1、化工原理課程設計題目水吸收二氧化硫填料塔的設計教學院 化工與材料工程學院專業班級材化0901學生姓名學生學號指導教師2011年7月5日課程設計任務書1、設計題目：處理量為2750m3/h水吸收二氧化硫過程填料吸收塔的設計；礦石焙燒爐送出的氣體冷卻到 20c后送入填料塔中，用20c清水洗滌洗滌除去其 中的SO。入塔的爐氣流量為2750m3/h ,其中進塔SO的摩爾分率為，要求SO的吸收率 為95%。吸收塔為常壓操作，因該過程液氣比很大，吸收溫度基本不變，可近似取為 清水的溫度。吸收劑的用量為最小用量的倍。2、工藝操作條件：(1)操作平均壓力 常壓(2)操作溫度t=20 C(3)選用填料類型及規格

2、自選。3、設計任務：完成干燥器的工藝設計與計算，有關附屬設備的設計和選型，繪制吸收系統的工 藝流程圖和吸收塔的工藝條件圖，編寫設計說明書。化工原理教研室2011年5月目錄第 1 章緒論 吸收技術概況吸收設備的發展吸收在工業生產中的應用第 2 章 設計方案吸收劑的選擇4吸收流程的選擇吸收工藝流程的確定吸收塔設備及填料的選擇吸收塔的設備選擇填料的選擇吸收劑再生方法的選擇操作參數的選擇第 3 章 吸收塔的工藝計算基礎物性數據液相物性數據氣相物性數據氣液相平衡數據物料衡算填料塔的工藝尺寸的計算泛點率校核填料規格校核: 液體噴淋密度校核填料塔填料高度計算傳質單元高度計算傳質單元數的計算填料塔附屬高度計算

3、液體分布器計算液體分布器布液孔數液體保持管高度其他附屬塔內件的選擇填料支承板除沫器（除霧器）管口結構吸收塔的流體力學參數的計算吸收塔的壓力降吸收塔的泛點率氣體動能因子附屬設備的計算與選擇離心泵的選擇與計算吸收塔的主要接管尺寸的計算工藝設計主要符號說明評述與討論24結束語 參考文獻2.6第 1 章緒論吸收技術概況在化學工業中，經常需將氣體混合物中的個各組分加以分離。氣體的吸收是用適當的液體 吸收劑與氣體混合物接觸，吸收器氣體混合物中一個或幾個組分，使其中的各組分得以分離的 一種操作。在化工生產中，它主要用于原料氣的凈化、有用組分的回收。制取氣體的溶液作為 成品，以及廢氣的治理等方面，因此吸收操作

4、是一種重要的分離方法，在化學工業中應用相當 普遍。吸收操作利用氣體混合物各組分在某種溶劑中溶解度不同而達到分離的目的。氣體吸收是物質自氣相到液相的轉移，這是一種傳質過程。混合氣體中某一組分能否進入液相，既取決于 氣相中該組分的分壓，也取決于溶液里該組分的平衡蒸氣壓。如果混合氣體中該氣體的分壓大 于溶液中該組分的平衡蒸氣壓，這個組分便可自氣相轉移到液相，即被吸收。轉移的結果，溶 液里這個組分的濃度便升高，它的平衡蒸汽壓也隨著升高，到最后，可以升高到等于它的氣相 中的分壓，傳質過程于是停止，這時稱為氣液兩相達到平衡。根據兩相的平衡關系可以判斷傳 質過程的方向與極限。另外，傳質速率與推動力成正比，與

5、阻力成反比，兩相的濃度距離平衡 濃度越大，則傳質的推動力越大，傳質速率與越大。吸收技術是從氣液兩相的平衡關系與傳質速率關系著手，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的基本原理，最終實現各組分分離的目的。吸收設備的發展吸收設備有多種類型，如填料塔、板式塔、噴灑塔和鼓泡塔等。最常用的有填料塔與板式塔。填料塔中裝有諸如瓷環之類的填料；氣液接觸在填料中進行。板式塔中裝有篩孔塔板，氣液亮相在塔板上鼓泡進行接觸。工業模型的填料塔始于1881 年的蒸餾操作中，1904年采用于煉油工業，當時的填料是碎磚瓦、小石塊和管子縮節等。20 世紀初，填料塔進入了一個新的發展階段。在瓷環填料亦稱拉西環

6、填料被廣泛采用后，弧鞍形填料相繼問世，特別是出現了斯特曼填料后，便大大的促進了規整填料的發展，除了各種填料大大涌現外，還發展了多管塔、乳化塔等被成為高效填料塔的新塔型。從 20 世紀 60 年代起新型填料有了較多的發展，屬于顆粒型填料的有: 海佐涅爾填料、階梯環填料、多角螺旋填料、金屬鞍環填料、比阿雷茨基環、萊瓦填料以及它們的改進形式。屬于規整填料的有：蘇采爾填料、重疊式絲網波紋板填料、重疊式金屬波形板填料、格里希柵格填料、格子填料、拉伸金屬網填料、塑料蜂窩填料、Z形格子填料、Perform噴射式填料和脈沖填料等。同時，還創建了使小球浮動來強化傳質的湍球塔。進入 20世紀 70年代后，至于新型

7、填料的研究，希望找到有利于氣液分布均勻、高效和制造方便的填料。近年來隨著化工產業的發展，大規模的吸收設備已經廣泛用于實際生產當中。具有了很高的吸收效率，以及在節能方面也日趨完善。填料塔的工藝設計內容是在明確了裝置的處理量，操作溫度及操作壓力及相應的相平衡關系的條件下，完成填料塔的工藝尺寸及其他塔內件設 計。在今后的化學工業的生產中，對吸收設備的要求及效率將會有更高的要求，所以日益完善 的吸收設備會逐漸應用于實際的工業生產中。吸收在工業生產中的應用吸收在工業上的應用大致有以下幾種：（ 1） 原料氣的凈化為除去原料氣中所有的雜質，吸收可說是最常用的方法。（ 2） 有用組分的回收如從焦爐煤氣中用水回

8、收氨，再用洗油回收粗苯蒸氣（包括苯、甲苯、二甲苯等），以及從某些干燥廢氣中回收有機溶劑蒸氣等。（ 3） 液體產品的制取將氣體中需要的成分以指定的溶劑吸收出來，成為溶液態的成品或半成品。如制酸工業中含HCL NO（氮氧化物）或SO的氣體制取鹽酸、硝酸或硫酸；甲醇（乙醇）蒸氣經氧化后，用水吸收以制成甲醛（乙醛）半成品等。（4）廢棄的治理很多工業廢氣中含有SO、NO （主要是NO及NO）、汞蒸氣等有害成分，雖然濃度一般甚低，但對人體和環境仍危害甚大而必須進行治理。選擇適當的工藝和溶劑進行吸收，使廢氣治理中應用較廣的方法。當然，以上目的有時也難以截然分開，如干燥廢氣中的有機溶劑，能回收下來就很有價值，

9、任其排放則會污染大氣。第 2 章 設計方案吸收劑的選擇對于吸收操作, 選擇適宜的吸收劑, 具有十分重要的意義. 其對吸收操作過程的經濟性有著十分重要的影響. 一般情況下, 選擇吸收劑, 要著重考慮如下問題.（ 一 ） 對溶質的溶解度大所選的吸收劑多溶質的溶解度大, 則單位量的吸收劑能夠溶解較多的溶質, 在一定的處理量和分離要求下, 吸收劑的用量小, 可以有效地減少吸收劑循環量, 這對于減少過程功耗和再生能量消耗十分有利。另一方面，在同樣的吸收劑用量下，液相的傳質推動力大，則可以提高吸收速率，減小塔設備的尺寸。（ 二 ） 對溶質有較高的選擇性對溶質有較高的選擇性, 即要求選用的吸收劑應對溶質有較

10、大的溶解度, 而對其他組分則溶解度要小或基本不溶, 這樣 , 不但可以減小惰性氣體組分的損失, 而且可以提高解吸后溶質氣體的純度 .（ 三 ） 不易揮發吸收劑在操作條件下應具有較低的蒸氣壓, 以避免吸收過程中吸收劑的損失, 提高吸收過程的經濟性.（ 四 ） 再生性能好由于在吸收劑再生過程中，一般要對其進行升溫或氣提等處理，能量消耗較大，因而，吸收 劑再生性能的好壞，對吸收過程能耗的影響極大，選用具有良好再生性能的吸收劑，往往能有效以上四個方面是選擇吸收劑時應考慮的主要問題 ，其次，還應注意所選擇的吸收劑應具有 良好的物理、化學性能和經濟性.其良好的物理性能主要指吸收劑的粘要小，不易發泡，以保證

11、 吸收劑具有良好的流動性能和分布性能.良好的化學性能主要指其具有良好的化學穩定性和熱 穩定性，以防止在使用中發生變質，同時要求吸收劑盡可能無毒、無易燃易爆性，對相關設備無 腐蝕性（或較小的腐蝕性）.吸收劑的經濟性主要指應盡可能選用廉價易得的溶劑.工業常用吸收劑溶質吸收劑溶質吸收劑氨水、硫酸硫化鏤堿液、碎堿液、有機溶劑內酮蒸汽水苯蒸汽煤油、洗油氯化氫水丁二烯乙醇二氧化碳水、堿液、碳酸烯酯二氯乙烯煤油二氧化硫水一氧化碳銅氨液吸收流程的選擇工業上使用的吸收流程多種多樣，可以從不同角度進行分類，從所選用的吸收劑的種類看, 有僅用一種吸收劑的一步吸收流程和使用兩種吸收劑的兩步吸收流程，從所用的塔設備數量

12、 看，可分為單塔吸收流程和多塔吸收流程，從塔內氣液兩相的流向可分為逆流吸收流程、并流 吸收流程等基本流程，止匕外，還有用于特定條件下的部分溶劑循環流程。2.2.1吸收工藝流程的確定工業上使用的吸收流程多種多樣，可以從不同角度進行分類，從所選用的吸收劑的種類看, 有僅用一種吸收劑的一步吸收流程和使用兩種吸收劑的兩步吸收流程，從所用的塔設備數量 看，可分為單塔吸收流程和多塔吸收流程，從塔內氣液兩相的流向可分為逆流吸收流程、并流 吸收流程等基本流程，止匕外，還有用于特定條件下的部分溶劑循環流程。（一）一步吸收流程和兩步吸收流程一步流程一般用于混合氣體溶質濃度較低，同時過程的分離要求不高，選用一種吸收

13、劑即可完 成任務的情況。若混合氣體中溶質濃度較高且吸收要求也高，難以用一步吸收達到規定的吸收 要求，但過程的操作費用較高，從經濟性的角度分析不夠適宜時，可以考慮采用兩步吸收流程。（二）單塔吸收流程和多塔吸收流程單塔吸收流程是吸收過程中最常用的流程，如過程無特別需要，則一般采用單塔吸收流程。若 過程的分離要求較高，使用單塔操作時，所需要的塔體過高，或采用兩步吸收流程時，則需要 采用多塔流程。典型的是雙塔吸收流程。（三）逆流吸收與并流吸收吸收塔或再生塔內氣液相可以逆流操作也可以并流操作，由于逆流操作具有傳質推動力大，分離效率高（具有多個理論級的分離能力）的顯著優點而廣泛應用。工程上，如無特別需要，

14、一般均采用逆流吸收流程。（四）部分溶劑循環吸收流程由于填料塔的分離效率受填料層上的液體噴淋量影響較大，當液相噴淋量過小時，將降低填料塔的分離效率，因此當塔的液相負荷過小而難以充分潤濕填料表面時，可以采用部分溶劑循環吸收流程，以提高液相噴淋量，改善踏的操作條件。吸收塔設備及填料的選擇2.3.1 吸收塔的設備選擇塔型的合理選擇是做好塔設備設計的首要環節，選擇時應考慮的因素有：物料性質、操作條件、塔設備性能、以及塔設備的制造、安裝、運轉和維修等。（1） 與物性有關的因素：如易起泡的物系，處理量不大時，選填料塔為宜。具有腐蝕性的介質，也可選用填料塔。具有熱敏性的物料須減壓操作，可采用裝填規整的散堆填料

15、。粘性較大的物系，可以選用大尺寸填料。（2） 與操作條件有關的因素：氣相傳質阻力大，宜采用填料塔。大的液體負荷，可選用填料塔。低的液體負荷，不宜采用填料塔。液氣比波動的適應性，板式塔優于填料塔。（3） 其它因素對于吸收過程, 能夠完成其分離任務的塔設備有多種, 如何從眾多的塔設備中選出合適的類型是進行工藝設計的首要工作. 而進行這一項工作則需對吸收過程進行充分的研究后, 并經多方案對比方能得到較滿意的結果. 一般而言 , 吸收用塔設備與精餾過程所需要的塔設備具有相同的原則要求, 即用較小直徑的塔設備完成規定的處理量, 塔板或填料層阻力要小, 具有良好的傳質性能, 具有合適的操作彈性, 結構簡單

16、 , 造價低 , 易于制造、安裝、操作和維修等.但作為吸收過程, 一般具有操作液起比大的特點, 因而更適用于填料塔. 此外 , 填料塔阻力小 , 效率高 , 有利于過程節能, 所以對于吸收過程來說, 以采用填料塔居多. 但在液體流率很低難以充分潤濕填料, 或塔徑過大, 使用填料塔不經濟的情況下, 以采用板式塔為宜.2.3.2 填料的選擇填料是填料塔中傳質元件，它可以有各種不同的分類：如按性能分為通用填料和高效填料；按形狀分為顆粒型填料和規整填料。填料品種很多，最古老的填料是拉西環；在國外被認為較為理想的是鮑爾環，矩鞍填料和波紋填料等工業填料，現經測試驗證，已被推薦為我國今后推廣使用的通用型填料

17、，填料的材質可為金屬、陶瓷或塑料。各種填料的結構差異較大，具有不同的優缺點，因此在使用上應根據具體情況選擇不同的塔填料。在選擇塔填料時，應該考慮如下幾個問題：(1) 選擇填料材質 選擇填料材質應根據吸收系統的介質以及操作溫度而定,一般情況下，可以選用塑料，金屬，陶瓷等材料。對于腐蝕性介質應采用相應的抗腐蝕性材料，如陶瓷，塑料，玻璃，石墨，不銹鋼等，對于溫度較高的情況，應考慮材料的耐溫性能。(2)填料類型的選擇 填料類型的選擇是一個比較復雜的問題。一般來說，同一類填料塔中，比表面積大的填料雖然具有較高的分離效率，但是由于在同樣的處理量下，所需要的塔 徑較大，塔體造價升高。(3)填料尺寸的選擇 實

18、踐表明，填料塔的塔徑與填料直徑的比值應保持不低于某一下限值，以防止產生較大的壁效應，造成塔的分離效率下降。一般來說，填料尺寸大，成本低，處理量大，但是效率低，使用大于 50mm勺填料，其成本的降低往往難以抵償其效率降低所造成的成本增加。所以，一般大塔經常使用 50mm勺填料。但在大塔中使用小于2025mmi料 時，效率并沒有較明顯的提高，一般情況下，可以按表選擇填料尺寸。因此對于水吸收SQ的過程、操作、溫度及操作壓力較低，工業上通常選用所了散裝填 料。在所了散裝填料中，塑料階梯環填料的綜合性能較好，故此選用塑料階梯環填料。表2 2填料尺寸與塔徑的對應關系塔徑/ mm填料尺寸/ mmD<

19、30020 25300 < DC 90025 38D> 90050 80相關的填料數據如下:表2-3散裝填料類型以及關聯常數A,K值散裝填料類型AK規整填料類型AK塑料鮑爾環金屬絲網波紋填料金屬鮑爾環塑料絲網波紋填料塑料階梯環金屬網孔波紋填料金屬階梯環金屬孔板波紋填料瓷矩鞍塑料孔板波紋填料金屬環矩鞍表2 4聚丙烯階梯環幾何數據規格比表面積m2/m3空隙率堆積個數堆積重量填料因子m-116*137029913625*2288150038*19*2720050*25*1074076*37*903420吸收劑再生方法的選擇依據所用的吸收劑不同可以采用不同的再生方法，工業上常用的吸收劑再生

20、方法主要有減壓再生，加熱再生及氣提再生等。（1） 減壓再生（閃蒸）吸收劑的減壓再生是最簡單的吸收劑再生方法之一。在吸收塔內，吸收了大量溶質后的吸收劑進入再生塔并減壓，使得溶如吸收劑中的溶質得以再生。該方法最適用于加壓吸收，而且吸收后的后續工藝處于常壓或較低壓力的條件，如吸收操作處于常壓條件下進行，若采用減壓再生，那么解吸操作需在真空條件下進行，則過程可能不夠經濟。（2） 加熱再生加熱再生也是吸收劑再生最常用的方法。吸收了大量溶質后的吸收劑進入再生塔內并加熱使其升溫，溶入吸收劑中的溶質得以解吸。由于再生溫度必須高于解吸溫度，因而，該方法最適用于常溫吸收或在接近于常溫的吸收操作，否則，若吸收溫度較

21、高，則再生溫度必然更高，從而，需要消耗更高品位的能量。一般采用水蒸汽作為加熱介質，加熱方法可以依據具體情況采用直接蒸汽加熱或采用緝間接蒸汽加熱。（3） 氣提再生氣提再生是在再生塔的底部通入惰性氣體，使吸收劑表面溶質的分壓降低，使吸收劑得以再生。常用氣提氣體是空氣和水蒸氣。操作參數的選擇吸收過程的操作參數主要包括吸收（或再生）壓力、吸收（或再生）溫度以及吸收因子（或解析因子），這些條件的選擇應充分考慮前后工序的工藝參數，從整個過程的安全性、可靠性、經濟性出發，利用過程的模擬計算，經過多方案對比優化得出過程參數。（一）操作壓力的選擇對于物理吸收, 加壓操作一方面有利于提高吸收過程的傳質推動力而提高

22、過程的傳質速率另一方面 , 也可以減小氣體的體積流率, 減小吸收塔徑。所以操作十分有利. 但工程上 , 專門為吸收操作而為氣體加壓, 從過程的經濟性角度看是不合理的, 因而若在前一道工序的壓力參數下可以進行吸收操作的情況下, 一般是以前道工序的壓力作為吸收單元的操作壓力。對于化學吸收, 若過程由質量傳遞過程控制, 則提高操作壓力有利, 若為化學反應過程控制則操作壓力對過程的影響不大, 可以完全根據前后工序的壓力參數確定吸收操作壓力, 但加大吸收壓力依然可以減小氣相的體積流率, 對減小塔徑仍然是有利的。對于減壓再生（ 閃蒸 ） 操作 , 其操作壓力應以吸收劑的再生要求而定, 逐次或一次從吸收壓力

23、減至再生操作壓力, 逐次閃蒸的再生效果一般要優于一次閃蒸效果。（二）操作溫度的選擇對于物理吸收而言, 降低操作溫度, 對吸收有利。但低于環境溫度的操作溫度因其要消耗大量的制冷動力而一般是不可取的, 所以一般情況下, 取常溫吸收較為有利。對于特殊條件的吸收操作必須采用低于環境的溫度操作。對于化學吸收, 操作溫度應根據化學反應的性質而定, 既要考慮溫度對化學反應速度常數的影響 , 也要考慮對化學平衡的影響, 使吸收反應具有適宜的反應速度。對于再生操作, 較高的操作溫度可以降低溶質的溶解度, 因而有利于吸收劑的再生。（三）吸收因子的選擇吸收因子A是程參數 .式中 G LG ， 吸收劑用量L 以及氣液

24、相平衡常數m 的綜合的過基礎物性數據氣體處理量, kmol / h；吸收劑用量，kmol / h；氣體相平衡常數。第 3 章 吸收塔的工藝計算3.1.1 液相物性數據對低濃度吸收過程，溶液的物性數據可近似取純水的物性數據。由參考書 【 1】 查得，20時水的有關物性數據如下：密度為L 998.2kg/ m3粘度為 L 1.004 Pa s =3.6 kg/(m h)表面張力為2L 72.67dyn/cm941803.2kg/h2SO在水中的擴散系數為Dl 1.47 10 9m2/s 5.292 10 6m2/h3.1.2氣相物性數據混合氣體的平均摩爾質量為混合氣體的平均密度為混合氣體的粘度可近

25、似取為空氣的粘度，由參考書【 1】 查得，20時空氣的粘度為查參考書1得，SO在空氣中的擴散系數為Dv 0.108 10 4m2 s 1=0.039 m2/h3.1.3氣液相平衡數據由參考書”查得，常壓下20c時SO在水中的亨利系數為相平衡常數為溶解度系數為物料衡算進塔氣相摩爾比為出塔氣相摩爾比比為進塔惰性氣相流量為該吸收過程屬于低濃度吸收，平衡曲線可近似為直線，最小液氣比可按下式計算，即對于純溶劑吸收過程，進塔液相組成為取操作液氣比為填料塔的工藝尺寸的計算3.3.1塔徑的計算采用貝恩（Bain）-霍根（Hongerj）關聯式氣相質量流量為液相質量流量可以近似按純水的流量計算，即uf 1.11

26、530 u 0.50.85 uf 取 u 0.7uf 0.7 1.11530 0.781 ms4 2750 1.116 m 3600 3.14 0.781圓整塔徑后取D 1200 mm3.3.2泛點率校核Q781 100% 70.03% （在允許范圍 50%80%J）uF 1.11533.3.3填料規格校核:1200 31.58 8即符合要求.383.3.4 液體噴淋密度校核對于直徑不超過75mm的散裝填料，可取最小潤濕速率(Lw) min=0.08m3/(m h) 對于直徑大于75mm的散裝填料，可取最小潤濕速率(Lw) min=0.12m3/(m ' h) 所以，取最小潤濕速率為：

27、查參考書2附錄五得故滿足最小噴淋密度的要求.經以上校核可知，填料塔直徑選用D=1200mimr理。填料塔填料高度計算3.4.1 傳質單元高度計算氣相總傳質單元高度采用修正的恩田關聯式計算:查參考書2表5-13得液體質量通量為氣膜吸收系數有下式計算：氣體質量通量為：液膜吸收系數由下式計算:由kGakGaw 1.1 ,查參考書2表5-14得則 kGa kaw 1.1 0.0339 0.635 132.5 1.451.1 4.292kmol / (m3 h kPa)由 kG a 1 9.5( 0.5)1.4 kGaUfkL a1 2.6( 0.5)2.2 kLa得UfkG a1 9.5(0.7003

28、 0.5)1.44.292 8.585kmol / (m3 h kPa)由 Hog KgH0.587m108.67_21.617 101.3 0.785 1.23.4.2 傳質單元數的計算脫吸因數為氣相總傳質單元數為：3.4.3 填料層高度計算由 Z HOG NOG 0.587 6.364 3.7357m 得設計取填料層高度為Z 6m查參考書2表5-16得，對于階梯環填料，h/D=815, hmax 6m取 D 8,則 h 8 1200mm 9600mmD計算得填料塔高度為6000mm故不需分段。填料塔附屬高度計算塔上部空間高度可取1.2m,塔底液相停留時間按1min考慮，則塔釜所占空間高度為

29、 考慮到氣相接管所占的空間高度，底部空間高度可取2.1m,所以塔的附屬高度可以取2.9m.經參考書4查得；直徑D=1200mmfi橢圓封頭總深度H為325mm液體分布器計算3.6.1液體分布器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。工業應用以管 式、槽式及槽盤式為主。1 .液體分布器設計的基本要求。性能優良的液體分布器設計時必須滿足以下幾點：(1)液體分布均勻 評價液體分布的標準是：足夠的分布點密度；分布點的幾何均勻性；降 液點間流動的均勻性。 分布點密度 液體分布器分布點密度的選取與填料類型及規格、塔徑大小、操作條件 等密切相關，各種文獻推薦的值也相差較大。大致規律是：

30、塔徑越大，分布點密度越 小；液體噴淋密度越小，分布點密度越大，對于散裝填料，填料尺寸越大，分布點密 度越小。表3-1列出了散裝填料塔的分布點密度推薦值表3-1 Eckert的散裝填料塔分布點密度推薦值塔徑，mm分布點密度， 點/ m2塔截面D=400330D=750170D>120042分布點的幾何均勻性分布點在塔截面上的幾何均勻分布是較之分布點密度更為重要 的問題。設計中，一般需要通過反復計算和繪圖排列，進行比較，選擇最佳方案。分 布點的排列可采用正方形、正三角形等不同方式。降液點間流動的均勻性為保證各分布點的流動均勻需要分布器總體的設計合理。精細的制作和正確的安裝，高性能的液體分布器

31、，要求各分部點與平均流動的偏差小于6%（ 2） 操作彈性大液體分布器的操作彈性，是指液體的最大負荷與最小負荷之比。設計中，一般要求液體分布器的操作彈性為 24,對于液體負荷變化很大的工藝過程，有時要求操作彈性達到10 以上，此時，分布器必須特殊設計。（ 3）自由截面積大液體分布器的自由截面積是指氣體通道占塔截面積最小應在35%以上。（ 4）其他液體分布器應結構緊湊、占用空間小、制造容易、調整和維修方便。2按Eckert建議值，D） 1200mm寸，噴淋點密度為42點/m,因該塔椒相負荷較大，設計取噴淋點密度為100 點m2。2. 液體分布裝置也稱為液體噴淋裝置。填料塔操作時，在任一橫截面上保證

32、氣液的均勻分布十分重要。液體分布裝置的作用是使液體的初始分布盡可能地均勻，設計液體分布裝置的原則應該是能均勻分散液體，通道不易堵塞、結構簡單、制造檢修方便等。為了使液體初始分布均勻，原則上應增加單位面積上的噴淋點數，但是，由于結構的限制，不可能將噴淋點設計的很多，同時如果噴淋點數過多，必然使每股的液流的流量過小，也難以保證均勻分配。此外，不同填料對液體均勻分布的要求也有差異。如高效填料因流動不均勻對效率的影響十分敏感，孤影有較為嚴格的均勻分布要求。常用的填料噴淋點數可參照下列指標：D 400mm時，每30cm 2塔截面設計一個噴淋器D 750mm 時，每 60cm 2塔截面設計一個噴淋器D 1

33、200mm時，每240cm 2塔截面設計一個噴淋器任何程度的壁流都會降低效率，因此在靠塔壁的10%塔徑區徑內，所分布的流量不應超過總流量的10%液體噴淋裝置的安裝位置，通常需高于填料層表面150300mm以提供足夠的自由空間，讓上身氣流不受約束地穿過噴淋器。液體噴淋裝置的類型很多，國內常用的有下列幾種（1） 管式噴淋器幾種結構簡單的管式噴淋器有彎管式、缺口式、液體直接向下流出，為避免水沖擊瓷環現象，在流出口下面加有一塊圓形擋板，這兩種噴射器一般只用于塔徑300mmz下的情況。多孔直管式（適用于 600mmz下的塔），多孔盤管式（適用 于直徑1.2mm以下的塔），在管底部鉆24排直徑36mm勺小

34、孔，孔的總截面積 大致與進液管截面積相等。必須注意，飯開有小孔的噴淋器都要求料液不含沉淀或其他懸浮顆粒，否則易于堵塞。（2） 蓮蓬式噴灑器蓮蓬式噴灑器是開有許多小孔的球面分布器。液體借助泵或高位槽的靜壓頭，經分布器上的小孔噴出。噴灑半徑的大小隨液體壓頭和分布其高度不同而異，在探頭穩定的場合，可達到較為而均勻的噴淋效果。蓮蓬式噴灑器結構簡單，應用較為廣泛，缺點是小孔容易堵塞，它一般用于 直徑600mmz下的塔中。通常安裝在填料塔上方中央處，離開填料表面的距離為 塔徑的1/21。蓮蓬頭直徑約為塔徑的20330% 小孔直徑為315mm球面 半徑為（一）d。噴灑角a三80°。噴灑外圈距塔壁x

35、=70100mm蓮蓬高度y=（-） D。（3） 盤式分布器盤式分布器是一種分布效果較好的結構。其作用原理是液體通過進液管加到淋灑 盆內，然后由淋灑盆圍板的上邊緣溢流或通過噴灑盆上的小孔或管子，是液體淋 灑到填料上。盆式噴淋器的結構簡單，液體通過時的阻力較小，其分布比較均 勻，這種分布器適用于直徑大于 0.8m的塔。（4） 沖擊式淋灑器沖擊式淋灑器，具優點是噴灑半徑大（最高時可達 3m ,液體流量大約為50- 200n3/h,結構簡單，不會堵塞。缺點是改變液體流量或液體壓頭時會影響半 徑，因此應在操作比較恒定計較小直徑下使用。3.6.2 布液孔數1液體分布器的選型：根據該吸收塔液相負荷較大，而氣

36、相負荷相對較低的物系性質可選用槽 式液體分布器。2分布點密度計算按Eckert建議值，D 1200時，噴淋點密度為42點/m：因該塔液相負荷較大，設計取噴淋點 密度為120點/m2。總布液孔數為 n 0.785 1.22 120 135.6點=136點分布點采用三角形排列，實際設計布點數位n=132點。3.6.3 液體保持管高度液體保持管高度：取布液孔直徑為14mm則液位保持管中的液位高度可得（k為孔流系數）h 1.15h 1.15 0.2542 0.2923 m 292.3 mm 在 200mm500mm間符合要求。其他附屬塔內件的選擇本裝置的直徑較小可采用簡單的進氣分布裝置，同時排放的凈化

37、氣體中的液相夾帶要求嚴 格，應設除液沫裝置，為防止填料由于氣流過大而是翻，應在填料上放置一個篩網裝置，防止填 料上浮.3.7.1 填料支承板填料支承板既要具備一定的機械強度以承受填料層及其所持液的重量，又要立出足夠的空隙面積供氣、液流通，氣體通過支承板的空隙的線速度不能大于通過填料層空隙的線速度，否則便會在填料層內尚未發生液泛之前，已在支承板處發生液泛，一般要求支承板的自由截面積與塔截面積之比大于填料層的孔隙率。最簡單的支承裝置是用扁鋼條制作的格柵或開孔的金屬板（亦有特制的陶瓷開孔板以適應耐腐蝕要求）。格柵的間隙或孔板的孔徑如果過大，容易使填料落下，此時可用支承裝置上先 鋪一層尺寸較大的同類填

38、料。3.7.2 除沫器（除霧器）若由塔設備出來的氣相沒有大量霧沫夾帶，則不需要考慮除霧問題，但在有些情況下，例如塔頂液體噴淋裝置產生的測液現象較嚴重，操作中得空塔氣速過大，或者工藝過程不允許出來的氣相中夾帶霧滴，此時則需要考慮加裝除霧裝置，常用的除霧裝置介紹如下：（1） 折板除霧器這是一種最為簡單有效的結構。除霧板由 50mn*50mm*3mmj角鋼組成，板間橫向距 離為25mm垂直流過的氣速以可按下式計算（2） 絲網除霧器這是一種效率較高的除霧器，可除去大于 5 m的液滴，效率可達98399%但 壓強降較折流板式除霧器為大，約為，且不適用于氣液中含有粘結物或固體物質（例如堿液或碳酸氫銨溶液等

39、），因為液體蒸發后留下固體物質容易堵塞絲網孔，影響塔的正常操作。絲網盤高H一般取100 150mm網可用金屬或塑料為材料制成。支承絲網的柵板應具有大于90%的自由截面積。此外，填料塔常用的除霧器裝置還有干填料除霧器（在液體噴淋裝置與氣體出口管制見狀一段干填料），這種除霧方法用得較多，效果與折板除霧器相仿。3.7.3 管口結構一，氣體進、出口管1、氣體進口的結構氣體進出口的結構，要能防止液體淹沒氣體通過。填料塔對其流入塔的分布要求一般不平，但也不應該是氣體直接由管接口或水平管中入塔內。對于直徑500mmz下的小塔，可使進氣管水平伸到塔的中部。管的末端切成 45o斜口（向下），或這類似的向下切口，

40、使氣流折轉 向上，對于直徑1.1m以下的塔，管的末端可做成向下的喇叭形擴大。對于更大的塔，可以做 成類似的盤關式。2、氣體出口的結構氣體出口的結構，要能防止液滴的帶出的積累，可采用同氣體進口結構相似的開向下的引出管，或者在出口接管之前加裝除沫擋板或加裝一開口向上的分離袋囊，袋底磚有小孔，以泄去分離出來的液體，當氣體夾帶液滴較多時，則需要令裝除。二，液體進、出口管液體進出口管多是直接通向噴淋裝置，其結構需要按噴淋裝置的要求而定。液體的出口裝置應該便于塔內液體的排放，不易堵塞，而且又能將塔設備的內部與外部大氣相隔離。也提出扣裝置在負壓操作的塔設備中必須另裝液封裝置。例如倒U形管等。有時不另裝液封裝

41、置而把塔的下部當作緩沖器用，即其中經常貯有一定量的液體，并保持液面恒定，在有的塔設備中，液體出口裝置采用防渦流板，可以消除鄰近出口處的旋渦，這一結構也可用于液體不太清潔的場合，另外，也要注意防止瓷環碎片漏入液體出口管，使管道堵塞，可裝設擋網等。此外，填料卸出口可按塔徑大小，在人孔、手孔的標準尺寸中進行選擇。吸收塔的流體力學參數的計算3.8.1 吸收塔的壓力降填料塔的壓力降為：p p1p2p3p 氣體進出口壓降：取氣體進出口接管的內徑為360mm則氣體的進出口流速為則進口壓強為(突然擴大=1)出口壓強為(突然縮小=)(2) 填料層壓降: 氣體通過填料層的壓降采用Eckert 關聯圖計算,其中橫坐

42、標為查參考書2表5-18 得縱坐標為查參考書2圖5-21 得填料層壓力降P 294.3 6 1765.8( Pa) 其他塔內件的壓降：其他塔內件的壓降p較小,在此處可以忽略.所以吸收塔的總壓降為pp1p2p3 p 44.32 22.16 1765.8 1832.28 Pa3.8.2 吸收塔的泛點率吸收塔操作氣速為0.725m/s ，泛點氣速為1.13007m/s 所以泛點率為對于散裝填料，其泛點率的經驗值為：u uF0.5 0.85所以符合。3.8.3 氣體動能因子 0.5氣體動能因子 F u'、v 0.7811.278 0.883 m/s kg/ m3氣體動能因子在常用的范圍內從以上

43、的各項指標分析，該吸收塔的設計合理，可以滿足吸收操作的工藝要求附屬設備的計算與選擇3.9 .1離心泵的選擇與計算本設計中填料塔有多處接管，在此分別以液體進料管和氣體進料管的管徑計算為例進行說 明。相關數據查參考書21、液體進料管進料管的結構類型很多，有直管進料管、彎管進料管、T型進料管。本設計采用直管進料管,管徑計算如下：所以查參考書1取管徑為146 6。2、氣體進料管采用直管進料。取氣速u2 5m/s所以查參考書2取管徑為480 9。3.9.2吸收塔的主要接管尺寸的計算計算過程如下所選管為146mm 6mm熱軋無縫鋼管校核管內流速u J 4 0.02722 1.989m/s d2 3.14

44、0.1322則雷諾數Re電0.134 1.989 998.250.0012.62 10查參考書3得，摩擦系數與雷諾數及相對粗糙度的關系局部阻力損失：三個標準截止閥全開1 3 6.4 19.2 ;管路總壓頭損失揚程He Vz流量QWL三個標準90°彎頭空Hfg97784.45998.23 0.75 2.25;c 1819.856 998.2 9.816.25 12.44m97.96m2/h3附表二十二得P296 型號 IS100-80-125 轉速 2900 nin的泵合適。工藝設計主要符號說明1 、英文字母a 填料層的有效傳質比表面積（m2/m3） ; aw 填料層的潤滑比表面積m2

45、/m3；A吸U因數；無因次；d填料直徑，mmd 填料當量直徑， mm;D 擴散系數，m2/s；塔徑 ;pE 亨利系數， KPa;g 重力加速度， kg/;H 溶解度系數， kmol /;H G 氣相傳質單元高度 ， m;H L 液相傳質單元高度， m;H OG 氣相總傳質單元高度， m;吸收液Hol 液相總傳質單元高度，m；kG 氣膜吸收系數,kmol / Lg -質量流速kg/;L噴液體口密度；m 相平衡常數，無因次 ;NL 液相傳質單元數，無因次 ;NOL 液相總傳質系數，無因次p 分壓， KPa ;S 解吸因子;u 空塔速度， m/s ;VB 惰性氣體流量，kmol/s ;kL 液膜吸收

46、系數 ， kmol/K y 氣相總吸收系數 kmol/;kG 氣相總吸收系數，kmol/LS 吸收劑用量 kmol/h; kmol/s;L吸收液質量流量kg/h ；密度 kg/ m3NG 氣相傳質單元數，無因次N OG 氣相總傳質系數，無因次P 總壓，KPa ;R 氣體通用常數，kJ/ ;T 溫度，0C;uf 液泛速度， m/s ;VS 混合氣體體積流量，m3/s;ky 氣膜吸收系數，kmol/;kx 液膜吸收系數，kmol/;K x 液相總吸收系數 kmol/;L 是吸收液量kmol/h ；LV 吸收液流量， m3/s填料因子， m-1 ;2、下標下標L 液相的V 混合氣流量液相的kmol/

47、sG 氣相的V'-氣相的混合氣質量流量x-溶質組分在液相中的摩爾分率無因次X 溶質組分在氣相中的摩爾比溶質組分在氣相中的摩爾比無因次y溶質組分在液相中的摩爾分率Z填料層高度 mZs3. 希臘字母粘度表面張力 N/mm無因次密度Y 溶質組分在氣相中的摩爾比填料層分段高度 m3 kg/m平均的，對數平均的無因次min最小的max最大的評述與討論吸收塔在工業中有著它非常重要的位置，它的好壞也關乎到企業的利益，所以塔的設計也變的尤為的重要。吸收操作在工業生產中占有重要地位, 它的設計結構、填料選擇等各個方面更是關系到吸收塔性能優劣的關鍵，塔的性能又直接影響生產的經濟效益。在設計當中，塔的填料是填料塔的核心構件，它要具有性能好，質量輕，造價