化工原理课程设计氨气填料吸收塔设计

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1、优质文档化工原理课程设计任务书设计题目填料汲取塔设计15主要内容1、设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备进展简要论述；2、主要设备的工艺设计计算：物料衡算、能量衡算、工艺参数的选定、填料塔构造设计和工艺尺寸的设计计算；3、协助设备的选型4、绘流程图：以单线图的形式描绘，标出主体设备和协助设备的物料方向、物流量、能流量。5、汲取塔的设备工艺条件图6、编写设计计算说明书设计参数用清水汲取空气中的NH3气体，混合气体处理量5000m3/h，其中NH3含量为0.14kg/m3干空气标态，干空气温度为25，相对湿度为70%，要求净化气中NH3含量不超过0.07%体积分数，气体入口温度40，入塔

2、汲取剂中不含NH3，水入口温度30。设计打算进度布置任务，学习课程设计指导书，其它打算0.5天主要工艺设计计算2.5天协助设备选型计算绘制工艺流程图1.0天绘制主要设备工艺条件图1.0天编写设计计算说明书考核1.0天合计：1周6.0天主要参考文献1. 化工原理课程设计，贾绍义等编，天津大学出版社，2002.082.化工原理上、下册，夏清，陈常贵主编，天津大学出版社，2005.013. 化工原理课程设计，大连理工大学编，大连理工大学出版社，1994.074.化工工艺设计手册第三版上、下册，化学工业出版社，2003.085.化学工程手册其次版上、下卷，时钧等主编，化学工业出版社，1998.116.

3、化工设备机械根底，董大勤编，化学工业出版社，2003.017.化工数据导引，王福安主编，化工出版社，1995.108.化工工程制图，魏崇光等主编，化学工业出版社1994.059.现代填料塔技术指南，王树楹主编，中国石化出版社，1998.08设计文件要求1.设计说明书不得少于7000字，A4幅面；2.工艺流程图为A2幅面；3.设备工艺条件图为A3幅面；备注目 录一 前言3二 设计任务4三 设计条件4四 设计方案5 1汲取剂的选择5 2流程图及流程说明5 3塔填料的选择7五 工艺计算11 1物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成11 2塔径的计算12 3. 填料层高度计算14 4. 填料层压降计

4、算16 5. 液体分布装置17 6. 液体再分布装置19 7. 填料支撑装置20 8. 流体进出口装置21 9. 水泵及风机的选型22六 设计一览表23七 对本设计的评述23八 参考文献24九 主要符号说明24十 致谢25一 前言 在石油化工、食品医药及环境爱护等领域，塔设备属于运用量大应用面广的重要单元设备。塔设备广泛用于蒸馏、汲取、萃取、洗涤、传热等单元操作中。所以塔设备的探究始终是国内外学者普遍关注的重要课题。 在化学工业中，经常须要将气体混合物中的各个组分加以分别，其主要目的是回收气体混合物中的有用物质，以制取产品，或除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理，或除去工业

5、放空尾气中的有害成分，以免污染空气。汲取操作是气体混合物分别方法之一，它是依据混合物中各组分在某一种溶剂中溶解度不同而到达分别的目的。 塔设备按其构造形式根本上可分为两类：板式塔和填料塔。以前在工业生产中，当处理量大时多用板式塔，处理量小时采纳填料塔。近年来由于填料塔构造的改良，新型的、高负荷填料的开发，既提高了塔的通过实力和分别效能又保持了压降小、性能稳定等特点。因此，填料塔已经被推广到大型气、液操作中，在某些场合还代替了传统的板式塔。如今，直径几米甚至几十米的大型填料塔在工业上已非罕见。随着对填料塔的探究和开发，性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中。 氨是化工生产中极为重要的生产原料，但

6、是其剧烈的刺激性气味对于人体安康和大气环境都会造成破坏和污染， 氨对接触的皮肤组织都有腐蚀和刺激作用，可以汲取皮肤组织中的水分，使组织蛋白变性，并使组织脂肪皂化，破坏细胞膜构造。氨的溶解度极高，所以主要对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用，常被吸附在皮肤粘膜和眼结膜上，从而产生刺激和炎症。可麻痹呼吸道纤毛和损害粘膜上皮组织，使病原微生物易于侵入，减弱人体对疾病的反抗力。氨通常以气体形式吸入人体，氨被吸入肺后简洁通过肺泡进入血液，和血红蛋白结合，破坏运氧功能。进入肺泡内的氨，少局部为二氧化碳所中和，余下被汲取至血液，少量的氨可随汗液、尿液或呼吸排出体外。 短期内吸入大量氨气后会出现流泪、咽痛、

7、咳嗽、胸闷、呼吸困难、头晕、呕吐、乏力等。假设吸入的氨气过多，导致血液中氨浓度过高，就会通过三叉神经末梢的反射作用而引起心脏的停搏和呼吸停顿，危及生命。因此，汲取空气中的氨，防止氨超标具有重要意义。 本次课程设计的目的是依据设计要求采纳填料汲取塔汲取的方法来净化含有氨气的空气。设计采纳填料塔进展汲取操作是因为填料可以供应巨大的气液传质面积而且填料外表具有良好的湍流状况，从而使汲取过程易于进展，而且，填料塔还具有构造简洁、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点，从而可以使汲取操作过程节约大量人力和物力。二 设计任务 完成填料塔的工艺设计和计算，有关附属设备的设计和选型，绘制汲取系统的工艺流程图和填

8、料塔装置图，编写设计说明书。三 设计条件查表知，25下水的饱和蒸气压为3.169KPa，干空气的密度为1.185kg/m3，20下氨气的密度为0.7601kg/m3。水蒸气的饱和分压为：湿空气的湿度：湿空气的比体积：标准状态下，氨气的体积分数=回收率=综上所述，本课程设计中填料塔的主要设计参数如下：1、气体混合物成分：空气和氨气；2、氨的含量： 19.68体积；3、混合气体流量： 5000m3/h；4、操作温度：303K；5、混合气体压力：101.3KPa；6、回收率： 99.64。四 设计方案4.1汲取剂的选择 汲取过程是依靠气体溶质在汲取剂中的溶解来实现的，因此，汲取剂性能的优劣，是确定汲

9、取操作效果的关键之一，选择汲取剂时应着重考虑以下几方面。 (1)溶解度 汲取剂对溶质组分的溶解度要大，以提高汲取速率并削减汲取剂的用量。 (2)选择性 汲取剂对溶质组分要有良好的汲取实力，而对混合气体中其他组分不汲取或汲取甚微，否那么不能干脆实现有效分别。 (3)挥发度要低 操作温度下汲取剂的蒸气压要低，以削减汲取和再生过程中汲取剂的挥发损失。 (4)黏度 汲取剂在操作温度下的黏度越低，其在塔内的流淌性越好，有助于传质速率和传热速率的提高。 (5)其他 所选用的汲取剂应尽可能满意无毒性、无腐蚀性，不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得以及化学性质稳定等要求。 汲取剂对溶质的组分要有良好地汲取实力

10、，而对混合气体中的其他组分不汲取，且挥发度要低。所以本课程设计选择用清水作汲取剂，氨气为汲取质。水廉价易得，物理化学性能稳定，选择性好，符合汲取过程对汲取剂的根本要求。且氨气不作为产品，故采纳纯溶剂。4.2流程选择及流程说明 汲取装置的流程主要有以下几种： 1逆流操作 气相自塔底进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，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，分别效率高，汲取剂利用率高。工业生产中多用逆流操作。 2并流操作 气、液两相均从塔顶流向，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，以提高生产实力。并流操作通常用于以下状况：当汲取过程的平衡曲线

11、较平坦时，流向对推动力影响不大；易溶气体的汲取或处理的气体不需汲取很完全；汲取剂用量特殊大，逆流操作易引起液泛。 3汲取剂局部再循环操作 在逆流操作系统中，用泵将汲取塔解除液体的一局部冷却后和补充的别致汲取剂一同送回塔内，即为局部再循环操作。通常用于以下操作：当汲取剂用量较小，为提高塔的液体喷淋密度；对于非等温汲取过程，为限制塔内的温升，需取出一局部热量。该流程特殊相宜于相平衡常数m值很小的状况，通过汲取液的局部再循环，提高汲取剂的运用效率。应当指出，汲取剂局部再循环操作较逆流操作的平均推动力要低，且需设置循环泵，操作费用增加。 4多塔串联操作 假设设计的填料层高度过大，或由于所处理物料等缘由

12、需经常清理填料，为便于修理，可把填料层分装在几个串联的塔内，每个汲取塔通过的汲取剂和气体量都相等，即为多塔串联操作。此种操作因塔内需留较大空间，输液、喷淋、支撑板等协助装置增加，使设备投资加大。 5串联-并联混合操作 假设汲取过程处理的液量很大，假如用通常的流程，那么液体在塔内的喷淋密度过大，操作气速势必很小否那么易引起塔的液泛，塔的生产实力很低。实际生产中可采纳气相作串联、液相作并联的混合流程；假设汲取过程处理的液量不大而气相流量很大时，可采纳液相作串联、气相作并联的混合流程。 列出几种常见的汲取过程如图1。（a） 并流 b逆流图1 汲取流程 用水汲取NH3属高溶解度的汲取过程，为提高传质效

13、率和分别效率，所以本设计选用逆流汲取流程。 该填料塔中，氨气和空气混合气体，经由填料塔的下侧进入填料塔中，和从填料塔顶流下的水逆流接触，在填料的作用下进展汲取。经汲取后的混合气体由塔顶解除，汲取了氨气的水由填料塔的下端流出。4.3塔填料选择 塔填料简称为填料是填料塔的核心构件，它供应了气、液两相相接触传质和传热的外表，其性能优劣是确定填料塔操作性能的主要因素。填料的比外表积越大，气液分布也就越匀称，传质效率也越高，它和塔内件一起确定了填料塔的性质。因此，填料的选择是填料塔设计的重要环节。 塔填料的选择包括确定填料的种类、规格及材料。填料的种类主要从传质效率、通量、填料层的压降来考虑，填料规格的

14、选择常要符合填料的塔径和填料公称直径比值D/d。4.3.1填料性能评价 填料种类的选择要考虑分别工艺的要求，通常考虑一下几个方面： (1)传质效率 传质效率即分别效率，它有两种表的方法：一是以理论级进展计算的表示方法，以每个理论级当量的填料层高度表示，即HETP值；另一方面是以传质速率进展计算的表示方法，以每个传质单元相当高度表示，即HTU值。在满意工艺要求的前提下，应选用传质效率高，即HEYP(或HTU值)低的填料。对于常用的工业填料，其HEYP(或HTU值)可由有关手册或文献中查到，也可以通过一些经历公式来估算。 (2)通量 在一样的液体负荷下，填料的泛点气速愈高或气相动能因子愈大，那么通

15、量愈大，塔的处理实力亦越大。因此在选择填料种类时，在保证具有较高传质效率的前提下，应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料。对于大多数常用填料其泛点气速或气相动能因子可由有关手册或文献中查到，也可以通过一些经历公式来估算。 (3)填料层的压降 填料层的压降是填料的主要应用性能，填料层的压降越低，动力消耗越低，操作费用越小。选择低压降的填料对热敏性物系的分别尤为重要。比拟填料的压降有两种方法，一是比拟填料层单位高度的压降P/Z；另一是比拟填料层单位传质效率的比压降P/NT。填料层的压降可用经历公式计算，亦可从有关图表中查出。 (4)填料的操作性能 填料的操作性能主要指操作弹性、抗污堵性及抗热敏

16、性等。所选填料应具有较大的操作弹性，以保证塔内气、液负荷发生波动时维持操作稳定。同时，还应具有必须的抗污堵、抗热敏实力，以适应物料的变更及塔内温度变更。 此外，所选的填料要便于安装、拆卸和检修。4.3.2装填类型选择 填料种类很多，依据填料方式不同，可分为散装填料和规整填料两大类。 1、散装填料 散装填料是一个个具有必须几何形态和尺寸的颗粒体，一般以随机的方式积累在塔内，又称为乱堆填料或颗粒填料。散装填料依据构造特点不同，可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。现介绍几种典型的散装填料。 (1)拉西环填料 其构造为外径和高度相等的圆环，可用陶瓷、塑料、金属等材质制造。拉西环填料的气液

17、分布较差，传质速率低，阻力大，通量小，目前工业上已很少用了。 (2)鲍尔环填料 鲍尔环是在拉西环的根底上改良而得。其构造为在拉西环的侧壁上开出两排长方形的窗孔，被切开的环壁的一侧仍和壁面相连，另一侧向环内弯曲，形成内伸的舌叶，诸舌叶的侧边在环中心相搭，可用陶瓷、塑料、金属等材质制造。鲍尔环由于环壁开孔，大大提高了环内空间及环内外表的利用率，气体阻力小，液体分布匀称。和拉西环相比，其通量可增加50%左右。鲍尔环是目前应用较广的填料之一。 (3)阶梯环填料 阶梯环是对鲍尔环的改良，和鲍尔环相比，阶梯环高度削减了一半，并在一端增加了一个锥形翻边。由于高径比削减，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，

18、削减了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间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间隙，同时成为液体沿填料外表流淌的聚集分散点，可以促进液膜的外表更新，有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前运用的环形填料中最为优良的一种。 (4)弧鞍填料 弧鞍填料属鞍形填料的一种，其形态犹如马鞍，一般采纳瓷质材料制成。弧鞍填料的特点是外表全部放开，不分内外，液体在外表来那个侧匀称的流淌，外表利用率高，流道呈弧形，流淌阻力小。其缺点是易发生套叠，致使一局部填料外表被重合，使传质效率降低。弧鞍填料强度较差，简洁破裂，工业生产应用不多。 (5)矩鞍填

19、料 将弧鞍填料两端的弧形面改成矩形面，且两面大小不等，即成为矩鞍填料。矩鞍填料积累时不会套叠，液体分布较匀称。矩鞍填料一般采纳瓷质材料制成，其性能优于拉西环。目前国内绝大多数应用瓷拉西环的场合，均已被矩鞍填料所取代。 (6)环矩鞍填料 环矩鞍填料是兼顾环形和鞍形构造特点而设计出的一种新型填料，该填料一般以金属材质制成，故又称为金属环矩鞍填料。环矩鞍填料将环形填料和鞍形填料两者的优点集于一体，其综合性能优于鲍尔环和阶梯环，是工业应用最为普遍的一种金属散装填料。 以下图为几种实体填料： 拉西环 鲍尔环 阶梯环 弧鞍形填料 矩鞍形填料图2 几种实体填料 2、规整填料 规整填料是按必须的几何图形排列，

20、整齐堆砌的填料。规整填料种类很多，依据几何构造可分为格栅填料、水纹填料、脉冲填料等。工业上应用的规整填料绝大局部为水纹填料。水纹填料按构造分为网水纹填料和板水纹填料两大类，可用陶瓷、塑料、金属等材质制造。 金属丝网水纹填料是网水纹填料的主要形式，是由金属丝网制成的。其特点是压降低、分别效率高，特殊适用于精细精馏及真空精馏装置，犯难分别物系、热敏性物系的精馏供应了有效的手段。尽管其造价高，但因性能优良仍得到广泛运用。 金属板水纹填料是板水纹填料的主要形式。该填料的水纹板片上冲压有很多的小孔，可起到粗安排板片上的液体，加强横向混和作用。水纹板片上轧成细小沟纹，可起到细安排板片上的液体、增加外表润湿

21、性能的作用。金属孔板水纹填料强度高，耐腐蚀性强，特殊适用于大气直径塔及气、液负荷较大的场合。 水纹填料的优点是构造紧凑，阻力小，传质效率高，处理实力大，比外表积大。其缺点是不适用于处理黏度大、易聚合或有悬浮物的材料，且装卸、清理困难，造价高。综上所述，经分析各填料特点、性能，本课程设计选择散装阶梯环填料。4.3.3填料材质的选择 工业上，填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类。 (1)陶瓷填料 陶瓷填料具有良好的耐腐蚀性及耐热性，一般能耐除氢氟酸以外的常见的各种无机酸、有机酸的腐蚀，对强碱介质，可以选用耐碱配方制造的耐碱陶瓷填料。陶瓷填料因其质脆、易碎，不易在高冲击强度下运用。陶瓷填料价格廉价，

22、具有很好的外表润湿性，工业上，主要用于气体汲取、气体洗涤、液体萃取等过程。 (2)金属填料 金属填料可用多种材质制成，金属材料的选择主要依据物系的腐蚀性和金属材质的耐腐蚀性来综合考虑。碳钢填料造价低，且具有良好的外表潮湿性能，对于无腐蚀或低腐蚀性物系应优先考虑运用；不锈钢填料耐腐蚀性强，一般能耐以外常见物系的腐蚀，但其造价较高；钛材、特种合金钢等材质制成的填料造价级高，一般只在某些腐蚀性极强的物系下运用。 金属填料可制成薄壁构造0.20.1mm，和同种类型、同种规格的陶瓷、塑料填料相比，它的通量大、气体阻力小，且具有很高的抗冲击性能，能在高温、高压、高冲击强度下运用，工业应用主要以金属填料为主

23、。 (3)塑料填料 塑料填料的材质主要包括聚丙烯、聚乙烯及聚氯乙烯等，国内一般多采纳聚丙烯材质。塑料填料的耐腐蚀性能较好，可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐蚀。其耐温性良好，可长期在100以下运用。聚丙烯填料在低温低于0时具有冷脆性，在低于0的条件下运用要慎重，可选用耐低温性能好的聚氯乙烯填料。 塑料填料具有轻质、廉价、耐冲击、不易破裂等优点，多用于汲取、解吸、萃取、除尘等装置中。塑料填料的缺点是外表润湿性能较差，在某些特殊应用场合，须要对其外表进展处理，以提高外表润湿性能。所以本次课程设计选用聚丙烯填料。4.3.4填料规格的选择 通常，散装填料和规整填料的规格标示方法不同，选择地方法亦不尽一

24、样。 散装填料规格的选择 散装填料的规格通常是指填料的公称直径。工业塔常用的散装填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等几种规格。同类填料，尺寸越小，分别效率越高，但阻力增加，通量减小，填料费用也增加很多。而大尺寸的填料应用于小塔径中，又会产生液体分布不良及紧要的壁流，使塔的分别效率降低。 本课程设计处理量不大，所用的塔直径不会太大，应选用38mm。 规整填料规格的选择 工业上常用规整填料的型号和规格的表示方法很多，国内习惯用比外表积表示，主要有125、150、250、350、500、700等几种规格。同种类型的规整填料，其比外表积越大，传质效率越高，但阻力增加，通量减小，

25、填料费用也明显增加。选用时应从分类要求、通量要求、场地要求、物料性质及设备投资、操作费用等方面综合考虑，使所选填料既能满意工艺要求，又具有经济合理性。 应当指出，一座填料塔可以选用同种类型、同一规格的填料，也可以运用同种类型、不同规格的填料；可以选用同种类型的填料，也可以选用不同类型的填料；有的塔段可选用规整填料，而有的塔段可选用散装填料。 综上所述选用38mm聚丙烯阶梯环塔填料，其主要性能参数查表1得： 比外表积a：132.5 空隙率：0.91 干填料因子：表1 国内阶梯环特性数据材质外径d，mm外径高厚dH比外表积at，m2/m3空隙率，m3/m3个数n，个/m3积累密度p，kg/m3干填

26、料因子at/3，m-1填料因子，m-1塑料253850762517.51.43819150301.576373228132.5114.289.950.900.910.9270.92981500272009980342097.857.576.868.4313175.6143.11122401208072 五 工艺计算查表知，30下空气和水的物理性质常数如下：空气：水：5.1物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成查表知，30下氨在水中的溶解度系数亨利系数相平衡常数。进塔气相摩尔比为：出塔气相摩尔比为：对于纯溶剂汲取过程，进塔液相组成为：(清水)混合气体的平均摩尔质量为：混合气体的密度为：混合气体

27、流量：惰性气体流量：最小液气比：取实际液气比为最小液气比的1.5倍，那么可得汲取剂用量为：液气比 经计算该汲取过程为低浓度汲取过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。混合气体的黏度可近似取为空气的黏度。5.2塔径计算采纳贝恩Bain-霍根Hougen泛点关联式计算泛点速度：气体质量流量：液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即：填料总比外表积：水的黏度：A、 K取值可由表2查得。表2 不同类型填料的A、K值散装填料类型AK规整填料类型AK塑料鲍尔环0.09421.75金属阶梯环0.1061.75金属鲍尔环0.11.75瓷矩鞍0.1761.75塑料阶梯环0.2041.75金属环矩鞍0.0622

28、51.75取泛点率为0.7，即那么 圆整后取 D=0.8m常用的标准塔径为400、500、600、700、800、1000、1200、1400、1600、2000、2200泛点率校核：对于散装填料，其泛点率的经历值为填料规格校核：液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为：所以 经以上校核可知，填料塔直径选用合理。5.3填料层高度计算查表知， 0，101.3 下，在空气中的扩散系数由，那么303，101.3下，在空气中的扩散系数为：液相扩散系数液体质量通量为气体质量通量为脱吸因数为气相总传质单元数为：气相总传质单元高度采纳修正的恩田关联式计算：不同材质的c值见表3。表3 不同材质的c值材质钢陶瓷聚乙烯

29、聚氯乙烯碳玻璃涂石蜡的外表外表张力，N/m10375613340567320查表知，所以，气膜汲取系数由下式计算：液膜汲取系数由下式计算：表4 各类填料的形态系数填料类型球棒拉西环弧鞍开孔环值0.720.7511.191.45查表4得：那么由 得，那么 由 由 设计取填料层高度为：对于阶梯环填料，将填料层分为2段设置，每段3.5m，两段间设置一个液体再分布器。取，那么填料塔总高度为：5.4填料层压降计算采纳Eckert通用关联图计算填料层压降：横坐标为：查表知：纵坐标为：查图3得，填料层压降为：图3 通用压降关联图5.5液体分布装置 液体分布器的作用：液体分布装置设于填料层顶部，用于将塔顶液体

30、匀称分布在填料外表上，液体的分布装置性能对填料塔效率影响很大，特殊是大直径、低填料层的填料塔，尤其须要性能良好的液体分布装置。 由于液体在填料塔内分布匀称，可以增大填料的润湿外表积，以提高分别效果。因此，液体在塔顶的初始匀称喷淋，是保证填料塔到达预期分别效果的重要条件。从喷淋密度考虑，应保证每60的塔截面上约有一个喷淋点，这样，可以防止塔内壁流和沟流现象。 常用的液体分布装置有莲蓬式、盘式、齿槽式及多孔管式分布器等。 莲蓬式喷淋器：液体经半球形喷头的小孔喷出。小孔直径为310m，做同心圆排列，喷洒角不超过。这种喷淋器构造简洁，但只适用于直径小于600mm的塔中，且小孔易堵塞。 盘式分布器：盘低

31、开有筛孔的称为塞孔式，盘底装有垂直短管的称为溢流管式。液体加至分布盘上，经筛孔或溢流短管流下。筛孔式的液体分布效果好，而溢流管式自由截面积较大，且不易堵塞。盘式分布器常用于直径较大的塔中，根本可保证液体分布匀称，但其制造较麻烦。 齿槽式分布器：液体先经过主干齿槽向其下个条形做第一级分布，然后再向填料层上面分布。这种分布自由截面积大，不易堵塞，多用于直径较大的填料塔。多孔环管式分布器：由多孔圆形盘管、联接收及中心进料管组成。这种分布器气体阻力小，特殊运用于液量小而气量大的填料汲取塔。 液体分布装置的安装位置，须高于填料层外表200mm，以供应足够的自由空间，让上升气流不受约束地穿过分布器。依据氨

32、气易溶解的性质，可选用目前应用较为广泛的多孔型布液装置中的排管式喷淋器。多孔型布液装置能供应足够匀称的液体分布和空出足够大的气体通道自由截面一般在70%以上，也便于制成分段可拆构造。 液体引入排管喷淋器的方式采纳液体由水平主管一侧引入，通过支管上的小孔向填料层喷淋。排管式喷淋器采纳塑料制造。分布点密度计算： 为了使液体初始分布匀称，原那么上应增加单位面积上的喷淋点数。但是，由于构造的限制，不行能将喷淋点设计得很多。依据Eckert建议，当时，每塔截面设一个喷淋点。那么总布液孔数为：布液计算：由 取，那么 5.6液体再分布装置 实践说明，当喷淋液体沿填料层向下流淌时，不能保持喷淋装置所供应的原始

33、匀称分布状态，液体有向塔壁流淌的趋势。因而导致壁流增加、填料主体的流量减小、塔中心的填料不被润湿，影响了流体沿塔横截面分布的匀称性，降低传质效率。所以，设置再分布装置是非常重要的。液体分布器分为截锥形再分布器、边圈槽型再分布器、改良截锥形再分布器。 图4a、b为两种截锥式再分布器。其中a型是将截锥体固定在塔壁上，其上下均可装满填料，锥体不占空间，是最简洁的一种。b型是在截锥上方设支承板，截锥以下隔一段距离再放填料，需分段卸出填料时可用此型。截锥体和塔壁的夹角一般取为35-400，截锥下口直径D1=0.70.8D。截锥型再分布器适于直径800mm以下的塔应用。 a、b截锥式 c边圈槽形 d改良截

34、锥式图4 常用液体再分布器 图4c为边圈槽形再分布器。壁流液聚集于边圈槽中，再由溢流管引入填料层。边槽宽度为50100mm，可依塔径大小选取，溢流管直径为1632mm，一般取34根溢流管。此型构造简洁，气体通过截面较大，可用于3001000mm直径的塔中，其缺点是喷洒不够匀称。 图4d为改良形安排锥，此型既改善了液体分布状况，又有较大的自由截面积，适用于600mm以下塔径。 综上所述，本课程设计选用边圈槽形再分布器，边槽宽度为70mm，溢流管直径为25mm。5.7填料支撑装置 填料支承装置用于支承塔填料及其所持有的气体、液体的质量，同时起着气液流道及气体均布作用。故在设计支承板是应满意以下三个

35、根本条件：1自由截面和塔截面之比不小于填料的空隙率；2要有足够的强度承受填料重量及填料空隙的液体；3要有必须的耐腐蚀性。 用竖扁钢制成的栅板作为支承板最为常用，如图5中的a栅板可以制成整块或分块的。一般当直径小于500mm时可制成整块；直径为600800mm时，可以分成两块；直径在9001200mm时，分成三块；直径大于1400mm时，分成四块；使每块宽度约在300400mm之间，以便拆装。 a栅板 b升气管式 c十字隔板环层图5 填料支承板 栅板条之间的距离应约为填料环外径的0.60.7。在直径较大的塔中，当填料环尺寸较小的，也可采纳间距较大的栅板，先在其上布满尺寸较大的十字分隔瓷环，再放置

36、尺寸较小的瓷环。这样，栅板自由截面较大，如图5c所示。 当栅板构造不能满意自由截面要求时，可采纳如图5b所示的升气管式支承板。气相走升气管齿缝，液相由小孔及缝底部溢流而下。这类支承板，有足够齿缝时，气相的自由截面积可以超过整个塔德横截面积，所以绝不会在此造成液泛。 填料支撑装置对于保证填料塔的操作性能具有重大作用。采纳构造简洁、自由截面较大、金属耗用量较小的栅板作为支撑板。为了改善边界状况，可采纳大间距的栅条，然后整砌一、二层按正方形排列的瓷质十字环，作为过渡支撑，以取得较大的孔隙率。由于采纳的是的填料，所以可用的十字环。 塔径，设计栅板由2块组成。且须要将其搁置在焊接于塔壁的支持圈或支持块上

37、。分块式栅板，每块宽度为400mm，每块重量不超过700N，以便从人孔进展装卸。5.8流体进出口装置 填料塔的气体进口既要防止液体倒灌，更要有利于气体的匀称分布，对500mm直径以下的小塔，可使进气管伸到塔中心位置，管端切成450向下斜口或切成向下切口，使气流折转向上。对1.5m以下直径的塔，管的末端可制成下弯的锥形扩大器，或采纳其它均布气流的装置。 气体出口装置既要保证气流畅通，又要尽量除去被夹带的液沫。最简洁的装置是在气体出口处装一除沫挡板，或填料式、丝网式除雾器，对除沫要求高时可采纳旋流板除雾器。 常压塔气体进出口管气速可取1020m/s高压塔气速低于此值；液体进出口管气速可取0.81.

38、5m/s必要时可加大些。管径依所选气速确定后，应按标准管规格进展圆整，并规定其厚度。 气体进气口气速取16m/s，液体进液口流速取1.2m/s。气体进出口管直径： 液体流量： 液体进出口管直径： 按标准管规格GB8163-87进展圆整后得，气体进口出管直径D1=351mm，厚度为10mm；液体进出管直径D2=42mm，厚度为8mm。 设计位于塔底的进气管时，主要考虑两个要求：压力降要小和气体分布要匀称。由于填料层压力降较大，减弱了压力波动的影响，从而建立了较好的气体分布；同时，本装置由于直径较小，可采纳简洁的进气分布装置。5.9水泵及风机的选型汲取剂实际流速：依据初步设计，l垂直=10m，l水

39、平及弯=2m，l总=12m。新的无缝钢管肯定粗糙度约值为0.020.1mm ，相对粗糙度为,查莫狄图得摩擦系数约为0.026。列出液体进口和液体出口的两截面的机械能守恒方程，即可求得压头H：泵功率查离心泵的规格，IS 50-32-200 中n=1450 r/min，Q=6.3m3/h，H=12.5m，=54%， N=0.75W，该离心机最为适合。空气入口和出口间的压差即为填料层压降、除雾沫器压降及阻力损失(大约取600Pa)：Pt=5151+600=5751Pa 空气流量5000m3/h查引风机型号参数表，得Y90S-4 No.4.5A型引风机较适宜：转速： 1450rpm流量： 285652

40、81m3/h全风压： 571210562Pa电机功率：1.1KW六 设计一览表 经上述论述和计算得填料汲取塔设计一览表见表5。表5 填料汲取塔设计一览表汲取塔类型：聚丙烯阶梯环汲取填料塔混合气处理量： 5000m3/h名称工艺参数物料名称清水混合气体操作压力，kPa101.3101.3操作温度，3040流体密度，kg/m3995.71.037黏度，kg/(m*h)2.8830.067外表张力，kg/h940896427680(聚丙烯)流量，kg/h5540.8625185流速，m/s1.216接收尺寸直径42351塔径，mm800填料层高度，mm700压降，KPa5.151操作液气比1.069

41、分布点数84七 对本设计的评述 历时一个星期的化工原理课程设计完毕了，在这个课程设计过程当中，我综合地运用了我所学习过的流体力学和汲取等方面的化工根底学问，设计了一款可应用于汲取氨的填料塔。在为期一周的课程设计当中我感受最深的便是理论联系实践的重要性，当遇到实际问题时，只要慎重思索，用所学的学问，再一步步探究，是完全可以解决遇到的一般问题的。这次的课程设计内容包括工艺流程的设计，塔板构造的设计，数据的校验。主要目的是使我对化工原理有必须的感性和理性相识；对水汲取氨等方面的相关学问做进一步的理解；造就和熬炼我们的思维实践实力，使我们的理论学问和实践充分地结合，做到不仅具有专业学问，而且还具有较强

42、的实践实力，能自主分析问题和解决问题。 一周的课程设计虽然短暂而劳累，但却给我以后的道路指出一条明路，那就是思索着做事，将事半功倍。我做事的心态也得到磨练，也变更了很多不良的习惯，这就是此次课程设计最大的的收获吧。八 参考文献 1贾绍义,柴诚敬,化工原理课程设计.天津大学出版社 2夏清,陈常数,化工原理下册.天津大学出版社 3匡国柱,史启才,化工单元过程及设备课程设计.化学工业出版社 4路秀林,王者相,塔设备.化学工业出版社九 主要符号说明E亨利系数；H溶解度系数；Ms相对摩尔质量；m相对平衡常数；F泛点气速，m/s；g重力加速度，981m/s2；at填料总比外表积，m2m3；填料层空隙率，m

43、3m3；V,L气相、液相密度，k/m3；L液体粘度，mPas；A,K关联常数A=0.204，K=1.75；V单位时间内通过汲取塔的惰性气体量，kmol/s；L单位时间内通过汲取塔的溶解剂，kmol/s；Y1、Y2分别为进塔及出塔气体中溶质组分的摩尔比，kmol/kmol；X1、X2分别为进塔及出塔液体中溶质组分的摩尔比，kmol/kmol。D塔径，m；V操作条件下混合气体的体积流量，m3/s；空塔气速，即按空塔截面积计算的混合气体线速度，m/s。气膜体积汲取系数，；液膜体积汲取系数，。HOG气相传质单元高度，m塔截面积，m2Z填料层高度，m。十 致谢 经过一个星期的学习和探究，本次课程设计已经

44、接近尾声，作为一个本科生，由于我个人经历的相对匮乏，难免有很多设计不周的地方，假如没有教师的催促指导，以及同组同学们的共同努力，想要完成这个设计是很困难的。 在这里首先我要感谢陈国忠教师。陈教师治学看法严谨，学识渊博，为人随和可亲，他平日里工作繁多，但在我做课程设计的每个阶段，从初期的设计思路确实定、文献借阅，中期检查，到后期设计计算等整个过程中都赐予了我悉心的指导。然后我还要感谢全部教过我们的教师，他们为我们打下坚实的专业学问根底，使我们在实际应用时如鱼得水事半功倍；同时还要感谢全部的同学们，感谢大家对我的支持和鼓舞，正是因为有了这些，我的课程设计才会顺当完毕。同时还要感谢参考书的作者们，他们的书为我指明方向。最终我要感谢我的家人，他们不辞辛苦把我造就成材，他们的汗水即将换来我丰收的喜悦，我要向他们对我的一路支持致以深深的感谢。