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1、内蒙古科技大学课程设计说明书Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.摘要在化工生生产中，气气体吸收收过程是是利用气气体混合合物中，各各组分在在液体中中溶解度度或化学学反应活活性的差差异，在在气液两两相接触触是发生生传质，实实现气液液混合物物的分离离。在化化学工业业中，经经常需将将气体混混合物中中的各个个组分加加以分离离，其目目的是： 回收或捕捕获气体体混合物物中的有有用物质质，以制制取产品品； 除去工艺艺气体中中的有害害成分，使使气体净净化，以以便进一一步加工工处理；或除去去工业放放空尾气气中的有
2、有害物，以以免污染染大气。 实际过过程往往往同时兼兼有净化化和回收收双重目目的。吸收是利利用混合合气体中中各组分分在液体体中的溶溶解度的的差异来来分离气气态均相相混合物物的一种种单元操操作。在在化工生生产中主主要用于于原料气气的净化化，有用用组分的的回收等等。气液两相相的分离离是通过过它们密密切的接接触进行行的，在在正常操操作下，气气相为连连续相而而液相为为分散相相，气相相组成呈呈连续变变化，气气相中的的成分逐逐渐被分分离出来来。填料料塔是气气液呈连连续性接接触的气气液传质质设备，属微分接触逆流操作过程。塔的底部有支撑板用来支撑填料，并允许气液通过。支撑板上的填料有整砌和乱堆两种方式。填料层的
3、上方有液体分布装置，从而使液体均匀喷洒于填料层上。填料层的空隙率超过90%，一般液泛点较高，单位塔截面积上填料塔的生产能力较高，研究表明，在压力小于0.3MPa时，填料塔的分离效率明显优于板式塔。这次课程程设计的的任务是是用水吸吸收空气气中的二二氧化硫硫，然后后再进行行解吸处处理得到到二氧化化硫。要要求设计计包括塔塔径、填填料塔高高度、塔塔管的尺尺寸等，需需要通过过物料衡衡算得到到所需要要的基础础数据，然然后进行行所需尺尺寸的计计算得到到各种设设计参数数，为图图的绘制制打基础础，提供供数据参参考。目录摘要I目录III第一章设设计方案案的内容容11.1流流程方案案11.2设设备方案案1第二章设设
4、计方案案的确定定22.1吸吸收流程程选择222.1.1吸收收工艺流流程的确确定22.1.2流程程装置的的确定332.2吸吸收剂的的选择332.3吸吸收剂再再生方法法的选择择42.4操操作温度度和压力力的确定定42.4.1操作作温度的的确定442.4.2操作作压力的的确定55第三章吸吸收塔设设备及填填料类型型与选择择63.1吸吸收塔设设备的选选择63.2填填料类型型的选择择63.3填填料规格格的选择择73.4填填料材质质的选择择7第四章吸吸收塔工工艺条件件的计算算84.1基基础物性性数据884.1.1液相相物性数数据84.1.2气相相物性数数据84.2确确定气液液平衡的的关系994.3吸吸收剂及
5、及操作线线的确定定94.3.1吸收收剂用量量的确定定94.3.2操作作线方程程的确定定104.4塔塔径计算算114.4.1采用用Eckkertt通用关关联图法法计算泛泛点速率率114.4.2操作作气速：134.4.3塔径径计算：134.4.4单位位高度填填料层压压降的校校核1444.5填填料层高高度计算算144.5.1传质质系数的的计算1144.5.2 填填料层高高度1774.6填填料塔附附属高度度的计算算18第五章填填料吸收收塔附属属装置的的选型1195.1液液体分布布器的简简要设计计195.1.1液体体分布器器的选型型195.1.2分布布点密度度及布液液孔数的的计算2205.2.塔底液液体
6、保持持管高度度的计算算215.3其其它附属属塔内件件的选择择225.3.1 填填料支撑撑板2225.3.2 填填料压紧紧装置与与床层限限制板222第六章辅辅助设备备的选型型236.1管管径的选选择2336.1.1进液液管管径径236.1.2出液液管管径径236.1.3进气气管管径径246.1.4出气气管管径径246.2泵泵的选取取：2446.3风风机的选选型：226第七章关关于填料料塔设计计的选材材27参考文献献28附录299致谢34442第一章 设计方方案的内内容1.1流流程方案案指完成设设计任务务书所达达的任务务采用怎怎样的工工艺路线线，包括括需要哪哪些装置置设备，物物料在个个设备间间的走
7、向向，哪些些地方需需要有观观测仪表表、调节节装置，那那些取样样点以及及是否需需要有备备用设备备等，按按上述内内容绘制制流程图图。1.2设设备方案案根据设备备要求，确确定选用用什么形形式的设设备。如如吸收塔塔选用板板式塔还还是填料料塔，为为什么选选用填料料塔。若若选用填填料塔，塔塔内填料料的形式式、尺寸寸和材质质如何选选定。方方案的确确定需要要加以论论证在技技术上可可行的基基础上考考虑经济济性。第二章 设设计方案案的确定定2.1吸吸收流程程选择2.1.1吸收收工艺流流程的确确定工业上使使用的吸吸收流程程多种多多样，可可以从不不同的角角度进行行分类，从从所用的的吸收剂剂的种类类看，有有仅用一一种吸
8、收收剂的一一步吸收收流程和和使用两两种吸收收剂的两两部吸收收流程，从从所用的的塔设备备数量看看，可分分为单塔塔吸收流流程很多多塔吸收收流程，从从塔内气气液两相相得流向向可分为为逆流吸吸收流程程、并流流吸收流流程等基基本流程程，此外外，还有有用于特特定条件件下的部部分溶剂剂循环流流程。（一）一一步吸收收流程和和两部吸吸收流程程一步流程程一般用用于混合合气体溶溶质浓度度较低，同同时过程程的分离离要求不不高，选选用一种种吸收剂剂即可完完成任务务的情况况。若混混合气体体中溶质质浓度较较高且吸吸收要求求也高，难难以用一一步吸收收达到规规定的吸吸收要求求，但过过程的操操作费用用较高，从从经济性性的角度度分
9、析不不够适宜宜时，可可以考虑虑采用两两步吸收收流程。（二）单单塔吸收收流程和和多塔吸吸收流程程单塔吸收收流程是是吸收过过程中最最常用的的流程，如如过程无无特别需需要，则则一般采采用单塔塔吸收流流程。若若过程的的分离要要求较高高，使用用单塔操操作时，所所需要的的塔体过过高，或或采用两两步吸收收流程时时，则需需要采用用多塔流流程（通通常是双双塔吸收收流程）（三）逆逆流吸收收与并流流吸收吸收塔或或再生塔塔内气液液相可以以逆流操操作也可可以并流流操作，由由于逆流流操作具具有传质质推动力力大，分分离效率率高（具具有多个个理论级级的分离离能力）的的显着优优点而广广泛应用用。工程程上，如如无特别别需要，一一
10、般均采采用逆流流吸收流流程。（四）部部分溶剂剂循环吸吸收流程程由于填料料塔的分分离效率率受填料料层上的的液体喷喷淋量影影响较大大，当液液相喷淋淋量过小小时，将将降低填填料塔的的分离效效率，因因此当塔塔的液相相负荷过过小而难难以充分分润湿填填料表面面时，可可以采用用部分溶溶剂循环环吸收流流程，以以提高液液相喷淋淋量，改改善塔的的操作条条件。本设计采采用单塔塔逆流操操作。2.1.2流程装装置的确确定常用的吸吸收装置置流程主主要有逆逆流操作作、并流流操作、吸吸收及部部分再循循环操作作、多塔塔串联操操作、串串联并联操操作，根根据设计计任务、工工艺特点点，结合合各种流流程的优优缺点，采采用常规规逆流操操
11、作的流流程，传传质平均均推动力力大，传传质速率率快，分分离效率率高，吸吸收及利利用率高高。流程程如下图图：图2.11工艺流流程图2.2吸吸收剂的的选择吸收剂的的选择应应考虑以以下几方方面：(1)溶溶解度: 吸收剂剂对溶质质的溶解解度要大大，以提提高吸收收速率并并减少吸吸收剂的的用量。(2)选选择性: 吸收剂剂对溶质质组分有有良好的的溶解能能力，对对其他组组分不吸吸收或甚甚微。(3)挥挥发度：操作温温度下吸吸收剂的的蒸汽压压要低，以以减少吸吸收和再再生过程程的挥损损失。(4)粘粘度: 吸收剂剂在操作作温度下下粘度要要低，流流动性要要好，以以提高传传质和传传热速率率。(5)其其他： 所选用用的吸收
12、收剂尽量量要无毒毒性、无无腐蚀性性、不易易爆易燃燃、不发发泡、点点低、廉廉价易得得及化学学性质稳稳定一般来说说，任何何一种吸吸收剂都都难以满满足以上上所有要要求，选选用是要要针对具具体情况况和主要要因素，既既考虑工工艺要求求又兼顾顾到经济济合理性性。本设计采采用水作作为吸收收剂，二二氧化硫硫作为溶溶质。2.3吸吸收剂再再生方法法的选择择依据所用用的吸收收剂不同同可以采采用不同同的再生生方案，工工业上常常用的吸吸收剂再再生方法法主要有有减压再再生、加加热再生生及气提提再生等等。A. 减压再生生（闪蒸蒸）吸收剂的的减压再再生是最最简单的的吸收剂剂再生方方法之一一。在吸吸收塔内内，吸收收了大量量溶质
13、后后的吸收收剂进入入再生塔塔并减压压，使得得融入吸吸收剂中中的溶质质得以再再生。该该方法最最适用于于加压吸吸收，而而且吸收收后的后后续工艺艺处于常常压或较较低压力力的条件件，如吸吸收操作作处于常常压条件件下进行行，若采采用减压压再生，那那么解吸吸操作需需要在真真空条件件下进行行，则过过程可能能不够经经济B. 加热再生生加热再生生也是吸吸收剂再再生最常常用的方方法。吸吸收了大大量溶质质后的吸吸收剂进进入再生生塔内并并加热使使其升温温，溶入入吸收剂剂中的溶溶质得以以解吸。由由于再生生温度必必须高于于吸收温温度，因因而，该该方法最最适用于于常温吸吸收或在在接近于于常温的的吸收操操作，否否则，若若吸收
14、温温度较高高，则再再生温度度必然更更高，从从而，需需要消耗耗更高品品位的能能量。一一般采用用水蒸气气作为加加热介质质，加热热方法可可依据具具体情况况采用直直接蒸汽汽加热或或采用间间接蒸汽汽加热。2.4操操作温度度和压力力的确定定2.4.1操作温温度的确确定对于物理理吸收而而言,降低操操作温度度,对吸收收有利.但低于于环境温温度的操操作温度度因其要要消耗大大量的制制冷动力力而一般般是不可可取的,所以一一般情况况下,取常温温吸收较较为有利利.对于特特殊条件件的吸收收操作方方可采用用低于或或高于环环境的温温度操作作.对于化学学吸收,操作温温度应根根据化学学反应的的性质而而定,既要考考虑温度度对化学学
15、反应速速度常数数的影响响,也要考考虑对化化学平衡衡的影响响,使吸收收反应具具有适宜宜的反应应速度.对于再生生操作,较高的的操作温温度可以以降低溶溶质的溶溶解度,因而有有利于吸吸收剂的的再生.而对本设设计而言言，由吸吸收过程程的气液液关系可可知，温温度降低低可增加加溶质组组分的溶溶解度，即即低温有有利于吸吸收，但但操作温温度的低低限应有有吸收系系统的具具体情况况决定。依依据本次次设计要要求，操操作温度度定为220。2.4.2操作作压力的的确定操作压力力的选择择根据具具体情况况的不同同分为三三种：对于物理理吸收,加压操操作一方方面有利利于提高高吸收过过程的传传质推动动力而提提高过程程的传质质速率,
16、另一方方面,也可以以减小气气体的体体积流率率,减小吸吸收塔径径.所以操操作十分分有利.但工程程上,专门为为吸收操操作而为为气体加加压,从过程程的经济济性角度度看是不不合理的的,因而若若在前一一道工序序的压力力参数下下可以进进行吸收收操作的的情况下下,一般是是以前道道工序的的压力作作为吸收收单元的的操作压压力.对于化学学吸收,若过程程由质量量传递过过程控制制,则提高高操作压压力有利利,若为化化学反应应过程控控制,则操作作压力对对过程的的影响不不大,可以完完全根据据前后工工序的压压力参数数确定吸吸收操作作压力,但加大大吸收压压力依然然可以减减小气相相的体积积流率,对减小小塔径仍仍然是有有利的.对于
17、减压压再生(闪蒸)操作,其操作作压力应应以吸收收剂的再再生要求求而定,逐次或或一次从从吸收压压力减至至再生操操作压力力,逐次闪闪蒸的再再生效果果一般要要优于一一次闪蒸蒸效果.本设计中中由吸收收过程的的气液平平衡可知知，压力力升高可可增加溶溶质组分分的溶解解度，即即加压有有利于吸吸收。但但随着操操作压力力的升高高，对设设备的加加工制造造要求提提高，且且能耗增增加，综综合考虑虑，采用用常压1101.3255kPaa。第三章 吸吸收塔设设备及填填料类型型与选择择3.1吸吸收塔设设备的选选择对于吸收收过程，能能够完成成其分离离任务的的塔设备备有多种种，如何何从众多多的塔设设备中选选择合适适的类型型是进
18、行行工艺设设计得首首要工作作。而进进行这一一项工作作则需对对吸收过过程进行行充分的的研究后后，并经经多方案案对比方方能得到到较满意意的结果果。一般般而言，吸吸收用塔塔设备与与精馏过过程所需需要的塔塔设备具具有相同同的原则则要求，即即用较小小直径的的塔设备备完成规规定的处处理量，塔塔板或填填料层阻阻力要小小，具有有良好的的传质性性能，具具有合适适的操作作弹性，结结构简单单，造价价低，易易于制造造、安装装、操作作和维修修等。在液体流流率很低低难以充充分润湿湿填料，或或塔径过过大，使使用填料料塔不很很经济的的情况下下，以采采用板式式塔为宜宜。但作作为吸收收过程，一一般具有有操作液液气比大大的特点点，
19、因而而更适用用于填料料塔。此此外，填填料塔阻阻力小，效效率高，有有利于过过程节能能，所以以对于吸吸收过程程来说，以以采用填填料塔居居多。本次吸收收塔设计计选择填填料吸收收塔。3.2填填料类型型的选择择工业上填填料按形形状和结结构可分分为散装装填料和和规整填填料两类类（65-67页）： (1) 散装填填料 以随机机的方式式堆积在在塔内，以以下是几几种典型型的散装装填料：拉西环填填料 最早的的工业填填料，但但因性能能较差，目目前工业业上已经经很少使使用鲍尔环填填料 是在拉拉西环基基础上的的改进，利利用率有有了很大大提高阶梯环填填料 对鲍尔尔环的改改进，为为目前所所使用的的环形填填料最为为优良的的一
20、种弧鞍 填填料 一般采采用瓷质质材料，易易碎，工工业中不不常用环矩鞍填填料 集环型型与鞍型型优点，是是工业应应用最广广的一种种金属散散装填料料(2) 规整填填料 以一定定的几何何形状，整整齐堆砌砌，工业业用多为为波纹填填料，其其优点是是结构紧紧凑、传传质效率率高、处处理量大大，但不不易处理理粘度大大或有悬悬浮物的的物料，且且造价高高。根据分离离工艺的的要求，考考虑以下下因素：(1)传传质效率率 在满足足工艺条条件的前前提下，选选用传质质效率高高，即HETTP(或HTUU)低的填填料。(2)通通量 保证较较高的传传质效率率前提下下，选用用有较高高泛点或或气相动动能因子子的填料料。(3)填填料层压
21、压降 压降越越小，动动力耗费费越少，操操作费用用越小。(4)操操作性能能 填料具具有较大大操作弹弹性，且且具有一一定的抗抗污堵、抗抗热敏能能力等。3.3填填料规格格的选择择(1)散散装填料料常用主主要有116、25、38、50、76等几种种规格。一般推荐荐： 300时，选25的填填料；时时，选2538的填填料;时，选选用的填填料，但但一般大大塔中常常用的填填料。(2)规规整填料料 从分离离要求、通通量要求求、场地地条件、物物料性质质及设备备投资、操操作费用用等方面面综合考考虑，既既考虑工工艺要求求又兼顾顾到经济济合理性性（67-68页）。3.4填填料材质质的选择择(1)陶陶瓷 具有耐耐腐性及及
22、耐热性性，但质质脆、易易碎，不不宜高冲冲击强度度下使用用。(2)金金属 碳钢对对低腐蚀蚀无腐蚀蚀物系优优先考虑虑，不锈锈钢耐以以外物系系腐蚀，特特种合金金钢价格格高，只只在特殊殊条件下下使用(3)塑塑料 主要包包括PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、 PVVC(聚氯乙乙烯)等，一一般采用用PP(聚丙烯)材质。塑塑料耐腐腐蚀性、耐耐低热性性好，但但具有冷冷脆性，表表面润湿湿性较差差。 一般讲讲，操作作温度较较高但无无显著腐腐蚀性时时，选用用金属填填料；温温度较低低选用塑塑料填料料；物系系具有腐腐蚀性、操操作温度度高，宜宜采用陶陶瓷填料料综上所述述考虑到到本设计计是利用用清水吸吸收SOO，吸收收液显弱
23、弱酸性，有有一定的的腐蚀性性，同时时考虑到到经济的的合理性性及吸收收的效率率，故先先选用聚乙乙烯阶梯梯环，是是否合理理在下面面的计算算中进行行核算校校验（68页）。第四章 吸收塔塔工艺条条件的计计算4.1基基础物性性数据4.1.1液相相物性数数据对于低浓浓度的吸吸收过程程，溶液液的物性性数据可可以近似似取纯水水的物性性数据20时时水的有有关物性性数据如如下（上册附录332页）：密度粘度表面张力力SO2在在水中的的扩散系系数4.1.2气相相物性数数据混合气体体的平均均摩尔质质量为混合气体体的平均均密度为为混合气体体的粘度度可近似似取为空空气的粘粘度，查查手册（上册附录330页）的20空气气的粘度
24、度为在空气中中的扩散散系数为为4.2确确定气液液平衡的的关系有表4.1若干干气体水水溶液的的亨利系系数查的的20下SO亨利利系数为为（下册80页表2-1）：表4.11气体水水溶液的的亨利系系数气体 100 20 3300.24450.35550.4485设计为常常压：相平衡常常数：查化工工原理（上上）附附录（附附录332页）得20时水的的有关物物理数据据如下：密度：摩尔质量量：溶解度系系数为：该系统的的相平衡衡关系可可以表示示为y*mX=35.04XX4.3吸吸收剂及及操作线线的确定定4.3.1吸收剂剂用量的的确定进塔气相相摩尔比比为：；出塔气相相摩尔比比为：进塔惰性性气体流流量为：该吸收过过
25、程属于于低浓度度吸收，平平衡关系系为直线线，最小小液气比比可按下下使计算算，对于纯溶溶剂吸收收过程，进进塔液相相组成为为：一般情况况下取吸吸收剂用用量为最最小用量量的（1.11-2.0）倍时时较为适适宜。取操作液液气比为为：=1.55吸收剂用用量：4.3.2操作线线方程的的确定如图3-1 对逆流流操作吸吸收塔在在任一截截面m-n与塔底底间列物物料衡算算： 吸收塔操操作线方方程式为为：4.4塔塔径计算算4.4.1采用Eckkertt通用关关联图法法计算泛泛点速率率图4.11填料塔塔泛点和和压降的的通用关关联图（查自：化工工原理课课程设计计（化工工传递与与单元操操作课程程设计）对于水吸吸收二氧氧化
26、硫的的过程，操操作温度度及压力力较低，工工业用塑塑料散装装填料，其其中阶梯梯环填料料综合性性能较好好，故选选用聚乙乙烯阶梯梯环填料料。相关数据据：由化化工原理理（上）附附录查20下水水的有关关数据如如下（上册附录332页）：黏度:；密度:塔底混合合气体的的平均摩摩尔质量量 ：故塔内气气体平均均密度为为：气相质量量流量为为：液相质量量流量可可近似按按纯水的的流量计计算即 :Eckeert通用关关联图的的横坐标标为：查图4.1填料料塔泛点点和压降降的通用用关联图图纵坐标标为式中：泛点气气速 mm/sg：重力力加速度度 9.81mm/s22，：气相相，液相相密度 kg/m3：液体粘粘度 mmPas（
27、此处为为1）根据以上上选择知知选取 的塑料料阶梯环环。查 化化工原理理（下）表3-6 ，知 ，4.4.2操作气气速：填料塔塔塔径的大大小是根根据生产产能力与与空塔气气速来计计算。空空塔气速速有下面面经验公公式来确确定。对对于散装装填料，泛泛点率的的经验值值为取4.4.3塔径计计算：圆整后 取：泛点率校校核：填料规格格的校核核：（合适）液体喷淋淋密度U校核：取最小喷喷淋密度度：查 化化工原理理（下）（181页）表3-6 知，单位时间间内每立立方米塔塔截面上上的吸收收剂用量量：经以上的的校核可可知，填填料塔直直径选用用=10000mmm合理。4.4.4单位高高度填料料层压降降（）的的校核由在关联联
28、图计算算填料层层压强降降横坐标为为,由表3.22查的因为 所以4.5填填料层高高度计算算4.5.1传质系系数的计计算（1）有有效面积积（润湿湿面积）气相总传传质单元元高度采采用修正正的恩田田关联式式计算：由表4.2知聚乙烯烯的表4.22填料材材质的临临界表面面张力值值材料钢陶瓷聚乙烯聚氯乙烯烯碳玻璃涂石蜡的的表面 dynn/cmm75613340567320查化工工原理（上上）附附录（331页）得，20时水水的表面面张力为为：液体质量量通量为为：（2）液液相吸收收系数k由下式式计算：=20下下SO在水水中的扩扩散系数数D=1.47（3）气气膜吸收收系数由表4.3知0时SO在空空气中的的扩散系系
29、数：表4.33一些物物质在空空气中的的扩散系系数（0，1011.3kkPa）扩散物质质 扩散系数数扩散物质质 扩散系数数H2N22O2CO2HCllSO2SO3NH30.61110.13220.117800.13380.13000.110300.09950.1700 H2OCC6H6C7H8CH3OHC2H5OHCSS2C2H5OC2H50.22200.07770.007600.13320.10220.008900.0778 根据公式式：表4.44常见填填料的形形状系数数填料类型型球形棒形拉西环弧鞍开孔环值0.7220.75511.1991.455由 查表4.4得则由则气相传质质单元高高度传质
30、单元元数Z:脱吸因数数为：；气相总传传质单元元数为：4.5.2 填料层层高度由，根据设计计经验，填填料层的的设计高高度一般般为所以以取查附，对对于阶梯梯环填料料，,m取则，计计算得填填料层高高度为55200mmm，故故不需要要分段。4.6填填料塔附附属高度度的计算算塔上部空空间高度度，通过过相关资资料可知知，可取取为1.3m，塔塔底液相相停留时时间按11.5mmin考考虑，则则塔釜液液所占空空间高度度为：考虑到气气相接管管所占空空间高度度，底部部空间高高度可取取2.55m，所所以塔的的附属空空间高度度可以取取为。因此塔的的实际高高度取第五章 填料料吸收塔塔附属装装置的选选型5.1液液体分布布器
31、的简简要设计计5.1.1液体体分布器器的选型型液体分布布装置的的种类多多样，有有喷头式式、盘式式、管式式、槽式式、及槽槽盘式等等。工业业应用以以管式、槽槽式、及及槽盘式式为主（81-82页）。性能优良良的液体体分布器器设计时时必须满满足以下下几点：液体分分布均匀匀评价液液体分布布均匀的的标准是是：足够够的分布布点密度度；分布布点的几几何均匀匀性；降降液点间间流量的的均匀性性。分布点点密度。液液体分布布器分布布点密度度的选取取与填料料类型及及规格、塔塔径大小小、操作作条件等等密切相相关，各各种文献献推荐的的值也相相差较大大。大致规律律是：塔塔径越大大，分布布点密度度越小；液体喷喷淋密度度越小，分
32、分布点密密度越大大。对于于散装填填料，填填料尺寸寸越大，分分布点密密度越小小。表55.1列列出了散散装填料料塔的分分布点密密度推荐荐值。表5.11 Ecckerrt的散散装填料料塔分布布点密度度推荐值值塔径，mmm分布点密密度，塔塔截面D=4000330D=7550170D1220042分布点点的几何何均匀性性。分布布点在塔塔截面上上的几何何均匀分分布是较较之分布布点密度度更为重重要的问问题。设设计中，一一般需通通过反复复计算和和绘图排排列，进进行比较较，选择择较佳方方案。分分布点的的排列可可采用正正方形、正正三角形形等不同同方式。降夜点点间流量量的均匀匀性。为为保证各各分布点点的流量量均匀，
33、需需要分布布器总体体的合理理设计、精精细的制制作和正正确的安安装。高高性能的的液体分分布器，要要求个分分布点与与平均流流量的偏偏差小于于6%。操作弹弹性大液液体分布布器的操操作弹性性是指液液体的最最大负荷荷与最小小负荷之之比。设设计中，一一般要求求液体分分布器的的操作弹弹性为224，对于于液体负负荷变化化很大的的工艺过过程，有有时要求求操作弹弹性达到到10以上上，此时时，分布布器必须须特殊设设计。自由截截面积大大液体分分布器的的自由截截面积是是指气体体通道占占塔截面面积最小小应在335%以以上。其它液液体分布布器应结结构紧凑凑、占用用空间小小、制造造容易、调调整和维维修方便便由于该吸吸收塔的的
34、液相负负荷较大大，而气气相负荷荷相对较较低，故故选用槽槽式液体体分布器器。当填料层层高度与与塔径之之比超过过某一数数值时，填填料层需需分段。在在各段填填料层之之间安设设液体再再分布器器，以收收集自上上一填料料层来的的液体，为为下一填填料层提提供均匀匀的液体体分布。由4.55.2节节中知，本次设计的填料层不需要分段,故不需要安装液体再分布器。5.1.2分布点点密度及及布液孔孔数的计计算按照Ecckerrt建议议值，DD为7500mm-12000mmm 时，喷喷淋点密密度为1170点点/m2,因为该该塔液相相负荷较较大，设设计取喷喷淋点密密度为1170点点/ mm2。布液液点数为为点按分布点点几何
35、均均匀与流流量均匀匀的原则则，进行行布点设设计。设设计结果果为：二二级槽共共设七道道，槽侧侧面开孔孔，槽宽宽度为880mmm,槽高高度为2210mmm,两两槽中心心矩为1160mmm,分分布点采采用三角角形排列列。实际际设计布布点数为为n=1132点点，(见示意意图)布液计算算：由L: 液液体流量量 m3/sn: 开开孔数目目: 孔流流系数，取取0.5550.660d0: 孔径，mm: 开孔孔上方的的液位高高度，mm取，图5.11槽式液液体分布布器二级级槽的布布液点示示意图设计取5.2.塔底液液体保持持管高度度的计算算取布液孔孔的直径径为144mm，则则液位保保持管中中的液位位高度可可由公式式
36、：得，即：式中：布液孔孔直径，m L：液液体流率率，m3/s：布液孔孔数：孔流系系数：液体高高度，mm：重力加加速度，m/s2值由小孔孔液体流流动雷诺诺数决定定可取因此，取取根据经验验，则液液位保持持管高度度为：5.3其其它附属属塔内件件的选择择5.3.1 填填料支撑撑板填料支撑撑板的作作用是支支撑塔内内的填料料。常用用的填料料支撑装装置由栅栅板型，孔孔管型，驼驼峰型等等。对于于散装填填料，通通常选用用孔管型型，驼峰峰型支撑撑装置；设计中中，为防防止在填填料支撑撑装置处处压降过过大甚至至发生液液泛，要要求填料料支撑装装置的自自由截面面积应大大于755% 。本次设计计选梁式式气喷式式支撑板板（8
37、3-84页）。5.3.2 填填料压紧紧装置与与床层限限制板对于散装装填料，可可以选用用压紧栅栅板，也也可以选选用压紧紧网板，在在其下方方根据填填料的规规格铺设设一层金金属网，并并将其与与压紧栅栅板固定定。设计计中，为为防止在在填料压压紧装置置处压降降过高甚甚至发生生液泛，要要求压板板或限制制板自由由截面分分率大于于70。本次设计计选用压压紧网板板（84页）。第六章 辅助设设备的选选型6.1管管径的选选择本设计中中填料塔塔有多处处接管，但但主要的的是气体体和液体体的进料料口和出出料口接接管（上上册附录录357页）。在在此分别别以液体体进料管管和气体体进料管管的管径径计算为为例进行行说明。气气体和
38、液液体在管管道中流流速的选选择原则则为：常常压塔气气体进出出口管气气速可取取1020mm/s（高高压塔气气速低于于此值）；液体进进出口流流速可取取0.882.00m/ss（必要要时可加加大些）气相体积积流量液相体积积流量；6.1.1进液管管管径由于清水水无腐蚀蚀性故可可选择热热无缝钢钢管（GB881633-877）取，；查化工工原理（上上）附附录管子子规格知知圆整后取取管规格格为;核算u： 故满足足条件。6.1.2出液管管管径由于本吸吸收操作作中SO在空空气中含含量极低低故吸收收液吸收收前后密密度变化化不大，故故出液口口管径仍仍取6.1.3进气管管管径由于SOO遇水呈呈弱酸性性故对管管道有腐腐
39、蚀所以以选取热热无缝不不锈钢管管（GB/T1449766-944）进气管进进气为常常压进气气，故可可取,；圆整整后去管管的规格格为则实际通通过气体体接管的的气速为为：6.1.4出气管管管径由于本吸吸收操作作中SO在空空气中含含量极低低故吸收收前后气气体体积积变换不不大，故故管径仍仍取6.2泵泵的选取取：离心泵的的选取（上上册附录录362页）：由于输送送清水，故故泵可选选清水泵泵；a) 流量b) 流量所需需的扬程程式中两两截面处处位头差差；两截面面处静压压头之差差；两截面面处动压压头之差差；直管阻阻力；管件、阀阀门局部部阻力；根据前面面设计资资料对上上述公式式各项进进行估算算：管路总阻阻力和所所
40、需压头头计算根根据管路路的平立立面布置置，计算算所得雷雷诺数为为：（湍湍流）利用柏拉拉修斯关关系式有有：根据填料料塔高及及泵的大大体位置置，管路路长取取13米选用三个个90。弯头，三三个截止止阀全开开考虑到安安全系数数，查得得流量的的安全系系数为1.1，扬程程的安全全系数为为1.0051.11因为该吸吸收以清清水为吸吸收剂，由化工原理（上）（362页）附录知可选取IS100-80-160型泵，其性能参数如下表6.11离心泵泵参数转速流量扬程效率 电机功功率必须须气蚀余余量290001003278 15 44核算轴功功率：；故泵的的选取符符合要求求。6.3风风机的选选型：输送气体体SO可选选离心
41、通通风机（上上册附录录365页）；由伯努利利方程知知：通过查化化工原理理（上）附附录知故可选用用4-772-1116CC型离心心通风机机；其特特性参数数为：表6.22 离心通通风机参参数转速r/miin风压Pa风量效率%功率kW800294.256100910.733第七章关关于填料料塔设计计的选材材本设计填填料塔的的设计温温度为20，设设计压力力为1011.3kkPa；由于于塔设备备常年暴暴露与室室外，要要求有足足够的强强度和塑塑度；所所以筒体体、封头头和塔裙裙选用15MMnNiiDR（34页表1-223）合金钢钢，其它它部件选选用Q2335-AA（15页表1-7）的钢材材制的。塔设备的的筒
42、体不不包括腐腐蚀度的的最小厚厚度要求求内径不不小于4mm；综上所述述，筒管管厚度为为10mmm，根据据化工工机械设设备查查D=114000mm，可知知椭圆形形封头厚厚度为12mmm。参考文献献【1】：夏清、陈常贵贵，化工工原理上上、下册册M，天津大大学出版版社，20005【2】：化学与与化工学学院化工工系，化化工原理理课程程设计指指导书，内内蒙古科科技大学学，20007【3】：王立业业，刁玉玉伟等，化化工设备备机械基基础MM，大大连理工工大学出出版社，20006【4】：路秀林林，王者者相等，塔塔设备M，化化学工业业出版社社，20004【5】：潘永亮亮，化工工设备机机械基础础M，科学学出版社社，
43、20007【6】：贾绍义义、柴诚诚敬，化化工原理理课程设设计M，20006【7】：董大亲亲，化工工设备机机械基础础M，化学学工业出出版社，20002附录工艺设计计计算结结果汇总总与主要要符号说说明表1基础础物性数数据和物物料衡算算结果汇汇总项目符号数值与计计量单位位吸收剂（水水）的密密度L998.2溶剂的粘粘度L0.00010005=3.6溶剂表面面张力L72.66=94408996二氧化硫硫在水中中扩散系系数DL5.29910-66混合气体体的平均均摩尔质质量30.775混合气体体的平均均密度1.2557二氧化硫硫在空气气中扩散散系数DG0.0339亨利系数数E3.555103 气液相平平衡常数数35.004溶解度系系数H0.01156 二氧化硫硫进塔摩摩尔比Y10.05526二氧化硫硫出塔摩摩尔比