填料塔課程設(shè)計1

1、<p>　　第一章 高濃氨吸收的設(shè)備選用及設(shè)計方案</p><p><b>　　1.1 概述</b></p><p>　　氣體吸收過程是化工生產(chǎn)中常用的氣體混合物的分離操作，其基本原理是利用氣體混合物中各組分在特定的液體吸收劑中的溶解度不同，實現(xiàn)各組分分離的單元操作。</p><p>　　用于吸收的設(shè)備類型很多，如填料塔、板式塔、鼓

2、泡塔和噴灑塔等。但工業(yè)吸收操作中更多地使用填料塔，這是由于填料塔具有結(jié)構(gòu)簡單，容易加工，便于用耐腐蝕材料制造，以及壓降小，吸收效果好，裝置靈活等優(yōu)點，尤其適用于小塔徑的場合。</p><p>　　作為吸收過程的工藝設(shè)計，以期提高綜合處理工程問題的能力，其一般問題是在給定混合氣體處理量、混合氣體組成、溫度、壓力及分離要求的條件，完成以下工作：</p><p>　　1.根據(jù)給定的分離任務(wù)，確定

3、吸收方案；</p><p>　　2.根據(jù)流程進行過程的物料及熱量衡算，確定工藝參數(shù)；</p><p>　　3.根據(jù)物料及熱量衡算進行過程的設(shè)備選型或設(shè)備設(shè)計；</p><p>　　4.繪制工藝流程圖及主要設(shè)備的工藝條件圖；</p><p>　　5.編制工藝設(shè)計說明書。</p><p>　　1.2設(shè)計方案的確定</

4、p><p>　　確定設(shè)計方案是課程設(shè)計的首要步驟，設(shè)計方案的確定要從技術(shù)上和經(jīng)濟上進行綜合論證。</p><p><b>　　1.2.1設(shè)備方案</b></p><p>　　填料塔具有簡單.結(jié)構(gòu)容易加工、生產(chǎn)能力大、壓降小、吸收效果好、操作彈性大等優(yōu)點，所以在工業(yè)吸收操作中被廣泛應(yīng)用。在本次課程設(shè)計中，要求用25℃地下水吸收氨氣，且氨氣含量為45%

5、，故選用填料塔。</p><p>　　1.2.2 流程方案</p><p>　　由于氨氣屬于易溶氣體，設(shè)計條件中氨氣含量較高，逆流操作適用于平均推動力大的吸收，吸收劑利用率高，所以選定為逆流操作。當(dāng)吸收劑用量特別大時，逆流容易引起液泛，可以通過調(diào)節(jié)液體流量來控制。</p><p>　　地下水（水溫是25℃）做吸收劑，逆流操作時，需要用泵將水抽到塔頂，由于輸送的為清水

6、，所以選水泵，氣體需選用風(fēng)機。</p><p>　　1.2.3 吸收劑的選擇</p><p>　　本次課程設(shè)計的任務(wù)表中中，已給出吸收劑為地下水，其優(yōu)點為：</p><p><b>　　1. 溶解度大；</b></p><p><b>　　2．選擇性好；</b></p><p&g

7、t;<b>　　3. 揮發(fā)度低；</b></p><p>　　4. 吸收劑具有較低的黏度，且不易產(chǎn)生泡沫；</p><p>　　5. 基本無腐蝕，并且無毒 ；</p><p>　　6. 價廉，易得，化學(xué)穩(wěn)定性好。</p><p><b>　　1.3填料的選擇</b></p><p

8、>　　1.3.1填料選取的要求</p><p>　　填料的選擇要根據(jù)以下幾個方面來考慮： </p><p>　　1. 比表面積要大，有較高的傳質(zhì)效率</p><p>　　2. 能提供大的流體通量</p><p><b>　　3. 填料層的壓降</b></p><p>　　4. 填料的操作性

9、能</p><p>　　5. 液體的再分布性能要好。</p><p>　　6. 要有足夠的機械強度，尤其是非金屬填料。</p><p>　　7. 價格低廉，穩(wěn)定性好</p><p>　　1.3.2 填料的選擇</p><p>　　對于水吸收的過程，在操作條件要求不高的情況下，滿足經(jīng)濟性，因此選擇塑料鮑爾環(huán)。

10、 </p><p><b>　　第二章 工藝計算</b></p><p><b>　　2.1 概述</b></p><p>　　整個工藝計算過程包括以下幾點：</p><p>　　確定氣液平衡關(guān)系（若為非等溫吸收，各物性參數(shù)隨組成變化而變化，求取各值時應(yīng)取平均值，

11、計算時應(yīng)注意這一點）； </p><p>　　確定吸收劑用量及操作線方程；</p><p><b>　　填料的選擇；</b></p><p>　　確定塔徑及塔的流體力學(xué)性能；</p><p><b>　　填料層高度的計算；</b></p><p>　　管路及輔助設(shè)備的計算；&

12、lt;/p><p>　　2.2 氣液平衡關(guān)系</p><p>　　由于原料氣組成中，氨氣占45%，氨氣含量較高，用地下水吸收時會產(chǎn)生很大的熱效應(yīng)，使塔內(nèi)溫度顯著升高，對氣液平衡關(guān)系和吸收速度產(chǎn)生明顯影響，屬于非等溫吸收。在逆流吸收塔中氣液平衡關(guān)系是溫度的函數(shù)，溫度升高，平衡關(guān)系便要改變，所以，在這種情況下不能再利用我們熟悉的亨利定律，應(yīng)重新按照非等溫吸收的熱衡算，根據(jù)液相濃度和溫度的變化情況，

13、定出實際的平衡關(guān)系。</p><p>　　非等溫吸收的熱效應(yīng)主要包括：</p><p>　　1.吸收質(zhì)與吸收劑混合時產(chǎn)生的混合熱，即溶解熱。</p><p>　　2.氣體溶解時由氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時放出的潛熱。</p><p><b>　　3.化學(xué)反應(yīng)熱。</b></p><p>　　物理吸收計算中只

14、考慮溶解熱，溶解熱分為積分溶解熱和微分溶解熱。在吸收過程中所用的吸收劑量很大，液相濃度一般變化較小，于是混合熱可考慮為微分溶解熱。</p><p>　　在假定非等溫吸收的平衡關(guān)系時，為簡化計算，通常做如下三點假設(shè)：</p><p><b>　　1.不考慮熱損失。</b></p><p>　　2.吸收劑帶走的潛熱不計。</p>&l

15、t;p>　　3.氣相帶走的熱量不計。</p><p>　　以上假設(shè)，即是假定吸收過程中所釋放出的熱量全部用來加熱液體。</p><p>　　在給定的設(shè)計條件中得知，要設(shè)計的是高濃度氣體的非等溫吸收。由塔頂?shù)剿椎臐舛燃皽囟茸兓^大，平衡關(guān)系的確定常采用近似法。將吸收塔按液相濃度x的變化分成若干段，每段濃度變化為,如圖2-1所示，對第i段作熱量衡算：</p><p&

16、gt;　　根據(jù)課程設(shè)計要求，此處我們可以假設(shè)濃度變化范圍為x=（0～0.1）,分為20段，即每段濃度變化為=0.005。</p><p>　　溶質(zhì)被吸收時放出的熱量：</p><p>　　液相溫度由升至?xí)r吸收的熱量：</p><p>　　根據(jù)前面的假設(shè)，吸收過程中放出熱量全部用于液相升溫，=</p><p><b>　　即</

17、b></p><p>　　[3] （2-1）</p><p>　　式中：， — 第i段兩端的液相溫度，℃；</p><p>　　— 第i段兩端的液相濃度差；</p><p>　　— 溶液流率，kmol/h(由于很小，L可視為常數(shù))</p><p>　　— 溶液的平均比熱，(K

18、J/Kmol·℃)</p><p>　　— 溶質(zhì)的微分溶解熱，KJ/Kmol(取和間的平均值)</p><p>　　在塔頂液相濃度=0，溫度=25℃的情況下，由式2-1逐段計算出每個下的液相溫度，建立吸收塔中液相濃度x與溫度t的對應(yīng)關(guān)系。</p><p>　　2.3 平衡關(guān)系的確定</p><p>　　在非等溫吸收操作中，吸收塔內(nèi)液

19、相的濃度和溫度分別由塔頂處的，增加到塔底處的，。在此液相濃度和溫度范圍內(nèi)，隨著和t的變化，氣液兩相的平衡關(guān)系也在改變，即不同溫度對應(yīng)著不同的平衡曲線。</p><p>　　實際平衡關(guān)系可由溫度與濃度的關(guān)系得到，也可由經(jīng)驗公式來確定。對于氨氣和水溶液的平衡物系，若選用經(jīng)驗公式，可作如下計算：</p><p>　　[3]

20、（2-3）</p><p>　　式中： — 氨在水溶液中的摩爾分率</p><p>　　T — 溶液的溫度， K</p><p>　　— 溶液上方氨的平衡風(fēng)壓 ，㎜Hg</p><p>　　由于是常壓下吸收，氣相可是為理想氣體，按道爾頓分壓定律，計算與相平衡的：</p><p><b>　?。?-4）&l

21、t;/b></p><p>　　式中：P — 操作壓強，㎜Hg</p><p>　　計算過程如下：(以x=0.005為例)</p><p><b>　　㎜Hg</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　根據(jù)計算結(jié)果，以為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)

22、紙上繪出非等溫吸收的平衡關(guān)系曲線。</p><p>　　表2-1 部分計算結(jié)果</p><p>　　2.4 吸收劑用量及操作線的確定</p><p><b>　　2.4.1物料衡算</b></p><p>　　如圖2-3，對于并流操作的吸收塔，在任意截面M-N與塔頂或塔底作物料衡算：</p><p&g

23、t;<b>　　或</b></p><p>　　2.4.2 吸收劑用量的確定</p><p><b>　　1.最小吸收劑用量</b></p><p><b>　?。?-5） </b></p><p>　　[3]

24、 （2-6）</p><p>　　式中： V — 惰性氣體摩爾流率，Kmol/h</p><p><b>　　— 最小吸收劑用量</b></p><p>　　Y,X — 氣相和液相組成</p><p><b>　　摩爾比：</b></p><p>　

25、　[3] （2-7） [3] （2-8）</p><p>　　下標(biāo)： 1—塔底 ； 2—塔頂</p><p>　　— 與平衡的液相組成</p><p><b>

26、;　　2.吸收劑用量</b></p><p><b>　　（2-9）</b></p><p>　　2.4.3 操作線方程的確定</p><p>　　對于高濃度的氣體吸收，溶質(zhì)含量一般用摩爾分率來表示。于是高濃度氣體的逆流吸收，其操作線方程為： </p><p>　　[3]

27、 （2-10）</p><p>　　; （2-10a）</p><p>　　由于是清水吸收，故=0。</p><p>　　2.4.4 確定操作線的計算示例</p><p>　　由任務(wù)書中的設(shè)計條件可得到：</p><p>　　=0 =0.45

28、 = 0.039 =4490N/h</p><p>　　由式（2-7）可求得：= </p><p>　　在圖2-4中讀出，即 </p><p>　　根據(jù)公式（2-8）可得 </p><p>　　由公式（2-5） 可得 </p><p>　　假設(shè)實際的液氣比試最小的液氣比的1.2倍時，由公式（2-9）即可得

29、到 </p><p>　　而惰性氣體的摩爾流量為：V = (1-)= kmol/h</p><p>　　則液體的摩爾流量為：L=10.818×110=1189.98kmol/h</p><p>　　由公式（2-10a）即可得到 </p><p><b>　　=</b></p><p>　

30、　得=0.0717 代入公式（2-10）</p><p>　　即操作線方程為 =</p><p>　　根據(jù)x～ye 和y～x來分別畫出平衡線和操作線。</p><p><b>　　2.5 塔徑的計算</b></p><p>　　2.5.1空塔氣速的確定</p><p>　　填料塔塔徑的大小是根

31、據(jù)生產(chǎn)能力與空塔氣速來計算的?？账馑儆上旅娼?jīng)驗公式確定：</p><p><b>　　（2-11）</b></p><p>　　式中： — 泛點氣速，m/s</p><p>　　— 空塔氣速，m/s</p><p>　　泛點氣速與氣液流量、物系性質(zhì)及填料的類型、尺寸等因素有關(guān)。其計算方法很多。目前工程上常采用Ecker

32、t通用關(guān)聯(lián)圖或Bian & Hougen關(guān)聯(lián)式計算。</p><p>　　由于所選用填料的A,K值未查到，故選用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖求解。</p><p>　　如圖2-5所示，根據(jù)氣液相流量及密度計算出橫標(biāo)值，作垂直線與填料的泛點線相交，讀取縱坐標(biāo)，由已知參數(shù)縱坐標(biāo)中解出氣速即為泛點氣速。</p><p><b>　　計算過程如下：</b&

33、gt;</p><p>　　如前所述，非等溫吸收時，各物性參數(shù)隨組成的變化而變化，故求取時應(yīng)取其平均值。計算過程中還應(yīng)注意單位的統(tǒng)一。</p><p><b>　　橫坐標(biāo)</b></p><p>　　要求，首先對全塔作平均處理，求出， , </p><p><b>　　基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)</b><

34、/p><p><b>　?。?）定性溫度</b></p><p>　　現(xiàn)在已知進液溫度25℃，需求出出塔溫度。</p><p>　　由公式（2-7）、（2-8）和（2-10）聯(lián)立得 </p><p>　　將解得的帶入到公式（2-8）可得到=， </p><p>　　由表2-1可知介于x=0.065

35、和x=0.070之間，可用內(nèi)插法求算：</p><p><b>　　，t=55.83℃</b></p><p><b>　　=℃</b></p><p><b>　?。?）氣體的密度</b></p><p>　　由于液體的比熱容遠(yuǎn)大于氣體，故氣體的進、出的溫度按液體的出、進的溫

36、度來計。</p><p>　　進口:平均摩爾質(zhì)量：</p><p>　　出口:平均摩爾流量：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　（3）溶液的粘度和密度</p><p>　　隨溫度組成的變化而變化，故求塔頂和塔底的平均密度。</p><p><

37、b>　　氨水溶液黏度 </b></p><p>　　由化工工藝設(shè)計手冊查得</p><p>　　在定性溫度下查氨水的密度,還須知道氨水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：</p><p><b>　　w=%</b></p><p><b>　　==3.18%</b></p><p&g

38、t;　　由手冊查得[1]：（單位均為g/c）</p><p><b>　　內(nèi)插法可得：</b></p><p><b>　　20℃ ，</b></p><p><b>　　25℃ ，</b></p><p>　　外推法可得在定性溫度T=40.42℃時，</p&

39、gt;<p>　　0.9796g/c=979.6kg/ </p><p>　　（4）氣體的質(zhì)量流量</p><p>　　氣體進塔的總摩爾流量為： V1 ==200.446kmol/h</p><p>　　氣體出塔的摩爾流量為：V2=</p><p><b>　　氣相流率：</b></p>&

40、lt;p>　　(5) 液體的質(zhì)量流量</p><p>　　液體總摩爾流量為：L=1189.98kmol/h</p><p><b>　　進塔液體流率： </b></p><p>　　吸收氨的體積摩爾流量：</p><p><b>　　出塔液相流率：</b></p><p&g

41、t;<b>　　液相流率：</b></p><p><b>　　因此可知 </b></p><p><b>　　2. 泛點氣速</b></p><p>　　從這一步開始，要對所選兩種填料分別進行計算，填料物性參數(shù)見表1-2。</p><p>　　根據(jù)Eckert通用關(guān)聯(lián)圖可知

42、 =0.12</p><p>　　其中為液體密度修正系數(shù)，= </p><p>　　根據(jù)表1-2可知 塑料鮑爾環(huán)填料的填料因子為 m-1</p><p>　　解之得=3.33 m/s 則假設(shè) </p><p>　　2.5.2塔徑的計算 </p><p><b>　　塔徑的計算公式</b>&l

43、t;/p><p>　　[3] （2-13）</p><p>　　式中：— 操作條件下混合氣體體積流量，/s</p><p><b>　　D — 塔徑，m</b></p><p><b>　　其中 </b><

44、;/p><p><b>　　所以鮑爾環(huán)的塔徑為</b></p><p>　　先求塔徑，當(dāng)計算出的數(shù)值不足整數(shù)時，往往需要圓整。圓整的根據(jù)是符合加工要求及設(shè)備定型，以便于設(shè)備加工。根據(jù)國內(nèi)壓力容器的公稱直徑標(biāo)準(zhǔn)（JB-1153-71），直徑在1m以下時，間隔為100㎜，（必要時在700㎜以下時可用50㎜為間隔）；直徑在1m以上時，間隔為200㎜（必要時在2m以下時可用100

45、㎜為間隔）。</p><p>　　所以鮑爾環(huán)的塔徑為圓整為1000mm</p><p>　　由公式（2-13）推導(dǎo)可得到 </p><p><b>　　2.6 校核</b></p><p>　　2.6.1 單位高度填料層壓降</p><p>　　壓強降是塔設(shè)計中的重要參數(shù)。氣體通過填料層壓強降的大

46、小決定了塔的動力消耗。填料層壓降的計算方法有多種，這次課程設(shè)計采用的是Eckert通用關(guān)聯(lián)圖方法。</p><p>　　如圖2-5所示，Eckert通用關(guān)聯(lián)圖除了有液泛線以外，還有許多等壓降線。由已知參數(shù)及所用填料的壓降填料因子P代替，計算出該圖的橫、縱坐標(biāo)值，查圖讀取相應(yīng)壓降曲線的值（若交點沒正好落在壓降線上，可用相鄰兩條線內(nèi)插讀?。?，即為單位高度填料層壓降。</p><p>　　在常壓

47、塔中，一般在145～490Pa/m較為合理，如超出這個范圍，應(yīng)按要求的值，由Eckert通用關(guān)聯(lián)圖反求氣速u，再重新計算塔徑。</p><p>　　表2-3 壓降填料因子（P）</p><p>　　演算過程如下：（鮑爾環(huán)填料）</p><p><b>　　按P近似計算縱坐標(biāo)</b></p><p><b>　　

48、= 0.04</b></p><p>　　橫坐標(biāo)=0.1756，在Eckert通用關(guān)聯(lián)圖上查得相應(yīng)壓降曲線的值=42.12×9.81=413.20 Pa/m ，壓降合理。</p><p>　　2.6.2 核算泛點率</p><p><b>　　泛點率 </b></p><p>　　根據(jù)公式（2

49、-12）知道 </p><p>　　鮑爾環(huán)填料的泛點率符合。</p><p>　　2.6.3 噴淋密度的核算</p><p>　　填料塔中氣液兩相間的傳質(zhì)主要是在填料表面流動的液膜上進行的。要形成液膜，填料表面必須被液體充分潤濕，而填料表面的潤濕狀況取決于塔內(nèi)的液體噴淋密度及填料材質(zhì)的表面潤濕性能。</p><p>　　液體噴淋密度是指單位

50、塔截面積上，單位時間內(nèi)噴淋的液體體積，以U表示，單位為m3/(m2·h)。為保證填料層的充分潤濕，必須保證液體噴淋密度大于某一極限值，該極限值稱為最小噴淋密度，以Umin表示。</p><p><b>　　[3]</b></p><p>　　式中 Umin最小噴淋密度，m3/m2s</p><p>　　(LW)min —最小潤濕速

51、率，m3/m·s</p><p>　　—填料的比表面積，m2/m3</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。其值可由經(jīng)驗公式計算，也可采用經(jīng)驗值。對于直徑不超過75mm的散裝填料，可取最小潤濕速率(LW)min為0.08 m3/（m·h）；對于直徑大于 75mm的散裝填料，取(LW)min =0.12 m3/（m·

52、;h）。</p><p>　　實際操作時采用的液體噴淋密度應(yīng)大于最小噴淋密度。若噴淋密度過小，可采用增大回流比或采用液體再循環(huán)的方法加大液體流量，以保證填料表面的充分潤濕；也可采用減小塔徑予以補償。</p><p><b>　　演算過程如下：</b></p><p>　　(LW)min=0.08 </p><p>　　a

53、=106.4 D =1.0m </p><p>　　U > Umin 合格</p><p>　　2.6.4塔徑和填料公稱直徑的比值的核算</p><p>　　根據(jù)表1-1可知這種填料規(guī)格符合要求。</p><p><b>　　2.7 填料層高度</b></p><p

54、>　　2.7.1傳質(zhì)系數(shù)的計算</p><p>　　2.7.1.1有效面積（潤濕面積）</p><p><b>　　[3]（2-14）</b></p><p>　　式中：—單位體積填料的總表面積，㎡/m3</p><p>　　t—單位體積填料的總表面積，㎡/m3</p><p>　　—液體的

55、表面張力，N/m</p><p>　　c—填料材質(zhì)臨界表面張力，N/m ，塑料c=0.040N/m</p><p>　　GL——液體通過塔截面的質(zhì)量流率，Kg/㎡.s</p><p>　　— 液相粘度，Pa.s</p><p>　　— 液氣相密度，Kg/</p><p>　　g — 重力加速度, m/s2</p&

56、gt;<p><b>　　演算過程如下：</b></p><p>　　表2-4水的表面張力[1]</p><p>　　利用內(nèi)插法求定性溫度40.42℃下水的表面張力：</p><p><b>　　解得</b></p><p>　　表2-5 20℃一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氨水溶液的表面張力[1]&

57、lt;/p><p>　　利用外推法可得20℃時質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.18 %的氨水溶液的表面張力為</p><p><b>　　=70.13</b></p><p>　　在此吸收過程中，氨溶于水中的量較少，氨水溶液的物性參數(shù)均與水相似，所以有</p><p>　　即可知40.42℃時氨水溶液的表面張力為 </p>&

58、lt;p><b>　　鮑爾環(huán)填料</b></p><p><b>　　GL==</b></p><p>　　t=106.4㎡/m3 （聚氯乙烯）</p><p>　　根據(jù)公式 （2-14）可知 </p><p>　　∴=0.564636 </p>&

59、lt;p>　　=0.564634×106.4=60.0771㎡/m3</p><p>　　2.7.1.2 氣相傳質(zhì)系數(shù)的計算 </p><p>　　由于氨水是易容氣體，屬于氣膜控制，無需計算液相傳質(zhì)系數(shù)。</p><p>　　氣相傳質(zhì)系數(shù)的計算式：</p><p><b>　?。?-15）</b><

60、/p><p>　　式中：R—氣體常數(shù)，8.314KJ/Kmol.K</p><p><b>　　T—氣體溫度，K</b></p><p>　　DV—溶質(zhì)在氣相中的擴散系數(shù)，㎡/s</p><p>　　G V—氣體通過空塔截面的質(zhì)量流率，</p><p>　　—氣體粘度，Pa.s</p>

61、<p>　　—氣體密度，Kg/m3</p><p><b>　　演算過程如下：</b></p><p>　?。?）氣體黏度的計算</p><p><b>　?。?-16）</b></p><p>　　在溫度為40.42℃時的空氣的粘度為</p><p>　　在溫度為

62、40.42℃時的氨氣的粘度為</p><p>　　由內(nèi)插法得在定性溫度40.42℃下</p><p>　　根據(jù)公式（2-16）可以計算出氣體的粘度:</p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　?。?）擴散系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)公式（2

63、-15）可知氣相傳質(zhì)系數(shù)為</p><p><b>　　氣相總體積系數(shù)</b></p><p>　　2.7.2 填料層高度</p><p>　　填料層高度計算涉及物料衡算、傳質(zhì)速率和相平衡關(guān)系。對于整個吸收塔，氣、液的濃度分布都沿塔高變化，吸收速率也在變化。所以要在全塔范圍應(yīng)用吸收速率關(guān)系式，就要采用微分方法，然后積分得到填料層的總高度。 &l

64、t;/p><p>　　填料層高度可用下面的通式計算：</p><p>　　Z=傳質(zhì)單元高度×傳質(zhì)單元數(shù)</p><p>　　選取傳質(zhì)單元數(shù)法求解填料層高度。</p><p>　　高濃度氣體的吸收可用如下公式計算：</p><p>　　= （2-17）<

65、/p><p>　　式中：V—氣相總摩爾流量，kmol/s</p><p>　　— 氣膜體積吸收系數(shù)</p><p><b>　　—成平衡的氣相度</b></p><p>　　其中可視為常數(shù)，故式2-15可變?yōu)椋?lt;/p><p>　　=

66、 </p><p>　　即： （ 2-18）</p><p>　　傳質(zhì)單元數(shù)NOG需用圖解積分法求出。以為縱坐標(biāo)，以為橫坐標(biāo)作圖，所得曲線與 ，圍成的面積即為定積分= </p><p>　　2.7.2.1 傳質(zhì)單元高度（）的計算</p><p

67、>　　鮑爾環(huán)填料的氣相傳質(zhì)單元高度</p><p><b>　　==</b></p><p>　　2.7.2.2 傳質(zhì)單元數(shù)的計算（）</p><p>　　以為橫坐標(biāo)作圖，以為縱坐標(biāo),求所圍成的面積。其中和的值從前面已解出。</p><p>　　畫出圖后，進行圖解積分，如圖2-6所示</p><

68、p>　　0.02 </p><p>　　∴=8520.02=3.4</p><p><b>　　表2-6 數(shù)據(jù)匯總</b></p><p>　　根據(jù)公式（2-18）可以計算出填料層的高度為：</p><p><b>　　對于鮑爾環(huán)填料</b></p>

69、<p>　　因為采用上述方法求出的填料層高度還應(yīng)留出一定的安全裕度。根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，填料層的實際高度一般為：</p><p><b>　?。U爾環(huán)填料）</b></p><p><b>　　（階梯環(huán)填料）</b></p><p>　　2.7.3 塔高的計算 </p><p><b&

70、gt;　　塔高分別為： </b></p><p><b>　　（鮑爾環(huán)填料）</b></p><p>　　第三章 附屬裝置和輔助設(shè)備</p><p>　　我們已經(jīng)在前面已經(jīng)確定了完成此次吸收任務(wù)的主體設(shè)備—填料塔，并且計算出了塔徑和填料層的高度，粗略的計算出了填料塔高度，現(xiàn)在需選擇合適的附屬裝置（塔內(nèi)件）。</p>

71、<p>　　3.1附屬裝置的選型</p><p>　　3.1.1 液體分布器</p><p>　　液體在填料塔頂噴淋的均勻狀況是提供塔內(nèi)氣液均勻分布的先決條件，也是使填料塔達到預(yù)期分離效果的保證。</p><p>　　選型與設(shè)計要求：1. 液體分布要均勻</p><p><b>　　2．自由截面率要大</b>

72、</p><p><b>　　3. 操作彈性大</b></p><p>　　4．不易堵塞、引起霧沫夾帶及起泡等</p><p>　　5.可用多種材料制作，且制造安裝方便，容易調(diào)整水平</p><p>　　管式分布器具有結(jié)構(gòu)簡單、供氣體流過的自由截面大、阻力小等優(yōu)點，并且在吸收過程中液體負(fù)荷小，不會發(fā)生堵塞。</p&

73、gt;<p>　　3.1.2 填料支承裝置</p><p>　　其作用是用于支承塔填料及所持有的氣體、液體的質(zhì)量，同時起著氣液流道及氣體均布作用：大體可分為兩類：（1）平板型支承板（2）氣體噴射型。</p><p>　　3.1.3 填料壓緊裝置</p><p>　　其作用是防止在上升氣流的作用下填料床層發(fā)生松動或上下跳動。</p><

74、;p>　　3.1.4 氣體的進口裝置與排液裝置</p><p>　　填料塔的氣體進口既要防止液體倒灌又要有利于氣體的均勻分布。對0.5m以下的塔，可使進氣管伸到塔中心位置，管端切成45向下斜口或切成向下切口，使氣流折轉(zhuǎn)向上。</p><p>　　氣體出口裝置既要保證氣流暢通，又要盡量除去唄夾帶的液體。最簡單的方法是在氣體出口處裝一除沫擋板（折板）、除沫器、旋流板除霧器等。</p

75、><p>　　液體出口裝置既要使塔底液體順利排出，又能防止塔內(nèi)與塔外氣體串通，常壓吸收塔可以采用液封裝置。</p><p>　　根據(jù)計算出的氣液流量、塔徑、及氣液流速的綜合考慮，我們選用以下附屬裝置。</p><p>　　表3-1 填料塔的附屬裝置</p><p>　　具體尺寸參見設(shè)備總裝圖。</p><p>　　由于填料

76、高度不是很高，所以不需液體再分布器，因此，也未對其進行選擇。</p><p>　　3.2 輔助設(shè)備的選型</p><p>　　3.2.1 管徑的計算</p><p>　　管路的內(nèi)徑可用圓形管路的流量公式計算，即：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　對于液相，由于進

77、塔為地下水，出塔為混合溶液，所以應(yīng)以出塔為準(zhǔn)，選擇流速；對于氣相，則屬于常壓操作。所以，選出相應(yīng)流速：</p><p>　　表3-2 某些流體在管路中的常用流速范圍</p><p>　　由此計算的管徑不一定是整數(shù)值，需要參照標(biāo)準(zhǔn)，選用標(biāo)準(zhǔn)管徑，才能作為操作中的實際管徑。</p><p>　　以液相計算液體的管徑d:</p><p>　　選擇

78、u=2.0m/s</p><p>　　==0.0632m=63.20㎜</p><p>　　參照標(biāo)準(zhǔn)選用70㎜為外徑，壁厚3mm,所以內(nèi)徑：70-2×3=64㎜</p><p>　　以氣相計算氣體的管徑d:</p><p>　　選擇u=18 m/s</p><p>　　==0.2963m=296.3mm<

79、;/p><p>　　參照標(biāo)準(zhǔn)選用325㎜為外徑，壁厚7.5mm,所以內(nèi)徑: 325-2×7.5=310㎜</p><p>　　由于管路采用標(biāo)準(zhǔn)管路，因此實際操作情況下的流速不是選取的流速，需要將標(biāo)準(zhǔn)管徑代入式3-1，反算操作流速，進行校核。</p><p><b>　　液體：</b></p><p><b&g

80、t;　　= </b></p><p>　　1.5 m/s＜1.95 m/s＜3.0 m/s合格</p><p><b>　　氣體：</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　10m/s<16.44m/s<20m/s 合格</p&

81、gt;<p>　　3.3 泵和風(fēng)機的選型</p><p><b>　　3.3.1泵的選型</b></p><p>　　液體輸送設(shè)備的種類很多，按照工作原理的不同，分為離心泵、往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵與漩渦泵等幾種。其中，一離心泵在生產(chǎn)實際中應(yīng)用最廣泛。</p><p>　　被輸送液體的流量：Q=</p><p>　　

82、在泵吸入口和塔頂出口外側(cè)倆截面出列柏努利方程式，以入口處為基準(zhǔn)水平面：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　（3-2）</b></p><p><b>　　= </b></p><p>　　選擇具微腐蝕的無縫鋼管，所以：= </p&

83、gt;<p>　　根據(jù)雷諾數(shù)和相對摩擦系數(shù)查得=0.025</p><p>　　根據(jù)安裝標(biāo)準(zhǔn)泵離塔水平距離1.5米處安裝，故：=1.5+5.5+3+2=12m</p><p>　　管路中安裝1個截止閥、2個標(biāo)準(zhǔn)彎頭、2個閘閥、1個孔板流量計(=4)，1個底閥，故：=2×55+2×1.8+20+4.9＝138.5m,=1+0.5+4=5.5</p&g

84、t;<p><b>　　所以,= </b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　根據(jù)流量和壓頭選擇泵的型號為：IS80-50-315的離心泵</p><p>　　表3-3 型號為IS80-50-315的離心泵的性能參數(shù)表</p><p><b>　　核

85、算泵的軸功率：</b></p><p>　　校核成功，所選泵合適。</p><p>　　泵的安裝高度：H=,其中,</p><p>　　NPSH==3.0m, ,</p><p>　　泵的實際安裝高度=2.63-1=1.63m.</p><p>　　3.3.2 風(fēng)機的選型</p><p&

86、gt;　　為了克服整個系統(tǒng)的阻力以輸送氣體，必須選擇合適的風(fēng)機并確定其安裝方式。按壓送機械出口氣體的壓強分，輸送氣體的風(fēng)機類型主要有：通風(fēng)機、鼓風(fēng)機、壓縮機、真空泵等。</p><p>　　選擇風(fēng)機時，首先根據(jù)所輸送器題的性質(zhì)與風(fēng)壓范圍，確定風(fēng)機的材質(zhì)和類型，然后，根據(jù)計算的風(fēng)量和系統(tǒng)所需要的風(fēng)壓，參照風(fēng)機樣本選用合適的型號。這里需強調(diào)的是，風(fēng)量是指風(fēng)機入口處的溫度和壓強下的體積流量，而風(fēng)壓需要把操作條件下的數(shù)值

87、換算成實驗條件下（20℃、101.3Kpa、ρ=1.2K/）的風(fēng)壓,即：</p><p>　　式中：——操作條件下系統(tǒng)需要的風(fēng)壓，pa</p><p>　　——風(fēng)機實驗條件下的風(fēng)壓，pa</p><p>　　——操作溫度壓強下介質(zhì)的密度，Kg/</p><p>　　風(fēng)壓的大小取決于風(fēng)機的結(jié)構(gòu)尺寸、轉(zhuǎn)速和氣體密度，其值目前只能通過實驗測定。取1

88、m3氣體為基準(zhǔn)，在風(fēng)機進出口截面1-1′與2-2′間列柏努利方程，得：</p><p>　　由于ρ和(Z2－Z1)值較小，ρ(Z2－Z1)g一項可忽略；風(fēng)機進出口管段很短，ρ∑hf ≈0 ；風(fēng)機進口直通大氣u1≈0，因而上式簡化為：</p><p><b>　　所以：</b></p><p><b>　　Q=</b>&l

89、t;/p><p>　　根據(jù)風(fēng)壓和風(fēng)量選擇3-6型離心通風(fēng)機:</p><p>　　數(shù)表3-4 離心通風(fēng)機的性能參</p><p><b>　　核算軸功率：</b></p><p><b>　　=合格</b></p><p>　　根據(jù)工藝條件設(shè)計出的填料塔的主要參數(shù)如表4-1所示

90、：</p><p>　　表4-1 設(shè)計的填料塔數(shù)據(jù)</p><p><b>　　第四章 結(jié)果評價</b></p><p>　　表⒈吸收塔的吸收劑用量計算總表</p><p><b>　　表⒉塔設(shè)備計算總表</b></p><p><b>　　表⒊填料計算總表<

91、;/b></p><p><b>　　主要符號說明</b></p><p><b>　　1、英文字母</b></p><p><b>　　2、下標(biāo)</b></p><p><b>　　3.希臘字母</b></p><p>&l

92、t;b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]中國石化集團上海工程有限公司.化工工藝設(shè)計手冊（第三版）上冊.北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2007.6</p><p>　　[2]夏清.賈紹義.化工原理上冊[M]天津大學(xué)出版社.2012</p><p>　　[3]高俊.化工原理課程設(shè)計.內(nèi)蒙古大學(xué)出版社.2012</p><p&

93、gt;　　[4]石油化學(xué)工業(yè)部化工設(shè)計院.小氮肥廠工藝設(shè)計手冊.石油化學(xué)工業(yè)出版社.1979</p><p>　　[5] 王國勝. 化工原理課程設(shè)計. 大連理工大學(xué)出版社.2005</p><p>　　[6]朱孝欽．過程裝備基礎(chǔ)．北京．化學(xué)工業(yè)出版社．2006.8</p><p>　　[7]厲玉鳴．化工儀表及自動化．北京．化學(xué)工業(yè)出版社．2007</p>