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1、（建筑施工；为；米；千米；设计）化工原料课程设计环境工程目录引言11流程的说明21.1几种流程的比较21.2流程的确定22填料的选择22.1填料的类型22.2填料材质：32.3填料的的选择33吸收塔的工艺计算43.1基础物性数据43.1.1液相物性数据43.1.2气相物性数据43.1.3气液两相平衡时的数据43.2物料衡算53.3填料塔的工艺尺寸计算53.3.1塔径的计算53.3.2泛点率校核和填料规格73.3.3液体喷淋密度校核73.4填料层高度计算83.4.1传质单元数的计算83.4.2传质单元高度的计算83.4.3填料层高度的计算103.5填料塔附属高度的计算103.6填料层压降P的计算
2、103.7泛点率114辅助设备的选用124.1填料支承装置124.2液体喷淋装置124.3液体再分布装置124.4塔顶除雾沫器125附属设备的计算与选择135.1吸收塔主要接管的尺寸计算135.2离心泵的计算与选择145.3风机的选择15设计结果列表16设计结果的讨论和说明18参考文献19引言课程设计建筑施工；为；米；千米；化工原理课程的一个总结性教学环节，建筑施工；为；米；千米；培养我们综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。在整个教学计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。 课程设计不同于平时的作业，在设计中需要我们自己做出决策，即自己确定方案，选择流
3、程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课程设计建筑施工；为；米；千米；培养我们独立工作能力的有益实践。这次课程设计的任务建筑施工；为；米；千米；用水吸收空气中的二氧化硫。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基础数据，然后进行所需尺寸的计算得到各种设计参数，为图的绘制打基础，提供数据参考。1流程的说明1.1几种流程的比较吸收装置的流程主要有以下几种(1) 逆流操作：定义：气相自塔底进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出的操作。特点：传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高
4、，吸收剂利用率高。适用情况：工业生产中多采用逆流操作。(2) 并流操作：定义：气液两相均从塔顶流向塔底的操作。特点：系统不受液流限制，可提高操作气速，以提高生产能力。适用情况：当吸收过程的平衡曲线较平坦时，流向对推动力影响不大; 易溶气体的吸收或处理的气体不需吸收很完全;吸收剂用量特别大，逆流操作易引起液泛。(3) 吸收剂部分再循环操作：定义：在逆流操作系统中，用泵将吸收塔排出液体的一部分冷却后与补充的新鲜吸收剂一同送回塔内的操作。适用情况：当吸收剂用量较小，为提高塔的液体喷淋密度；对于非等温吸收过程，为控制塔内的温升，需取出一部分热量。该过程特别适宜于相平衡常数m值很小的情况，通过吸收液部分
5、再循环，提高吸收剂的使用效率。应予以指出，吸收及部分再循环操作较逆流操作的平均推动力要低，且需设置循环泵，操作费用增加。(4) 多塔串联操作：如设计的填料层高度过大，或由于所处理的物料等原因需经常清理填料，为便于维修，可把填料层分装在几个串联的塔内，每个吸收塔通过的吸收剂和气体量都相等，即为多塔串联操作。 (5) 串联并联混合操作：若吸收过程处理的液量很大，如果用通常的流程，则液体在塔内的喷淋密度过大，操作气速势必很小，塔的生产能力很低。实际生产中可采用气相做串联，液相做并联的混合流程；若吸收过程处理的液量不大而气相流量很大时，可采用液相做串联，气相做并联的混合流程。1.2流程的确定装置流程的
6、确定：本填料吸收塔的设计任务建筑施工；为；米；千米；用水吸收SO2，属于中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流程.2填料的选择2.1填料的类型填料建筑施工；为；米；千米；填料塔中气液接触的基本构件，其性能的优劣建筑施工；为；米；千米；决定填料塔操作性能的主要元素，因此，填料的选择建筑施工；为；米；千米；填料塔设计的重要环节。填料类型：填料种类很多，根据装填方式的不同可分为散装填料和规整填料两大类。1. 散装填料： 散装填料建筑施工；为；米；千米；一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体，一般以随机的方式堆积在塔内，又称为乱堆填料或颗粒填料。散装填料根据结构特点的不同，又可分为环形填料
7、，鞍形填料，环鞍形填料及球形填料等。u 拉西环填料：拉西环为外径与高度相等的圆环，通常由陶瓷或金属材料制成。其结构简单，制造容易，但堆积时相邻环间易形成线接触，填料层的均匀性差，致使传质效率低。而且流动阻力大，操作范围小。u 鲍尔环：鲍尔环建筑施工；为；米；千米；在拉西环的壁上开一层或两层长方形窗口，窗孔的母材两层交错地弯向环中心对接。这种结构使填料层内气、液分布性能大为改善，尤其建筑施工；为；米；千米；环的内表面得到充分利用。气液通量得到提高而压降仅为拉西环的一半，分离效果也得到提高。u 阶梯环：鲍尔环基础上改造得出的。其高径比较小，气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了阻力。喇叭口一边，
8、不仅增加机械强度，而且使填料之间为点接触，有利于液膜的汇集与更新，提高了传质效率。目前所使用的环型填料中最为优良的一种。u 弧鞍型：表面全部敞口，不分内外，液体在表面两侧均匀流动，表面利用率高，流动呈弧形，气体阻力小。但容易产生沟流， 强度差，易破碎，故应用较少。u 矩鞍型：矩鞍形填料结构不对称堆积时不重叠均匀性更高。该填料气流阻力小，处理能力大，构造简单，建筑施工；为；米；千米；一种性能优良的填料。 u 环矩鞍：兼具环型、鞍型填料的优点。敞开的侧壁有利于气体和液体通过，减少了填料层内滞液死区。填料层内流体孔道增多，使气液分布更加均匀，传质效率高。2规整填料 规整填料建筑施工；为；米；千米；由
9、许多相同尺寸和形状的材料组成的填料单元，以整砌的方式装填在塔体中。规整填料主要包括板波纹填料、丝网波纹填料、格利希格栅、脉冲填料等，其中尤以板波纹填料和丝网波纹填料所用材料主要有金属丝网和塑料丝网2.2填料材质： （1）陶瓷材料 陶瓷材料具有良好的耐腐蚀性及耐热性，对强碱介质，可以选用耐碱配方制造的耐碱陶瓷材料。陶瓷材料因其质脆，易碎，不宜在高冲击强度下使用。在工业上，主要用于气体吸收，气体洗涤和液体萃取等过程。(2)金属填料 金属填料可用多种材质制成，金属材质的选择主要根据物系的腐蚀性和金属材质的耐腐蚀性来综合考虑。碳钢填料造价低，且具有良好的表面润湿性能，对于无腐蚀或低腐蚀性物系应优先考虑
10、使用。 (3)塑料填料 塑料填料的材质主要包括聚丙烯，聚乙烯及聚氯乙烯等。塑料填料的耐腐蚀性能较好，可耐一般的无机酸，碱和有机溶剂的腐蚀且耐温性良好。塑料填料具有质轻、价廉、耐冲击、不易破碎等优点，多用于吸收、解吸、萃取、除尘等装置中。2.3填料的的选择综合考虑以上因素在本次设计中采用散装填料，因为鲍尔环填料的分离效果不错，综合性能较好所以选择50504.5瓷鲍尔环乱堆填料。3吸收塔的工艺计算3.1基础物性数据3.1.1液相物性数据对于低浓度的吸收过程，溶液的物性数据可以近似取纯水的物性数据20时水的有关物性数据如下：密度 L=998.2(kg/m3) 粘度 L=0.001004(Pa.S)
11、表面张力L=72.67(dyn/cm)=941803(kg/h2)SO2在水中的扩散系数DL=1.4710-5(2/s)=5.2910-6(m2/h)3.1.2气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为Mvm =0.0564.06+0.9529=30.75混合气体的平均密度为1.26（kg/m3）混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册的25 C空气的粘度为s）在空气中的扩散系数为m2/s)3.1.3气液两相平衡时的数据常压下20在水中的亨利系数为相平衡常数为 溶解度系数为3.2物料衡算 进塔气相摩尔比为出塔气相摩尔比为进塔惰性气相流量为该吸收过程属于低浓度吸收，平衡曲线可近似为直线，最小液气比可
12、按下式计算，即对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为 取操作液气比06L=50.0670.07=3507.7 (kmol/h) + X2=70.07(0.0526-0.00251)/3507.7 +0 =0.00103.3填料塔的工艺尺寸计算3.3.1塔径的计算采用Eckert 通用关联图计算泛点气速，液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即=3507.718.02=63208.75kg/h气相质量流量为 =18001.26=2268kg/hEckert通用关联图的横坐标为 查Eckert通用关联图得式中：泛点气速 m/s ：液体粘度 mPas g：重力加速度 9.81m/s2 （） ，：气相，液相
13、密度 kg/m3本次设计选用的建筑施工；为；米；千米；50mm50mm4.5mm瓷鲍尔环料乱堆填料。查表5-4，（P224）其填料因子泛点气速： 对于散装填料，泛点率的经验值为，泛点率的选择，对于加压操作，选择较高的泛点率，减压操作选择较低的泛点率，此处取标准塔径有400mm；500；600；700mm；800；1000；1200；圆整塔D取800mm 。3.3.2泛点率校核和填料规格泛点率校核 (在允许范围内)填料规格校核 有即符合要求3.3.3液体喷淋密度校核取最小润湿速率为： 查化工原理课程设计（化工传递与单元操作课程设计）附录五得 故满足最小喷淋密度的要求。经以上校核可知，填料塔直径选
14、用D=800mm合理3.4填料层高度计算3.4.1传质单元数的计算 则传质单元数为 3.4.2传质单元高度的计算气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算查表(常见材质的临界表面张力值)， 液体质量通量为气体质量通量为气膜吸收系数由下式计算 液膜吸收系数由下式计算 由，查附得， 则因为，故需要校正。由，得 则有 由3.4.3填料层高度的计算根据设计经验，填料层设计高度一般为因此取所以设计取填料层高度为查附，对于瓷鲍尔环填料，h/D=510, m 取则计算得填料层高度为5000mm，故不需要分段。3.5填料塔附属高度的计算塔上部空间高度，通过相关资料可知，可取为1.3m，塔底液相停留时间按1.0min考虑，则塔釜液所占空间高度为： 考虑到气相接管所占空间高度，底部空间高度可取2.5m，所以塔的附属空间高度可以取为1.3+2.5=3.8米。因此塔的实际高度取H=5.0+3.8=8.8(m)3.6填料层压降P的
