化工原理课程设计 模板 .docx

课程设计任务书1、设计题目I处理员为3000（r117h）氨气的工艺设计：试设计一座填料汲取塔,用于脱除混于空气中的风气。混合气体的处理量为3300（mjh）,其中含空气为95%,氨气为5%（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于002%（体枳分数），采纳清水进行汲取，汲取剂的用量为最小用量的1.5倍。（20C°鸵在水中的溶解度系数为H=0.725kmo1.m3.kPa）2、工艺操作条件：（1）操作平均压力常压（2）操作温度t=2or<3>每年生产时间:7200h,<4）选用填料类型及规格自选.3、设计任务；完成干燥器的工艺设计与计算，有关附属设备的设讦和选型，绘制汲取系统的工艺流程图和汲取塔的工艺条件图，编写设计说明书。书目推错误I未定义书签。第一章绪论11.1 汲取技术概况11.2 汲取设备的发展I1.3 汲取在工业生产中的应用I1.3.1 汲取的应用概况11 .3.2典型汲取过程2典次*设计方案错误!未定义书签,1.1 汲取剂的选择31.2 汲取操作弁数的选择31.2.1 操作压力的选择31.2.2 汲取温度的选择31.3 编料的选择41.3.1 填料层41.3.2 JftH种类的选择41.3.3 3填料境格的选择41.3.4 域料材质的逸笄52 .4液体分布装置73 .5汲取剂再生方法的选算8第三不汲取塔的工艺计算94 .1基础物性数据94.1.1 液相物性数裾93.1 .2气相物性数据93.2 物料衡算，拆定塔顶、塔底的气液流量和姐成93.3 塔径的计算103.3.塔径的计尊IO3.3.2泛点率校核I1.3.3.3填料现格校核I1.3.3.4液体喷淋密度校核113.4填料层高度计算123.4. 1传质单元高度计算123.5. 2地科层高度的计算143.6. 料层压降的计算H箍四章塔附属设备工艺计算164.1 塔附属高度的计算164.2 液体初始分布卷和再分布署的选捧与计算164.2.1液体分布寄164.2.2液体再分布罂174.2.3塔底液体保持管i度174.3其它附属塔内件的选择184.3.1填料支撵装置184.3.2埴料乐紧装快194.3.3气体的进出口装置.194.3.4液体的出口装胜194.3.5除沫装置204.4汲取塔的流体力学叁致计算201.1 .1汲取塔的东力降204.4 .2汲取塔的泛点率204.4 .3气体动能因子214.5 其他附属设备的计算与选异214.5.1汲取塔的主要接管尺寸的计算214.5.2离心泵的计算与送舞22结论23主要符号说明.24结束语一26考文献27填料塔洗涤汲取;学化工艺不单应用在化工领域，在低浓度工业废气净化方面也能很好地发挥作用。工程实践表明，合理的系统工艺和塔体设计，是保证净化效果的前提。此设计是在各种版本教材和资料的基础上、在汲取原理的支持卜.，由本人编辑设计而成的，其中的各种物性数据全部来自于其他各种版本、各类于汲取有关的图达、教材之上，它们仍保持着客观物质的特性.在选材和计算理论上，也有者与其它汲取设计相同的基本原理。首先,在此设计中讲解并描述了汲取技术的概况、发展以及应用，当今汲取技术的发展状况；再讲解并描述怎样依据所给的已知条件来确定汲取方案，如汲取剂的选择、汲取流程的选择、解吸方法选择、设备类型选择、操作参数的选择等内容；在计算环节，先要集众家之全部-一查出全部相关的物性数据，由此计算出相应的理论结果，确定出理论上汲取的工程图。关键词：水填料塔汲取妖气低浓度第一章绪论1.1 汲取技术概况气体汲取过程是化工生产中常用的气体混合物的分别操作，其基本原理是利用混合物中各组分在特定的液体汲取剂中的溶解度不同，实现各组分分别的单元操作。实际生产中，汲取过程所用的汲取剂常需回收利用，故一般来说，完整的汲取过程应包括汲取和解吸两部分，因而在设计上应将两部分综合考虑，才能得到较为志向的设计结果.作为汲取过程的工艺设计，其般性问题是在给定混合气体处理员、混合气体组成、温度、压力以及分别要求的条件卜.，完成以卜.工作：1.依据给定的分别任务，确定汲取方案；2 .依据流程进行过程的物料和热Si衡算，确定工艺参数：3 .依据物料及热量衡算进行过程的设备选型或设备设计：4 .绘制工艺流程图及主要设备的工艺条件图；5 .编写工艺设计说明书。6 .2汲取设备的发展对于汲取过程，能膨完成分别任务的塔设备有多种，如何从众多的塔设备中选择合适类型是进行工艺设计的首要任务。而进行这一项工作则需对汲取过程进行充分的探讨后，并经多方面对比方能得到满足的结果.一般而言，汲取用塔设备与精值过程所须要的塔设备具有相同的原则要求,用较小直径的塔设备完成规定的处理量，塔板或侦料层眼力要小，具有良好的传质性能，具有合适的操作辨性，结构简洁，造价低，便于安装、操作和修理等。但是汲取过程，一般具有液气比大的特点，因而更适用填料塔。此外，填料塔阻力小，效率高，有利于过程节能,所以时丁汲取过程来说，以采纳填料塔居多。近年来随着化工产业的发展，大规模的汲取设备1.1.经广泛用于实际生产当中。具有了很高的汲取效率，以及在节能方面也日趋完善。原料塔的工艺设计内容是在明晰了装践的处理量，操作温度及操作压力及相应的相平衡关系的条件下，完成填料塔的工艺尺寸及其他塔内件设计。在今后的化学工业的生产中，对汲取设符的要求及效率将会有更高的要求，所以日益完善的汲取设番公渐渐应用于实际的工业生产中。7 .3汲取在工业生产中的应用8 .3.1汲取的应用概况汲取操作广泛地用于气体混合物的分别，其在工业上的详细应用大致有以卜.几种:（I）原料气的净化。为出去原料气中所含的杂质，汲取可说是最常见的方法。就杂质的浓度来说，多数很底，但因为危杏大而仍要求高的净化率,例如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳，用两酮脱除裂解气中的乙炊等。（2）有用组分的回收。如从合成瓶厂的放空气中用水回收氨：从焦炉煤气中以洗油回收粗苯（包括苯、甲苯、二甲苯等）蒸气和从某写干燥废气中回收有机溶剂蒸气等。（3）某些产品的制取。将气体中需用的成分以指定的溶剂汲取出来，成为溶液态的产或半成品。如制酸工业中从含盐酸、氮毓化物、三氧化硫的气体制取盐酸、硝酸、硫酸：在甲制（乙醇）蒸气经氧化后，用水汲取以制成甲醛亿醛）半成品等。（4）废气的治理。许多工业废气中含有二氧化硫、新氧化物（主要是氧化氮及二氧化氨）、汞蒸气等有杏成分虽然浓度一股很底，但对人体和环境的危,杏甚大而必需进行治理。这类环境爱护问烟在我国已愈来愈受重视。选择适当的工艺和溶剂进行汲取，是废气治理中应用教广的方法.当然,以上目的有时也难于截然分开,如干燥废气中的有机溶剂，能回收下来就很有价值，任其排放则会然大气。1.3.2典型汲取过程煤气脱苯为例:在炼焦及制取城市煤气的生产过程中，焦炉煤气内含有少量的苯、甲苯类低碳匆化合物的蒸汽（约35z）应予以分别回收，所用的汲取溶剂为该工业生产过程中的副产物，即焦煤油的精制品称为洗油。回收苯系物质的流程包括汲取和解吸两个大部分.含苯煤气在常泄下由底部进入汲取塔,洗油从塔顶淋入，塔内装有木栅等填充物。在煤气与洗油接触过程中，煤气中的苯蒸汽溶解于洗油，使塔顶离去的煤气苯含室降至某允许值（<2g>'）,而溶有较多苯系物质的洗油（称富油）由汲取塔底排出。为取出富油中的苯并使洗油能锅再次运用（称溶剂的再生）,在另一个称为解吸塔的设备中进行与汲取相反的操作一一解吸。为此，可先将富油预热到170。C左右由解吸塔顶淋卜.，塔底通入过热水蒸气。洗油中的苯在高温卜一逸出而被水蒸气带走，经冷凝分层聘水除去，垃终可得笨类液体（粗紫），而脱除溶质的洗油（称黄油）经冷却后可作为汲取溶剂再次送入汲取塔循环运用.其次章设计方案2.1 汲取剂的选择汲取剂乂叫溶剂，汲取过程是依狂气体在汲取剂中的溶解来实现的，因此，选择良好的汲取剂是汲取过程的重要一环选择汲取剂的堪本要求：1 .汲取剂应具有较大溶解度，以提高汲取速率削减汲取剂用量，降低输送与再生的能耗。2 .选择性好，汲取剂对混合气体的溶痂要有良好的汲取实力，而对其它组分不汲取或汲取其微“以提而汲取速率，减小汲取剂用垃.3 .操作温度下汲取剂的蒸汽压要低，以为惑开汲取设备的气体往往被汲取剂所饱和，汲取剂的挥发度愈大，则在汲取和再生过程中汲取剂损失愈大。4 .粘度要低，以利于传侦与输送：有利于气液接触，提高汲取速率。5 .具有较好的化学稳定性及热稳定性，以削减汲取剂的降解和变质，尤其在运用化学汲取剂时。6 .其它，所选用的汲取剂还应满足无毒性，无腐蚀性，不易燃易爆，不发泡，冰点低，廉价易得以及化学性质稳定等要求。2.2 汲取操作参数的选择汲取塔的操作参数主要指操作压力和操作温度2.2.1 操作压力的选择汲取压力高优点：提高汲取过程的推动力，削减了气体的体积流量，可以减小塔径；缺点：降低了汲取剂的选择性；汲取塔的造价可能上升.汲取压力低则相反.般应当从过程的经济性角度动身,必需兼顾汲取和解吸以及整个工艺的操作条件,选择合适的操作压力.2.2.2 汲取温度的选择对于物理汲取汲取温度低：优点溶质的溶解度增大，削减溶剂用量，推动力增大，降低塔高度,减轻解吸塔的负缺点低丁常温的操作会增加操作费用.对于化学汲取汲取温度高优点化学反应速度快；缺点传质推动力降低.般状况下,常温下的汲取和解吸操作,过程的操作费用最低2.3填料的选择2.3.1填料层填料塔内充以某种特定形态的固体填料以构成埴料层。原料层是塔实现气、液接触的主要部位。填料的主要作用是：填料U内空隙体积所占比例很大，填料间隙形成不规则的弯曲通道,气体通过时可达到很高的湍动程度：单位体积填料层内供应很大的固体表面，液体分布于填料表面呈腴状流卜，增大了气、液之间的接触面积。填料的选择包括确定填料的种类、规格及材质等。所选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最低.2. 3.2填料种类的选择填料的选择包括确定填料的种类、规格及材质等。所选择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较低。填料种类的选择要考虑分别工艺的要求，通常考虑以卜.几个方面：(1)传质效率要而一般而言，规整填料的传脑效率高丁散装填料(2)通盘要大在保证具有较高传质效率的前提下，应选择具石较高泛点气速或气相动能因子的填料(3)填料层的压降要低(4)填料抗污堵性能强，拆装、检修便利2.3.3填料规格的选择填料规格是指填料的公称尺寸或比表面枳。(1)散装填料规格的选择工业塔常用的散装填料主要有DNI6、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，通量削减，填料费用也增加许多。而大尺寸的填料应用于小直径塔中，乂会产生液体分布不良及严峻的壁流，使塔的分别效率降低。因此，对塔径与原料尺寸的比值要有一规定，一股塔径与填料公称直径的比值D/d应大于8。(2)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许多，国内习惯用比表面积表示，主要有125、150、250、350、500、700等几种规格，同种类型的规整填料，其比表面枳越大，传质效率越高，但阻力增加，通量削减，填料费用也明显增加。选用时应从分别要求、通城要求、场地条件、物料性质及设备投资、操作费用等方面综合考虑，使所选填料既能满足技术要求，又具有经济合理性.应予指出，座填料塔可以选用同种类型，同规格的填料，也可选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。设计时应敏捷驾驭，依据技术经济统一的原则来选择填料的规格。2.3.4馍料材质的选择填料的类型1拉西环填料优点：易于制造，价格低廉，且对它的探讨较为充分，所以在过去较长的时间内得到J广泛的应用。缺点：由于高径比大，枳累时填料间易形成线接触，因此液体在填料层流淌时，常存在严峻的沟流和壁流现象.口拉西环填料的内表而润湿率较低，因而传质速率也不高怎W2阶梯环埴料(Stairring)填料的阶梯环结构与维尔环境料相像，环壁上开有长方形小孔，环内有两U交织45°的十字形叶片，环的高度为直径的一半，环的一端成喇叭口形态的翻边。这样的结构使得阶梯环填料的性能在鲍尔环的基础上又有提高，其生.产实力可提高约10%，压降则可降低25%.I1.由J：填料间呈多点接触，床层匀称，较好地避开了沟流现象。阶梯环一般由塑料和金属制成，由丁其性能优丁其它侧壁上开孔的填料，因此获得广泛的应用。3鲍尔环填料在拉西环的基础上发展起来的鲍尔环是在的侧蟹上开一乂或两层长方形小孔，小孔的母材并不脱离侧壁而是形成向内弯的叶片。优点：空隙大，故生产实力大，压降小，且因流道规则，所以只要液体初始分布匀称，则在全塔中分布也匀称，因此规整填料几乎无放大效应，通常具有很高的传质效率。缺点：造价较高，易堵塞难清洗，因此工业上般用于较难分别或分别要求很高的状况。2. 4液体分布装置液体分布装身的种类多样，有喷头式、盘式、管式、槽式及槽盘式等。喷头式分布器如图4T6（八）所示I,液体由半球形喷头的小孔喷出，小孔直径为3Iomm,作同心圈排列，喷洒角80a,直径为(1315)D,这种分布器结构简洁，只适用于直径小于600Tnm的塔中。因小孔简洁堵塞，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。如图3T6(b)、(C)所示。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060.8倍，此种分布器用于D<800e的塔中。管式分布曙由不同结构形式的开孔管制成。其突出的特点是结构简洁，供气体流过的自由被而大，阻力小。但小孔易堵塞，弹性般较小。管式液体分布错运用特别广泛，多用于中等以下液体负荷的填料塔中.在减压精值及丝网水纹填料塔中，由丁液体负荷较小故常用之。管式分布器有排管式、环管式等不同形态，如图片3T6(d)、(e)所示。依据液体负荷状况，可做成单排或双排。槽式液体分布器通常是由分流槽(乂称主槽或级槽)、分布槽乂称副槽或二级槽)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)，耨液体匀称分布于填料层上。如图片376(D所示。槽式液体分布器具有较大的操作弹性和极好的抗污堵性，特殊适合于大气液负荷及含有固体悬浮物、粘度大的液体的分别场合。由于槽式分布器具仃优良的分布性能和抗污堵性能.应用范围特别广泛.他端式分布耦是近年来开发的新型液体分布耦，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，操作师性高达10:1。气液分布匀称，阻力较小，特殊适用于易发生夹带、易堵塞的场合。槽盘式液体分布器的结构如图片3-16(g)所示>>(B)B>1*体分冷易<)*;(b)(c)AAMOA;(<1)««,；(e)«*；CD4tA;()府上火2.5汲取剂再生方法的选择依据所用的汲取剂不同可以采纳不同的再生方法，工业上常用的汲取剂再生方法主要有减压再生，加热再生及气提再生等。（一）减压再生（闪蒸）汲取剂的减压再生是最简洁的汲取剂再生方法之%在汲取塔内,汲取了大忌溶质后的汲取剂进入再生塔并减压，使得溶如汲取剂中的溶质得以再生.该方法最适用于加压汲取，而且汲取后的后续工艺处于常压或较低压力的条件，如汲取悚作处于常压条件下进行，若采纳减压再牛.，那么解吸操作需在真空条件卜.进行，则过程可能不够经济。（二）加热再生加热再生也是汲取剂再生最常用的方法。汲取了大量溶历后的汲取剂进入再生塔内并加热使其升温，溶入汲取剂中的溶质得以解吸。由于再生温度必需将于解吸温度，因而，该方法最适用于常温汲取或在接近于于常温的汲取操作，否则，若汲取温度较高，则再生温度必定更高,从而，须要消耗更高品位的能星:。般采纳水蒸汽作为加热介质，加热方法可以依据详细状况采纳干脆蒸汽加热或采纳缉间接蒸汽加热“第三章汲取塔的工艺计算013.1基础物性数据3.1.1液相物性数据p,=998.2(m,)/=HXMx1.Oft(Pas)=3.6(kg/m.h)1.=72.6(dyn/cm)=940896(kg/)Q=1.760'M/S)3.1.2,相物性数据混合气体平均密度：A=1.(依/”力空气黏度：=1.81.×IO,(Pj)=0.065(m.ft)273K,101.3Kpa.氨气在空气中扩散系数：Do=O.17(Ms)3.2物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和蛆成20C,101.3Kpa下获气在水中的溶解度系数H=Q725km(>Hm'kpa/»=-=-="它=0.754PHMSPO.785×I8×IOI.3进塔气相摩尔比：=i5=005260.05×(1.-0.996)nnfw.出塔气相摩尔比：K=前市一=0000211对于纯溶剂汲取过程，进塔液相组成：x?=°混合气体流量：K=黑M=I24.787kmo1./h进塔惰性气体流量：=137.265x(1-0.05)=118.547kroo1.h汲取过程属于底浓度汲取，平衡关系为直线，最小气液比可按下式计算:AIj1.=O36-002U=0751i,-X2(0.0526/0.754)-0取操作气掖比为最小气液比的2倍，可得汲取剂用量为:1.=0.751.×1.7×1.30.402=151.349力依据全塔物料衡算式：V(Y1-Y2)=1.(X1-X2)X1=Y二X)+X,OQ526-00002U=OMO1.0.751×1.7些=曳理旦0.769W,3OOO×1.1813.3塔径的计算3.3.1塔径的计算考虑到填料塔内塔的压力降,塔的操作压力为101.3KPa.M=0.057+0.9529=28.4(KgIKmo1.)PM101.3×10,×28.4×1.(),o,>z,n3而=8.3145x(273+2。)"(Ko液体密度可以近似取为p1.=998.2(KZm)采纳贝恩霍夫泛点关联式：<d-fei1=0.2(¼-1.75×0.7697×.is1.998.2)=).5O2/=4.267m/.V.m=(0.5-0.8)Hr取泛点率为0.6.HPU=O.6%=0.6×4.267=2.569n/S=毋师/(0.7852.5693600)=0.644W)IM1.整后取。=0.6(n)=600()3.3.2 泛点率校核3000cc/c，u=r=2.949(mI.V)36000.7506''J,it2.949八J=-=0.691uf4.267在(50%80%)之间，所以符合要求.3.3.3 填料规格校核依据要求应选择环形填料中的塑料阶梯环.由于所选用的塔径为700，又依据填料与塔径的对应关系及实际操作要求,区尺寸为50的塑料阶梯环,此填料规格如下：公称直径:50川“孔隙率£:0.927比表面积a:114.2(7)填料因子:89”尸城料常数A:0.204所以有£>/d=600/50=12,即符合要求.见下图：3-13.3.4 液体喷淋密度校核最小的喷淋密度（八）=0.08m'/(mh)a,=114.2(M/nr)Umin=(4)Mq=0.08×I14.2=9.136/(m2h)0.785D-151.349×8998.20.785×O.62=9.657(.)U>U,.故满足最小喷淋密度的要求3.4填料层高度计算3.4.1 传质单元高度计算273K,101.3kpa下，犯气在空气中的扩散系数Q=07(d).由A=&修武)，则293K.101.3kpaF，氨气在空气中的扩散系数DV=O.189(E/s)293K.101.3kpaF，氨气在水中的扩散系数&=1.761.(y9(Ms)(杳化工原理附录)Y1.'=ff1.X,=O.754×O.O4IO=O.O3O9Y：=mX2=O脱吸因数为：S=-=0.5911.0.751x1.7气相总传质雌元数为：NoC=丁1InI-SIn1-0.591(1-0.591)0.0526-00.(XX)211-O+0.591=11.321气相总传痂单元高度采纳修正的恩田关联式计算:液体质量通量为"1.套=三=964006Kg"力气体质址通量为：卷=K72叱病生=I-CXJ-IId427680丫”(9640.06YY9640.06?x11429640.6-cxp'5(940896J1114.2x3.6)1998.22.2710xJ(997.08x940896x114.2气膜汲取系数：kc=0.237w,Ce12537.12iS1.kc=0.237G1114.2×0.065-O.3491II4.2×0.189x04×360()8.314x293=0.1280Kmo1./nzhAxz)液膜汲取系数V=O.(痴人?回fVKP1.)P1.D1.)IP1.)S(9640.06V/16Wf3.6x1.27xItf1V一'J10.3435×114.2x3.6)“(998.21.76x10晨360(J1一-998.2)=0.5072(”力杳表得W=I.45故K<；“=Kj%"'=0.1280×0.3491×114.2×1.45"=7.679KniHf(MhkfW)K,a=K,awVnA=0.5072×0.3491×114.2×1.4504=23.4611=0.691>0.5,ij以下公式为修正计算公式：(V4"K'a=1+9.5-0.5Kca=+9.5(0.191.)1.47.679=8.186KW/(n'kfw)K,a=1+9.5-0.5iK1.a=(1.+9.5x0.19F°)x23.461=29.300kw"/(nt'.hkMi)则KGa=j-r-(H为溶解度系数:74HK1.aI1 18.186+0.725X29.300=5.909KmR/(/.£")由%=上='OCKraKGaK1.130,4027.679×1.01.3×0.785×0.62=0.701m3.4.2填料层高度的计算由Z=H1.ic-Nnc=0.701×11.321.=7.936mJ.Z取上下活动系数为1.5故Z,=1.5Z=1.5×7.936=9.52w故取填料层高度为IOm查化工原理课程设计145页表5-16散装填料分段高度举荐值查得:塑料阶梯环hdc8-15hm6m取hd=9得h=9.6=5.4m故城料层须要分为二段，分别高度为5%3.5填料层压降的计算填料层压降:气体通过填料层的压降采纳Eckert关联图计算，其中横坐标为:吗"1=0,769f-=0.0265P1.)1998.2；(II查表5-18得,=89纵坐标为“叫甲A02氏gP1.2.569-x89x1.x1.181x1.0()41.):9.81998.2=0.094查图得3-2Eckert图：）-79QPam填制以压力降AP=79()x10=7.9(5。第四章塔附属设备工艺计算.4.1 塔附属高度的计算取塔上部空间高度可取1.5m,塔底液相停留时间按5min考虑，则塔釜所占空间高度为53151.349x180.6-×0.785×3600×998.2''考虑到气相接管所占的空间高度,底部空间高度可取2.5m,所以塔的阴屈高度可以取4.011Uj,（料乂在中间高度取06m.所以塔高为/7=4.0+10+0.6=14.6m4.2液体初始分布器和再分布舞的选择与计算4.2.1 液体分布器液体分布器可分为初始分布器和再分布器，初始分布渊设置于填料塔内，用于将塔顶液体匀称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，填料房的有效海面积减小而偏流现型和沟流现象增加，即使填料性能再好也很琲得到满足的分别效果。因而液体分布器的设计特别重要，特殊对于大直径低填料层的填料塔，特殊须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），各布液点匀称性，各布液点上液相组成的匀称性确定，设计液体分布器主要是确定这些参数的结构尺寸。对液体分布器的选型和设计，般要求：液体分布要匀称：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，且操作安装便利，简洁调整水平。液体分布器的种类较多，有多种不同的分类方法，一般多以液体流淌的推动力或按结构形式分。若按流涧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：莲蓬式喷洒涔、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：溢流就式液体分布器和溢流槽式液体分布器。依据本汲取的要求和物系的性侦可选用重力型排管式液体分布器，布液孔数应依据所用填料所需的质量分布要求确定，喷淋点密度应遵循填料的效率越高所需的喷淋点密度越大这一规律。分布点密度计算：按ECkCrt建议值，D750W,喷淋点密度为170点/m*所以设计取喷淋点密度为170点/m?。总布液孔数“=O785。?X170=0.785X06X170=48.04。取布液孔数为：48点布液计算：().785×48×().M)×2×9.81×0.2*3600x998.2取=0.60.H=O.2m取4=Smm7.581×IO=4.11x10'/»包出也=758M0fZ由计算得，设计布液点数为48点，直径为5E4.2.2 液体再分布器液体在乱堆填料U内向下流淌时，有一种渐渐向塔壁流淌的趋势，即壁流现象。为提高塔的传防效果，当填料层高度与塔径之比超过某数值时，填料层需分段。为改善壁流造成的液体分布不均，在各段填料层之间安设液体再分布落，以收集来自上一填料层来的液体，为下一填料层供应匀称的液体分布。在填料层中每隔肯定高度应设置一液体再分布器。在通常状况下，一般将液体收集器与液体分布泯同时运用，构成液体收集及再分布装置.液体收集罂的作用是将上层填料流下的液体收集，然后送至液体分布冷进行液体再分布。液体收集再分布器的种类许多，大体上可分为两类：一类是液体收集器与液体再分布渊各自独立，分别担当液体收集和再分布的任务。另一类是集液体收集和再分布功能于一体而制成的液体收集和再分布器.液体再分布器有与百叶窗式集液器协作运用的管式或槽盘式液体再分布器、多孔盘式再分布潺和截惟式液体再分布器，最简洁的液体再分布装置为截饰式再分布器，其结构简洁，安装便利，一般多用于直径小于0.6r三的填料塔中，以克服壁流作用对传质效率的影响。由于此次设计填料层密度为Ioin需分段，依据实际状况选取多孔盘式液体再分布器.为防止上一填料层来的液体干脆流入升气管，应于升气管上设盖帽。4.2.3 3塔底液体保持管高度塔底液体保持管裔度可以依据液体的流率及布液孔的直径选定。由化工单元过程及设备谡程设计匡国柱史启才编北京化学工艺出版社P277式(6-65)可知：塔底液位保持管向度与所需的布液孔直径两者之间的关系如下V=d2nky2k布液孔直径为4mm,液体保持管高度为h=f-j=f'581x10：1.,!,4x9.81-0.068mI11d'nk)!0.785x48×0.(X)5-×0.60)/k为孔流系数，其值由小孔液体流淌雷诺数确定，在物诺数大于100O的状况卜.，可取0.60-0.62O液位高度的确定应和布液孔径协冏设计,使各项参数均在忖定范围。对于全力式排管液体分布谓，液位保持管的高度由液体最大潦率下的最高液位确定，一般取最高液位的1.12-1.15倍。故液体保持管高度为,=1.15/»=1.15x0.068=0.079（。=79（4. 3其它附属塔内件的选择填料塔的内件主要有填料支承装置、填料压紧装置、液体分布装置、液体收集再分布装置等，还有封头、管法兰、简体等。合理地选择和设计塔内件,对保证填制塔的正常操作及优良的传侦性能特别重要。4.1.1 填料支撑装置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，同时保证气液两相顺当通过。支承若设计不当，填料塔的液泛可能苜先发生在支承板上。为使气体能顺当通过，对于一般填料塔，支承件上的流体通过的臼由截面积为填料面的50%以上，且应大于填料的空隙率。此外，应考虑到装上填料后要将支承板上的搬面堵去一些，所以设计时应取尽可能大的自由技而。自由截面太小，在操作中会产生拦液现象，增加压强降，降低效率，甚至形成液泛。由于填料支承装置本身对塔内气液的流淌状态也会产生影响，因此作为填料支承装置，除考虑其对流体流淌的影响外，一般状况下填料支承装置应满足如下要求：（1）足够的强度和刚度，以支持填料及所持液体的重垃（持液址），并考虑填料空隙中的持液量，以及可能加于系统的乐力波动，机械振动，温度波动等因素。（2）足够的开孔率（一般要大于填料的空隙率），以防止首先在支撑处发生液泛：为使气体能顺当通过,对于一般填料塔,支承件上的流体通过的臼由截面积为填料面的50%以上,且应大丁填料的空隙率.此外，应考虑到装上填料后要将支承板上的截面堵去一些，所以设计时应取尽可能大的自由被而。自由被而太小,在操作中会产生拦液现象。增加压强降，降低效率，甚至形成液泛。（3）结构上应有利于气液相的匀称分布，同时不至于产生较大的阻力（一般阻力不大于20Pa）：（4）结构简洁，便于加工制造安装和修理。（5）要有肯定的耐腐蚀性。常用的填料支承装置有棚板形和驼峰形及各种具有气升管结构的支承板。由设计条件，本次设计中选用栅板形支承板。为防止在上升气流的作用下填料床层发生松动或跳动,保持操作中填料床层为一恒定的固定床，从而必需保持匀称一样的空隙结构，使操作正常、稳定，故需在填料以上方设置填料压索装置。境料压紧装置分为填料压板和床层限制板两大类。对于散装加料，可选用压紧网板，也可选用压紧栅板，在其下方，依据填料的规格敷设一层金属网，井将其与压紧棚板固定；对于规整填料，通常选用压紧槌板.设计中，为防止在填料压紧装置处压降过大甚至发生液泛,要求填料压索装身的自由截面积应大于70%。填料压板自由放置于填料层上端，靠;自身重量将填料压紧，它适用于阳兖、丁墨制成的散装填料。它的作用是在高气速（询压降）和负荷突然波动时，阻挡填料产生相对运动，从而避开填料松动、破损。由石填料易碎，当碎屑淤积在床U填料的空隙间，使填料乂的空隙率下降时.，填料压板可随填料层起下落，索紧压住填料而不会形成填料的松动、降低填料塔的生产实力及分别效率。床层限制板用于金属散装填料、塑料散装填料及全部规整填料。它的作用是防止高气速高压降或塔的操作突然波动时填料向上移动而造成填料乂出现空洞，使传质效率下降.由于金属及鳖料填料不易破裂，I1.有弹性，在装填正确时不会使填料下沉,故床层限制板要固定在塔壁上。为了便于安装和检修，填料压紧装出不能与塔壁采纳连续固定方式，对于小塔可用螺钉固定于塔蜜，而大塔则用支耳固定。本次设计的填料塔采纳押金网板，设置自由截面积为85缸采纳支耳固定。4.3.3 ，体的进出口装Jt填料塔的气体进口装汽尽量使气体分散匀称，同时还能防止塔内下流的液体流入气体管路中。常用的方法是使进气管伸至塔的中心线位置,管端为向下的45"切口或向下的缺口。这样气体从切口或缺口处折转向上。由于这种进气管不能使气体分布匀称,所以只能用于直径在500m以卜的塔中。对于直径较大的塔，进气管的末端为向卜的喇叭口，对于直径更大的塔,则应实行气体均布措施。气体的出口装置既要保证气流畅通，又要能除去被气体夹带的液体液雾目前常用的除雾装置有折板除雾器和丝网除雾器。折板除窑器，这种装置做简洁，除雾效果较好。丝网除穿蹲，这种装置效率将，可除去直径大于5um的液滴。4.3.4 液体的出口装填料塔的出口装置既能使液体通畅引（排）出外，还要保证形成对塔内气体的液封，并能防止液体夹带气体。常用的液体出口装巴可采纳水封。本设计中塔内外压差较大时，可采纳倒U形管密封装困。4.3.5 除沫装置由于气体在塔顶离开埴料塔时，带有大量的液沫和雾滴，为回收这部分液相，常常须要在顶设置除沫器。常用的除法器有以下几种：折流板式除沫器，它是一种利用惯性使液滴得以分别的装置，-般在小塔中运用”旋流板式除深器.由几块固定的旋流板片组成,气体通过时，产生旋转运动，造成一个离心力场.液滴在离心力作用下,向塔壁运动实现了气液分别.适用于大塔径冷化要求高的场合.做网除洙器.它由金属丝卷成高度为WoJSO的盘状运用.安装方式多种多样，气体通过除雾法器的压强降约为120-250Kp.丝网除法器的食径由气体通过丝网的最大气速确定，依掘本汲取特点及要求，本汲取操作选用金电丝网除注器.4.4汲取塔的流体力学参数计算汲取塔的流体力学参数主要包括气体通过填料塔的压力降、泛点率、气体动能因子等，此外，还应了解塔内液体和气体的分布状况。4.4.1 汲取塔的压力降I1.1.4.5.2离心泵的选择计算全塔压降p=a+八+a+M=7900+145.55+72.77=8118.32(/)4.4.2 汲取塔的泛点率填料塔的泛点率是指塔内操作气速与泛点气速的比值。操作气速是指操作条件的空塔气速，泛点气速采纳贝恩-霍根美系式计算，尽管近年来，有些探讨者认为填料塔在泛点旁边操作时，仍具有较高的传质效率，但由于泛点旁边流体力学性能的不稔定性，一般较难稳定操作，故一般要求泛点在50%85%之内，而对于易起泡的物系可低至40%。汲取塔操作气速为2949ms,泛点气速为4267ms所以泛点率为2949=±Z2=0.6914.267对于散装填料，其泛点率的阅历值为：%=0.50.85所以符合。4.4.3 气体动能因子气体动能因子是操作气速与气相密度平方根的乘积，简称F因子，其定义为”=“疝故汲取塔内气体动能因子为F=1.1.'=2.949×1.181=3.205ms(kgm''气能因子在常用的范围内。从