化工原理课程之二氧化硫吸收设计dedx.docx

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1、目录目录1摘要3第1章绪绪论511吸吸收技术概况512 吸收设设备的发发展61.3吸吸收在工工业生产产中的应应用7第2章设设计方案案72.1吸吸收剂的的选择772.2 吸收流流程的选选择82.2.1 气气体吸收收过程分分类82.2.2吸收收装置的的流程992.3吸吸收塔设设备及填填料的选选择92.3.1 吸吸收塔设设备92.3.2 填填料的选选择1002.4 吸收剂剂再生方方法的选选择1002.5 操作参参数的选选择111第3章吸吸收塔的工工艺计算算113.1 基础物物性数据据113.1.1 液液相物性性数据1113.1.2 气气相物性性数据1123.1.3气液液相平衡衡数据1123.2物物料

2、衡算算123.3塔塔径计算算133.3.1 塔径的的计算1133.3.2泛点点率校核核：1443.3.4液体体喷淋密密度得校校核：1143.4 填料层层高度的的计算1143.4.1 传传质单元元数的计计算1443.4.2传质质单元高高度的计计算1553.4.3填料料层高度度的计算算163.5 填料塔塔附属高高度的计计算1773.6 液体分分布器计计算1773.6.1液体体分布器器的选型1883.6.2布液液孔数的的计算1183.6.3布液液计算1183.7 其他附附属塔内内件的选选择1883.7.1填料料支承装装置的选选择1883.7.2填料料压紧装装置1993.7.3塔顶顶除雾器器193.8

3、吸吸收塔的的流体力力学参数数计算2203.81 吸收收塔的压压力降2203.8.2 吸吸收塔的的泛点率率213.8.3 气气体动能能因子2213.9 附属设设备的计计算与选选择2113.9.1 离离心泵的的选择与与计算2213.9.2吸收收塔主要要接管尺尺寸选择择与计算算22工艺设计计计算结结果汇总总与主要要符号说说明233设计过程程的评述述和有关关问题的的讨论226主要参考考文献227结束语228吸收操作作系统的的工艺流流程图229吸收操作作系统的的设备条条件图330摘要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时发生

4、生传质，实实现气液液混合物物的分离离。一般般说来，完完整的吸吸收过程程应包括括吸收和和解吸两两部分。在在化工生生产过程程中，原原料气的的净化，气气体产品品的精制制，治理理有害气气体，保保护环境境等方面面都广泛泛应用到到气体吸吸收过程程。填料料塔由于于其通量量大，阻阻力小，压压降低，操操作弹性性大，塔塔内持液液量小，填填料易用用耐腐蚀蚀材料制制造，结结构简单单，分离离效率高高等优点点， 使使得其在某些处处理量大大要求压压降小的的分离过过程中得得到了广广泛的应应用并作作为主要要设备之之一，越越来越受受到青睐睐。本设计任任务是用用20清水洗洗收录其其中的。对对于气体体的吸收收应该采采用气液液传质设设

5、备填料料塔，因因为它具具有较高高的比表表面积。用用水吸收收属中等等溶解度度的吸收收过程，为为提高传传质效率率，选用用逆流吸吸收流程程。在此此吸收过过程中，操操作温度度及操作作压力较较低，选选用塑料料散装填填料。因因塑料阶阶梯环的的综合性性能较好好，所以以选用DDN8聚聚丙烯阶阶梯环填填料。梁梁型支承承板的性性能优良良，有利利于气液液传质，因因此选用用梁型支支承板。因因该吸收收塔液相相负荷较较大，而而气相负负荷相对对较低，故故选用槽槽式液体体分布器器。关键词:吸收-填料料塔-逆流 第1章 绪论论11吸吸收技术术概况利用混合合气体中中各组分分在同一一种溶剂剂（吸收收剂）中中溶解度度的不同同分离气气

6、体混合合物的单单元操作作称为吸吸收。吸吸收是分分离气体体混合物物最常见见的单元元操作之之一。工业吸收收操作是是在吸收收塔内进进行的。在在吸收操操作中，通通常将混混合气体体中能够够溶解于于溶剂中中的组分分称为溶溶质或吸吸收质，以以A表示示;而不不溶或微微溶的组组分称为为载体或或惰性气气体，以以B表示示；吸收收所用的的溶剂称称为吸收收剂，以以S表示示；经吸吸收后得得到的溶溶液称为为吸收液液;被吸吸收后排排出吸收收塔的气气体称为为吸收尾气。吸吸收就是是吸收质质从气相相转入液液相的过过程11。吸收过程程通常在在吸收塔塔中进行行。根据据气、液液两相的的流动方方向，分分为逆流流操作和和并流操操作两类类，工

7、业业生产中中以逆流流操作为为主，吸吸收剂以以塔顶加加入自上上向下流流动，与与从下向向上流动动的气体体接触，吸收了吸收质的液体从塔底排出，净化后的气体从塔顶排出。吸收塔操作示意图如图片2-1所示。在工业生生产中，除除以制取取溶液产产品为目目的的吸收(如如用水吸吸收HCCl气制制取盐酸酸等)之之外，大大都要将将吸收液液进行解解吸，以以便得到到纯净的的溶质或或使吸收收剂再生生后循环环使用。解解吸也称称为脱吸吸，它是是使溶质质从吸收收液中释释放出来来的过程程，解吸吸通常在在解吸塔塔中进行行。图片片2-22所示为为洗油脱脱除煤气气中粗苯苯的流程程简图。图图中虚线线左侧为为吸收部部分，在在吸收塔塔中，苯苯

8、系化合合物蒸汽汽溶解于于洗油中中，吸收收了粗苯苯的洗油油(又称称富油)由吸收收塔底排排出，被被吸收后后的煤气气由吸收收塔顶排排出。图图中虚线线右侧为为解吸部部分，在在解收塔塔中，粗粗苯由液液相释放放出来，并并为水蒸蒸汽带出出，经冷冷凝分层层后即可可获得粗粗苯产品品，解吸吸出粗苯苯的洗油油(也称称为贫油油)经冷冷却后再再送回吸收收塔循环环使用。吸收塔设设备是气气液接触触的传质质设备，一一般可分分为逐级级接触型型和微分分接触型型两类。板板式塔属属于逐级级接触型型的气液液传质设设备，它它是在塔塔体内按按照一定定距离设设置许多多塔盘，气气体以鼓鼓泡或喷喷射的方方式穿过过塔盘上上的液层层。填料料塔属于于

9、微分接接触型气气液传质质设备，它它是在塔塔体内装装有一定定数量的的填料，填填料的作作用是提提供气液液间的传传质面积积。在塔塔内液体体沿填料料表面下下流，形形成一层层薄膜，气体沿填填料空隙隙上升，在在填料表表面的液液层与气气体的界界面上进进行传质质过程2。12 吸收设设备的发发展 吸吸收操作作主要在在填料塔塔和板式式塔中进进行，几几种常用用的吸收收塔有填填料塔、湍湍球塔、板板式塔等等。其中中填料塔塔的应用用较为广广泛。填料塔的的历史较较久，早早在199世纪中中期已开开始用于于生产，到到20世世纪初，人人们以碎碎石、短短管段等等为填料料用来蒸蒸馏原油油，改进进了原来来的釜式式蒸馏技技术，促促进了石

10、石油工业业的发展展。但由由于当时时对填料料两相的的流动研研究很少少，塔的的优越性性未能全全部发挥挥，故不不久就为为泡罩塔塔所取代代。后来来随着石石油、酸酸碱、肥肥料、石石油化工工等工业业的飞速速发展，人人们对填填料塔的实实践和认认识才进进一步不不断加深深，制造造了多种种形式的的填料；对填料料塔的压压降和泛泛点得出出了较为为可靠的的关联式式，为设设计和操操作提供供了依据据3。填料塔，它由外外壳、填填料、填填料支承承、液体体分布器器、中间间支承和和再分布布器、气气体和液液体进出出口接管管等部件件组成，塔塔外壳多多采用金金属材料料，也可可用塑料料制造。填料是填填料塔的的核心，它它提供了了塔内气气液两

11、相相的接触触面，填填料与塔塔的结构构决定了了塔的性性能。填填料必须须具备较较大的比比表面，有有较高的的空隙率率、良好好的润湿湿性、耐耐腐蚀、一一定的机机械强度度、密度度小、价价格低廉廉等。常常用的填填料有拉拉西环、鲍鲍尔环、弧弧鞍形和和矩鞍形形填料，220世纪80年年代后开开发的新新型填料料如QHH1型型扁环填填料、八八四内弧弧环、刺刺猬形填填料、金金属板状填填料、规规整板波波纹填料料、格栅栅填料等等，为先先进的填填料塔设设计提供供了基础础。塔填料的的研究与与应用已已获得长长足的发发展，鲍鲍尔环、阶阶梯环、莱莱佛厄派派克环、金金属环矩矩鞍等的的出现标标志着散散装填料料朝高通通量、高高效率、低低

12、阻力方方向发展展有新的的突破。规规整填料料在工业业装置大大型化和和要求高高分离效效率的情情况下，倍倍受重视视，已成成为塔填填料的重重要品种种。其中中金属与与塑料波波纹板造造价适中中，抗污污力强，操操作性能能好，并并易于工工业应用用，可作作为通用用填料使使用；栅栅格填料料对液体体负荷和和允许压压降要求求苛刻的的过程十十分有利利，并具有自自净机能能，即使使应用在在污垢系系统也能能长期稳稳定运转转；脉冲冲填料独独特的结结构使之之在大流流量、大大塔径下下也不会会发生偏偏流，极极易工业业放大，从从发展上上看很有有希望。 近近年来，工工程界对对填料塔塔进行了了大量的的研究工工作，主主要集中中在以下下几个方

13、方面：(1) 开发多种种形式、规规格和材材质的高高效、低低压降、大大流量的的填料；(2) 与不同填填料相匹匹配的塔塔内件结结构；(3) 填料层中中液体的的流动及及分布规规律；(4) 蒸馏过程程的模拟拟。 填填料塔的的基本特特点是结结构简单单，压力力降小，传传质效率率高，便便于采用用耐腐蚀蚀材料制制造等。对对于热敏敏性及容容易发泡泡的物料料，更显显出其优优越性。过过去，填填料塔多多推荐用用于0.60.77m以下下的塔径径。近年年来，随随着高效效新型填填料和其其他性能能内件的的开发，以以及人们们对填料料流体力力学，放放大效应应及传质质机理的的深入研研究，使使填料塔塔技术得得到了迅迅速发展展4。1.

14、3吸吸收在工工业生产产中的应应用气体吸收收在化工工生产中中的应用用大致有有以下几几种。 (1) 制备液体体产品 如用用水吸收收HCLL制备盐盐酸，用用水吸收收甲醛蒸蒸汽制福福尔马林林溶液等等，都是是吸收操操作。(2) 净化气体体或精制制气体 如用用水脱除除合成氨氨原料中中的COO2，用用丙酮脱脱除石油油裂解气气中的乙乙炔等，其其目的是是出去气气体中的的有害成成分，便便于气体体在工序序中能顺顺利进行行。(3) 回收有用用物质 工艺艺尾气中中含有一一些有价价值的物质，通通过吸收收可以为为这些物物质找到到新的用用途，做做到物尽尽其用。(4) 保护环境境 在在排放到到大气的的工艺尾尾气中可可能含有有对

15、人或或其他生生物有害害的物质质，比如如硫的化化合物、氨氨的化合合物等。这这些有害害物质如如果不除除，将造造成环境境污染。通过吸收，可以在排放前除去这些有害物，做到达标排放1。第2章 设计计方案2.1吸吸收剂的的选择 吸收操操作的好好坏在很很大程度度上取决决于吸收收剂的性性质。选选择吸收收剂时在在，主要要考虑以以下几点点：(1) 溶解度度大 吸吸收剂对对溶质组组分的溶溶解度越越大，则则传质推推动力越越大，吸吸收速率率越快，且吸收剂的耗用量越少，操作费用较低。 (2) 选择性性好 吸吸收剂应应对溶质质组分有有较大的的溶解度度，而对对混合气气体中的的其它组组分溶解解度甚微微，否则则不能实实现有效效的

16、分离离。 (3) 挥发性性好 在吸收收过程中中，吸收收尾气往往往为吸吸收剂蒸蒸汽所饱饱和。故故在操作作温度下下，吸收收剂的蒸蒸汽压要要低，以以减少吸吸收剂的的损失量量。 (4) 粘度低低 吸吸收剂在在操作温温度下的的粘度越越低，其其在塔内内的流动动阻力越越小，扩扩散系数数越大，这这有助于于传质速速率的提提高。（5）易易再生 当富富液不作作为产品品时，吸吸收剂要要易再生生，以降降低操作作费用。要要求溶解解度对温温度的变变化比较较敏感，即即不仅在在低温下下溶解度度要大，平平衡分压压要小；而且随随着温度度升高，溶解度应迅速下降，平衡分压应迅速上升，则被吸收的气体解吸，吸收剂再生方便。(6) 其它 所

17、选用用的吸收收剂应尽尽可能无无毒性、无无腐蚀性性、不易易燃易爆爆、不发发泡、冰冰点低、价价廉易得得，且化化学性质质稳定、经经济安全全1。在实际生生产中满满足所有有要求的的吸收剂剂是不存存在的。应应从满足足工艺要要求出发发，对可可供选择择的吸收收剂做全全面的评评价，作作出科学学、经济济、合理理的选择择。综上所述述，考虑虑吸收剂剂的选用用标准，在在二氧化化硫的吸吸收过程程中，采采用清水水为吸收收剂。2.2 吸收流流程的选选择2.2.1 气气体吸收收过程分分类气体吸收收过程通通常按以以下方法法分类。 (1) 单组分分吸收与多组组分吸收收:吸收收过程按按被吸收收组分数数目的不不同，可可分为单单组分吸吸

18、收和多多组分吸吸收。若若混合气气体中只只有一个个组分进进入液相相，其余余组分不不溶（或或微溶）于吸收剂，这种吸收过程称为单组分吸收。反之，若在吸收过程中，混合气中进入液相的气体溶质不止一个，这样的吸收称为多组分吸收。 (2) 物理吸吸收与化化学吸收收: 在在吸收过过程中，如如果溶质质与溶剂剂之间不不发生显显著的化化学反应应，可以以把吸收收过程看看成是气气体溶质质单纯地地溶解于于液相溶溶剂的物物理过程程，则称称为物理理吸收。相相反，如如果在吸吸收过程程中气体体溶质与与溶剂(或其中中的活泼泼组分)发生显显著的化化学反应应，则称称为化学学吸收。 (3) 低浓度度吸收与与高浓度度吸收:在吸收收过程中中

19、，若溶溶质在气气液两相相中的摩摩尔分率率均较低低（通常常不超过过0.11），这这种吸收收称为低低浓度吸吸收；反反之，则则称为高高浓度吸吸收。对对于低浓浓度吸收收过程，由由于气相相中溶质质浓度较较低，传传递到液液相中的的溶质量量相对于于气、液液相流率率也较小小，因此此流经吸吸收塔的的气、液液相流率率均可视视为常数数。 (4) 等温吸吸收与非非等温吸吸收:气体溶溶质溶解解于液体体时，常常由于溶溶解热或或化学反反应热，而而产生热热效应，热热效应使使液相的的温度逐逐渐升高高，这种种吸收称称为非等等温吸收收。若吸吸收过程程的热效效应很小小，或虽虽然热效效应较大大，但吸吸收设备备的散热热效果很很好，能及时

20、时移出吸吸收过程程所产生生的热量量，此时时液相的的温度变变化并不不显著，这这种吸收收称为等等温吸收收6。 2.2.2吸收收装置的的流程吸收装置置的流程程主要有有以下几几种。 （11）逆流流操作 气相自自塔底进进入塔顶顶排出，液液相自塔塔顶进入入塔底排排出，此此即逆流流操作。逆逆流操作作的特点点是，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，吸吸收剂利利用率高高。工业业生产中中多采用用逆流操操作。 （22）并流流操作 气液两两相均从从塔顶流流向塔底底，此即即并流操操作。并并流操作作的特点点是，系系统不受受液流限限制，可可提高操操作气速速，以提提高生产产能力。并并流操作作通常用用于以下

21、下情况：当吸收收过程的的平衡曲曲线较平坦时时，流向向对推动动力影响响不大；易溶气气体的吸吸收或处处理的气气体不需需要吸收收很完全全；吸收收剂用量量特别大大，逆流流操作易易引起液液泛。 （33）吸收收剂部分分再循环环操作 在逆流流操作系系统中，用用泵将吸吸收塔排排出液体体的一部部分冷却却后与补补充的新新鲜吸收收剂一同同送回塔塔内，即即为部分分再循环环操作。通通常用于于以下情情况：当当吸收剂剂用量较较小，为为提高塔塔的液体体喷淋密密度；对对于非等等温吸收收过程，为为控制塔塔内的温温升，需需取出一一部分热热量。该该流程特特别适宜宜于相平平蘅常数数m植很很小的情情况，通通过吸收收液的部部分再循循环，提

22、提高吸收收剂的使使用效率率。应予予指出，吸吸收剂部部分再循循环操作作较逆流流操作的的平均推推动力要要低，且需要要设置循循环泵，操操作费用用增加。（4）多多塔串联联操作 若设计计的填料料层高度度过大，或或由于所所处理物物料等原原因需要要经常清清理调料料，为便便于维修修，可把把填料层层分装在在几个串串联的塔塔内，每每个吸收收塔通过过的吸收收剂和气气体量都都相等，即即为多塔塔串联操操作。此此种操作作因塔内内需要留留较大空空间，输输液、喷喷淋、支支承板等等辅助装装置增加加，使设设备投资资加大。（5）串串联并联混混合操作作 若吸吸收过程程处理的的液量很很大，如如果用通通常的流流程，则则液体在在塔内的的喷

23、淋密密度过大大，操作作气速势势必很小小（否则则易引起起塔的液液泛），塔塔的生产产能力很很低。实实际生产产中可采采用气相相作串联联、液相相作并联联的混合合流程。用水吸收收二氧化化硫属中中等溶解解度的吸吸收过程程，为提提高传质质效率，选选用逆流流吸收流流程。因因用水作作为吸收收剂，且且二氧化化硫不作作为产品品，故采采用纯溶溶剂772.3吸吸收塔设设备及填填料的选选择2.3.1 吸吸收塔设设备对于吸收收过程，塔塔设备有有多种，如如何选择择合适的的类型是是进行工工业设计计的首要要工作。而而进行这这一项工工作则主主要对吸吸收过程程进行充充分的研研究后，并并经过多多方案对对比方能能得到较较满意的的结果。一

24、一般而言言，吸收收用塔设设备与精精馏过程程所需要要的塔设设备具有有相同的的原则要要求，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。但作为吸吸收过程程，一般般具有操操作液气气比大的的特点，因因而更适适用于填填料塔。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。但但在液体体流率很很低难以以充分润润湿填料料，或塔塔径过大大，使用用填料不不很经济济的情况况下，以以采用板板式塔为为宜。本设计过

25、过程采用用填料塔塔作为吸吸收设备备8。2.3.2 填填料的选选择塔填料是是填料塔塔中气液液接触的的基本构构件，其其性能的的优劣是是决定填填料塔操操作性能能的主要要因素，因因此，塔塔填料的的选择是是填料塔塔设计的的重要环环节。在选择塔塔填料时时应考虑虑如下几几个问题题：（1）比比表面积积要大 比比表面积积a是指指单位体体积的填填料层所所具有的的表面积积，大的的比表面面积和良良好的润润湿性能能有利于于传质速速率的提提高。（2）空空隙率大大 空空隙率是指单单位体积积的填料料所具有有的空隙隙体积，填填料的空空隙率大大，气液液通过的的能力大大，气体体流动的的阻力小小，填料料的空隙隙率一般般在0.45-0

26、.995范围围。（3）堆堆积密度度小 堆积密密度是指单单位体积积填料的的质量，在在机械强强度允许许的条件件下，填填料壁要要尽量减减薄，以以减小填填料的堆堆积密度度，从而而既可降降低成本本又可增增加空隙隙率。（4）填填料的几几何形状状 填填料的几几何形状状对填料料的流体体力学和和传质性性能有着着重要的的影响。（5）填填料的材材质 工业上上，填料料的材质质分为陶陶瓷、金金属和塑塑料三大大类，不不同的材材质适应应于不同同的操作作条件9。该流程的的操作压压力及温温度较低低，工业业上通常常选用塑塑料散装装填料，在在塑料散散装填料料中，塑塑料阶梯梯环填料料的综合合性能较较好，故故此选用用DN338聚丙丙烯

27、阶梯梯环填料料。 阶阶梯环是是对鲍尔尔环的改改进。与与鲍尔环环相比，阶阶梯环高高度减少少了一半半，并在在一端增增加了一一个锥形形翻边。锥锥形翻边边不仅增增加了填填料的机机械强度度，而且且使填料料表面由由线接触触为主变变成以点点接触为为主，这这样不但但增加了了填料间间的空隙隙，同时时成为液液体沿填填料表面面流动的的汇集分分散点，可可以促进进液膜的的表面更更新，有利利于传质质效率的的提高。阶阶梯环的的综合性性能优于于鲍尔环环，成为为目前所所使用的的环形填填料中最最为优良良的一种种。其主要性性能参数数为：比表面积积=1322.5mm孔隙率 =0.91形状修正正系数 =1.445填料因子子 =1700

28、mA=0.20442.4 吸收剂剂再生方方法的选选择使溶解于于液相中中的气体体释放出出来的操操作称为为解吸。其其操作方方法通常常是使富富液与惰惰性气体体或蒸汽逆流流接触，富富液自解解吸塔顶顶引入，在在其下流流过程中中与来自自塔底的的惰性气气体或蒸蒸汽相遇遇，吸收收质逐渐渐从溶液液中释放放出来，在在塔顶得得到吸收收质与惰惰性气体体或蒸汽汽的混合合物，在在塔底得得到较纯纯净的吸吸收剂。在本设计操作中，规定吸收二氧化硫后的水，经富液泵送入再生塔顶，用燃料气进行气提解吸操作，解吸后的水经贫油泵，送回吸收塔，循环使用，气提气则进入燃料处理系统9。2.5 操作参参数的选选择吸收过程程的操作作参数主主要包括

29、括吸收（或或再生）压压力、吸吸收（或或再生）温温度以及及吸收因因子（或或解吸因因子）。这这些条件件的选择择应充分分考虑前前后工序序的工艺艺参数，从从整个过过程的安安全性、可可靠性、经经济性出出发，利利用过程程的模拟拟计算，经经过多方方案对比比优化得得出过程程参数。操作压力力选择本任务中中已经给给出是常常压操作作，所以以不需要要再对其其进行考考虑。操作温度度选择本任务中中已经给给出操作作温度是是20 吸收因因子和解解吸因子子选择吸收因子子和解吸吸因子是是一个关关联了气气体处理理量，吸吸收剂用用量以及及气液平平衡常数数的综合合过程参参数。吸吸收因子子和解吸吸因子的的取值大大小对过过程的经经济性影影

30、响很大大，选用用大的吸吸收因子子，则过过程的设设备费用用降低而而吸收剂剂用量或或循环量量加大，操操作费用用升高。若若吸收因因子较小小，则过过程推动动力减小小，塔必必然很高高。在设设计上，两两者的数数值应该该以过程程的总费费用最低低为目标标函数进进行设计计后确定定100。根据公式式m=EE/p；A=；所以；第3章 吸收塔塔的工艺艺计算3.1 基础物物性数据据3.1.1 液液相物性性数据对低浓度度吸收过过程，溶溶液的物物性数据据可近似似取水的的物性数数据。由由手册查查得，220时水的的有关物物性数据据如下：密度黏度表面张力力为SO2在在水中的的扩散系系数为3.1.2 气气相物性性数据混合气体体的平

31、均均摩尔质质量为混合气体体的密度度为混合气体体的黏度度可近似似取为空空气的黏黏度，查查手册得得20空气的的黏度为为查手册得得SO22在空气气中的扩扩散系数数为3.1.3气液液相平衡衡数据由手册查查得，常常压下220时SOO2在水水中的亨亨利系数数为相平衡常常数为溶解度系系数为3.2物物料衡算算进塔气相相摩尔比比为出塔气相相摩尔比比 进塔惰性性气相流流量 最小液气气比 液气比 所以由 得 3.3塔塔径计算算3.3.1 塔径的的计算采用Ecckerrt关联联图计算算泛点气气速气相质量量流量为为液相质量量流量为为Eckeert关关联图得得横坐标标为由圆整塔径径，取3.3.2泛点率率校核：3.3.3填

32、料规规格校核核：3.3.4液体喷喷淋密度度得校核核：填料表面面的润湿湿状况是是传质的的基础，为为保持良良好的传传质性能能，每种种填料应应维持一一定的液液体润湿湿速率（或或喷淋密密度）。依Morrriss等推荐荐，d75mmm的环环形及其其它填料料的最小小润湿速速率（）miin为最小喷淋淋密度喷淋密度度经以上校校核可知知，填料料塔直径径选用合合理。3.4 填料层层高度的的计算3.4.1 传传质单元元数的计计算脱吸因数数 气相总传传质单元元数 NOOG3.4.2传质单单元高度度的计算算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：又液体质量量通量气膜吸收收系数 又气体质质量通量量 液膜吸

33、收收系数由 查表55-4得得 则 由 则 由 3.4.3填料层层高度的的计算由得设计取填填料层高高度为查表5-16，对对于阶梯梯环填料料，建议议分段高高度得条条件为取，则计算得填填料层高高度为，故故不需分分段。3.5 填料塔塔附属高高度的计计算塔的附属属高度主主要包括括塔的上上部空间间高度，安安装液体体分布器器所需的的空间高高度，塔塔的底部部空间高高度等。塔的上部部空间高高度是为为使随气气流携带带的液滴滴能够从从气相中中分离出出来而留留取的高高度，可可取1.2m（包括括除沫器器高度）。设设塔定液液相停留留时间为为10ss，则塔塔釜液所所占空间间高度为为考虑到气气相接管管的空间间高度，底底部空间

34、间高度取取为0.5米，那那么塔的的附属空空间高度度可以取取为1.7。吸吸收塔的的总高度度为7.3.3.6 液体分分布器计计算液体分布布器可分分为初始始分布器器和再分分布器，初初始分布布器设置置于填料料塔内，用用于将塔塔顶液体体均匀的的分布在在填料表表面上，初初始分布布器的好好坏对填填料塔效效率影响响很大，分分布器的的设计不不当，液液体预分分布不均均，填料料层的有有效湿面面积减小小而偏流流现象和和沟流现现象增加加，即使使填料性性能再好好也很难难得到满满意的分分离效果果。因而而液体分分布器的的设计十十分重要要。特别别对于大大直径低低填料层层的填料料塔，特特别需要要性能良良好的液液体分布布器。液体分

35、布布器的性性能主要要由分布布器的布布液点密密度（即即单位面面积上的的布液点点数），各各布液点点均匀性性，各布布液点上上液相组组成的均均匀性决决定，设设计液体体分布器器主要是是决定这这些参数数的结构构尺寸。对对液体分分布器的的选型和和设计，一一般要求求：液体体分布要要均匀；自由截截面率要要大；操操作弹性性大；不不易堵塞塞，不易易引起雾雾沫夹带带及起泡泡等；可可用多种种材料制制作，且且操作安安装方便便，容易易调整水水平。液体分布布器的种种类较多多，有多多种不同同的分类类方法，一一般多以以液体流流动的推推动力或按结结构形式式分。若若按流动动推动力力可分为为重力式式和压力力式，若若按结构构形式可可分为

36、多多孔型和和溢流型型。其中中，多孔孔型液体体分布器器又可分分为：莲莲蓬式喷喷洒器、直直管式多多孔分布布器、排排管式多多孔型分分布器和和双排管管式多孔孔型分布布器等。溢溢流型液液体分布布器又可可分为：溢流盘盘式液体体分布器器和溢流流槽式液液体分布布器。根据本吸吸收的要要求和物物系的性性质可选选用重力力型排管管式液体体分布器器，布液液孔数应应应依所所用填料料所需的的质量分分布要求求决定，喷喷淋点密密度应遵遵循填料料的效率率越所需需的喷淋淋点密度度越大这这一规律律111。3.6.1液体体分布器器的选型型该吸收塔塔液相负负荷较大大，而气气相负荷荷相对较较小，故故选用槽槽式液体体分布器器。3.6.2布液

37、液孔数的的计算按Eckkertt建议值值，时，喷喷淋点密密度为442点，因该塔塔液相负负荷较大大，设计计取喷淋淋点密度度为1220点布液点数数为点按分布点点几何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：二二级槽共共七道，在在槽侧面面开孔，槽槽宽度为为80，槽槽高度为为2100，两槽槽中心距距为1660。分分布点采采用三角角形排列列，实际际设计布布点数点点。3.6.3布液液计算由取设计取3.7 其他附附属塔内内件的选选择3.7.1填料料支承装装置的选选择填料支承承装置的的作用是是支承填填料以及及填料层层内液体体的重量量，同时时保证气气液两相顺利通通过。支支承若设设计不当当，

38、填料料塔的液液泛可能能首先发发生在支支承板上上。为使使气体能能顺利通通过，对对于普通通填料塔塔，支承承件上的的流体通通过的自自由截面面积为填填料面的的50%以上，且且应大于于填料的的空隙率率。此外外，应考考虑到装装上填料料后要将将支承板板上的截截面堵去去一些，所所以设计计时应取取尽可能能大的自自由截面面。自由由截面太太小，在在操作中中会产生生拦液现现象。增增加压强强降，降降低效率率，甚至至形成液液泛。由由于填料料支承装装置本身身对塔内内气液的的流动状状态也会会产生影影响，因因此作为为填料支支承装置置，除考考虑其对对流体流流动的影影响外，一一般情况况下填料料支承装装置应满满足如下下要求：（1）

39、足够的的强度和和刚度，以以支持填填料及所所持液体体的重量量（持液液量），并并考虑填填料空隙隙中的持持液量，以以及可能能加于系系统的压压力波动动，机械械震动，温温度波动动等因素素。足够的开开孔率（一一般要大大于填料料的空隙隙率），以以防止首首先在支支撑处发发生液泛泛；为使使气体能能顺利通通过，对对于普通通填料塔塔，支承承件上的的流体通通过的自自由截面面积为填填料面的的50%以上，且且应大于于填料的的空隙率率。此外外，应考考虑到装装上填料料后要将将支承板板上的截截面堵去去一些，所所以设计计时应取取尽可能能大的自自由截面面。自由由截面太太小，在在操作中中会产生生拦液现现象。增增加压强强降，降降低效率

40、率，甚至至形成液液泛112。结构上应应有利于于气液相相的均匀匀分布，同同时不至至于产生生较大的的阻力（一一般阻力力不大于于20PPa）；结构简单单，便于于加工制制造安装装和维修修。要有一定定的耐腐腐蚀性。因梁型气气体喷射射式支承承板可提提供超过过90%的自由由截面，保保证气体体通量大大，阻力力小，故故选用梁梁型喷射射式支承承板。支持板外外径11116，分分块数44，支承承圈宽度度50，支支承圈厚厚度100，近似似重量4400.3.7.2填料料压紧装装置为保证填填料塔在在工作状状态下填填料床能能够稳定定，防止止高气相相负荷或或负荷突突然变动动时填料料层发生生松动，破破坏填料料层结构构，甚至至造成

41、填填料损失失，必须须在填料料层顶部部设置填填料限定定装置。填填料限定定可分为为类：一一类是将将放置于于填料上上端，仅仅靠自身身重力将将填料压压紧的填填料限定定装置，称称为填料料压板；一类是是将填料料限定在在塔壁上上，称为为床层限限定板。填填料压板板常用于于陶瓷填填料，以以免陶瓷瓷填料发发生移动动撞击，造造成填料料破碎。床床层限定定板多用用于金属属和塑料料填料，以以防止由由于填料料层膨胀胀，改变变其开始始堆积状状态而造造成的流流体分布布不均匀匀的现象象。一般般要求压压板和限限制板自自由截面面分率大大于700%55。本任务由由于使用用聚丙烯烯填料，故故选用床床层限定定板。3.7.3塔顶顶除雾器器由

42、于气体体在塔顶顶离开填填料塔时时，带有有大量的的液沫和和雾滴，为为回收这这部分液液相，经经常需要要在顶设设置除沫沫器。常常用的除除沫器有有以下几几种：折折流板式式除沫器器，它是是一种利利用惯性性使液滴滴得以分分离的装装置，一一般在小小塔中使使用。旋旋流板式式除沫器器，由几几块固定定的旋流流板片组组成，气气体通过过时，产产生旋转转运动，造造成一个个离心力力场，液液滴在离离心力作作用下，向向塔壁运运动实现现了气液液分离。适适用于大大塔径净净化要求求高的场场合。丝丝网除沫沫器，它它由金属属丝卷成成高度为为1000-1550的盘盘状使用用。安装装方式多多种多样样，气体体通过除除雾沫器器的压强强降约为为

43、1200-2550Kpp，丝网网除沫器器的直径径由气体体通过丝丝网的最最大气速速决定14。根据本吸吸收特点点及要求求，本吸吸收操作作选用金金属丝网网除沫器器。丝网除雾雾器的设设计计算算如下:直径3.8吸吸收塔的的流体力力学参数数计算3.81 吸吸收塔的的压力降降气体通过过填料塔塔的压强强降，对对填料塔塔影响较较大。如如果气体体通过填填料塔的的压强降降大，则则操作过过程的消消耗动力力大，特特别是负负压操作作更是如如此，这这将增加加塔的操操作费用用。气体体通过填填料塔的的压力降降主要包包括气体体进入填填料的进进口及出出口压力力降，液液体分布布器及再再分布器器的压力力降，填填料支撑撑及压紧紧装置压压

44、力降以以及除沫沫器压力力降等。（1）填填料层压压降的计计算 可以利利用Ecckerrt通用用关联图图计算压压强降；横坐标为为又查表55-188得， 纵坐标查图5-18得得填料层压压降为（2）气气体进出出口压力力降气体出口口压降 取接管管内径2250mmm则进口压压降为 出口压降降（3）其其它塔内内件的压压力降较较小，在在此可忽忽略所以总压压为3.8.2 吸吸收塔的的泛点率率泛点率校校核 （允许许范围内内）3.8.3气体体动能因因子吸收塔内内气体动动能因子子为气体动能能因子在在常用的的范围内内。3.9 附属设设备的计计算与选选择3.9.1 离离心泵的的选择与与计算取液体流流速为 u=22.0mm

45、/s据根管材材规范，该该直径dd应该选选热轧无无缝钢管管，内径径为1225实际流速速原料泵的的选择压头又（湍流）取管壁绝绝对粗糙糙度由图查知知选2个弯弯头 ，22个截止止阀全开开。流量由于本设设计中吸吸收剂使使用的是是水，因因而，采采用清水水泵（可可用于输输送各种种工业用用水以及及物理性性质、化化学性质质类似于于水的其其他液体体）既简简单又使使用。通通过计算算可知，吸吸收塔所所要求的的压头不不是很高高，所以以采用普普通的单单级单吸吸式即可可，本设设计中选选用的型型号为IIS1225-1100-2000,其具具体参数数如下：转速n/(r/minn)流量/mm3/hh扬程H/m效率轴功率/kW电机

46、功率率/kWW必须汽蚀蚀余量质量（泵泵/底座座）/kkg1450010012.55764.4887.52.5100/663.9.2吸收收塔主要要接管尺尺寸选择择与计算算气体管路路直径：气体进入入塔内的的流速一一般为110118m/s，常常压塔气气体进出出口管速速度可取取1020mm/s,高压塔塔气速低低于此值值。为了了防止突突然扩大大引起的的压头损损失，所所以取气气体流速速为u=18mm/s。据根管材材规范，取取管径为为：内径径为2550实际流速速（2）液液体进口口装置对于直径径1.55以下的的塔，管管口末端端可制成成向下的的喇叭形形扩大口口，防止止淋下的的液体进进入管内内，同时时还要使使气体分分散均匀匀。