化工原理与化工设备课程设计..docx

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1、化工原理与化工设备课程设计任务书（51吸收简介（51.1 吸收技术概况（51.2 塔设备在化工生产中的作用和地位（62设计方案简介（72.1吸收剂的选择（72. 2吸收工艺流程的确定（8221吸收工艺流程（8吸收工艺流程图及工艺过程说明（92.3吸收塔设备及填料的选择（9吸收塔的设备选择（9232填料的选择（103吸收塔的工艺计算（113.1 基础物性数据（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（123.2 物料衡算（123.3 填料塔的工艺尺寸的计算（13对溶质有较高的选择性,即吸收剂应对溶质有较大的溶解度，而对其他组分则溶 解度要小，这样

2、不但可以减小惰性气体组分的损失，还可以提高解吸后溶质气体的纯 度.（三不易挥发吸收剂在操作条件下应具有较低的蒸气压，避免吸收过程中吸收剂的损失，提高 吸收过程的经济性.（四再生性能好由于在吸收剂再生过程中，一般要对其进行升温或气提等处理,能量消耗较大，因 而，吸收剂再生性能的好坏，对吸收过程能耗的影响极大,选用具有良好再生性能的吸 收齐IJ,往往能有效地降低过程的能量消耗.以上四个方面是选择吸收剂时应考虑的主要问题，其次，还应注意所选择的吸收 剂应具有良好的物理、化学性能和经济性.其良好的物理性能主要指吸收剂的粘要 小，不易发泡，以保证吸收剂具有良好的流动性能和分布性能.良好的化学性能主要指

3、其具有良好的化学稳定性和热稳定性，以防止在使用中发生变质，同时要求吸收剂尽 可能无毒、无易燃易爆性，对相关设备无腐蚀性（或较小的腐蚀性.吸收剂的经济性主 要指应尽可能选用廉价易得的溶剂.综上所述，选择水作为吸收剂吸收丙酮.2. 2吸收工艺流程的确定2.2.1 吸收工艺流程工业上使用的吸收流程多种多样，可以从不同角度进行分类，从所选用的吸收剂 的种类看,有仅用一种吸收剂的一步吸收流程和使用两种吸收剂的两步吸收流程，从 所用的塔设备数量看，可分为单塔吸收流程和多塔吸收流程，从塔内气液两相的流向 可分为逆流吸收流程、并流吸收流程等基本流程，此外，还有用于特定条件下的部分 溶剂循环流程。（步吸收流程和

4、两步吸收流程一步流程一般用于混合气体溶质浓度较低，同时过程的分离要求不高，选用一种 吸收剂即可完成任务的情况。若混合气体中溶质浓度较高且吸收要求也高,难以用 一步吸收达到规定的吸收要求，但过程的操作费用较高,从经济性的角度分析不够适 宜时，可以考虑采用两步吸收流程。（二单塔吸收流程和多塔吸收流程单塔吸收流程是吸收过程中最常用的流程，如过程无特别需要，则一般采用单塔 吸收流程。若过程的分离要求较高，使用单塔操作时，所需要的塔体过高，或采用两步 吸收流程时,则需要采用多塔流程（通常是双塔吸收流程（三逆流吸收与并流吸收吸收塔或再生塔内气液相可以逆流操作也可以并流操作，由于逆流操作具有传 质推动力大，

5、分离效率高（具有多个理论级的分离能力的显著优点而广泛应用。工程 上，如无特别需要,一般均采用逆流吸收流程。（四部分溶剂循环吸收流程由于填料塔的分离效率受填料层上的液体喷淋量影响较大，当液相喷淋量过小 时，将降低填料塔的分离效率，因此当塔的液相负荷过小而难以充分润湿填料表面时, 可以采用部分溶剂循环吸收流程，以提高液相喷淋量，改善踏的操作条件。综上所述，采用单塔逆流吸收能满足分离要求.2.2.2 吸收工艺流程图及工艺过程说明费机剂费机剂JH电分，体Aft 收 塔过藩汽薇w-L图1吸收与解吸流程2.3吸收塔设备及填料的选择2.3.1 吸收塔的设备选择按气液两相接触的方式不同可将吸收设备分为级式接触

6、设备与微分接触设备两 大类。板式吸收塔是典型的级式接触设备，气体与液体逐级逆流接触。气体自下而上 通过板上小孔逐板上升，在每一板上与溶剂接触，其中可溶组分被部分地溶解。在此 类设备中，气体每上升一块板，其可溶组分的浓度阶越式地降低;溶剂逐板下降,其可 溶组分的浓度阶越式地升高。但是，在级式接触过程中所进行的吸收过程仍可不随 时间而变，为定态连续过程。填料吸收塔是常用的微分接触设备。液体呈膜状沿壁流下，此为壁塔或降膜 塔。更常见的是在塔内充以诸如瓷环之类的填料，液体自塔顶均匀淋下并沿填料表 面下流，气体通过填料间的空隙上升与液体做连续的逆流接触。在这类设备中，气体中的可溶组分不断地被吸收,其浓度

7、自下而上连续地降低;液体则相反,其可溶组分 的浓度则由上而下连续地增高。对于吸收过程，能够完成其分离任务的塔设备有多种，如何从众多的塔设备中选 出合适的类型是进行工艺设计的首要工作.而进行这一项工作则需对吸收过程进行 充分的研究后，并经多方案对比方能得到较满意的结果.一般而言，吸收用塔设备与精 僧过程所需要的塔设备具有相同的原则要求，即用较小直径的塔设备完成规定的处理量，塔板或填料层阻力要小，具有良好的传质性能,具有合适的操 作弹性，结构简单,造价低，易于制造、安装、操作和维修等.但作为吸收过程,一般具有操作液气比较大大的特点,因而更适用于填料塔.此外, 填料塔阻力小，效率高，有利于过程节能，

8、所以对于吸收过程来说,以采用填料塔居多. 但在液体流率很低难以充分润湿填料，或塔径过大，使用填料塔不经济的情况下，以采 用板式塔为宜.2.3.2 填料的选择填料的选择包括确定填料的种类、尺寸及材质等.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较低.并且各种填料的结构差异较大，具有不同的 优缺点，因此在使用上应根据具体情况选择不同的塔填料。在选择塔填料时,应该考 虑如下几个问题：1 .填料种类的选择填料种类的选择要考虑分离工艺的要求,还要确保有较高的传质效率.除此之外, 还应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料,这样可以使通量增大，塔的处理 能力也增大.填料层压降是填料的主要

9、应用性能，填料层的压降愈低，动力消耗就愈低, 操作费用愈小.填料的操作性能主要指操作弹性、抗污堵性及抗热敏性等.所选填料 应具有较大的操作弹性，以保证塔内气液负荷发生波动时维持操作稳定.同时还应具 有一定的抗污堵、抗热敏能力，以适应物料的变化及塔内温度的变化.2 .填料尺寸的选择实践表明，填料塔的塔径与填料直径的比值应保持不低于某一下限值，以防止产 生较大的壁效应，造成塔的分离效率下降。一般来说，填料尺寸大，成本低，处理量大, 但是效率低，使用大于50mm的填料，其成本的降低往往难以抵偿其效率降低所造成 的成本增加所以，一般大塔经常使用50mm的填料。塔径/77填料尺寸/必DW30020253

10、00WDW90025 38D90050 803 .填料材质的选择选择填料材质应根据吸收系统的介质以及操作温度而定，一般情况下，可以选用 塑料，金属，陶瓷等材料。对于腐蚀性介质应采用相应的抗腐蚀性材料，如陶瓷,塑料, 玻璃，石墨，不锈钢等,对于温度较高的情况，应考虑材料的耐温性能。38聚丙烯塑料阶梯环填料，有关特综合考虑以上各个因素,本设计中选用DN3吸收塔的工艺计算3.1 基础物性数据液相物性数据对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得,25时水的有关物性数据如下：密度为 08.997=L p kg/m 3粘度为 8937.0=L pm P =3.217 kg/(m

11、h 表面张力为 255.45/718632/L dyn cm kg h=C查手册得25时丙酮在水中的扩散系数为：52621.6510 5.9410/L Dmsmh-=x = x3.1.2 气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为kmol M y M i i Vm /45.302995.05805.0=x+ x=g混合气体的平均密度为3/245.1298314.845,303.101m kg RT PM Vm Vm =x x 二二P混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得25时空气的黏度为：3.1.3 0.06606/(v pa s kg m h = = mi由手册查得，latmO时丙酮在空气中

12、的扩散系数为：420.10910/Dms-=x则25时丙酮在空气中的扩散系数为:4 0.10910(v D m s -+=x x x =+3.1.4 气液相平衡数据化工单元操作设计手册(化学工业部化学工程设计技术中心站主编表2-1查得 常压下25时丙酮在水中的亨利系数为4211.5E kPa =相平衡常数为211.53E m P 二二二溶解度系数：LSHEM p=3997.080.262/(.211.518.02kmol kPa m = x3.2 物料衡算回收率98.005.005.0% 1002121=-= x-y y y y 所以 001.02=y回流比取1.5倍最小回流比1212min

13、121(1.6( 1.6 1.6 1.6 2.0880.98 3.217e y y my y LLG G x x y =x x=-气体处理量 h kg h m G /122.2335/6.18753=可得出吸收 剂用量为 7582.141/L kgh =全塔物料衡算：1212(G y y L x x 可得 10.01509x =3.3 填料塔的工艺尺寸的计算塔径的计算填料塔直径的计算采用式子D二计算计算塔径关键是确定空塔气速，采用泛点气速法确定空塔气速.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才能稳定操作. 泛点气速（/f U m s的计算可以采用氏Kert通用关

14、联图查图计算，但结果不准确，且不 能用于计算机连续计算,因此可采用贝恩-霍根公式计算：210.20.25831g(ftGGLLLGLu a W A K g W pp“pp=-式中 29.81/g ms = 23132.5/t a m m =3/2450.191.0mkg G =pg997.00.8932335.122/LLGAKmpasWkghWkgh-=代入以上数据解得泛点气速2.9369/f u m s =取 0.6 1.7621/f u u m s =贝1J塔径0.6134Dm =二=圆整后取 0.65650D m mm =3.3.2 泛点率校核1875.6/36001.571/3.14

15、0.654ums =1.571100%53.5%2.9369=x = f在50%-80%之间，所以符合要求.3.3.3 填料规格校核有65017.1838D d =即符合要求.液体喷淋密度校核对于直径不超过75mm的散装填料塔，取最小润湿速率为：(h m m L w =/08.03m in本设计中填料塔的喷淋密度为：3222n L U m m h D =x x 最小喷淋密度:32min min (0.08132.510.6/(w t U L a m m h =x=min U U 说明填料能获得良好的润湿效果.经以上校核可知，填料塔直径选用D=600mm能较好地满足设计要求。3.4填料 塔填料高

16、度计算传质单元高度计算传质过程的影响因素十分复杂，对于不同的物系、不同的填料及不同的流动状 况与操作条件，传质单元高度迄今为止尚无通用的计算方法和计算公式.目前，在进行 设计时多选用一些准数关联式或经验公式进行计算，其中应用较普遍的是修正的恩 田(Onde公式：331塔径的计算（13332泛点率校核（143.3.4 填料规格校核（143.3.5 液体喷淋密度校核（143.4 填料塔填料高度计算（14341传质单元高度计算（14342传质单元数的计算（16填料层高度的计算（173.5 填料塔附属高度计算（173.6 液体分布器计算和再分布器的选择和计算（173.6.2 液体分布器（173.6.3

17、 布液孔数（183.6.4 液体保持管高度（193.7 其他附属塔内件的选择（193.7.2 液体分布器（193.7.3 液体再分布器（203.7.4 填料支承板（203.7.5 填料压板与床层限制板（203.7.6 气体进出口装置与排液装置（20IJ （IJVlU（W）-=-2.0205.0221.075.045.1 exp ItLLLLtLLtLLCtwaUgaUaUaa 查113-5 得240518400c dyn cm h kg o=液体质量通量为51840022858.4322858.43132.51.45934934.4132.5 3.21732997.08 1.27101 exp

18、0.491822858.43997.08934934.4132.5W taa-A d)八230.491865.19AV t a a m m =气膜吸收系数有下式计算：气体质量通量为：22V U kg m h x =x 10.730.73211132.50.046080.237132.50.06606 1.24500.046088.3142980.06617(.VVtVGtVVVuaDkcaDRT kmol m液膜吸收系数由下式计算:210.533120.584.39210997.080.5703(/LLLLWLLLLUgkaDmh |i|i|Lipp=1 I=X X XXXXXXX二由l.l|

19、/=w GGakak，查 14-5 得46.1=1|/则1.1 1.130.0661765.19 1.46 6.541/(.G G w k a k a kmol m h kpa =|/=x x =0.40.40.570365.19 1.4643.254/L LwkakaLh =|/=x x =因为 53.5%50%FU u = ,所以必须对G k a和L k a进行校正，校正计算如下：由akuuakGFG I J1ILF -+=4.T5.0(5.91 2.21 2.6(0.5L LFukakau口，=+ILJ得.43195(0.5350.5 6.5417.114/(.G k a kmol m

20、h kpa F 1 =+- x =L J221 2.6(0.5350.543.25443.324/L k a L h F 1 =+-x=L J则气相总传质系数为：3nl1 4.373/(11117.1140.26243.324G G L k a kmol m h kpa k a Hk a = - +x 由 传质单元数的计算*11 1.750.015240.02667y mx =x=*l 1 2.0880.015090.0315y mx =x =*220y mx =解吸因数为3.217mV S L x=气相总传质单元数为：(*12*22110.0501n lln 10.64910.64918.2

21、676110.64910.00100G yyNSSSyyn41-ii i-山343填料层高度的计算由 0.4968.2676 4.102OG OGZHNm=x=x =得,1.2 4.102 4.92Zm=x =设计取填料层高度为m Z 5三查对于阶梯环填料,h/D=815, m h 6m ax W取8hD二，则86004800h mm mm =x =计算得填料塔高度为5000mm，故不需分段3.5填 料塔附属高度计算塔上部空间高度可取L8m,塔底液相停留时间按5min考虑,则塔釜所占空间高 度为hm xx=xxx考虑到气相接管所占的空间高度，底部空间高度可取2m,所以 塔的附属高度可以取4m.

22、所以塔高为mH A 954=+=3.6液体分布器计算和再分布器的选择和计算3.6.1 液体分布器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。工业 应用以管式、槽式、及槽盘式为主。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。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。表3-1列出了散装填料塔的分布点 密度推荐值塔径,mm分布点第度，气1 丁塔截而D=400330D=750170D2120042

23、分布点的几何均匀性。分布点在塔截面上的几何均匀分布是较之分布点密度 更为重要的问题。分布点的排列可采用正方形、正三角形等不同方式。降夜点间流量的均匀性。为保证各分布点的流量均匀，需要分布器总体的合 理设计、精细的制作和正确的安装。操作弹性大液体分布器的操作弹性是指液体的最大负荷与最小负荷之比。 设计中，一般要求液体分布器的操作弹性为24,对于液体负荷变化很大的工艺过程， 有时要求操作弹性达到10以上，此时，分布器必须特殊设计。自由截面积大液体分布器的自由截面积是指气体通道占塔截面积最小应在 35%以上。其他液体分布器应结构紧凑、占用空间小、制造容易、调整和维修方便。3.6.2 布液孔数(1液体

24、分布器选型本设计中塔径较小,故此选用管式液体分布器。(2分布点密度计算该塔的塔径较小，且填料的比表面积较大,故应选较大的分布点密度。设计中取 分布点密度为200点/m 2。布液点数为 20.7850.6520066.3467n 二x x 二二点按分布点几何均匀与流量均匀的原则，进行布点设计。设计结果为:主管直径38 3.5(px,支管直径183(px .采用7根支管，支管中心距为65mm，采用正方形排列,实际布 点数为70.(3布液计算由204L d n兀=取 65.0=(p,160H mm A=塔径,mran-.inn贝00.0058d m =设计取 0 5.8d mm =3.6.3 液体保

25、持管高度取布液孔直径为5.8mm，则液位保持管中的液位高度为：222247582.141/3600997.084 3.14700.00580.6220.17129.81L h g m d nk 兀x xX X X J = I X J设计取液位高度1.150.197197h h m mm =3.7 其他附属塔内件的选择本装置的直径较小可采用简单的进气分布装置，同时排放的净化气体中的液相 夹带要求严格，应设除液沫装置，为防止填料由于气流过大而是翻，应在填料上放置一 个筛网装置，防止填料上浮.3.7.1 液体分布器液体在填料塔顶喷淋的均匀状况是提供塔内气液均匀分布的先决条件，也是使 填料达到预期分离

26、效果的保证。为此，分布器设计中应注意以下几点：(1、为保证液体在塔截面上均布，颗粒型(散装填料的喷淋点数为4080个/m 2(环形填料自分布性能差应取高值，此外，为减少壁流效应，喷淋孔的分布应使近塔壁 520%区域内的液体流量不超过总液量的10%o规整填料一般为100200 个/吊喷淋点。(2、喷淋孔径不宜小于2mm，以免引起堵塞，孔径也不宜过大，否则液位高度难维 持稳定。液体分布器有以下几种形式：1 .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层静压或泵送压力使液体通过小孔注入 塔内。2 .直管式多孔分布器根据直管液量的大小，在直管下方开24排对称小孔，孔径与孔数依液体的流量 范围确

27、定，通常取孔径26馆,孔的总面积与及进液管截面积大致相等,喷雾角根据塔 径采用30。或45。,直管安装在填料层顶部以上约300mmo此形分布器用于塔径600800mm，对液体的均布要求不高的场合。根据要求，也 可以采用环形管式多孔分布器。3 .排管式多孔分布器支管上孔径一般为35而，孔数依喷淋点要求决定。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表面时的均布 状况。主管与支管直径由送液推动力决定，如用液柱静压送液，中间垂直管和水平主 管内的流速为0.20.3m/s,支管流速取为

28、0.150.2m/s;采用泵送液则流速可提高。3.7.2 液体再分布器液体再分布器的作用是将流到塔壁近旁的液体重新汇集并引向中央区域。填料 层较高时，应分段安装，段与段间设液体分布器。比较完善的装置可以做成像上述升 气管筛板型液体分布器的样子,只是要在各升气管口之上加笠形罩，以防止从上段填 料层底部落下的液体进入升气管。平盘底部各处的液层高度大体相同，于是各处筛 孔所流下的液体速度大致相同。本设计中塔高为6米，不需要分段，故不需要安装液体再分布器3.7.3 填料支承板填料支撑板既要具备一定的机械强度以承受填料层及其所持液体的重量，又要 留出足够的空隙面积空气、液流量，气体通过支承板空隙的线速不

29、能不等于通过填 料层空隙的线速度，否则便会在填料层内尚未发生液泛之前，已在支撑板处发生液 泛。一般要求支承板的自由截面积之比大于填料层的空隙率。最简单的支承装置是用扁钢条制作的格栅或开孔的金属板。格栅的间隙或孔板 的孔径如果过大，容易使填料落下,此时可于支承装置上先铺一层尺寸较大的同类填 料。气体喷射支承板，适于在大直径塔中使用，从塔底上升的气体通过水平部分的孔 流下。通气孔的总截面积可以做到大于塔的截面积，这种设计使得气流阻力小而通 过能力大，并排除了在支承板上发生液泛的危险。3.8 吸收塔的流体力学参数的计算（213.8.1 吸收塔的压力降（213.8.2 吸收塔的泛点率（233.8.3

30、气体动能因子（233.9 附属设备的计算与选择（233.9.1 离心泵的选择与计算（233.9.2 进出管工艺尺寸的计算举例（24工艺设计计算结果汇总与主要符号说明（25化工机械设备部分（281设计条件（281.1塔体与裙座的机械设计条件如下:（282按计算压力计算塔体与封头厚度（282.1 塔体厚度计算:（282.2 封头厚度计算（293塔设备的质量载荷计算（293筒体圆筒、封头和裙座质量01m （292.3 塔内构件质量（292.4 平台、扶梯质量2.5 .4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

31、于70%。2.6 .5气体进出口装置与排液装置(1气体进出口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500mm 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L5m以下直径的塔，管的末端可制成下弯的锥形扩大器，或采用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。最简单的装置 是在气体出口处装一除沫挡板，或填料式、丝网式除雾器，对除沫要求高时可采用旋 流板除雾器。本设计中选用折板除雾器。折板除雾器的结构简单有效，除雾板由50503mm mm mm x x的角钢组成，板间横向距离为25mm

32、，垂直流过的气速可按下叵-PV Pv式计算:u =式中u气速,m/s ; L p V p液相及气相密度,3/kg m ; k系数,0.085-0.10;本设计中取0.09k =，则流过的气速s m u /545.22450.12450.108.99709.0=-=所需除雾板组的横断面为2205.0545.236006.1875m u q S V =x =由上式确定的气速范围，除雾板的阻力为49-98pa,此时能除去的最小雾滴直径 约为0.05mm ,即50m |i. (2排液装置液体出口装置既要使塔底液体顺利排出，又能防止塔内与塔外气体串通，常压吸收塔可采用液封装置。常压塔气体进出口管气速可取

33、1020m/s (高压塔气速低于此值;液体进出口气 速可取(必要时可加大些管径依气速决定后,应按标准管规定进行圆整.3.8吸收塔的流体力学参数的计算吸收塔的压力降填料塔的的压力降为:P PPPP ZA+A+A+A=A321(1气体进出口压降:取气体进出口接管的内径为200mm，则气体的进出口流速为/(592.162.014.336006.187542s m u =x x x =则进口压强为(突然扩大C=1121221 pa p = xpp出口压强为(突然缩小C=0.522210.50.50.5 1.245016.59285.68(2P u pa pA= x = x x x =(2填料层压降:气

34、体通过填料层的压降采用Eckert关联图计算,其中横坐标为0.50.1013V L V L W W pp() = I查 18-51得1116Pm-O=纵坐标为22.0.20.21.5711161 1.2450P V L L u g p|ipO|/x x x = x = x查 21-5 图1得Pa m Z=x=填料层压力降(25.1226525.245PaP=x=(3其他塔内件的压降:其他塔内件的压降p X较小，在此处可以忽略.所以吸收塔的总压降为(3.148325.122668.8537.171321Pa PPPP =+=A+A+A=A(4持液量计算持液量计算方法较多，但大部分都是对拉西环填料

35、的测试数据进行关联的公 式。本设计采用Leva及大竹、冈田的关联式:Leva关联式:。eLHd =式中t H总持液量,3m液体3/m填料;L液相流率,32/(m m h ; e d填料当量直径,m;大竹、冈田发表的持液量关联式:320.6760.440 1.295(LLLLLdu d g H pp|i|i-=式中OH 动持液量,3m液体3/m填料;d 填料的公称直径,m ; L p 液相密度,3/kg m;Lu 液相空塔线速度,m/s ; L乩液相粘度,/(kg ms- g 一重力加速度981 2/ms ;上述两式的计算误差为20%，本设计中填料的持液量为:0.440.676221997.08

36、1.2950.0732(/3.217 3.21736003600H mm-l H 1X X X X II I382吸收塔的泛点率吸收塔操作气速为L571m/s，泛点气速为2.9369m/s所以泛点率为1.844100%53.5%3.1299f = x =对于散装填料，其泛点率的经验值为：85.05.0=F u u所以符合。气体动能因子气体动能因子简称F因子，其定义为F =其中u为空塔气速.本设计中气体动能因子为(0.531.753/Fmskgm口 1 ILJ气能因T2子在常用的范围内3.9附属设备的计算与选择离心泵的选择与计算计算过程如下337582.1412.1110/3600997.08s

37、 L m s -=x X所选管为45.006mm mmx热轧无缝钢管校核管内流速32244 2.1110 2.468/3.140.033S 1 u m s d 7i-x x=x则雷诺数43e Ldu R p|Ll-X x =xx 0.250.31640.01025ReX-=局部阻力损失:三个标准截止阀全开13 6.419.21=x=;三个标准90。弯头230.75 2.251=x=；管路总压头损失22(220 2.468(0.0102521fluHdg m 入= += x+=XZZ扬程1483.3fPHZHmg epA=A+=+=x 流量 27582.1416.108/997.08LW Q m

38、 h p=经查化工原理附表八泵与风机,P296型号IS50-32-200泵合适。进出管工艺尺寸的计算举例本设计中填料塔有多处接管，在此分别以液体进料管和气体进料管的管径计算 为例进行说明。相关数据查参考书1、液体进料管进料管的结构类型很多，有直管进料管、弯管进料管、T型进料管。本设计采 用直管进料管，管径计算如下：112/0.0352umsD m=取设计取进料管管径所以查参考书取管径为48 5.5(px流速校正:32244 2.1110 1.97/3.140.037S 1 u m s d 兀-x x =x在正常范围内.2、气体进料管采用直管进料。取气速220/u m s =设计取进料管管径sm

39、u VD /1822.036002014.36.18754422二x x x 二兀所以查参考书取管径为21918(px工艺设计计算结果汇总与主要符号说明意义及符号结果混合气体处理量G1875. 6m7h气液相平衡常数m2. 088进塔气相摩尔分率y.0. 05出塔气相摩尔分率W0.001进塔液相摩尔分率X，0. 01509出塔液相摩尔分率及0最小液气比L/V1.715混合气体平均式量而30. 45g/mol混合气体的密度P1. 2450kg/m3混合气体的粘度U0. 06606kg/(m. h)吸收剂用量L338. 45kmol/h意义及符号结果混合气体处理量G1875. 6m7h气液相平衡常

40、数m2. 088进塔气相摩尔分率力0. 05出塔气相摩尔分率力0.001进塔液相摩尔分率X,0. 01509出塔液相摩尔分率也0最小液气比L/V1.715混合气体平均式量标30.45g/mol混合气体的密电01. 2450kg/m3意义及符号结果孔隙率%91填料比表面枳a132. 5m2/in3填料因子中175m1填料常数A0. 20403m 30 3.4操作时物料质量04m 30 3.5 附件质量a m 303.6 充水 质量w m （304风载荷与风弯矩计算（314.1风载荷计算（314.2风弯矩计算（325地震弯矩计算（336各种载荷引起的轴向应力（346.1 计算压力引起的轴向拉应力

41、346.2操作质量弓|起的轴向压应力28346.3最大弯矩引起的轴向应力 3o（357塔体与裙座危险截面的强度与稳定校核（366.2 塔体的最大组合轴向拉应力校核（366.3 塔体与裙座的稳定校核（366.4 各危险截面强度与稳定校核汇总（378水压试验时各种载荷引起的应力（39h英文字母a填料层的有效传质比表面积(m m*w a填料层的润滑比表面积m 2/m3;A吸收因数;无因次;d填料直径,mm ;P d填料当量直径,mm; D扩散系数,m 2/s ;塔径；E 亨利系数,KPa; g 重力加速度,kg/(m2.h; H 溶解度系数,kmol /(m 3.KPa; G H 气相传质单元高度，

42、m；L H 液相传质单元高度,m; OG H 气相总传质单元高度，m；OL H 液相总传质单元高度,m; G k 气膜吸收系数,kmol /(m3.s.KPa;G L 吸收液质量流速kg/(m2.h;喷L 液体喷淋密度；m相平衡常数，无因次;GN气相传质单元数，无因次；LN液相传质单元数，无因次;OGN气相总传质系数，无因次；OL N 液相总传质系数，无因次;P 总压,KPa ;P 分压,KPa ; R 气体通用常数，kJ/(kmol.K ;解吸因子;T温度,0C;空塔速度,m/s ; f u液泛速度,m/s ;V混合气体体积流量,m 3Is；L k 液膜吸收系数,kmol/(m 2.s.km

43、ol/m 3; y k气膜吸收系数，kmol/(m 2.s;y k 气相总吸收系数kmol/(m2.s; x k液膜吸收系数，kmol/(m 2.s;G k气相总吸收系数,kmol/(m 2,s.kpa; x K液相总吸收系数kmol/(m2.s;S L吸收剂用量kmol/h; kmol/s; L是吸收液量kmol/h ;L 吸收液质量流量kg/h ; V L 吸收液流量,m 31sp密度kg/ m3 p填料因子,m-1 92、下标L液相的G气相的V 混合气流量kmol/s V混合气质量流量x溶质组分在液相中的摩尔分率无因次X溶质组分在气相中的摩尔比无因次y 溶质组分在液相中的摩尔分率无因次丫

44、溶质组分在气相中的摩尔比无因次Z 填料层高度m Zs填料层分段高度m3.希腊字母P粘度 Pa.s p密度 kg/m 3o表面张力N/mm平均的，对数平均的min最小的max最大的1塔底2塔顶化工机械设备部分1设计条件1.1塔体与裙座的机械设计条件如下：1 .塔体内径650i D mm二,塔高取H= 10000mm（包括裙座高度:圆筒:8438mm，裙 座:1400mm2 .计算压力0.1013c P MPa =，设计温度t=253 .设置地区:基本风压值20300Nq m =，地震设防烈度为8度，场地土壤：II类,设计地震分组第二组，设计基本地震加速度为0.40g4 ,塔内装有塑料聚氯乙烯阶梯

45、环散堆填料5.0m,填料密度为57.5kg/m35.在卸料口处和塔顶各加一个圆形平台。平台宽 度:B=800mm，高度 H= 1000mm。6 .在裙座上开一个检查孔，在填料层下端、进气管上部开两个手孔，裙座高度取 1400mm，圆筒形。7 .塔体与封头材料选用Q235-B，其113tMPa o=,5235, 1.910s MPa E MPa o=x o8 .裙座材料选用Q235-B ,113tMPa。=。9.塔体与封头对接焊接，塔体焊接接头系数（p=0.85 10.塔体、封头与裙座壁厚附 加量02mm o2按计算压力计算塔体与封头厚度2.1塔体厚度计算：0.10136502c i tcP D mm P 8o(p x 二=x X