化工原理课程设计-二氧化硫吸收设计

吉林化工学院课程设计 1 目录目录 目录 .1 摘要 .3 第 1 章 绪论 .5 11 吸收技术概况 .5 12 吸收设备的发展.6 1.3 吸收在工业生产中的应用 .7 第 2 章 设计方案 .7 2.1 吸收剂的选择 .7 2.2 吸收流程的选择.8 2.2.1 气体吸收过程分类.8 2.2.2 吸收装置的流程.9 2.3 吸收塔设备及填料的选择 .9 2.3.1 吸收塔设备.9 2.3.2 填料的选择.10 2.4 吸收剂再生方法的选择.10 2.5 操作参数的选择.11 第 3 章 吸收塔的工艺计算.11 3.1 基础物性数据.11 3.1.1 液相物性数据.11 3.1.2 气相物性数据.12 3.1.3 气液相平衡数据.12 3.2 物料衡算 .12 3.3 塔径计算 .13 3.3.1 塔径的计算.13 3.3.2 泛点率校核：.14 3.3.4 液体喷淋密度得校核：.14 3.4 填料层高度的计算.14 3.4.1 传质单元数的计算.14 3.4.2 传质单元高度的计算.15 3.4.3 填料层高度的计算.16 3.5 填料塔附属高度的计算.17 3.6 液体分布器计算.17 3.6.1 液体分布器的选型.18 3.6.2 布液孔数的计算.18 3.6.3 布液计算.18 3.7 其他附属塔内件的选择.18 3.7.1 填料支承装置的选择.18 3.7.2 填料压紧装置.19 吉林化工学院课程设计 2 3.7.3 塔顶除雾器.19 3.8 吸收塔的流体力学参数计算 .20 3.81 吸收塔的压力降.20 3.8.2 吸收塔的泛点率.21 3.8.3 气体动能因子.21 3.9 附属设备的计算与选择.21 3.9.1 离心泵的选择与计算.21 3.9.2 吸收塔主要接管尺寸选择与计算.22 工艺设计计算结果汇总与主要符号说明工艺设计计算结果汇总与主要符号说明.23 设计过程的评述和有关问题的讨论设计过程的评述和有关问题的讨论.26 主要参考文献主要参考文献.27 结束语结束语.28 吸收操作系统的工艺流程图吸收操作系统的工艺流程图.29 吸收操作系统的设备条件图吸收操作系统的设备条件图.30 吉林化工学院课程设计 3 摘要摘要 气体吸收过程是利用气体混合物中，各组分在液体中溶解度或化学反应活性的差异，在 气液两相接触时发生传质，实现气液混合物的分离。一般说来，完整的吸收过程应包括吸收 和解吸两部分。在化工生产过程中，原料气的净化，气体产品的精制，治理有害气体，保护 环境等方面都广泛应用到气体吸收过程。填料塔由于其通量大，阻力小，压降低，操作弹性 大，塔内持液量小，填料易用耐腐蚀材料制造，结构简单，分离效率高等优点， 使得其在某 些处理量大要求压降小的分离过程中得到了广泛的应用并作为主要设备之一，越来越受到青 睐。 本设计任务是用 20清水洗收录其中的 2 SO 。对于气体的吸收应该采用气液传质设备填料塔， 因为它具有较高的比表面积。用水吸收 2 SO 属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用 逆流吸收流程。在此吸收过程中，操作温度及操作压力较低，选用塑料散装填料。因塑料阶 梯环的综合性能较好，所以选用 DN8 聚丙烯阶梯环填料。梁型支承板的性能优良，有利于气 液传质，因此选用梁型支承板。因该吸收塔液相负荷较大，而气相负荷相对较低，故选用槽 式液体分布器。 关键词:吸收- 2 SO - 填料塔- 逆流 吉林化工学院课程设计 4 第 1 章 绪论 1111 吸收技术概况吸收技术概况 利用混合气体中各组分在同一种溶剂（吸收剂）中溶解度的不同分离气体混合物的单元操 作称为吸收。吸收是分离气体混合物最常见的单元操作之一。 工业吸收操作是在吸收塔内进行的。在吸收操作中，通常将混合气体中能够溶解于溶剂中 的组分称为溶质或吸收质，以 A 表示;而不溶或微溶的组分称为载体或惰性气体，以 B 表示； 吸收所用的溶剂称为吸收剂，以 S 表示；经吸收后得到的溶液称为吸收液;被吸收后排出吸收 塔的气体称为吸收尾气。吸收就是吸收质从气相转入液相的过程1。 吸收过程通常在吸收塔中进行。根据气、液两相的流动方向，分为逆流操作和并流操作两 类，工业生产中以逆流操作为主，吸收剂以塔顶加入自上向下流动，与从下向上流动的气体 接触，吸收了吸收质的液体从塔底排出，净化后的气体从塔顶排出。吸收塔操作示意图如图 片 2-1 所示。 在工业生产中，除以制取溶液产品为目的的吸收(如用水吸收 HCl 气制取盐酸等)之外，大 都要将吸收液进行解吸，以便得到纯净的溶质或使吸收剂再生后循环使用。解吸也称为脱吸， 它是使溶质从吸收液中释放出来的过程，解吸通常在解吸塔中进行。图片 2-2 所示为洗油脱除 煤气中粗苯的流程简图。图中虚线左侧为吸收部分，在吸收塔中，苯系化合物蒸汽溶解于洗 油中，吸收了粗苯的洗油(又称富油)由吸收塔底排出，被吸收后的煤气由吸收塔顶排出。图中 虚线右侧为解吸部分，在解收塔中，粗苯由液相释放出来，并为水蒸汽带出，经冷凝分层后 即可获得粗苯产品，解吸出粗苯的洗油(也称为贫油)经冷却后再送回吸收塔循环使用。 吉林化工学院课程设计 5 吸收塔设备是气液接触的传质设备，一般可分为逐级接触型和微分接触型两类。板式塔属 于逐级接触型的气液传质设备，它是在塔体内按照一定距离设置许多塔盘，气体以鼓泡或喷 射的方式穿过塔盘上的液层。填料塔属于微分接触型气液传质设备，它是在塔体内装有一定 数量的填料，填料的作用是提供气液间的传质面积。在塔内液体沿填料表面下流，形成一层 薄膜，气体沿填料空隙上升，在填料表面的液层与气体的界面上进行传质过程2。 1212 吸收设备的发展吸收设备的发展 吸收操作主要在填料塔和板式塔中进行，几种常用的吸收塔有填料塔、湍球塔、板式塔等。 其中填料塔的应用较为广泛。 填料塔的历史较久，早在 19 世纪中期已开始用于生产，到 20 世纪初，人们以碎石、短管 段等为填料用来蒸馏原油，改进了原来的釜式蒸馏技术，促进了石油工业的发展。但由于当 时对填料两相的流动研究很少，塔的优越性未能全部发挥，故不久就为泡罩塔所取代。后来 随着石油、酸碱、肥料、石油化工等工业的飞速发展，人们对填料塔的实践和认识才进一步 不断加深，制造了多种形式的填料；对填料塔的压降和泛点得出了较为可靠的关联式，为设 计和操作提供了依据3。 填料塔，它由外壳、填料、填料支承、液体分布器、中间支承和再分布器、气体和液体 进出口接管等部件组成，塔外壳多采用金属材料，也可用塑料制造。 填料是填料塔的核心，它提供了塔内气液两相的接触面，填料与塔的结构决定了塔的性能。 填料必须具备较大的比表面，有较高的空隙率、良好的润湿性、耐腐蚀、一定的机械强度、 密度小、价格低廉等。常用的填料有拉西环、鲍尔环、弧鞍形和矩鞍形填料，20 世纪 80 年代 后开发的新型填料如 QH1 型扁环填料、八四内弧环、刺猬形填料、金属板状填料、规整板 波纹填料、格栅填料等，为先进的填料塔设计提供了基础。 吉林化工学院课程设计 6 塔填料的研究与应用已获得长足的发展，鲍尔环、阶梯环、莱佛厄派克环、金属环矩鞍 等的出现标志着散装填料朝高通量、高效率、低阻力方向发展有新的突破。规整填料在工业 装置大型化和要求高分离效率的情况下，倍受重视，已成为塔填料的重要品种。其中金属与 塑料波纹板造价适中，抗污力强，操作性能好，并易于工业应用，可作为通用填料使用；栅 格填料对液体负荷和允许压降要求苛刻的过程十分有利，并具有自净机能，即使应用在污垢 系统也能长期稳定运转；脉冲填料独特的结构使之在大流量、大塔径下也不会发生偏流，极 易工业放大，从发展上看很有希望。 近年来，工程界对填料塔进行了大量的研究工作，主要集中在以下几个方面： (1) 开发多种形式、规格和材质的高效、低压降、大流量的填料； (2) 与不同填料相匹配的塔内件结构； (3) 填料层中液体的流动及分布规律； (4) 蒸馏过程的模拟。 填料塔的基本特点是结构简单，压力降小，传质效率高，便于采用耐腐蚀材料制造等。对 于热敏性及容易发泡的物料，更显出其优越性。过去，填料塔多推荐用于 0.60.7m 以下的塔 径。近年来，随着高效新型填料和其他性能内件的开发，以及人们对填料流体力学，放大效 应及传质机理的深入研究，使填料塔技术得到了迅速发展4。 1.31.3 吸收在工业生产中的应用吸收在工业生产中的应用 气体吸收在化工生产中的应用大致有以下几种。 (1) 制备液体产品 如用水吸收 HCL 制备盐酸，用水吸收甲醛蒸汽制福尔马林溶液等，都是 吸收操作。 (2) 净化气体或精制气体 如用水脱除合成氨原料中的 CO2，用丙酮脱除石油裂解气中的乙炔 等，其目的是出去气体中的有害成分，便于气体在工序中能顺利进行。 (3) 回收有用物质 工艺尾气中含有一些有价值的物质， ，通过吸收可以为这些物质找到新的 用途，做到物尽其用。 (4) 保护环境 在排放到大气的工艺尾气中可能含有对人或其他生物有害的物质，比如硫的化 合物、氨的化合物等。这些有害物质如果不除，将造成环境污染。通过吸收，可以在排放 前除去这些有害物，做到达标排放1。 第第 2 2 章章 设计方案设计方案 2.12.1 吸收剂的选择吸收剂的选择 吸收操作的好坏在很大程度上取决于吸收剂的性质。选择吸收剂时在，主要考虑以下几点： (1) 溶解度大 吸收剂对溶质组分的溶解度越大，则传质推动力越大，吸收速率越快，且吸收 剂的耗用量越少，操作费用较低。 吉林化工学院课程设计 7 (2) 选择性好 吸收剂应对溶质组分有较大的溶解度，而对混合气体中的其它组分溶解度甚微， 否则不能实现有效的分离。 (3) 挥发性好 在吸收过程中，吸收尾气往往为吸收剂蒸汽所饱和。故在操作温度下，吸收剂 的蒸汽压要低，以减少吸收剂的损失量。 (4) 粘度低 吸收剂在操作温度下的粘度越低，其在塔内的流动阻力越小，扩散系数越大，这 有助于传质速率的提高。 （5）易再生 当富液不作为产品时，吸收剂要易再生，以降低操作费用。要求溶解度对温度 的变化比较敏感，即不仅在低温下溶解度要大，平衡分压要小；而且随着温度升高，溶解度 应迅速下降，平衡分压应迅速上升，则被吸收的气体解吸，吸收剂再生方便。 (6) 其它 所选用的吸收剂应尽可能无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉 易得，且化学性质稳定、经济安全1。 在实际生产中满足所有要求的吸收剂是不存在的。应从满足工艺要求出发，对可供选择 的吸收剂做全面的评价，作出科学、经济、合理的选择。 综上所述，考虑吸收剂的选用标准，在二氧化硫的吸收过程中，采用清水为吸收剂。 2.22.2 吸收流程的选择吸收流程的选择 2.2.1 气体吸收过程分类 气体吸收过程通常按以下方法分类。 (1) 单组分吸收与多组分吸收: 吸收过程按被吸收组分数目的不同，可分为单组分吸收和多 组分吸收。若混合气体中只有一个组分进入液相，其余组分不溶（或微溶）于吸收剂，这种 吸收过程称为单组分吸收。反之，若在吸收过程中，混合气中进入液相的气体溶质不止一个， 这样的吸收称为多组分吸收。 (2) 物理吸收与化学吸收: 在吸收过程中，如果溶质与溶剂之间不发生显著的化学反应，可 以把吸收过程看成是气体溶质单纯地溶解于液相溶剂的物理过程，则称为物理吸收。相反， 如果在吸收过程中气体溶质与溶剂(或其中的活泼组分)发生显著的化学反应，则称为化学吸收。 (3) 低浓度吸收与高浓度吸收: 在吸收过程中，若溶质在气液两相中的摩尔分率均较低（通 常不超过 0.1） ，这种吸收称为低浓度吸收；反之，则称为高浓度吸收。对于低浓度吸收过程， 由于气相中溶质浓度较低，传递到液相中的溶质量相对于气、液相流率也较小，因此流经吸 收塔的气、液相流率均可视为常数。 (4) 等温吸收与非等温吸收: 气体溶质溶解于液体时，常由于溶解热或化学反应热，而产生 热效应，热效应使液相的温度逐渐升高，这种吸收称为非等温吸收。若吸收过程的热效应很 小，或虽然热效应较大，但吸收设备的散热效果很好，能及时移出吸收过程所产生的热量， 此时液相的温度变化并不显著，这种吸收称为等温吸收6。 吉林化工学院课程设计 8 2.2.2 吸收装置的流程 吸收装置的流程主要有以下几种。 （1）逆流操作 气相自塔底进入塔顶排出，液相自塔顶进入塔底排出，此即逆流操作。逆 流操作的特点是，传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。工业生 产中多采用逆流操作。 （2）并流操作 气液两相均从塔顶流向塔底，此即并流操作。并流操作的特点是，系统不 受液流限制，可提高操作气速，以提高生产能力。并流操作通常用于以下情况：当吸收过程 的平衡曲线较平坦时，流向对推动力影响不大；易溶气体的吸收或处理的气体不需要吸收很 完全；吸收剂用量特别大，逆流操作易引起液泛。 （3）吸收剂部分再循环操作 在逆流操作系统中，用泵将吸收塔排出液体的一部分冷却后 与补充的新鲜吸收剂一同送回塔内，即为部分再循环操作。通常用于以下情况：当吸收剂用 量较小，为提高塔的液体喷淋密度；对于非等温吸收过程，为控制塔内的温升，需取出一部 分热量。该流程特别适宜于相平蘅常数 m 植很小的情况，通过吸收液的部分再循环，提高吸 收剂的使用效率。应予指出，吸收剂部分再循环操作较逆流操作的平均推动力要低，且需要 设置循环泵，操作费用增加。 （4）多塔串联操作 若设计的填料层高度过大，或由于所处理物料等原因需要经常清理调料， 为便于维修，可把填料层分装在几个串联的塔内，每个吸收塔通过的吸收剂和气体量都相等， 即为多塔串联操作。此种操作因塔内需要留较大空间，输液、喷淋、支承板等辅助装置增加， 使设备投资加大。 （5）串联并联混合操作 若吸收过程处理的液量很大，如果用通常的流程，则液体在塔内 的喷淋密度过大，操作气速势必很小（否则易引起塔的液泛） ，塔的生产能力很低。实际生产 中可采用气相作串联、液相作并联的混合流程。 用水吸收二氧化硫属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流程。因用水作为吸收剂， 且二氧化硫不作为产品，故采用纯溶剂7 2.32.3 吸收塔设备及填料的选择吸收塔设备及填料的选择 2.3.1 吸收塔设备 对于吸收过程，塔设备有多种，如何选择合适的类型是进行工业设计的首要工作。而进 行这一项工作则主要对吸收过程进行充分的研究后，并经过多方案对比方能得到较满意的结 果。一般而言，吸收用塔设备与精馏过程所需要的塔设备具有相同的原则要求，即用较小直 径的塔设备完成规定的处理量，塔板或填料层阻力要小，具有良好的传质性能，具有合适的 操作弹性，结构简单，造价低，易于制造、安装、操作和维修等。 但作为吸收过程，一般具有操作液气比大的特点，因而更适用于填料塔。此外，填料塔阻力 小，效率高，有利于过程节能，所以对于吸收过程来说，以采用填料塔居多。但在液体流率 很低难以充分润湿填料，或塔径过大，使用填料不很经济的情况下，以采用板式塔为宜。 吉林化工学院课程设计 9 本设计过程采用填料塔作为吸收设备8。 2.3.2 填料的选择 塔填料是填料塔中气液接触的基本构件，其性能的优劣是决定填料塔操作性能的主要因 素，因此，塔填料的选择是填料塔设计的重要环节。 在选择塔填料时应考虑如下几个问题： （1）比表面积要大 比表面积 a 是指单位体积的填料层所具有的表面积，大的比表面积和 良好的润湿性能有利于传质速率的提高。 （2）空隙率大 空隙率 是指单位体积的填料所具有的空隙体积，填料的空隙率大，气液 通过的能力大，气体流动的阻力小，填料的空隙率一般在 0.45-0.95 范围。 （3）堆积密度小 堆积密度 是指单位体积填料的质量，在机械强度允许的条件下，填料 壁要尽量减薄，以减小填料的堆积密度，从而既可降低成本又可增加空隙率。 （4）填料的几何形状 填料的几何形状对填料的流体力学和传质性能有着重要的影响。 （5）填料的材质 工业上，填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类，不同的材质适应于不 同的操作条件9。 该流程的操作压力及温度较低，工业上通常选用塑料散装填料，在塑料散装填料中，塑料阶 梯环填料的综合性能较好，故此选用 DN38 聚丙烯阶梯环填料。 阶梯环是对鲍尔环的改进。与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半，并在一端增加了一个 锥形翻边。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料表面由线接触为主变成以点接 触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以 促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前所 使用的环形填料中最为优良的一种。 其主要性能参数为： 比表面积 =132.5m 2 孔隙率 =0.91 形状修正系数 =1.45 填料因子 =170m 1 A=0.204 2.42.4 吸收剂再生方法的选择吸收剂再生方法的选择 使溶解于液相中的气体释放出来的操作称为解吸。其操作方法通常是使富液与惰性气体 或蒸汽逆流接触，富液自解吸塔顶引入，在其下流过程中与来自塔底的惰性气体或蒸汽相遇， 吸收质逐渐从溶液中释放出来，在塔顶得到吸收质与惰性气体或蒸汽的混合物，在塔底得到 较纯净的吸收剂。在本设计操作中，规定吸收二氧化硫后的水，经富液泵送入再生塔顶，用 燃料气进行气提解吸操作，解吸后的水经贫油泵，送回吸收塔，循环使用，气提气则进入燃 料处理系统9。 吉林化工学院课程设计 10 2.52.5 操作参数的选择操作参数的选择 吸收过程的操作参数主要包括吸收（或再生）压力、吸收（或再生）温度以及吸收因子 （或解吸因子） 。这些条件的选择应充分考虑前后工序的工艺参数，从整个过程的安全性、可 靠性、经济性出发，利用过程的模拟计算，经过多方案对比优化得出过程参数。 操作压力选择 本任务中已经给出是常压操作，所以不需要再对其进行考虑。 操作温度选择 本任务中已经给出操作温度是 20 吸收因子和解吸因子选择 吸收因子和解吸因子是一个关联了气体处理量，吸收剂用量以及气液平衡常数的综合过 程参数。吸收因子和解吸因子的取值大小对过程的经济性影响很大，选用大的吸收因子，则 过程的设备费用降低而吸收剂用量或循环量加大，操作费用升高。若吸收因子较小，则过程 推动力减小，塔必然很高。在设计上，两者的数值应该以过程的总费用最低为目标函数进行 设计后确定10。 根据公式 m=E/p；A=mG L ；所以 EG Lp A ； 第第 3 3 章章 吸收塔的工艺计算吸收塔的工艺计算 3.13.1 基础物性数据基础物性数据 3.1.1 液相物性数据 对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取水的物性数据。由手册查得，20时水的有关 物性数据如下： 密度 3 / 2 . 998mkg L 黏度 )/(6 . 3001 . 0 hmkgsPa L 表面张力为 2 /940896/ 6 . 72hkgcmdyn L SO2 在水中的扩散系数为 hmscmDL/1029 . 5 /1047 . 1 2625 吉林化工学院课程设计 11 3.1.2 气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为 706.3095.2895 . 0 07.6405 . 0 MVm iiM y 混合气体的密度为 3 101.325 30.706 1.277/ 8.314 293 Vm Vm PM kg m RT 混合气体的黏度可近似取为空气的黏度，查手册得 20空气的黏度为 )/(065 . 0 1081. 1 5 V hmkgsPa 查手册得 SO2 在空气中的扩散系数为 3.1.3 气液相平衡数据 由手册查得，常压下 20时 SO2 在水中的亨利系数为 kPaE 3 1055 . 3 相平衡常数为 3 3.55 10 35.04 101.325 E m P 溶解度系数为 3 3 /0156 . 0 2 . 181055 . 3 2 . 998 mkPakmol EM L H s 3.23.2 物料衡算物料衡算 进塔气相摩尔比为 0526 . 0 05 . 0 1 05 . 0 1 1 1 1 y y Y 出塔气相摩尔比 00263 . 0 95 . 0 10526 . 0 1 12 A YY hmscmDV/039. 0/108. 0 22 吉林化工学院课程设计 12 进塔惰性气相流量 2400273 1 0.0594.84/ 22.427320 Gkmol h 最小液气比 min 0.05260.00263 33.29 0.0526/35.040 L G 液气比 94.4929.335 . 15 . 1 min G L G L 所以 49.94 94.844736.31/Lkmol h 由 2121 XXLYYG 得 001 . 0 03.4976 00263 . 0 0526 . 0 58.99 1 X 3.33.3 塔径计算塔径计算 3.3.1 塔径的计算塔径的计算 采用 Eckert 关联图计算泛点气速 气相质量流量为 2400 1.2773064.8/ V kg h 液相质量流量为 4736.31 18.0285348.31/ L kg h Eckert 关联图得横坐标为 0.5 0.5 2 1 20.2 85348.311.277 0.996 3064.8998.2 521 0.0225 5 11 170 0.02250.0225 9.81 998.2 1.007/ 170 1 1.277 1 0.70.7 1.0070.7052/ VL VL VFF L L F L F FVL F u g m g um s uum s 查图得 差表得 取 吉林化工学院课程设计 13 由 44 2400/3600 1.097 3.14 0.7052 S V Dm u 圆整塔径，取 1.2Dm 3.3.2 泛点率校核： 2 2400/3600 0.59/ 0.785 1.2 0.59 100%58.6%(50% 85% 1.007 F um s u u 为经验值，所以在允许范围内） 3.3.3 填料规格校核： 1200 31.588 38 D d 3.3.4 液体喷淋密度得校核： 填料表面的润湿状况是传质的基础，为保持良好的传质性能，每种填料应维持一定的液体润 湿速率（或喷淋密度） 。 依 Morris 等推荐，d75mm 的环形及其它填料的最小润湿速率（ W L ）min 为 32 0.08m / mh 最小喷淋密度 32 min min 0.08 132.510.6/ Wt ULammh 喷淋密度 min 2 85348.31/998.2 75.64 0.785 1.2 UU 经以上校核可知，填料塔直径选用 1200Dmm 合理。 3.43.4 填料层高度的计算填料层高度的计算 3.4.1 传质单元数的计算 * 11 * 22 35.04 0.0010.03504 0 YmX YmX 吉林化工学院课程设计 14 脱吸因数 702 . 0 03.4973 58.9904.35 L mV S 气相总传质单元数 NOG S YY YY S S 22 21 1ln 1 1 364 . 6 702 . 0 000263 . 0 00526 . 0 702 . 0 1ln 702 . 0 1 1 3.4.2 传质单元高度的计算 气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算： 2 . 0 2 05 . 0 2 2 1 . 075. 0 45 . 1 exp1 tLL L L tL Lt L L c a U g aU a U at aw 又 2 /427680/33hkgcmdyn C 液体质量通量 3 2 85348.31 75502.75/ 0.785 1.2 L Ukgmh 0.050.2 0.750.1 22 8 42768075502.7575502.75132.575502.75 1 exp1.450.605 940896132.5 3.6998.2 1.27 10998.2 940896 132.5 t w a a 气膜吸收系数 RT Da Da U k Vt VV V Vt V G 3 1 7 . 0 237 . 0 又气体质量通量 2 2 2400 1.27 2711.25/ 0.785 1.2 V Ukgmh 0.71/3 2 2711.250.065132.5 0.039 0.2370.03077/ 132.5 0.0651.277 0.0398.314 293 G kkmolmh KPa 液膜吸收系数 2/31/21/31/3 2/31/2 8 6 75502.753.63.6 1.27 10 0.00950.00951.135/ 0.605 132.5 3.6998.2 5.29 10998.2 LLL L WLLLL Ug km h aD 由 1 . 1 wGG akak 查表 5-4 得 45 . 1 吉林化工学院课程设计 15 则 1 . 1 wGG akak 1.13 0.03077 0.605 132.5 1.453.712/kmolmh kPa 4 . 0 wLL akak 0.4 1.135 0.605 132.5 1.45105.563/ h 58.6%50% F u u 由 ak u u ak G F G 4 . 1 5 . 05 . 91 1.4 3 1 9.50.5860.53.7124.849/kmolmh kPa ak u u ak L F L 2 . 2 5 . 06 . 21 2.2 12.6 0.5860.5105.563106.806/ h 则 aHkak aK LG G 1 1 1 3 1 1.240/ 11 4.8490.0156 106.806 kmolmh kPa 由 aPK V aK V H GY OG 94.84 0.668 1.240 101.325 6.364 m 3.4.3 填料层高度的计算 由 0.668 6.3644.251 OGOG ZHNm 得 1.3 4.2515.526Zm 设计取填料层高度为 5.6Zm 吉林化工学院课程设计 16 查表 5-16，对于阶梯环填料，建议分段高度得条件为 max 8 15,6 h hm D 取 9 h D ，则 9 120010800hmm 计算得填料层高度为560mm，故不需分段。 3.53.5 填料塔附属高度的计算填料塔附属高度的计算 塔的附属高度主要包括塔的上部空间高度，安装液体分布器所需的空间高度，塔的底部 空间高度等。 塔的上部空间高度是为使随气流携带的液滴能够从气相中分离出来而留取的高度，可取 1.2m（包括除沫器高度） 。设塔定液相停留时间为 10s，则塔釜液所占空间高度为 m21 . 0 2 . 1785 . 0 2 . 9983600/310.8534810 2 考虑到气相接管的空间高度，底部空间高度取为 0.5 米，那么塔的附属空间高度可以取为 1.7 m。吸收塔的总高度为 7.3m. 3.63.6 液体分布器计算液体分布器计算 液体分布器可分为初始分布器和再分布器，初始分布器设置于填料塔内，用于将塔顶液 体均匀的分布在填料表面上，初始分布器的好坏对填料塔效率影响很大，分布器的设计不当， 液体预分布不均，填料层的有效湿面积减小而偏流现象和沟流现象增加，即使填料性能再好 也很难得到满意的分离效果。因而液体分布器的设计十分重要。特别对于大直径低填料层的 填料塔，特别需要性能良好的液体分布器。 液体分布器的性能主要由分布器的布液点密度（即单位面积上的布液点数） ，各布液点均 匀性，各布液点上液相组成的均匀性决定，设计液体分布器主要是决定这些参数的结构尺寸。 对液体分布器的选型和设计，一般要求：液体分布要均匀；自由截面率要大；操作弹性大； 不易堵塞，不易引起雾沫夹带及起泡等；可用多种材料制作，且操作安装方便，容易调整水 平。 液体分布器的种类较多，有多种不同的分类方法，一般多以液体流动的推动 力或按结构形式分。若按流动推动力可分为重力式和压力式，若按结构形式可分为多孔 型和溢流型。其中，多孔型液体分布器又可分为：莲蓬式喷洒器、直管式多孔分布器、排管 式多孔型分布器和双排管式多孔型分布器等。溢流型液体分布器又可分为：溢流盘式液体分 布器和溢流槽式液体分布器。 根据本吸收的要求和物系的性质可选用重力型排管式液体分布器，布液孔数应应依所用 填料所需的质量分布要求决定，喷淋点密度应遵循填料的效率越所需的喷淋点密度越大这一 规律11。 吉林化工学院课程设计 17 3.6.1 液体分布器的选型 该吸收塔液相负荷较大，而气相负荷相对较小，故选用槽式液体分布器。 3.6.2 布液孔数的计算 按 Eckert 建议值， 1200D 时，喷淋点密度为 42 点 2 /m ，因该塔液相负荷较大，设计取喷淋 点密度为 120 点 2 /m 布液点数为 136 6 . 1351202 . 1785 . 0 2 n 点 按分布点几何均匀与流量均匀的原则，进行布点设计。设计结果为：二级槽共七道，在槽侧 面开孔，槽宽度为 80mm，槽高度为 210mm，两槽中心距为 160mm。分布点采用三角形排 列，实际设计布点数 132n 点。 3.6.3 布液计算 由 HgndL oS 2 4 取 015 . 0 16 . 0 81 . 9 258. 013614 . 3 3600 2 . 998/31.853484 2 4 160,58 . 0 2/1 2/1 0 Hgn L d mmH S 设计取 mmd15 0 3.73.7 其他附属塔内件的选择其他附属塔内件的选择 3.7.1 填料支承装置的选择 填料支承装置的作用是支承填料以及填料层内液体的重量，同时