜合考慮，以確定操作壓力。</p><p>　　在該任務(wù)中，由于在常溫常壓下操作且在此條件下二氧化硫的溶解度

26、很大，且受溫度與壓力的影響不大，在此不做過多的考慮。</p><p>　　第三章 填料的類型與選擇</p><p><b>　　3.1 填料的類型</b></p><p>　　填料的選擇包括確定填料的種類、規(guī)格及材質(zhì)等。所選填料既要滿足生產(chǎn)工藝的要求，又要使設(shè)備投資和操作費用最低。</p><p>　　填料的種類很多

27、，根據(jù)裝填的方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。</p><p><b>　　散裝填料</b></p><p>　　散裝填料是一個個具有一定集合形狀和尺寸的顆粒體一般以隨機(jī)的方式堆積在塔內(nèi)的，又稱為亂堆填料和顆粒填料。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點不同，又可分為環(huán)形填料、鞍形填料、和環(huán)鞍的填料等。以下是典型的散裝填料：</p><p>　　①拉西

28、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、塑料、金屬等材質(zhì)制成。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)上用得較少。</p><p>　　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)壁上開出兩排長方形的窗口，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)邊與環(huán)中間相搭，可用陶瓷、塑料、金屬制造鮑耳環(huán)由于

29、環(huán)內(nèi)開孔，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)相比通量可提高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。</p><p>　?、垭A梯環(huán)填料　階梯環(huán)是對鮑爾環(huán)的改進(jìn)。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錐形的翻邊由于高徑比減少，使得氣體繞填料外外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣體通過填料層的阻力。錐形翻邊不僅提高了填料的機(jī)械強(qiáng)度，而且使填料之間

30、由線接觸為主變?yōu)辄c接觸為主，這樣不但增加了填料層之間的空隙，同時成為液體沿填料表面流動的匯集分散點，可以促進(jìn)液膜的表面更新。有利于傳質(zhì)效率的提高。</p><p><b>　　2、規(guī)整填料</b></p><p>　　規(guī)整填料是按一定的的幾何圖形排列，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)分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料。工業(yè)上使用的絕大多數(shù)規(guī)整填料為波紋填

31、料。波紋填料按結(jié)構(gòu)分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料可用陶瓷、塑料、金屬制造。</p><p>　　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。其缺點是不適用于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，且裝卸、清洗困難、造價高。</p><p><b>　　3.2填料的選擇</b></p><p>　　填料種類的選擇：填料種類的選擇

32、要考慮分離工藝的要求，通?？紤]以下幾個方面：</p><p>　　①傳質(zhì)效率要高 一般而言，規(guī)整填料的傳質(zhì)效率高于散裝填料</p><p>　?、谕恳?在保證具有較高傳質(zhì)效率的前提下，應(yīng)選擇具有較高泛點氣速或氣相動能因子的填料</p><p><b>　?、厶盍蠈拥膲航狄?lt;/b></p><p>　?、芴盍峡刮?/p>

33、堵性能強(qiáng)，拆裝、檢修方便</p><p><b>　　2．填料規(guī)格的選擇</b></p><p>　　填料規(guī)格是指填料的公稱尺寸或比表面積。</p><p>　　（1）散裝填料規(guī)格的選擇 工業(yè)塔常用的散裝填料主要有D16、D25、D38、D50、D76等幾種規(guī)格。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費用也增加很多。而大

34、尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中，又會產(chǎn)生液體分布不良及嚴(yán)重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定，一般塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應(yīng)大于或等于10～15。</p><p>　　（2）規(guī)整填料規(guī)格的選擇 工業(yè)上常用規(guī)整填料的型號和規(guī)格的表示方法很多，國內(nèi)習(xí)慣用比表面積表示，主要有125、150、250、350、500、700等幾種規(guī)格，同種類型的規(guī)整填料，其比表面積越大，傳質(zhì)效率越高，但

35、阻力增加，通量減少，填料費用也明顯增加。選用時應(yīng)從分離要求、通量要求、場地條件、物料性質(zhì)及設(shè)備投資、操作費用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足技術(shù)要求，又具有經(jīng)濟(jì)合理性。</p><p>　　應(yīng)予指出，一座填料塔可以選用同種類型，同一規(guī)格的填料，也可選用同種類型不同規(guī)格的填料；可以選用同種類型的填料，也可以選用不同類型的填料；有的塔段可選用規(guī)整填料，而有的塔段可選用散裝填料。設(shè)計時應(yīng)靈活掌握，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一的原

36、則來選擇填料的規(guī)格。</p><p>　　3. 填料材質(zhì)的選擇</p><p>　　填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類。</p><p>　　(1)陶瓷填料 陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性，陶瓷填料價格便宜，具有很好的表面潤濕性能，質(zhì)脆、易碎是其 最大缺點。在氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程中應(yīng)用較為普遍。</p><p>　　(2

37、)金屬填料 金屬填料可用多種材質(zhì)制成，選擇時主要考慮腐蝕問題。碳鋼填料造價低，且具有良好的表面潤濕性能，對于無腐蝕或低腐蝕性物系應(yīng)優(yōu)先考慮使用；不銹鋼填料耐腐蝕性強(qiáng)，一般能耐除Cl– 以外常見物系的腐蝕，但其造價較高，且表面潤濕性能較差，在某些特殊場合（如極低噴淋密度下的減壓精餾過程），需對其表面進(jìn)行處理，才能取得良好的使用效果；鈦材、特種合金鋼等材質(zhì)制成的填料造價很高，一般只在某些腐蝕性極強(qiáng)的物系下使用。</p>&l

38、t;p>　　一般來說，金屬填料可制成薄壁結(jié)構(gòu)，它的通量大、氣體阻力小，且具有很高的抗沖擊性能，能在高溫、高壓、高沖擊強(qiáng)度下使用，應(yīng)用范圍最為廣泛。</p><p>　　(3)塑料填料 塑料填料的材質(zhì)主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）及聚氯乙烯（PVC）等，國內(nèi)一般多采用聚丙烯材質(zhì)。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無機(jī)酸、堿和有機(jī)溶劑的腐蝕。其耐溫性良好，可長期在100℃以下使用。</p>

39、;<p>　　塑料填料質(zhì)輕、價廉，具有良好的韌性，耐沖擊、不易碎，可以制成薄壁結(jié)構(gòu)。它的通量大、壓降低，多用于吸收、解吸、萃取、除塵等裝置中。塑料填料的缺點是表面潤濕性能差，但可通過適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚韥砀纳破浔砻鏉櫇裥阅堋?lt;/p><p>　　綜上對各種類型、各種規(guī)格填料的分析，對于在20℃，101.325KPa下吸收1500m3/h空氣含3%的二氧化硫，由于操作溫度及操作壓力較低，工業(yè)上常用散裝填料。

40、故選用DN38金屬鮑爾環(huán)填料。</p><p>　　第四章 填料塔工藝尺寸</p><p><b>　　4.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　1、液相物性數(shù)據(jù)</b></p><p>　　對于低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊查得，20℃水的物性數(shù)據(jù)：

41、</p><p>　　密度為 ρL=998.2kg/m3</p><p>　　粘度為 μL=1.005mpa.s</p><p>　　表面張力 σL =72.88dyn/cm=944524.8kg/h2</p><p>　　SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù)為 =1.47×10-5cm2/s=5.29×10-６m2/

42、h</p><p><b>　　2、氣相物性數(shù)據(jù)</b></p><p>　　混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 </p><p>　　MVm==0.03×64.07+0.97×29=30.05</p><p>　　混合氣體的平均密度m </p><p>　　ρ===1.250kg/m

43、</p><p>　　對于低濃度該氣體粘度近似的取空氣粘度。查手冊地20℃空氣的粘度為</p><p>　　μV=1.81×10-5 Pa·s=0.065 kg/(m·h)</p><p>　　查手冊得SO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為</p><p>　　DV=0.108cm2/s=0.039m2/h</p>

44、;<p><b>　　3、氣液相平衡數(shù)據(jù)</b></p><p>　　由手冊查得，常壓下，20℃時，SO2在水中的亨利系數(shù)為</p><p><b>　　E=3550kPa</b></p><p><b>　　相平衡常數(shù)為</b></p><p>　　m=E/P=

45、3550/101.325=35.036</p><p><b>　　溶解度系數(shù)為</b></p><p>　　H===0.0156kmol/(KPa·h)</p><p><b>　　4.2物料衡算</b></p><p><b>　　進(jìn)塔的氣相摩爾比為</b><

46、;/p><p>　　Y1===0.0309</p><p><b>　　出塔的氣相摩爾比為</b></p><p>　　Y2===0.0016</p><p>　　進(jìn)塔惰性氣相流量為 </p><p>　　G=×× (1-0.03)=60.522kmol/h</p>

47、<p>　　該吸收過程屬低濃度吸收，平衡關(guān)系為一條直線，最小液氣比為</p><p>　　()min===33.222</p><p><b>　　取操作液氣比為</b></p><p>　　=1.5()min=1.5×33.222=49.833</p><p>　　L=49.833×60.

48、522=3015.993kmol/h</p><p>　　4.3填料塔的工藝尺寸的計算</p><p><b>　　1、塔徑計算</b></p><p>　　采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計算泛點氣速。</p><p><b>　　氣相的質(zhì)量流量為</b></p><p>　　q

49、mG=1500×1.250=1875kg/h</p><p>　　液相質(zhì)量流量可近似按純水的質(zhì)量流量計算，即</p><p>　　qmL=3015.993×18.02=54348.1939kg/h</p><p>　　Eckert通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為</p><p>　　X==()=1.025723</p>

50、<p>　　查Eckert通用關(guān)聯(lián)圖得</p><p>　　Y=μL0.2=0.0225</p><p>　　查表DN38金屬鮑爾環(huán)填料泛點填料因子平均值為</p><p><b>　　Φ=165 m-1</b></p><p>　　uf=2.493m/s</p><p>　　取泛點率為

51、0.7 u=2.493×0.7=1.7451m/s</p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　D===0.55</b></p><p>　　圓整塔徑，取D=0.6m</p><p><b>　　泛點率校核：</b></p>

52、<p>　　u==1.474m/s</p><p>　　=×100% =59.13﹪ (在允許范圍內(nèi))</p><p><b>　　填料規(guī)格校核：</b></p><p>　　=600/38=15.79>10</p><p><b>　　故選擇填料適宜</b></p&

53、gt;<p><b>　　液體噴淋密度校核：</b></p><p><b>　　取最小潤濕率為</b></p><p>　　(LW)min=0.08m3/(m×h)</p><p><b>　　查表得：</b></p><p>　　DN38鮑爾環(huán)填料的

54、比表面積 =146m2/m3</p><p>　　=(LW)min =0.08×146=11.68 m3/m2·h</p><p>　　U==192.66〉</p><p>　　經(jīng)校核 D=0.6m合理</p><p>　　2、填料層高度的計算</p><p>　　Y*=mX1=35.036

55、5;0.000588=0.02066</p><p><b>　　=0</b></p><p><b>　　平均推動力求解法：</b></p><p>　　△Y1=Y1-Y1*=0.0309-0.0206=0.0103</p><p>　　Y2=Y2-Y2*=0.0016</p>&l

56、t;p>　　Ym=(△Y1-△Y2)/ln(△Y1-△Y2)=(0.0103-0.0016)/ln(0.0103/0.0016)=0.004672</p><p>　　NOG=(Y1-Y2 )/△Ym</p><p>　　=(0.0309-0.0016)/0.004672=6.2714</p><p>　　氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計算：</

57、p><p>　　=1-exp{-1.45()0.75()0.1()-0.05()0.2}</p><p>　　查表得：σc =33dyn/cm=427680kg/h2</p><p><b>　　液體的質(zhì)量通量為</b></p><p>　　==192314.911Kg/(m2·h)</p><

58、p>　　=1-exp{-1.45()0.75()0.1()-0.05</p><p>　　*()0.2}=0.908258</p><p>　　氣膜吸收系數(shù)由下式計算</p><p>　　kG=0.237()0.7()1/3()</p><p><b>　　氣體質(zhì)量通量為</b></p><p&

59、gt;　　UV==6634.8195</p><p>　　kG=0.237()0.7()1/3()=0.059749kmol/(m2 h·kPa)</p><p><b>　　液膜系數(shù)由下式計算</b></p><p>　　kL=0.0095()2/3()-1/2()1/3</p><p>　　=0.0095(

60、)2/3()-1/2()1/3</p><p>　　=1.52981 kmol/(m2 h·kPa)</p><p>　　由kGa=kGaψ1.1查表得 =1.45</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　kGa=kGaψ1.1</p><p>　　=0.

61、059749×0.908258×146×1.451.1=11.92333kmol/(m2h·kPa)</p><p>　　kLa=kLaψ0.4</p><p>　　=1.52981×0.908258×146×1.450.4=235.3677 kmol/(m2h·kPa)</p><p>

62、;　　=1.474/2.493=59.13％＞50%</p><p>　　由k/Ga=〔1+9.5（-0.5）1.4〕kGa</p><p>　　=[1+9.5（0.5913-0.5）1.4] ×11.92333</p><p>　　=15.89324 kmol/(m2h·kpa)</p><p>　　k/La=〔1+2.

63、6（-0.5）1.4〕kLa</p><p>　　=[1+2.6(0.5913-0.5)2.2]×235.3677</p><p>　　=238.5282 kmol/(m2h·kpa)</p><p>　　KGa===3.01512</p><p><b>　　由</b></p><

64、;p>　　HOG====0.701m</p><p>　　Z=HOGNOG=0.701×6.2714=4.3963m</p><p>　　Z/=1.25×Z=1.25×4.3963=5.4954m</p><p>　　設(shè)計取填料塔的高度為Z/=6m</p><p>　　表2 散裝填料分段高度推薦值<

65、/p><p>　　查表，由散裝填料分段高度推薦值得：</p><p>　　對DN38鮑爾環(huán)填料 =7.5 hmax≤6m</p><p><b>　　取=7.5，則</b></p><p>　　h=7.5×600mm=4500mm</p><p>　　4.4 填料層壓降的計算</

66、p><p>　　采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計算填料層壓降。</p><p><b>　　橫坐標(biāo)為</b></p><p>　　X==()=1.025723</p><p>　　查表，DN38金屬鮑爾環(huán)填料因子平均值為</p><p>　　ΦP=165 m-1</p><p>&

67、lt;b>　　縱坐標(biāo)為</b></p><p>　　Y=μL0.2=**（1.005*10-3）0.2=0.0167</p><p>　　查Eckert關(guān)聯(lián)圖得</p><p>　　△P/Z=400Pa/m</p><p><b>　　填料層壓降為</b></p><p>　　△

68、P=400×6=2400Pa</p><p>　　第五章 輔助設(shè)備的設(shè)計與計算</p><p><b>　　5.1除霧沫器</b></p><p>　　穿過填料層的氣體有時會夾帶液體和霧滴，因此需在塔頂氣體排出口前設(shè)置除沫器，以盡量除去氣體中被夾帶的液體霧沫，SO2溶于水中易于產(chǎn)生泡沫為了防止泡沫隨出氣管排出，影響吸收效率，采用除沫

69、裝置，根據(jù)除沫裝置類型的使用范圍，該填料塔選取絲網(wǎng)除沫器。</p><p>　　絲網(wǎng)除霧沫器：一般取絲網(wǎng)厚度H=100~150 mm ，氣體通過除沫器的壓降約為120~250 pa</p><p>　　通過絲網(wǎng)除沫器的最大氣速  </p><p>　　umax=k=0.085 =2.4m/s</p><p>　　實際氣速為

70、最大氣速的0.75~0.8倍 所以實際氣速</p><p>　　u=0.75×2.4=1.8 m/s</p><p><b>　　所以絲網(wǎng)除沫器直徑</b></p><p>　　D===0.543m</p><p>　　5.2液體分布器和氣體分布器的簡要設(shè)計</p><p>　　5.2.

71、1、液體分布器選擇</p><p>　　1、液體分布器的選型</p><p>　　在選擇液體分布器時，應(yīng)考慮以下幾方面：</p><p>　　a.具有與塔填料相匹配的分液點密度，并保證分布均勻</p><p>　　b.操作彈性較大，定位性好</p><p>　　c.為氣體提供最大的自由截面率，實現(xiàn)氣體均布，而且阻力小&

72、lt;/p><p>　　d.抗污性能好，不易賭塞，不易產(chǎn)生物泡沫夾帶和發(fā)泡</p><p>　　e.結(jié)構(gòu)合理，便于安裝、調(diào)整和維護(hù)</p><p><b>　　其結(jié)構(gòu)形式有：</b></p><p>　　a.管式噴淋器 其結(jié)構(gòu)形式比較簡單</p><p>　　b.蓮蓬式噴灑器 一般用于直徑6

73、00mm以下的塔</p><p>　　c.盤式分布器 適用于直徑800mm以上的塔</p><p>　　d.槽式分布器 對于大塔徑的分布器可采用板式或槽式分布器</p><p>　　該吸收塔液相負(fù)荷較大，而氣相負(fù)荷相對較低可采用槽式液體分布器。按Eckert建議值，D≥1200時，噴淋密度為42點/m2，因該塔液相負(fù)荷較大，設(shè)計取噴淋密度為120點/m2

74、</p><p>　　布液點數(shù)為n=0.785×0.62×120=33.912≈34點</p><p><b>　　5.3填料支承裝置</b></p><p>　　填料支承結(jié)構(gòu)用于支承塔內(nèi)填料及所有的氣體和液體的重量之裝置。對填料的基本要求是：有足夠的強(qiáng)度以支承填料的重量；提供足夠的自由截面以使氣液兩相流體順利通過，防止在此

75、產(chǎn)生液泛；有利于液體的再分布；耐腐蝕，易制造，易卸裝等。常用填料支承板油柵板式和氣體噴射式。這里選用分塊梁式支承板。</p><p>　　表3 分塊梁式支承板的設(shè)計參考數(shù)據(jù)</p><p>　　上圖列出了集中常見的填料支撐裝置。支承裝置的選擇，主要的依據(jù)是塔徑、填料種類及型號、塔體及填料的材質(zhì)、氣液流率等。</p><p>　　5.4管子、泵及風(fēng)機(jī)的選用</

76、p><p><b>　　1、管子的選用</b></p><p>　　(1) 液體管道的選用</p><p><b>　　液體的質(zhì)量流量為</b></p><p>　　qmG=54348.1939kg/h</p><p>　　VL=54348.1939/(998.2×36

77、00)=0.015124m3/s</p><p>　　取液體的流速為1.3m/s</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　πdi2=</b></p><p>　　=0.122m=122mm </p><p>　　取公稱直徑= 122mm</p

78、><p>　　壁厚 S=4.0mm</p><p>　　外徑為Dw= 130mm</p><p><b>　　流速</b></p><p>　　u==1.294m/s</p><p>　　(2) 氣體管道的選用</p><p>　　=1500/3600=0.417 m3/s&l

79、t;/p><p>　　取氣體的流速為8 m/s</p><p>　　π2=0.417/8</p><p>　　=0.258m= 258mm</p><p><b>　　取公稱直徑為</b></p><p><b>　　=250mm</b></p><p>

80、<b>　　壁厚 S=7mm</b></p><p>　　外徑為Dw=272mm</p><p><b>　　流速</b></p><p>　　u= =7.98m/s</p><p>　　2、管子的阻力的計算</p><p>　　(1)液體的管路計算</p>&

81、lt;p>　　Re===157583.8376（3×103<553402.08<3×106）</p><p><b>　　用顧硫珍公式：</b></p><p>　　=0.0056+0.500/Re0.25</p><p><b>　　=0.0307</b></p>&l

82、t;p>　　令管子的總長度為(l+)10m</p><p>　　hf=λ()=0.0307××=0.215m</p><p>　　he=ΔZ+ΔP/(ρg)+∑hf =6+0.215=6.215m</p><p>　　(2)氣體的管路計算</p><p>　　Re===39. 593</p><p

83、>　　λ=64/Re=64/39.593=1.616</p><p>　　令管路的總長(l+)=2.5m</p><p>　　hf =λ()=1.616**=50.824m</p><p>　　he=ΔZ+ΔP/(ρg)+∑hf =6+50.824=56.824m</p><p><b>　　3、離心泵的選用</b>

84、;</p><p>　　泵的選型由計算結(jié)果可以選用:IS100-80-125型泵</p><p>　　第六章 塔體附件設(shè)計</p><p><b>　　6.1塔的支座</b></p><p>　　選用裙座為塔的支座，其座體為圓筒，上端與塔體的封頭焊接，下端與基礎(chǔ)環(huán)，肋板焊接?；A(chǔ)肋板間還組成螺栓座的結(jié)構(gòu)，用以安裝地腳螺栓

85、，以將塔設(shè)備固定于基礎(chǔ)上。它具有足夠的強(qiáng)度和剛度，承受塔體操作重量，風(fēng)力，地震等引力的載荷。裙座可選用碳素鋼，也可選用鑄鐵。</p><p><b>　　6.2其他附件</b></p><p>　?。?）接管 接管采用標(biāo)準(zhǔn)的法蘭連接。</p><p>　?。?）人孔 人孔的直徑選用450mm</p><p>　　(3

86、) 吊耳、吊柱、平臺和爬梯等 按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　主要符號說明</b></p><p><b>　　英文字母</b></p><p>　　at—填料的總比表面積，；</p><p>　　

87、aw—填料的潤濕比表面積，；</p><p>　　C—計算umax時的負(fù)荷系數(shù),;</p><p>　　Cs—氣相負(fù)荷因子,;</p><p><b>　　d—填料直徑,m;</b></p><p>　　d0—篩孔直徑,m;</p><p><b>　　D—塔徑,m;</b>

88、</p><p>　　DL—液體擴(kuò)散系數(shù),;</p><p>　　DV—氣體擴(kuò)散系數(shù),;</p><p>　　g—重力加速度,9.81;</p><p>　　h—填料層分段高度,m;</p><p>　　hmax—允許的最大填料層高度,m;</p><p><b>　　H—塔高,m;&

89、lt;/b></p><p>　　HOG—氣相總傳質(zhì)單元高度,m;</p><p>　　K—穩(wěn)定系數(shù)，無因次;</p><p>　　Lh—液體體積流量,;</p><p>　　Ls—液體體積流量,;</p><p><b>　　LW—潤濕速率,;</b></p><p&g

90、t;　　m—相平衡常數(shù)，無因次;</p><p><b>　　n—篩孔數(shù)目;</b></p><p>　　NOG—氣相總傳質(zhì)單元數(shù);</p><p>　　P—操作壓力,pa;</p><p><b>　　—壓力降,pa;</b></p><p>　　t—篩孔的中心距,m;&l

91、t;/p><p><b>　　u—空塔氣速,;</b></p><p><b>　　uF—泛點氣速,;</b></p><p>　　u0—氣體通過篩孔的速度,;</p><p>　　uo,min—漏夜點氣速,;</p><p>　　U—液體噴淋密度,;</p>&l

92、t;p>　　UL—液體質(zhì)量通量,;Umin—最小液體噴淋密度,;</p><p>　　UV—氣體質(zhì)量通量,;</p><p>　　Vh—氣體體積流量,;</p><p>　　Vs—氣體體積流量,;</p><p>　　q—液體質(zhì)量流量,;</p><p>　　q—氣體質(zhì)量流量,;</p><

93、p><b>　　x—液相摩爾分?jǐn)?shù);</b></p><p><b>　　X—液相摩爾比;</b></p><p><b>　　y—氣相摩爾分?jǐn)?shù);</b></p><p><b>　　Y—氣相摩爾比;</b></p><p>　　Z—填料層高度,m;&

94、lt;/p><p><b>　　希臘字母</b></p><p>　　—充氣系數(shù)，無因次;</p><p><b>　　—篩板厚度,m;</b></p><p><b>　　—空隙率，無因次;</b></p><p><b>　　—黏度,mpas;

95、</b></p><p><b>　　—密度,;</b></p><p><b>　　—表面張力,;</b></p><p>　　—開孔率或孔流系數(shù)，無因次；</p><p><b>　　—填料因子,;</b></p><p>　　—液體密度

96、校正系數(shù)，無因次</p><p><b>　　下標(biāo)</b></p><p><b>　　max—最大的；</b></p><p><b>　　min—最小的；</b></p><p><b>　　L—液相的；</b></p><p>

97、;<b>　　V—氣相的。</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]王志魁.《化工原理》[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2010年（第四版）.</p><p>　　[2]賈紹義.《化工原理課程設(shè)計》[M].天津大學(xué)出版社,2003年（第二版）.</p><p>　　[

98、3]匡國柱 史啟才. 《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》[M].化工工業(yè)出版社，2007年（第二版）.</p><p>　　[4]劉光啟 馬連湘 劉杰[M]. 《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》.化學(xué)工業(yè)出版社（無機(jī)卷）</p><p>　　[5]賈紹義 柴誠敬[M]. 《化工傳遞與單元操作課程設(shè)計》.天津大學(xué)出版社</p><p><b>　　致 謝</b

99、></p><p>　　對于這兩周的課程設(shè)計我們算是第一次做課程設(shè)計了，也是第一次比較系統(tǒng)的將理論與實際相聯(lián)系（雖然很大一定程度上是理論的）。在這次設(shè)計過程中，我學(xué)到了不少東西。比如，以前對亨利定律的理解完全停留在理論的層面上，但是經(jīng)過這次之后，我懂得了亨利定律是很有實用價值的，它可以知道我們計算出理論中溶解度，這可以使我們認(rèn)識到實際中，操作條件下，可以吸收多少二氧化硫，這樣就不至于在實際中毫無頭緒。還有塔

100、徑、塔高等重要數(shù)據(jù)都是可以計算出來的，雖然計算結(jié)果難免與實際有一定沖突，但是，還是有一定知道意義的，尤其是在考慮了一些實際情況后，便幾乎不會有什么沖突。更重要的是，我還學(xué)會了自主學(xué)習(xí)，這次老師不是直接的教我們，而是要求我們自己查資料，這在以后的學(xué)習(xí)和生活中都是很有實際意義的。</p><p>　　在這兩周課程設(shè)計里，我特別感謝我們組的其他三位同學(xué)，他們給與了我很大幫助，大家互幫互助，共同協(xié)作，一起圓滿的完成了這項

101、課程設(shè)計。同時從這次學(xué)習(xí)中，我看到了團(tuán)隊的力量真大。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 概 述1</p><p><b>　　1.1設(shè)計依據(jù)1</b></p><p>　　1.2設(shè)計任務(wù)及要求1</p><p>　　第二章

102、設(shè)計方案的簡介2</p><p>　　2.1塔設(shè)備的選型2</p><p>　　2.2填料吸收塔方案的確定3</p><p>　　2.3吸收劑的選擇3</p><p>　　2.4操作溫度與壓力的確定4</p><p>　　第三章 填料的類型與選擇5</p><p>　　3.1 填

103、料的類型5</p><p>　　3.2填料的選擇6</p><p>　　第四章 填料塔工藝尺寸8</p><p>　　4.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)8</p><p><b>　　4.2物料衡算9</b></p><p>　　4.3填料塔的工藝尺寸的計算9</p><p&g

104、t;　　4.4 填料層壓降的計算13</p><p>　　第五章 輔助設(shè)備的設(shè)計與計算14</p><p>　　5.1除霧沫器14</p><p>　　5.2液體分布器和氣體分布器的簡要設(shè)計14</p><p>　　5.2.1液體分布器選擇14</p><p>　　5.3填料支承裝置15</p>

105、;<p>　　5.4管子、泵及風(fēng)機(jī)的選用16</p><p>　　第六章 塔體附件設(shè)計18</p><p>　　6.1塔的支座18</p><p>　　6.2其他附件18</p><p><b>　　附錄18</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)20&l