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1、填料吸取塔课程设计说明书专业：材料工程班级：高聚物 111姓名：李进亮班级学号:指导日教师：期:张晓东化工单元操作课化工单元操作课程设计任务书班级：高聚物 111姓名：李进亮常压下，在填料塔中用清水吸取混合气中的二氧化硫。学号:一、设计条件1. 操作方式：连续操作；2. 生产力气：处理炉气量：2415;3. 操作温度：25 C；4.操作压力：常压；5.进塔混合气含量；二氧化硫的摩尔分数为0.065%;其余为空气；6.进塔吸取剂：清水；7.二氧化硫回收率：95%；二、设计要求1. 流程布置与说明；2. 工艺过程计算；3. 填料的选择；4. 填料塔工艺尺寸确实定；5. 输送机械功率的选型； 三、设
2、计成果1. 设计任务书一份；2. 设计图纸：填料塔工艺条件图 四、设计时间2023 年 5 月 13 日年 5 月 24 日五、主要参考资料1、化工原理课程设计，汤金石，化学工业出版社， 19902、化工工艺设计手册，上海医药设计院3、传质与分别技术，周立雪，化学工业出版社4、流体流淌与传热，张洪流，化学工业出版社5, 、化工单元过程课程设计，王明辉主编，化学工业出版社6、化工单元过程课程设计，刘兵主编，化学工业出版社六、指导教师：张晓东 学制药教研室2023.5名目摘要 . 3前言 . 41.1 吸取技术概况41.2 吸取设备分类4其次章 水吸取二氧化硫填料塔设计72.1 任务及操作条件72
3、.2 吸取剂的选择72.3 填料塔的填料的选择82.4 操作参数的选择92.4.1 操作温度确实定92.4.2 操作压力确实定 .10第三章 吸取塔工艺条件的计算113.1 根底物性数据113.1.1 液相物性数据113.1.2 气相物性数据113.1.3 气液相平衡数据113.2 物料衡算 .123.3 填料塔的工艺尺寸的计算 .143.3.1 空塔气速确实定 .143.3.2 填料规格校核 : .173.3.3 传质单元高度的计算 .173.4填料层压降的计算.213.5 液体分布器计算 .233.5.1 液体分布器 .233.5.2 液体分布器简要设计 .243.5.2.1 液体分布器的
4、选型 .243.5.2.2 分布点密度计算 .243.5.2.3 布液计算 .243.6 其他附件的选择 .253.6.1 离心泵的计算与选择 .253.6.2 多孔型液体分布器 .263.6.3 直管式多孔分布器 .263.6.4 排管式多孔分布器 .263.6.5 填料支撑板 .263.6.6 填料压板与床层限制板 .263.6.7 气体进出口装置与排液装置 .273.6.8 人孔 .27主要符号说明 . 28完毕语 . 30摘要吸取是利用混合气体中各组分在液体中的溶解度的差异来分别气态均 相混合物的一种单元操作。气液两相的分别是通过它们亲热的接触进展的，在正常操作下，气相 为连续相而液相
5、为分散相，气相组成呈连续变化，气相中的成分渐渐被分 离出来。填料塔是气液呈连续性接触的气液传质设备，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力气较高，争论说明，在压力小于 0.3MPa 时， 填料塔的分别效率明显优于板式塔。这次课程设计的任务是用清水吸取空气中的二氧化硫，然后再进展解 吸处理得到二氧化硫。要求设计包括塔径、填料塔高度、塔管的尺寸等， 需要通过物料衡算得到所需要的根底数据，然后进展
6、所需尺寸的计算得到 各种设计参数，为图的绘制打根底，供给数据参考。关键词：填料塔 吸取 二氧化硫、, 、- 前言1.1 吸取技术概况当气体混合物与适当的液体接触，气体中的一个或者几个组分溶解与 液体中，而不能溶解的组分仍留在气体中，使气体得以分别。吸取过程是 化工生产中常用的气体混合物的分别操作，其根本原理是利用混合物中各 组分在特定的液体吸取剂中的溶解度不 同，实现各组分分别的单元操作 。1.2 吸取设备分类在吸取过程中，质量交换是在两相接触面上进展的。因此，吸取设备应具 有较大的气液接触面， 按吸取外表的形成方式， 吸取设备可分为以下几类：（1） 外表吸取器 吸取器中两相间的接触面是静止液
7、面外表吸取器本身的液面或流淌的 液膜外表膜式吸取器。这类设备中的接触外表在相当大的程度上打算于 吸取器构件的几何外表。这类设备还可分为以下几种根本类型：水平液面的外表吸取器：在这类吸取器中，气体在静止不动或缓慢流淌 的液面上通过，液面即为传质外表，由于传质外表不大，所以此种外表吸 收器只适用于生产规模较小的场合。通常将假设干个气液逆流运动的吸取器 串联起来使用。为了能使液体自流，可将吸取器排列成阶梯式，即沿流体 的流向，后一个吸取器低于前一个吸取器。水平液面的外表吸取器的效率极低，现在应用已很有限。只有从体积量不 大的气体中吸取易溶组分，并同时需要散除热量的状况下才承受它们。这 类吸取器有时还
8、用于吸取高浓度气体混合物中的某些组分。液膜吸取器：在液膜吸取器中，气液两相在流淌的液膜外表上接触。液 膜是沿着圆管或平板的纵向外表流淌的。有三种类型的液膜吸取器： 列管式吸取器：液膜沿垂直圆管的内壁流淌；板状填料吸取器：填料是一些平行的薄板，液膜沿垂直薄板的两测流淌； 升膜式吸取器：液膜向上反向流淌。目前，液膜吸取器应用比较少，其中最常见的是列管式吸取器，常用于从 高浓度气体混合物同时取出热量的易溶气体 氯化氢，二氧化硫的吸取 填料吸取器填料吸取器是装有各种不同外形填料的塔。喷淋液体沿填料 外表流下，气液两相主要在填料的润湿外表上接触。设备单位体积内的填 料外表积可以相当大，因此，能在较小的体
9、积内得到很大的传质外表。但 在很多状况下，填料的活性接触外表小于其几何外表。填料吸取器：填料吸取器一般作成塔状，塔内装有支撑板，板上堆放填 料层。喷淋的液体通过分布器洒向填料。在吸取器内，填料在整个塔内堆 成一个整体。有时也将填料装成几层，每层的下边都设有单独的支撑板。 当填料分层堆放时，层与层之间常装有液体再分布装置。在填料吸取器中，气体和液体的运动常常是逆流的。而很少承受并流操作。 但近年来对在高气速条件下操作的并流填料吸取器赐予另外很大的关注。在这样高的气速下，不但可以强化过程和缩小设备尺寸，而且并流的阻力降也要比逆流时显着降低。这样高的气速在逆流时由于会造成液泛，是不 可能到达的。假设
10、两相的运动方向对推动力没有明显的影响，就可以承受 这种并流吸取器。填料吸取器的缺乏之处是难于除去吸取过程中的热量。通常使用外接冷却 器的方法循环排走热量。曾有人提出在填料层中间安装冷却组件从内部除 热的设想，但这种构造的吸取器没有得到推广。机械液膜吸取器：机械液膜吸取器可分为两类。在第一类设备中，机械 作用用来生成和保持液膜。属于这一类的有圆盘式液膜吸取器。当圆盘转 到液面上方时，便被生成的液膜所掩盖，吸取过程就在这一层液膜外表上 进展。圆盘的圆周速度为 0.2 0.3 米秒。这种吸取器的传质系数与填料 吸取器相近。第一类设备没有什么明显的优点， 并由于有转动部件的存在而使构造复 杂化，同时还
11、增加了能量消耗。因此这类设备没有得到推广。其次类设备的有用意义较大。 在这类设备中， 转子的转动用来使两相混 合，促使传质过程得到强化。 这种设备称之为 “转子液膜塔”，常用于热稳 定性较差物质的精馏。明显，这种设备也可用于吸取操作。（2） 鼓泡吸取器在这种吸取器中，接触外表是随气流而扩展。在液体中呈小气泡和喷射状 态分布。这样的气体运动鼓泡是以其通过布满液体的设备连续的鼓 泡或通过具有不同形式塔板的塔来实现。在充填填料的吸取器中，也可 看到气体和液体相互作用的特征。这一类吸取器也包括以机械搅拌混合液 体的鼓泡吸取器。鼓泡吸取器中，接触外表是由流体动力状态气体和液 体的流量所打算的。（3） 喷
12、洒吸取器喷洒吸取器中的接触外表是在气相介质中喷洒细小液滴的方法而形成的。接触外表取决于流体动力学状态液体流量。这一类的吸取器有：吸取器 中液体的喷洒是用喷雾器喷洒或空心的吸取器；用高速气体运动流的高 速并流喷洒吸取器；或用旋转机械装置的机械喷洒吸取器。在这些不同形式的设备中，现在最通用的是填料塔吸取器。其次章水吸取二氧化硫填料塔设计2.1任务及操作条件操作方式：连续生产生产力气：处理气量为 2415 m3=132 点，布液点示意图如以下图。3.523 布液计算重力型液体分布器布液力气计算4Ls1/24 76321.55/998.2 36001/20.014md0 二2gAH严叫f .14132
13、 X 0.672 9.18況況汇0.16 二图 3-3 槽式液体分布器二级槽的布液点示意图3.6其他附件的选择3.6.1 离心泵的选择由于该吸取以清水为吸取剂，且依据计算可知选用离心泵型号为： 泵比较适宜IS 单级单吸离心表 3-2必需汽蚀 余转速功率kW量(rmin)流量 vnh扬程 H m效率 n%(NPSH)r m轴功率电机功2.5率10012.5764.4814507.53.6.2 多孔型液体分布器多孔型液体分布器系借助孔口以上的液体层静压或泵送压力使液体通过小 孔注入塔内。3.6.3 直管式多孔分布器依据直管液量的大小，在直管下方开 26 排对称小孔，孔径与孔数依液 体的流量范围确定
14、，通常取孔径 26mm,孔的总面积与及进液管截面积 大致相等，喷雾角依据塔径承受30。或 45,直管安装在填料层顶部以 上约 300mm 此形分布器用于塔径 600800mm 对液体的均布要求不高的 场合。依据要求，也可以承受环形管式多孔分布器。3.6.4 排管式多孔分布器支管上孔径一般为 35mm 孔数依喷淋点要求打算。支管排数、管心距及 孔心距依塔径和液体负荷调整。一般每根支管上可开13 排小孔，孔中心线与垂直线的夹角可取 15、22.5 、30或 45等，取决于液流达 到填料外表时的均布状况。主管与支管直径由送液推动力打算，如用液柱 静压送液，中间垂直管和水平主管内的流速为 0.20.3
15、ms,支管流速取为 0.150.2ms；承受泵送液则流速可提高。3.6.5 填料支撑板填料支撑板用于支撑塔填料及其所特有的气体、液体的质量，同时起着气液流道及其体均布作用。故要求支撑板上气液流淌阻力太大，将影响塔的 稳定操作甚至引起塔的液泛。支撑板大体分为两类，一类为气液逆流通过的平板支撑板，板上有筛孔或为栅板式；另一类斯气体喷射型，可分为圆柱升气管式的气体喷射型支撑 板和梁式气体喷射型支撑板。平板型支撑板构造简洁，但自由截面分率小，且因气液流同时通过板上筛 孔或栅缝，故板上存在液位头。气体喷射性支撑板气液分道，即有利于气 体的均匀安排，又避开了液体在板上聚拢。梁式构造强度好，装卸便利， 可提
16、高大于塔截面的自由截面，且允许气液负荷较大，其应用日益受到重 视。当塔内气液负荷较大或负荷波动较大时， 塔内填料将发生浮动或相互撞击， 破坏塔的正常操作甚至损坏填料，为此，一般在填料层顶部设压板或床层 限制板。3.6.6 填料压板与床层限制板填料压板系藉自身质量压住填料但不致压坏填料；限制板的质量轻，需固 定于塔壁上。一般要求压板或限制板自由截面分率大于70。3.6.7 气体进出口装置与排液装置填料塔的气体进口既要防止液体倒灌，更要有利于气体的均匀分布。对500mn 直径以下的小塔，可使进气管伸到塔中心位置，管端切成45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
17、可制成下弯的锥形扩大器，或承受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 装置是在气体出日处装一除沫挡板，或填料式、丝网式除雾器，对除沫要 求高时可承受旋流板除雾器。液体出口装置既要使塔底液体顺当排出，又能防止塔内与塔外气体串通， 常压吸取塔可承受液封装置。常压塔气体进出口管气速可取 1020ms 高压塔气速低于此值；液体进 出口气速可取 0.81.5ms 必要时可加大些管径依气速打算后，应按标 准管规定进展圆整。3.6.8 人孔公称压力公称直径密封面型标准号常压450 mm平面FSHG表 3-7主要符号说明亨利系数，气体的粘度，平衡常数水的密度和液体
18、的密度之比重力加速度，分别为气体和液体的密度，分别为气体和液体的质量流量，气相总体积传质系数，填料层高度，塔截面积，气相传质单元高度，气相总传质单元数以分压差表示推动的总传质系数，单位体积填料的润湿面积 以分压差表示推动力的气膜传质系数，溶解度系数，以摩尔浓度差表示推动力的液摩尔传质系数， 气体通过空塔截面的质量流速，气体常数，溶质在气相中的集中系数，塔径，填料层分段高度，操作压力，压力降，空塔气速，泛点气速，气相摩尔比气相摩尔分数外表张力，填料因子，参考资料1 杨祖荣，刘丽英，刘伟 . 化工原理 . 北京. 化学工业出版社2 陈敏恒，丛德滋，方图南，齐鸣斋编 .化工原理.下册第三版 .北京.
19、化学工业出版社 ,2023.53 刘志丽主编 . 化工原理 . 化学工业出版社 ,20234 吉林化学工业公司设计院，化学工业部化工设计公司主编 . 化工工艺算 图第一册 .常用物料物性数据 . 北京. 化学工业出版社 ,1982.105 马江权，化工原理课程设计其次版 . 江苏工业学院， 2023.6 厉玉鸣主编 . 化工仪表及自动化 . 第四版 . 北京 . 化学工业出版社，2 0 1 0 . 77 贾绍义，柴诚敬主编 . 化工原理课程设计化工传递与单元操作课程设计. 天津.天津大学出版社， 2023.88 陈敏恒，丛德滋，方图南，齐鸣斋编 . 化工原理 . 上册第三版 . 北京. 化 学
20、工业出版社 ,2023.59 王明辉编著 . 化工单元过程课程设计 . 化学工业出版社 . 202310 吉林化学工业公司设计院，化工部中国环球化学工程公司主编 工艺算图 . 第三册化工单元操作 . 北京. 化学工业出版社 ,1993.311 叶世超,夏素兰等编 .科学出版社.化工原理 下册12 蒋维均,雷良恒,刘茂林编.清华大学出版社 .化工原理 下册13 蒋维均,余立编著 .清华大学出版社 . 化工原理 流体流淌与传热 .完毕语. 化工化工原理课程设计进展两个星期已经接近尾声了。两个星期以来，从 最初对课程设计的恐惊与渴望，到如今的生疏与自信，我体会到了其实做 成一件事只需要脚踏实地， 要
21、做好一件事还需要大胆创，不拘一格。两 个星期以来，虽然辛苦，但是收获的是成就感与欣慰。在这次的课程设计中，需要查阅大量的资料，扫瞄各种信息。由此锻 炼了我们搜集有用文献的力气。另外，对于一次独立的课程设计任务，同 时需要用到 word 文档排版等有关计算机力气。最为重要的是，借此时机， 稳固复习了化工原理有关学问，尤其是有关吸取方面的内容。让理论在自 己的设计中尽可能接近现实。总之，本次课程设计， 无论对于将来的毕业 设计，还是参与各种专业学问的大型竞赛，以及走向工作岗位，都有确定 的根底作用。在此次课程设计中，我得到了张教师的指导与帮助，这对于我的任务 的顺当完成和设计的质量上都有很大的提高。我诚意感谢教师的教育！