水吸收空气中的丙酮填料塔的工艺设计化工原理课程设计

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1、水吸收空气中的丙酮填料塔的 工艺设计化工原理课程设计LANZHOUJIAOTONG UNIVERSITY化工原理课程设计化工原理课程设计任务书（一）设计题目：水吸收空气中的丙酮填料塔的工艺设计（二）设计条件1生产能力:每小时处理混合气体 8000Nm3 /h2设备形式:填料塔3 操作压力：101.3KPa4 操作温度:298K5进塔混合气体中含丙酮 6%（体积比）6丙酮的回收率为99%7每年按330天计，每天按24小时连续生产8建厂地址：兰州地区9要求每米填料的压降都不大于10 3Pa。（三）设计步骤及要求1 确定设计方案（1）流程的选择（2）初选填料的类型（3）吸收剂的选择2查阅物料的物性数

2、据（1）溶液的密度、粘度、表面张力、丙酮在水中的扩散系数（2）气相密度、粘度、表面张力、丙酮在空气中的扩散系数（3）丙酮在水中溶解的相平衡数据3物料衡算1）确定塔顶、塔底的气流量和组成2）确定泛点气速和塔径3）校核 D/d8104）液体喷淋密度校核：实际的喷淋密度要大于最小的喷淋密度。4填料层高度计算 5填料层压降核算如果不符合上述要求重新进行以上计算6填料塔附件的选择1）液体分布装置2）液体再分布装置3）填料支撑装置4）气体的入塔分布.（四）参考资料1、化工原理课程设计贾绍义 柴诚敬 天津科学技术出版2、现代填料塔技术王树盈 中国石化出版3、化工原理夏清 天津科学技术出版（五）计算结果列表（

3、见下页）号 符位&_1操作条件Pa3 o 1xTK892平均 流率VLC%6 塔底%6 塔顶物性参数00VP521厶P2981x a厶 0主要工艺结构尺寸S m881xFs w66Dm4ZJmG o厶mm591dGK01x1x降 压ApPPL-V01n mi/361实际喷淋密度Um 3/(m h)12.59目录1. 概述与设计方案的确定 - 5 -1.1填料塔简述 - 5 -1.2设计方案的确定 - 5 -1.2.1装置流程的确定 - 5 -1.2.2填料的选择 - 6 -1.2.3吸收剂的选择 - 9 -2. 设计计算 - 9 -2.1基础物性数据 - 9 -2.1.1液相物性数据 - 9

4、-2.1.2气相物性数据 - 10 -2.2物料衡算 - 11 -2.3填料塔的工艺尺寸的计算 - 11 -2.4填料层高度计算 - 13 -2.5填料层压降计算 - 15 -3. 填料塔附件的选择 - 16 -3.1液体分布器简要设计 - 16 -3.2液体分布器的选择 - 16 -3.2.1液体分布器的选型 - 16 -3.2.2分布点密度计算 - 17 -3.3辅助设备的计算及选型 - 18 -3.3.1填料支承设备 - 18 -3.3.2填料压紧装置 - 19 -3.3.3液体再分布装置 - 19 -3.3.4除沫装置 - 19 -4. 结论 - 19 -5. 参考文献 - 20 -6

5、. 附录 - 21 -1. 概述与设计方案的确定1.1 填料塔简述塔设备在化工、石油化工、生物化工、医药、食品等生产过程中广泛应用的汽液传 质设备1。其作用实现气液相或液液相之间的充分接触，从而达到相际间进行传 质及传热的过程。根据塔内气液接触部件的结构形式，可将塔设备分为两大类：板式塔 和填料塔。 板式塔内沿塔高度装有若干层塔板，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔釜，并在各块板 面上形成流动的液层，气体靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向 塔顶。气液两相在塔内进行逐级接触，两相组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔则在塔体 内装填填料，液体由上而下流动中在填料上分布汇合，气体则在填料缝隙

6、中向上流动。 填料为气液传质提供了较大的气液接触面积。2 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06s07m 以下的塔径。近年来，随着高效新型填料和其他高性能塔内件的开发，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。 31.2设计方案的确定1.2.1 装置流程的确定吸收装置的流程主要有以下几种。 4塔内气液两相流动方式可以是逆流也可以是并流。通常采用逆流操作，气体自塔低 通入，液体从塔顶洒下，因此溶液从塔底流出前与刚进入塔的气相接触，可使溶液的浓 度

7、尽量提高，经吸收后的气体从塔顶排除前与刚入塔的液体接触，又可使出塔气体中溶 质浓度尽量降低。 在逆流操作下，在相同的进出口组成条件下，逆流吸收流程具有较大的平均传质推动力， 可以减少设备尺寸，提高吸收率和吸收剂使用效率，可以实现多级理论级操作，气体净 化程度较高，常在工业上应用。而并流吸收流程是气液两相均从塔顶流向塔底，只有一 个理论级操作，气体净化程度不很高，但却可以避免塔的液泛现象。 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。通常用于已下情况：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

8、，为控制塔内的温升，需取出一部分热量。该流程特 别适宜于平衡常数m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。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经常清理填料，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。此种操作因塔内需留较大空间，输液，喷淋，支撑板等辅助装置增加，使设 备投资加大。串一并联混合操作若吸收处理的液量很大，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；若吸收过程处理的液量不大而

9、气相流量很大时，可釆用液相作串 联，气相作并联的混合流程。根据以上述说和本设计条件应选择:逆流吸收流程植优再分布器MTVTt-XH离心泵貝*扌非入地沟JXf塔底取样1.2.2填料的选择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。填料的选择包括填料的种类、 规格及材质等。所选的填料既要满足生产工艺的要求，又要使设备投资和操作费用低。 几种典型的散装填料：填料类型基本分为：散装填料和规整填料一.散装填料散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体，一般以随机的方式堆积在塔 内，又称为乱堆填料或颗粒填料。散装填料根据结构

10、特点不同，又可分为环形填料、鞍 形填料、环鞍形填料及球形填料等。现介绍几种较为典型的散装填料:拉西环填料、鲍 尔环填料、阶梯环填料、弧鞍填料、矩鞍填料、金属环矩鞍填料、球形填料。a. 拉西环填料拉西环填料于1914年由拉西(F. Rashching)发明，为外径与高度相等的圆环。拉西 环填料的气液分布较差，传质效率低，阻力大，通量小，目前工业上已较少应用。b. 鲍尔环填料鲍尔环填料是对拉西环的改进，在拉西环的侧壁上开出两排长方形的窗孔，被切开 的环壁的一侧仍与壁面相连，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。鲍尔环由于环壁开孔，大大提高了环内空间及环内表面的利用率，气流阻

11、力 小，液体分布均匀。与拉西环相比，鲍尔环的气体通量可增加50%以上，传质效率提高 30%左右。鲍尔环是一种应用较广的填料。c. 矩鞍填料填料矩鞍填料将弧鞍填料两端的弧形面改为矩形面，且两面大小不等，即成为矩鞍填 料。矩鞍填料堆积时不会套叠，液体分布较均匀。矩鞍填料一般采用瓷质材料制成，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，均已被瓷矩鞍填料所取代。d. 阶梯环填料阶梯环填料是对鲍尔环的改进，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。由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少 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

12、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。e. 金属环矩鞍填料金属环矩鞍填料环矩鞍填料(国外称为Intalox )是兼顾环形和鞍形结构特点而 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。二.规整填料规整填料是按一定的几何构形排列，整齐堆砌的填料。规整填料种类很多，根据其 几何结构可分为格栅填料、波纹填

13、料、脉冲填料等。a. 格栅填料格栅填料是以条状单元体经一定规则组合而成的，具有多种结构形式。工业上应用 最早的格栅填料为木格栅填料。目前应用较为普遍的有格里奇格栅填料、网孔格栅填料、 蜂窝格栅填料等，其中以格里奇格栅填料最具代表性。格栅填料的比表面积较低，主要 用于要求压降小、负荷大及防堵等场合。b. 波纹填料波纹填料目前工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填料，它是由许多波纹薄板组 成的圆盘状填料，波纹与塔轴的倾角有30和45两种，组装时相邻两波纹板反向靠 叠。各盘填料垂直装于塔内，相邻的两盘填料间交错 90排列。波纹填料按结构可分 为网波纹填料和板波纹填料两大类，其材质又有金属、塑料和陶瓷等

14、之分。金属丝网波 纹填料是网波纹填料的主要形式，它是由金属丝网制成的。金属丝网波纹填料的压降低， 分离效率很高，特别适用于精密精馏及真空精馏装置，为难分离物系、热敏性物系的精 馏提供了有效的手段。尽管其造价高，但因其性能优良仍得到了广泛的应用。波纹填料的缺点是不适于处理粘度大、易聚合或有悬浮物的物料，且装卸、清理困难，造价高。c. 脉冲填料脉冲填料是由带缩颈的中空棱柱形个体，按一定方式拼装而成的一种规整填料。脉 冲填料组装后，会形成带缩颈的多孔棱形通道，其纵面流道交替收缩和扩大，气液两相 通过时产生强烈的湍动。在缩颈段，气速最高，湍动剧烈，从而强化传质。在扩大段， 气速减到最小，实现两相的分离

15、。流道收缩、扩大的交替重复，实现了“脉冲”传质过 程。脉冲填料的特点是处理量大，压降小，是真空精馏的理想填料。 填料材质分为：陶瓷填料、塑料填料及金属填料a. 陶瓷填料陶瓷填料具有很好的耐腐蚀性及耐热性，陶瓷填料价格低廉，具有很好的表面湿润 性能，质脆、易碎是其最大缺点。b. 塑料填料在温度较低时塑料能长期操作而不发生变形，价格低廉，性能良好。一般多采用聚 丙烯材质。可耐一般无机酸、碱和有机溶剂腐蚀。质轻具有良好的韧性，耐冲击不易碎， 可以制成薄壁结构。通量大压降低，但表面湿润性差，可以通过适当的表面处理来改善 其表面湿润性能。c. 金属填料一般耐高温，但不耐腐蚀，能在高温、高压及高冲击强度下

16、使用，应用范围广通量 大，气体阻力小但价高且不容易清理。 根据填料材质比较应选：聚丙烯塑料的阶梯环填料 规格为50mmx25 mmx15 mm,其主要参数如下：公称 直径DNmm外径X 高X厚 d X hX5 ,mm比 表 面 积 a m2/ m3空隙 率e%个数nm-3堆积 密度ppKg/m3干填 料因 子dm-15050 X 25X1.5132.5941074054.81431.2.3 吸收剂的选择对于吸收操作，选择适宜的吸收剂，具有十分重要的意义。其对吸收操作过程的经 济性有着十分重要的影响。一般情况下，选择吸收剂，要着重考虑如下问题： 1对溶质的溶解度大。2对溶质有较高的选择性。3.挥

17、发度要低。4再生性能好。5吸收剂的黏度小，有利于气液两相接触良好，提高传质速率。 6吸收剂应具有良好化学稳定性好，不易燃，无腐蚀性，无毒，易得，廉价等特点。用水吸收丙酮属易溶气体的吸收过程为提高传质效率，选用逆流吸收过程。因用水 作吸收剂，若丙酮不作为产品，则采用纯溶剂；若丙酮作为产品，则采用含一定丙酮的 水溶液。现以纯溶剂为例进行设计。对于水吸收丙酮的过程，操作温度及操作压力较低， 塑料可耐一般的酸碱腐蚀，所以工业上通常选用塑料散装填料。在塑料散装填料中，阶 梯环填料气体通量大、流动阻力小、传质效率高，故此选用DN50聚丙烯阶梯环填料。 本设计采用水做吸收剂。2. 设计计算2.1基础物性数据

18、2.1.1 液相物性数据对低浓度吸收过程，溶液的物性资料可近似取纯水的物性数据。由手册 1 查 得, 25C时水的有关物性资料如下：密度为 P =997043kg/m 3L粘度为卩l 二。砂37mPa -s 二 3.2173kg /(m -h)表面张力为 c =71 97dyN/cm=9327312kg/h 2L查手册 2 丙酮在水中的扩散系数为： 3 DL八 1.173 x 10 -16 1/ 2 M 1/ 2 TD =BBLRU 0.6A式中 匕丙酮在水中的扩散系数，m 2,sT温度，K；卩溶液的黏度，Pa - s ;MB容积的摩尔质量，kg / kmol ；u A溶质的摩尔体积，m3 /

19、 kmol0B溶剂的缔合因子（水为2.26）D =1. 276 x 10-9 m 2 /s=4.594 x 10-6 m 2 /hL2.1.2 气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为m= Ey M =0.06 x 58+0.94 x 29=30.74kg/kmolV m i i混合气体的平均密度为=1.25kg/m3PM101.3x 30.74P Vm RTm = 8.314 x 298混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，由化工原理（上册）附录五查得30C空气 的粘度为r =1. 835 x 10 -5 Pa - s =0. 07kg/（m - h）v查手册并计算得丙酮在空气中的扩散系数为D =

20、0.109cm 2 /s=0.03924m 2 /h=1-05 x10_5VDV扩散系数， m2 / s ；P总压强，Pa ；T温度，K；M M分别为AB两种物质的摩尔质量，kg/kmol ；A , Bu u分别为A, B两物质的分子体积， m3 / kmolA, B2.1.3气液相平衡数据化工单元操作设计手册（化学工业部化学工程设计技术中心站主编）表2-1查得常压下25C时丙酮在水中的亨利系数为4 E = 211.5kPa相平衡常数为E 211.53m = = 2.09P 101.3溶解度系数：p 997.043H = =0.26kmol/(kPa - m3)EM 211.5 x 18S2.

21、2 物料衡算进塔气相摩尔比为Y =丄-=_竺=0.0641 1-y1-0.06出塔气相摩尔比为Y =Y (1-申)=0.064x (10. 99)=0.000642 1 A申A丙酮的回收率(99%)进塔惰性气体流量为8000273.15V= xx (1 - 0.06) =30756kmol/h22.4273.15 + 25该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算，即(L) Y - Y =12(V丿Y /m- Xmin 12对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为L0.064 - 0.00064=2.08()=V min 0.064-02.088由题意知，操作液气比为-二 1.5

22、(-)二 1.5 x 2.067 =3.10VV min吸收剂进塔流量 L=307.56 x 3.1005=95361kmol/hV(Y-Y )=L(X-X )1 2 1 2出塔液相组成X1 =竺产2 + X彳毛022.3填料塔的工艺尺寸的计算塔径计算采用Eckert通用关联图计算泛点气速。气相品质流量为：w =8000 x 1.25 二 10000 kg /hv液相品质流量可近似按纯水的流量计算，即W二 18 x953.6 二 17164.81kg /hEckert通用关联图的横坐标为:w , p、（v）0.5 wpvl17164.8100001.25）5 二 0.06997.043UFPv

23、 卩0.2 二 0.14查通用关联图得:g pL L查散装填料泛点填料因子平均值表得 = 170m-1F由化工单元操作设计手册（化学工业部化学工程设计技术中心站主编）表2-5查得屮=1u = .141g Pl = 2.67m / s F屮P P 0.2 F V L取u = 0.7作=0.7x2.67 =1.87m/s （对于散装填料，其泛点率的经验值为=0.5 0.85）FD=圆整塔径，取D=14m 泛点率校核：8000= 1.44m / s-D 244 x 800036003.14 x 1.87 =1.23m=x 100% = 54%uF2.665（在允许范围内） 填料规格校核：=1400

24、= 36.84 10d 38（满足要求） 液体喷淋密度校核：对于直径不超过75mm的散装填料，取最小润湿速为(L )= 0.08m3 / m - hW min查常用 5 散装填料的特性参数表得化原下册表35查得：比表面积：a = 132.5m2 /m 3t最小喷淋密度:U=(L) a = 0.08x 132.5 = 10.6m3/m2hmin W min twl p17164.8U = =997.043 = 11.20 U = 10.6兀小0.785 X1.42minD 24经以上校核可知，填料塔直径选用D=1400mm合理。2.4填料层高度计算Y * = mX =2.088 X 0.0186

25、=0.0411Y* = mX =022 脱吸因子为mV 2.09x 307.56=0.67S = L 953.6气相总传质单元数为n=GONxln1 - 0.67(1-0.67) x0064-00388 + 0.670.00064=7.78气相总传质单元高度采用修正的恩田关系型计算a . Ig Gw = 1 一 exp -1.45(-)0.75( laIg a 卩tLt L查常见材质的临界便面张力值表得g = 40 dyn cm = 518400 kg/ h2cG2a)0.1()-0.05 (p2gLG 2L)0.2 p g aL L t6 水表面张力为 g 二 71.97dyN /cm =9

26、32731.2kg/h 2L比表面积：a = 132.5m2 / m3 (聚氯乙烯)t水粘度为卩厶二 0.8937mPa - s = 3.22kg / (m - h)液体品质通量为w 17164.8G =l 兀0.785 xl.42D 24=11156.12kg/(m 2 h)a1 I518400 、w = 1-exp彳-1.45 x(a932731.2t0.7511156.211156.22x132.5x ()0.1 x ()-0.05132.5 x 3.217997.0432 x 1.27 x 10811156.22X（）0.2997.043 x 932731.2 x 132.5气膜吸收系

27、数由下式计算： = 0.40G Uk = 0.237 x ( )0.7(v-Ga U p Dt VV V)13(吧)RT气体品质通量为w 10000G = l = 6499.42kg/(m2 h)V 兀 0.785 X1.42&D 240.066k = 0.237 x ( 649942 )0.7 x (.66)1 x J325x.3924)g132.5 x 0.0661.25 x 0.039248.314 x 298=0.06kmol/（m 2h kPa）液膜吸收系数由下式计算：,G 2 u 丄U g丄k = 0.0095( )3( L )-2( L )3La U p D pw LL LL11

28、156.20.0095 x (53 x 132.5 x 3.217)2 x (注)-1 x (3217 x127 x108)丄997.043 x 4.594 x 10-6997.0433.217= m/h由k a = k a屮1-1，查常见填料的形状系数表得GG w屮=1.45 （开孔环）K a = k a 屮 1.1 = 0.063 x 0.42 x 132.5 x 1.451=5.28kmol/(m3 h kpa) 则 GG WK a = k a 屮 0.4 = 1.95 x 0.07 x132.5 x 1.450.4 = 21.38 /hLL W/hH 54% V 50%(B和蜩常)?丄

29、1+9.5事 0.5)冲 PG M GF丄 1+95(0 630 5) L4 20.88Hl 36片mol、(m3.h kPa)y Ta 丄 1+2.6(2 0.5)2.2宕L M LF丄 1+26(0 630 5) 2.2X2-L38H22 olh1 10kmol/m3 h片pa1 1+ +k a Hk a 1.36 0.26X2201G LV V I H HrsK alD2 K aHND2 1.1X101.3X0.785X1.42y 4 g 4307.56 zhh tv Hl80x778H4004mOG OG孟M煤一胃w H-(一)0.5 H 0.06w pV 1昭勞燃疵越讯黍M逡s出卡诗

30、脚爼施 e Hl一6亨一pU2Q 屮 pP圧卩0.2二gpLL1.682 x116 x1x1.259.8 x 997.043x (3.217)0.2 二 0.05查埃克特通用关联图得AP / Z 二 351.56Pa / m填料层压降为AP = Z x 318.5 二 14.36 x 351.65 二 5048.4Pa3. 填料塔附件的选择3.1 液体分布器简要设计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

31、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

32、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。83.2 液体分布器的选择该吸收塔液相负荷较大，而气相负荷相对较小，根据本吸收的要求和物系的性质可选用 槽式液体分布器。3.2.1液体分布器的选型液体负荷彳二15.84m3, m2h较小，故选用排管式喷淋器3.2.2 分布点密度计算按Eckert建议值，D为1400mm时，可取n=246点/m27 喷淋密度=246 X (0. 785 X 1.42)=70,得布液点数 n=70,布液计算：由

33、L 二 d2n J2gAHs 4 o w式中d0：小孔直径，mn：布液点个数，个0 :孔流系数(雷诺数大于1000的情况下，可取0.600.62)g：重力加速度，m /s 2 h：液位高度，mL =m3 / s = 0.0016m3 / ss 3600 x 997.08取二 0.60， AH = 160mm则d= o4 x 0.001648飞 3.14 x 70 x 0.6 x J2x 9.81x 0.16=0.005282m = 5.30mm因为液体负荷较小，所以可采用排管式喷淋器得布液点数n=70，喷淋密度=70/(0.785 X 0. 72)=246点/m2查手册【 8】塔直径主管直径排

34、数(支管)排管外缘直径最大流量m3/h7005046607支承板型号支承板外径支承板分块数支承板圈厚度支承板圈宽度梁型气体喷680射式支承板21040进气管：进出口气速按1530m/s设计 取26m/s计算：= 329.90 mm:4 x 80003.14 x 26 x 3600查手册得：用一般中低压无缝钢管： 0 337 x 10mm液体进料管：流速按15计算p = 997.04kg / m3Lu = 2m / swL (P x3600) cu = l= 2兀 d 2；4ri解得 d = 55.10mmi圆整取d = 56mm,查手册用 65 x 2.5mm的管子i出气管：d = 337mm

35、o33辅助设备的计算及选型331填料支承设备填料支承板分为两类：气液逆流通过平板型支承板，板上有筛孔或栅板式;气体喷 射型，分为圆柱升气管式的气体喷射型支承板和梁式气体喷射型支承板。常用的填料支 承装置有栅板型和驼峰型及各种具有气升管结构的支承板。如图：IJWBI903.3.2填料压紧装置为保证填料塔在工作状态下填料床能够稳定，防止高气相负荷或负荷突然变动 时填料层发生松动，破坏填料层结构，甚至造成填料损失，必须在填料层顶部设置填料 限定装置。填料限定可分为类：一类是将放置于填料上端，仅靠自身重力将填料压紧的 填料限定装置，称为填料压板；一类是将填料限定在塔壁上，称为床层限定板。填料压 板常用

36、于陶瓷填料，以免陶瓷填料发生移动撞击，造成填料破碎。床层限定板多用于金 属和塑料填料，以防止由于填料层膨胀，改变其初始堆积状态而造成的流体分布不均匀 的现象。一般要求压板和限制板自由截面分率大于70%。3.3.3 液体再分布装置为使流向塔壁的液体能重新流回塔中心部位，一般在液体流过一定高度的填料层后 装置一个液体再分布器。液体再分布器形状如漏斗，在液体再分布器侧壁装有若干短管， 使近塔壁的上升气流通过短管与中心气流汇合，以利气流沿塔截面均匀分布。 液体在乱堆填料层内向下流动时，有偏向塔壁流动的现象，偏流往往造成塔中心的填料 不被润湿，降低表面利用率。对于此填料塔而言，为了提干塔效率，故将其填料

37、分为三 层，根据再分布器各种规格的使用范围，最简单的液体再分布装置为截锥式再分布器。截锥式再分布器结构简单，安装方便。3.3.4 除沫装置除沫装置安装在液体再分布器上方，用以除去出气口气流中的液滴。由于氨气溶 于水中易于产生泡沫为了防止泡沫随出气管排出，影响吸收效率，采用除沫装置，根据 除沫装置类型的使用范围，该填料塔选取丝网除沫器。4. 结论通过本次课程设计，让我对水吸收丙酮填料塔的设计方案和填料塔设计的基本过程 的设计方法、步骤、思路、有一定的了解与认识。在课程设计过程中，基本能按照化 工原理设计课程和规定的程序进行设计，先针对填料塔的特点和收集、调查有关资料， 然后进入草案阶段，其间与同

38、学进行一些讨论，后逐步了解设计填料塔的基本顺序，最 后定案。这次设计的填料塔的一些物性参数未能查到的确切数据，是通过分析计算得到 的，这给计算带来了一定的误差。还有许多比较复杂的计算，对小数点的取值造成一定 的误差。课程设计可谓是理论联系实际的桥梁，是我们学习化工设计基础的初步尝试。 通过课程设计，使我们能综合运用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考。通过课程设计，让我们增强啦一种独立的，思考性的动手方式，提高我们的动手 能力。使我们更加深刻的了解了工程设计的基本内容，掌握化工设计的程序和方法，培 养了我们分析和解决工程实际问题的能力。5.参考文献1 姚玉英.化工原理：上册，下册

39、M.天津：天津科 学技术出版社， 2009年。2 王树楹，现代填料塔技术指南，中国石化出版 社，1995年，北京3 潘国昌、郭庆丰，毕诚敬，化工原理课程设计， 天津科学出版社，1996年，北京4 化学工业部化工设计公司主编,化工工艺算图 第一册常用物料物性资料,化学工业出版 社， 1982年。5 张受谦.化工手册：上卷M.济南：山东科学技术 出版社， 1986年。6 匡国柱，史启才.化工单元过程及设备课程设计M .北京：化学工业出版社， 2008年。7 贾绍仪，柴诚敬.化工原理课程设计M.天津：天 津大学出版社， 2002年。8 路秀林，王者相编，塔设备M.北京：化学工业出版社，2004.19

40、中国石化化工工艺设计手册（第三版）化学工业 出版社2003.76.附录符号代表意义气体扩散系数y1Y1附录1 主要符号及意义说明代表意 义单位体积 填料润湿 面积脱吸因数塔径符号液体扩散系数 出口液相溶质 摩尔分率 平衡常数HOG亨利系数溶解度系数进口气相溶质 摩尔分率NOGLmin传质单元 高度传质单元 数液体最小 喷淋密度 液体喷淋 密度Y2出口气相溶质 摩尔分率u空塔速度X2进口液相溶质 摩尔分率uf液泛速度KG气相传质系数骥料天厂ky以摩尔分数差 为推动力的气 相传质系数屮填料形状 修正系数kx以摩尔分数差 为推动力的液 相传质系数n布液孔数RL液体粘度Q流量RG气体粘度Z填料高度WG气体质量流速Z全塔高度WL液体质量流速cL液体表面 张力h液体高度cC填料临界 表面张力f泛点率at填料比表 面积- 23 -