洗涤塔设计资料

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1、目录（一）设计任务1（二）设计简要22.1 填料塔设计的一般原则22.2 设计题目与要求22.3 设计条件22.4 工作原理2（三）设计方案 23.1 填料塔简介23.2 填料吸收塔的设计方案3 .设计方案的思考 3 .设计方案的确定 3 .设计方案的特点 3 .工艺流程 3（四）填料的类 型44.1 概述44.2 填料的性能参数44.3 填料的使用范围44.4 填料的应用54.5 填料的选择5（五）填料吸收塔工艺尺寸的计 算65.1 塔径的计算652核算操作空塔气速u与泛点率75.3 液体喷淋密度的验算854 填料层高度的计算8 55 填料层的分段8 56 填料塔的附属高度9 57 液相进出

2、塔管径的计算9 58 气相进出塔管径的计算9（六）填料层压降的计 算10（七）填料吸收塔内件的类型与设 计1071 填料吸收塔内件的类型1072 液体分布简要设计12（八）设计一览 表13（九）对设计过程的评 述13（十）主要符号说 明14 参考文献17（二）设计简要（1）填料塔设计的一般原则 填料塔设计一般遵循以下原则: :塔径与填料直径之比一般应大于15： 1,至少大于8：1； ：填料层的分段高度为：金属：60-75m,塑料：3.04.5； ：5-10倍塔径的填料高度需要设置液体在分布装置，但不能高于6m；:液体分布装置的布点密度,Walas推荐95-130点/m2,Gli tsh公司建议

3、65-150 点/m2 ：填料塔操作气速在70%的液泛速度附近； ：由于风载荷和设备基础的原因，填料塔的极限高度约为50米（2）设计题目与要求常温常压下，用20C的清水吸收空气中混有的氨，已知混合气中含氨10% （摩 尔分数，下同），混合气流量为3000m3/h，吸收剂用量为最小用量的13倍， 气体总体积吸收系数为200kmol/m3h，氨的回收率为95%。请设计填料吸收塔。 要求：综合运用化工原理和相关先修课程的知识,联系化工生产实际,完 成吸收操作过程及设备设计。要求有详细的工艺计算过程（包括计算机辅助计 算程序）、工艺尺寸设计、辅助设备选型、设计结果概要及工艺设备条件图。 同时应考虑：

4、：技术的先进性和可靠性 ：过程的经济性 ：过程的安全性 ：清洁生产 ：过程的可操作性和可控制性（3）设计条件 ：设计温度：常温（25C） ：设计压力：常压（101.325 kPa） ：吸收剂温度：20C（4）工作原理气体混合物的分离，总是根据混合物中各组分间某种物理性质和化学性质的差 异而进行的。吸收作为其中一种，它根据混合物各组分在某种溶剂中溶解度的 不同而达到分离的目的。在物理吸附中，溶质和溶剂的结合力较弱，解析比较 方便。填料塔是一种应用很广泛的气液传质设备，它具有结构简单、压降低、填料易 用耐腐蚀材料制造等优点，操作时液体与气体经过填料时被填料打散，增大气 液接触面积，从而有利于气体与

5、液体之间的传热与传质，使得吸收效率增加。（三）设计方案（1）填料塔简介 填料塔是提供气-液、液-液系统相接触的设备。填料塔外壳一般是圆筒形，也 可采用方形。材质有木材、轻金属或强化塑料等。填料塔的基本组成单元有： ：壳体（外壳可以是由金属（钢、合金或有色金属）、塑料、木材，或是以 橡胶、塑料、砖为内层或衬里的复合材料制成。虽然通入内层的管口、支承和 砖的机械安装尺寸并不是决定设备尺寸的主要因素，但仍需要足够重视; ：填料（一节或多节，分布器和填料是填料塔性能的核心部分。为了正确选 择合适的填料，要了解填料的操作性能，同时还要研究各种形式填料的形状差 异对操作性能的影响）； ：填料支承（填料支承

6、可以由留有一定空隙的栅条组成，其作用是防止填料 坠落；也可以通过专门的改进设计来引导气体和液体的流动。塔的操作性能的 好坏无疑会受填料支承的影响） ; ：液体分布器（液体分布的好坏是影响填料塔操作效率的重要因素。液体分 布不良会降低填料的有效湿润面积，并促使液体形成沟流）； ：中间支承和再分布器（液体通过填料或沿塔壁流下一定的高度需要重新进 行分布）； ：气液进出口。塔的结构和装配的各种机械形式会影响到它的设计并反映到塔的操作性能上， 应该力求在最低压降的条件下，采用各种办法提高流体之间的接触效率，并设 法减少雾沫夹带或壁效应带来的效率损失。与此同时，塔的设计必须符合由生 产过程和塔的结构形式

7、所决定的经济性原则。（2）填料吸收塔的设计方案.设计方案的思考用水吸收空气中的 氨是属于低浓度吸收。因为氨在水中的溶解度为1: 700（V/V）,并且用水吸收氨属于物理吸收过程，所以在常温常压下操作即可达 到较满意的效果。为了确保氨的回收率。宜采用气-液逆流的吸收过程，使水和 混合气充分接触，以达到回收的要求。为使吸收剂循环使用，可设计解吸塔， 分离回收的氨，并循环使用吸收剂。.设计方案的确定装置流程的确定：吸收装置的流程的有多种多样，如逆流操作、并流操作、吸 收剂部分再循环操作、多塔串联操作、串联-并联混合操作等。氨极易溶于水， 吸收过程的平衡曲线较陡，流向对吸收的推动力有一定的影响；整个操

8、作过程 为等温等压过程，依据题意可知吸收剂的用量比较大。结合以上分析及各种流 程的优缺点，本设计选择逆流操作。操作方式：气相由塔底进入从塔顶排出，液相由塔顶进入从塔底排出。 .设计方案的特点传质平均推动力，传质速率快，分离效率好，吸收剂利用率高。.工艺流程 混合气在常温常压下进入吸收塔底后，进过气体分布装置，与塔顶下来的由泵 提升的吸收剂逆流接触，将氨吸收。出塔的净化气回收净化利用，吸收了氨的 吸收液由泵提升进入解吸塔，与过热蒸汽逆流接触后，分离解吸出来的氨并回 收利用，塔底流出的液体进入吸收塔循环利用。（四）填料类型的选择概述 填料是填料塔内气-液两相接触的核心元件。填料类型和填料层的高度直

9、接影响 传质效果，其性能的优劣是决定填料塔操作性能的主要因素。填料的种类很多，根据填装方式的不同，可分为散装填料盒规整填料两大类。 规整填料是将金属丝网或多孔板压制成波纹状并叠成圆筒形整块放入塔内。这 种填料不但空隙率大，压降低，而且液体按预分布器设定的途径流下，只要液 体的初始分布均匀，全塔填料层内的液体分布良好，克服大塔的放大效应，传 质性能高。但其造价较高，易被杂物堵塞并且清洗困难。散装填料常见的有：拉西环填料、鲍尔环填料、阶梯环填料、弧鞍形填料、矩 鞍形填料、环矩鞍填料等等。图-W各种填料示意图填料的性能参数 ：比表面积a单位m2/m3填料应具有尽可能多的表面积以提高液体铺张，形 成较

10、多的气液接触界面。对同种填料，小尺寸填料具有较大的比表面积，但填 料过小不但造价高而且气体流动的阻力大。 ：孔隙率流体通过颗粒层的阻力与孔隙率密切相关。为了减少气体的流 动阻力，提高填料塔的允许气速（处理能力），填料层应有尽可能大的孔隙率 。 ：填料因子f其单位1/m填料因子是比表面积与空隙率三次方之比。它表示 填料的流体力学性能，f值越小，表明流动阻力越小。填料性能通常根据效率、 通量及压三要素衡量。表-I填料的使用范围表-I填料的使用范围填料的材质 一般的使用范围 备 注上釉或不上釉的瓷质或耐酸陶质 除氢氟酸以外的中性、酸性介质和溶剂，不宜 超过21C除要求低吸附表面的特殊情况外，一般用不

11、上上釉的。强碱性介质 时使用特种陶瓷。瓷质环比陶质环强度大，同时叫耐酸。碳 质 热强碱，除硝酸外所有的酸类，不适用于氧化介质 可承受温度的波动， 质量轻塑 料 由树脂的性质决定，用于碱、盐、水溶液和各种酸类 质量较轻 钢或其他小标号金属 钢可用于热强碱，其他用途需根据金属性质而定 可能比 陶瓷重，价格也较贵表-11各种填料的应用表-11各种填料的应用填料应用特性 拉西环填料填料中最普通的类型，通常比较便宜，但有时效率较低。可用各种 材料制造以适应使用要求，常用湿法乱堆或干法乱堆方式装入塔内。较大的填 料有时用手工整砌。壁厚和某些尺寸在制造厂之间有所不同；有效面积随壁厚 而改变，对塔壁形成很大的

12、侧压力。常有较多的内部沟流并导致较多的液体流 向塔壁。弧鞍形填料在大部分应用中比拉西环效率要高，但价格较贵。填料可叠在一起， 在床层中造成“紧密”点，促进了沟流的形成，但不如拉西环那样多，产生的 侧压力比拉西环的低，由较低的传质单元高度和单元压力降，液泛点比拉西环 高。在填料床中比拉西环易破碎。鲍尔环填料压力降比拉西环低一半还多，传质单元高度也较低（在某些物系中 比弧鞍填料还要低），而液泛点较高。液体分布情况好，容量大。对塔壁有相 当大的侧压力。可用金属、陶瓷或塑料制造。矩鞍形填料效率最高的填料之一，但价格较贵。叠在一起阻塞床层截面的可能 性非常小床层较均匀。液泛点比拉西环或弧鞍形填料得高，而

13、压力降则较低； 对于大多数常见的物系来说，有较低的传质单元高度值。在填料床中比拉西环 易破碎。Teller花环填料 可用塑料制造，与拉西环和弧鞍形填料相比有较低的压降和传 质单元高度，液泛点较高。单位质量较小，侧压力也不大。Flexipac填料高效，通常压降低，适用于清洁操作的蒸馏系统，塔板高度较低 等。Lessing填料没有很多的操作数据可供参考，但一般来说比拉西环要好些，压 降稍高些。侧压力也较高。（5）填料的选择 填料规格：是指填料的公称尺寸或比表面积。工艺塔常用的散装填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等几种规格。同 种填料，尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加，通

14、量减少，填料费用也增加 很多。而尺寸大的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁 流，使塔的分离效率降低。因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一规定，一般 塔径与填料公称直径的比值D/d应大于8。结合填料塔设计的一般要求，综合分析各种填料的规格、材质以及本次设计的 具体情况，本设计选用DN50。表-皿塔径与填料公称直径的比值D/d的推荐值填料种类D/d的推荐值填料种类D/d的推荐值拉西环M20-30阶梯环8鞍形环M15环矩鞍8鲍尔环M10-15结合后面塔径的计算，本设计选DN50 填料吸收塔工艺尺寸的计算（1）塔径的计算已知数据：气体体积流量：VS 3000 m3/h进塔混合气中氨的摩

15、尔分数：y1 0.1 氨的回收率： 95% （L/G） 1.3 （L/G）min常压：P 101.325 kPa 常温：T 29815K以DN50塑料阶梯环为填料的散装填料其泛点填料因子平均值dF为127m-1表-W塑料阶梯环的特性参数特性参数A K比表面积a空隙率干填料因子f塑料阶梯环 0.204 1.75 114.2 m2/m3 0.927 m3/m3 143.1 1/m常温常压下，E=998KPa,故 m= EP=99.8KPa/101 325KPa=0985由 =1 y_2/y_1 ，即 95%=1 y_2/0.1 ，得出塔时混合气中含氨摩尔分率 y_2=0005吸收塔最小气液比(LG

16、)_min=y_1-y_2/(y_(1/m)-x_2 )=(0 1-0 005)/(0 1/0 985-0)=0 94 实际气液比：(LG) =1 3X(LG) _min=1.3X0.94=1.22 理想气体状态方程pV=nRT,定义摩尔体积V_m=V/n=RT/p,则混合气摩尔流量 G= G_v V_m由定义得 V_m=RT/p=(8.3145X298 15)/101.325=24.47nT3/kmol 混合气摩尔质量(M_v )=(29X0.9+17X0.1)+(29X0.995+17X0.005)/2=28.37kgmol混合气体摩尔流量G= G_v V_m =300024.47=123

17、.60kmolh混合气的质量流量3 _v=G_v X (M_v )=123.60 X 28. 37=350653kg h液相的摩尔流量L=1.3X(LG)_minXG=1.3X123.60X0.94=151.04kmolh 液相平均摩尔质量(M_v )=18.37kgmol液相的质量流量3_L=LX(M_L )=151.04X18.37=2774.59kgh由pV=nRT, n=mM及P=mV推导出混合气的密度：(P _v )=(P(M_v )/RT=(101.325 X 28 37)/(8.3145 X298.15)=1.16kgnT3填料塔直径计算公式为D=V(4XV_s nu) , V_

18、s由设计任务给出，计算塔径的 核心问题是确定空塔气速u。空塔气速的确定有学多种方法，此设计采用空塔气 速法:泛点气速是填料塔操作气速的上限，填料塔的操作空塔气速必须小于泛点 气速，操作空塔气速与泛点气速之比称为泛点率。对于散装填料。其泛点率的 经验值为 uu_F =0.50.85泛点率的选择主要考虑填料塔的操作压力和物系的发泡程度，本明天中水吸收 氨不易起发泡，故取泛点率为0.80。泛点气速用埃克特通用关联图查得：横坐标3_L/3_v X(p_v/p _L 厂0.5=2774.59/350653 X (1. 16/1000)0.5=0.031 经查表得纵坐标(u_2 甲)/gX(p_v/p_L

19、 ) u_L“0.2=0.2 其中甲=p_水 p_L =1,u_L=1.005mPas, g=9.81ms2 取塑料阶梯环D： 50mm ,=127得u_F=3.64m s,泛点率08则有 u=0.8Xu_F=0.8X3.64=2.92ms由塔径公式得 D=V(4XV_snu)=J(4X 3000)/(3600 X3.14X 2.92)=0.603 取整 700mm(2) 核算操作空气塔气速u与泛点率D=0.7=J(4XV_s nu)=J(4X3000)/(3600X314Xu)得u=217 uu_F =2.17/3.64=59.5%在泛点率0.50.85范围之内D/d=700/50=148

20、满足塔径与填料公称直径的推荐比值。(3) 液体喷淋密度的验算U= L_h/(0.785D八2 ) = (LX18.37)/(P_水X0.785X(0.7厂2 )=7. 23m八3/ (nT2 h)式中U液体喷淋密度，m3/ (m2h)；L_h液体喷淋量，m3/h ；D填料塔直径，m.为使填料塔能获得良好的润湿，塔内液体喷淋量应不低于某一极限，此极限称 为最小喷淋密度，以U_min表示。对于散装填料，其最小喷淋密度通常采用下式计算U_min=(L_w )_min a_t式中U_min最小喷淋密度，m3/ (m2h)；(L_w)_min最小润湿速率，m八3/ (mh)；a_t填料的总比表面积，m2

21、m3对于直径不超过75mm的散装填料，可取最小润湿率(L_w)_min=0. 08m3/(m h)经查表的填料的总比表面积a_t=114加2m3因此 U_min=(L_w )_min a_t=0.08 X114.2=9136m3/ (m2h)计算结果UU_min故符合能使填料获得良好润湿的条件。(4) 填料层高度的计算由物料衡算 G(y_1-y_2 )=L(x_1-x_2 ) 得液相出塔摩尔分率 x_1=G/L(y_1y_2 ) =( (01一0。005) )/(13X0.94)=0.078传质单元高度H_0G=G/K_y =123.60/( n /4 (D)2X200)=2165m平均推动力

22、Ay_m=(y_1-mx_1)-y_2)/(ln(y_1-mx_1)/(y_2-mx_2) = (0.1-0.985 X0.067)-0.005)/(ln (0.1-0.985 X 0. 067)/(00050)=0.029/1.92=0.015传质单元数 N_0G=(y_1-y_2)/( Ay_m ) = (0.1-0.005)/0.015=6.33 理论所需塔高H=H_0GN_0G=2 165X 6.33=13.70m 填料塔的高度取决于填料层的高度，为了保证工程上的可靠性，计算出的填料层的高度应留出一定的安全系数。根据设计经验，填料的设计高度为理论值的(121.5 )倍，取1.34倍。固

23、有 HX1.34=13.7X1.34=1836m(5) 填料层的分段 液体沿填料层下流时，有逐渐向塔壁方向集中的趋势，形成壁流效应。壁流效 应造成填料层气液分布不均匀，使传质效率降低。因此，设计中每隔一定的填 料高度，需要设置液体手机再分布装置，即将填料层分段。对于散装填料，一般推荐的分段高度值见下表，表中h/D为分段高度与塔径之 比，h_max为允许的最大填料层高度。散装填料分段高度值推荐值填料类型h/D h_max/m填料类型h/D h_max/m拉西环2.5 _()4阶梯环815 _()6矩鞍58 _()6环矩鞍815 _()6鲍尔环 510_()6故填料应分为三段，每段6m。段间设置两

24、个液体分布器。h/D=6/07=86在815之间(6) 填料层的附属高度填料塔的上方空间高度取11m, 取每一分布器的高度为05m,则液体在分布器 的总高度为1m填料塔塔底液相的停留时间按5min计算，则填料塔釜液所占空间高度的计算式 为：h_l=1X60X (4XL_s)/(nXD2 )=09m其中 L_s=L_m P _l =151.04X18.37/1000=2.77底部空间高度取：1m所以填料塔附属高度取：h_附=3m(7) 液相进出塔管径的计算液相进出塔管径的计算：d_内=V(4V_L) (np_液)初选吸收剂流速为：卩_液=2m/s则：d_内=(4X2.8)/(3600X314X2

25、)=00223m取30X15的无缝钢管，合适。(8) 气相进出塔管径的计算管径的计算式为4_内=(4乂匚5)/(兀乂卩_气)选择气体流速为：气=16m/s则：d_ 内=(4XV_s)/(nXu_气)=(4 X 3000)/(3.14 X 3600 X 16)=0.26取325X13的无缝钢管常用管道的公称通径、外径、壁厚公称通径(mm)管子外径(mm)常用碳钢管壁厚(mm)10 14 315 18 320 25 325 32 3.540 45 3.5108 117 4.5219 230 6.9325 299 13由此计算实际流速为：气=4X3000/(3.14X3600X0.26八2)=157

26、m/s 选气速流量为：气=157m/s则：d_内=(4X3000)/(3.14X3600X15.7)=0.26,符合 填料层压降的计算填料层压降通常用单位高度填料层的压降Ap/Z表示。设计时，根据有关参数， 由通用关联图先求得每米填料层的压降值,然后再乘以填料层高度,即得出填 料层的压力降。散装填料压降由埃克特通用关联图计算。横坐标3_L/3_v (p_v/p_L 厂0.5=0.031DN50塑料阶梯环散装填料压降填料因子平均值_p为89m-1计算得，纵坐标(u_2 甲)/gX(p_v/p_L ) P_L”0.2=0.09通过作图得出交点为Ap/Z=80X9 81Pa/m=7848Pa/m 即

27、每米填料层压降为784. 8Pa/m所以填料层的总压降为： AP=18X784.8=14126.4Pa 填料塔内件的类型与设计塔内件的类型塔内件是填料塔的组成部分，它与填料及塔体共同构成一个完整的填料塔。所 有塔内件的作用都是为了使气液在塔内更好地接触，以便发挥填料塔的最大效 率和最大生产能力，所以塔内件设计的好坏直接影响到填料性能的发挥和整个 填料塔的操作运行。另外，填料塔的“放大效应”除了填料本身固有因素外， 塔内件对它的影响也很大。塔内件主要包括以下几个部分：填料支承装置，填料压紧装置，液体分布装置， 液体收集再分布装置等。合理地选择和设计塔内件，对保证填料塔的正常操作 及优良的传质性能

28、十分重要。下图为几种高性能的填料塔内件及填料塔内部构造。 填料支承装置填料支承装置的作用是支承塔内的填料，常用的填料支承装置有栅板型、孔管 型、驼峰型等。支承装置的选择，主要的依据是塔径、填料种类及型号、塔体 及填料的材质、气液流率等。 填料压紧装置填料上方安装压紧装置可防止在气流的作用下填料床层发生松动和跳动。填料 压紧装置分为填料压板和床层限制板两大类，每类又有不同的型式。填料压板 自由放置于填料层上端，靠自身重量将填料压紧。它适用于陶瓷、石墨等制成 的易发生破碎的散装填料。床层限制板用于金属、塑料等制成的不易发生破碎 的散装填料及所有规整填料。床层限制板要固定在塔壁上，为不影响液体分布

29、器的安装和使用，不能采用连续的塔圈固定，对于小塔可用螺钉固定于塔壁， 而大塔则用支耳固定。 液体分布装置 液体分布装置的种类多样，有喷头式、盘式、管式、槽式及槽盘式等。液体由半球形喷头的小孔喷出，小孔直径为310mm,作同心圈排列，喷洒角W 80，直径为（1/31/5）D。这种分布器结构简单，只适用于直径小于600mm的 塔中。因小孔容易堵塞,一般应用较少。盘式分布器有盘式筛孔型分布器、盘式溢流管式分布器等形式。液体加至分布盘上，经筛孔或溢流管流下。分布盘直径为塔径的 0.60.8倍，此种分布器用 于 D800mm 的塔中。管式分布器由不同结构形式的开孔管制成。其突出的特点是结构简单，供气体

30、流过的自由截面大，阻力小。但小孔易堵塞，弹性一般较小。管式液体分布器 使用十分广泛，多用于中等以下液体负荷的填料塔中。在减压精馏及丝网波纹 填料塔中，由于液体负荷较小故常用之。管式分布器有排管式、环管式等不同 形状。根据液体负荷情况，可做成单排或双排。槽式液体分布器通常是由分流槽（又称主槽或一级槽）、分布槽（又称副槽或 二级槽）构成的。一级槽通过槽底开孔将液体初分成若干流股，分别加入其下 方的液体分布槽。分布槽的槽底（或槽壁）上设有孔道（或导管），将液体均 匀分布于填料层上。槽式液体分布器具有较大的操作弹性和极好的抗污堵性，特别适合于大气液负 荷及含有固体悬浮物、粘度大的液体的分离场合。由于槽

31、式分布器具有优良的 分布性能和抗污堵性能，应用范围非常广泛。槽盘式分布器是近年来开发的新型液体分布器，它将槽式及盘式分布器的优点 有机地结合一体，兼有集液、分液及分气三种作用，结构紧凑，操作弹性高达 10:1。气液分布均匀，阻力较小，特别适用于易发生夹带、易堵塞的场合。 液体收集及再分布装置液体沿填料层向下流动时，有偏向塔壁流动的现象，这种现象称为壁流。壁流 将导致填料层内气液分布不均，使传质效率下降。为减小壁流现象，可间隔一 定高度在填料层内设置液体再分布装置。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，但它只起到将壁流向中心汇集的作用，无液体再分布的功能，一

32、般用于 直径小于 0.6m 的塔中。在通常情况下，一般将液体收集器及液体分布器同时使用，构成液体收集及再 分布装置。液体收集器的作用是将上层填料流下的液体收集，然后送至液体分 布器进行液体再分布。常用的液体收集器为斜板式液体收集器。前已述及，槽盘式液体分布器兼有集液和分液的功能，故槽盘式液体分布器是 优良的液体收集及再分布装置。液体分布器简要设计填料塔操作性能的好坏、传质效率的高低在很大程度上与塔内件的设计有关。 在塔内件设计中，最关键的是液体分布器的设计，现对液体分布器的设计进行 简要的介绍。液体分布器设计的基本要求，性能优良的液体分布器设计时必须 满足以下几点：液体分布均匀，评价液体分布均

33、匀的标准是：足够的分布点密度；分布点的几 何均匀性；降液点间流量的均匀性。分布点密度。液体分布器分布点密度的选取与填料类型及规格、塔径大小、操作条件等密切相关，各种文献推荐的值也相差很大。大致规律是：塔径越大，分布点密度越小；液体喷淋密度越小，分布点密度越大。对于散装填料，填料尺寸越大，分布点密度越小；对于规整填 料，比表面积越大，分布点密度越大。表列出了散装填料塔分布点密度推荐值。吸收塔的塔径为700mm,而多孔直管式喷淋器的适用范围为600WDW800,并且其 液体符合为中等以下，所以选择多孔直管式喷淋器。Eckert的散装填料塔分布点密度推荐值塔径/mm分布点密度/(点/ m2截面积)D

34、=400 330D=750 170DM1200 42用内插法计算，得D=700时，喷淋点密度为193点/m2,所以，塔径为700mm时,根据需要取喷淋点密度为193点/m2布液点数为n=0.785X0.72X19375点液位保持高度的计算多孔型分布器布液能力的计算公式为L_s=n/4 d_02 nV (2XgXh)式中L_s液体流量，m3/s;n开孔数目(分布点数目)；d孔流系数，通常取d=0550.60;d_0孔径，m;AH开孔上方的液位高度，m取 d=0.6 d_0=5mmL_s=L_m P _l =151.04X18.37/1000=2. 8m3/h即 2. 8 3600=0785X0.

35、005八2X75X06XV(2X981Xh)得 h=0 040m通常情况下液位保持高度取最高液位的1.121.15倍所以去 h_l=1.12X0.04=0.04mm(八)设计一览表物料气相液相操作温度20C 20 C操作压力 101.325kPa 101.325kPa进出塔内管径 260mm 22mm进出塔内管径流速15.7ms 2ms填料塔径 700mm液体喷淋密度7.23 m3/ (m2h)填料高度 18m填料塔的附属高度 3m填料层的总压降 13kPa吸收塔高度 21m布液孔数 75液位保持高度 0.04m由计算结果可得，泵的选型可以选用：50-32-125型的泵（九）对设计过程的评述化

36、工原理是化工类各有关专业的一门重要技术基础课，化工原理课程设计是继 这一门课程结束之后的一个总结性教学环节。这一环节是化工类人才培养中进 行的第一次实践，它犹如毕业设计那样的一次“预演习”，无疑对我们毕业前 进行毕业设计将有很大的帮助，而对于毕业前只搞毕业论文不搞毕业设计的我 们来说，那就是使我们得到工程师训炼的不可缺少的一环。化工原理课程设计的主要内容是进行有关工艺计算与设备的结构设计，还要求 画出工艺流程图和设备主要构型图，它与一般的习题、大作业有着明显的不同， 因为它涉及的知识范围更广，要求更高。从资料、数据的收集，流程方案的确 定，操作参数的选择，工艺和设备的计算等，单凭所学教科书是难

37、以解决的， 要求每个学生均要去查阅一定的资料、文献，开动脑筋，结合在化工原理课程 中所学习过的理论知识及先修课程（如化学，物理化学，工程力学和工程制图等） 的基础知识作综合运用。经过了两周的课程设计，现在终于完成了这次的课程设计要求，现在终于有了 一点的心得。在上学期，我们学习了化工原理这一课程，化工原理是化学工程专业 的一门重要的专业基础课，它的内容是讲述化工单元操作的基本原理、典型设 备的结构原理、操作性能和设计计算。化工单元操作是组成各种化工生产过程、 完成一定加工目的的基本过程，其特点是化工生产过程中以物理为主的操作过 程，包括流体流动过程、传热过程和传质过程。在这里面，我们主要学习了

38、流 体输送、流体流动、机械分离、传热、传质过程导论、吸收、蒸馏、气-液传质 设备，以及干燥等。这次我的课程设计题目是水吸收氨过程填料塔的设计，这是关于吸收中填料塔 的设计。填料塔是以塔内装有大量的填料为相接触构件的气液传质设备。填料 塔的结构较简单，压降低，填料易用耐腐蚀材料制造等优点。本设计中，采用Eckert通用关联图计算泛点气速。在填料的选择中，几乎是用 排除法来选择的，就是一种一种规格的算，后来认为DN50计算得的结果比比较 好。虽然在同类填料中，尺寸越小的，分离效率越高，但它的阻力将增加，通 量减小，填料费用也增加很多。用DN50计算所得的D/d值也符合阶梯环的推荐 值。解决了上面的

39、问题之后就是通过查找手册之类的书籍来确定辅助设备的选型， 我们选择孔管型支承装置作为填料支撑，选压紧栅板作为填料压紧装置。 通过这次的课程设计，让我从中体会到很多。课程设计是我们在校大学生必须 经过的一个过程，通过课程设计的锻炼，可以为我们即将来的毕业设计打下坚 实的基础！使我充分理解到化工原理课程的重要性和实用性，更特别是对各方 面的了解和设计，对实际单元操作设计中所涉及的个方面要注意问题都有所了 解。通过这次对填料吸收塔的设计，不仅让我将所学的知识应用到实际中，而 且对知识也是一种巩固和提升充实。在老师和同学的帮助下，及时的按要求完 成了设计任务，通过这次课程设计，使我获得了很多重要的知识

40、，同时也提高 了自己的实际动手和知识的灵活运用能力。（十） 主要符号说明a 填料的有效比表面积，mz/m3at填料的总比表面积，m”/m3d填料直径，mdo筛孔直径，mD塔径，mDL一一液体扩散系数，m2/sDV一一气体扩散系数，m2/sE亨利系数，kPah填料层分段高度，mHETP 关联式常数H开孔上方的液位高度，mHOG气相总传质单元高度，mNOG气相总传质单元数kG气膜吸收系数，kmol/ (m2hkPa)kL液膜吸收系数，m/hK稳定系数，无因次Mave混合气体的平均摩尔质量，kmol/kgLh液体体积流量，m3/hLs一液体体积流量，m3/hLw润湿速率，m3/ (mh)m一一相平衡

41、常数，无因次n一一筛孔数目(分布点数目)P一一操作压力，PaP压力降，Pau空塔气速，m/suF泛点气速，m/sU液体喷淋密度，m3/ (m2h)UL液体质量通量，吨/ (m2h)Umin最小液体喷淋密度，m3/ (m2h)Uv气体质量通量，吨/ (m2h)Vh气体体积流量，m3/hwL液体质量流量，吨/hwV一一气体质量流量，临/hX一一液相摩尔比y气相摩尔分数Y气体摩尔比Z填料层高度，mV惰性气相流量，kmol/hS一一吸脱因数R通用气体常数，8. 314 (m3kPa) / (kmolK)T温度，KT 一一标准状况下温度，KQ塔的截面积，m2F泛点填料因子，m-1P一压降填料因子，m-1

42、L液体的粘度，kg/ (mh)V混合气体的粘度，kg/ (mh)vm混合气体的平均密度，kg/m3L液体的密度，kg/m3B充气系数，无因次；6筛板厚度，m空隙率，无因次9液体在降液管内停留时间，su粘度，PasP密度，kg/m3。表面张力，N/md开孔率或孔流系数，无因次一填料因子，l/m一液体密度校正系数，无因次下标max最大的min最小的L液相V气相参考文献1 .石油化学工业规划设计院.塔的工艺计算.北京：石油化学工业出版社，19972 .化工设备技术全书编辑委员会.化工设备全书塔设备设计.上海：上海科 学技术出版 19883 .时钧，汪家鼎等.化学工程手册，北京：化学工业出版社，19864 .上海医药设计院.化工工艺设计手册（上、下）.北京：化学工业出版社，19865 .陈敏恒，丛德兹等.化工原理（上、下册）（第二版）.北京：化学工业出版社， 20066 .大连理工大学化工原理教研室.化工原理课程设计.大连：大连理工大学出 版社，19947 .柴诚敬，刘国维，李阿娜.化工原理课程设计.天津：天津科学技术出版社，20028 .王国胜.化工原理课程设计.大连理工大学出版社.2005