填料吸收塔課程設計

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1、n在設計吸收裝置時，必須事先規(guī)定或已知：在設計吸收裝置時，必須事先規(guī)定或已知：n 在單位時間所應處理的氣體總量；在單位時間所應處理的氣體總量；n 氣體組成；氣體組成；n 被吸收組分的吸收率或排出氣體的濃度；被吸收組分的吸收率或排出氣體的濃度；n 所使用的吸收液；所使用的吸收液；n 操作溫度和壓力。操作溫度和壓力。吸收吸收溶質(zhì)與溶劑是否發(fā)溶質(zhì)與溶劑是否發(fā)生顯著的化學反應生顯著的化學反應化學吸收化學吸收物理吸收物理吸收混合氣體進入液相混合氣體進入液相的組分的組分單組分吸收單組分吸收多組分吸收多組分吸收過程進行中溫度的過程進行中溫度的變化情況變化情況等溫吸收等溫吸收非等溫吸收非等溫吸收我們的設計任務

2、均為單組分、等溫的物理吸收過程我們的設計任務均為單組分、等溫的物理吸收過程洗油脫除煤氣中粗苯流程簡圖洗油脫除煤氣中粗苯流程簡圖吸收塔過程的原則流程吸收塔過程的原則流程1-吸收塔；吸收塔；2-富液泵；富液泵；3-貧液泵；貧液泵；4-解吸塔解吸塔n長期的研究，開發(fā)出許多性能優(yōu)良的填料，如圖是幾種填料的長期的研究，開發(fā)出許多性能優(yōu)良的填料，如圖是幾種填料的形狀。形狀。拉西環(huán)拉西環(huán)鮑爾環(huán)鮑爾環(huán)弧鞍形填料弧鞍形填料矩鞍形填料矩鞍形填料網(wǎng)網(wǎng)環(huán)環(huán)波紋填料結(jié)構波紋填料結(jié)構階梯環(huán)階梯環(huán)金屬鞍環(huán)金屬鞍環(huán)n按填料結(jié)構及其使用方式可以分為按填料結(jié)構及其使用方式可以分為散堆填料散堆填料和和規(guī)整填料規(guī)整填料。規(guī)規(guī)整整填填

3、料料格柵填料格柵填料格里奇格柵填料、網(wǎng)孔格柵填料、蜂窩格格里奇格柵填料、網(wǎng)孔格柵填料、蜂窩格柵填料等柵填料等 波紋填料波紋填料金屬絲網(wǎng)波紋填料、金屬孔板波紋填料、金屬絲網(wǎng)波紋填料、金屬孔板波紋填料、金屬壓延孔板波紋填料金屬壓延孔板波紋填料脈沖填料脈沖填料脈沖填料脈沖填料散散堆堆填填料料拉西環(huán)拉西環(huán)拉西環(huán)拉西環(huán)填料填料鮑爾環(huán)鮑爾環(huán)金屬鮑爾環(huán)填料、塑料鮑爾環(huán)填料、改型金屬鮑爾環(huán)填料、塑料鮑爾環(huán)填料、改型鮑爾環(huán)填料鮑爾環(huán)填料 階梯環(huán)階梯環(huán)金屬填料、塑料階梯環(huán)金屬填料、塑料階梯環(huán)弧鞍填料弧鞍填料弧鞍填料弧鞍填料 矩鞍填料矩鞍填料瓷質(zhì)、聚丙烯矩鞍填料瓷質(zhì)、聚丙烯矩鞍填料環(huán)矩鞍填料環(huán)矩鞍填料金屬環(huán)矩鞍填料

4、金屬環(huán)矩鞍填料球形填料球形填料聚丙烯浮球填料、多面空心填料聚丙烯浮球填料、多面空心填料n 比表面積比表面積n單位體積填料的填料表面積稱為比表面積，以單位體積填料的填料表面積稱為比表面積，以 a 表示，其單表示，其單位為位為m2/m3。填料的比表面積愈大，所提供的氣液傳質(zhì)面積。填料的比表面積愈大，所提供的氣液傳質(zhì)面積愈大。因此，比表面積是評價填料性能優(yōu)劣的一個重要指標。愈大。因此，比表面積是評價填料性能優(yōu)劣的一個重要指標。 n 空隙率空隙率n單位體積填料中的空隙體積稱為空隙率，以單位體積填料中的空隙體積稱為空隙率，以 表示，其單表示，其單位為位為m3/m3，或以，或以%表示。填料的空隙率越大，氣

5、體通過的表示。填料的空隙率越大，氣體通過的能力越大且壓降低。因此，空隙率是評價填料性能優(yōu)劣的又能力越大且壓降低。因此，空隙率是評價填料性能優(yōu)劣的又一重要指標。一重要指標。n 填料因子填料因子n填料的比表面積與空隙率三次方的比值，即填料的比表面積與空隙率三次方的比值，即a/ 3，稱為，稱為填料因子，以填料因子，以 表示，其單位為表示，其單位為1/m。填料因子分為干。填料因子分為干填料因子與濕填料因子，填料未被液體潤濕時的填料因子與濕填料因子，填料未被液體潤濕時的 a/ 3 稱稱為干填料因子，它反映填料的幾何特性；填料被液體潤為干填料因子，它反映填料的幾何特性；填料被液體潤濕后，填料表面覆蓋了一層

6、液膜，濕后，填料表面覆蓋了一層液膜，a和和 均發(fā)生相應的變均發(fā)生相應的變化，此時的化，此時的a/ 3 稱為濕填料因子，它表示填料的流體稱為濕填料因子，它表示填料的流體力學性能，力學性能， 值越小，表明流動阻力越小。值越小，表明流動阻力越小。2.填料的性能評價填料的性能評價 填料性能的優(yōu)劣通常根據(jù)填料性能的優(yōu)劣通常根據(jù)效率、通量及壓降三要素效率、通量及壓降三要素衡量。在相同的操作條件衡量。在相同的操作條件下，填料的比表面積越大下，填料的比表面積越大，氣液分布越均勻，表面，氣液分布越均勻，表面的潤濕性能越好，則傳質(zhì)的潤濕性能越好，則傳質(zhì)效率越高；填料的空隙率效率越高；填料的空隙率越大，結(jié)構越開敞，

7、則通越大，結(jié)構越開敞，則通量越大，壓降亦越低。采量越大，壓降亦越低。采用模糊數(shù)學方法對九種常用模糊數(shù)學方法對九種常用填料的性能進行了評價用填料的性能進行了評價，得出如下表所示的結(jié)論，得出如下表所示的結(jié)論。填料名稱填料名稱評估值評估值語言值語言值排序排序絲網(wǎng)波紋填料絲網(wǎng)波紋填料0.86很好很好1孔板波紋填料孔板波紋填料0.61相當好相當好2金屬金屬Intalox0.59相當好相當好3金屬鞍形環(huán)金屬鞍形環(huán)0.57相當好相當好4金屬階梯環(huán)金屬階梯環(huán)0.53一般好一般好5金屬鮑爾環(huán)金屬鮑爾環(huán)0.51 一般好一般好6瓷瓷Intalox0.41 較好較好 7瓷鞍形環(huán)瓷鞍形環(huán)0.38略好略好8瓷拉西環(huán)瓷拉西

8、環(huán)0.36略好略好9n填料規(guī)格是指填料的公稱尺寸或比表面積填料規(guī)格是指填料的公稱尺寸或比表面積。n 散裝填料規(guī)格的選擇散裝填料規(guī)格的選擇 n工業(yè)塔常用的散裝填料主要有工業(yè)塔常用的散裝填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾種規(guī)格。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但等幾種規(guī)格。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費用也增加很多。而大尺寸的填阻力增加，通量減少，填料費用也增加很多。而大尺寸的填料應用于小直徑塔中，又會產(chǎn)生液體分布不良及嚴重的壁流，料應用于小直徑塔中，又會產(chǎn)生液體分布不良及嚴重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對塔徑與填料尺寸的比值要有

9、使塔的分離效率降低。因此，對塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定，一般塔徑與填料公稱直徑的比值一規(guī)定，一般塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應大于應大于8。n（2）規(guī)整填料規(guī)格的選擇）規(guī)整填料規(guī)格的選擇n工業(yè)上常用規(guī)整填料的型號和規(guī)格的表示方法很多，國內(nèi)習工業(yè)上常用規(guī)整填料的型號和規(guī)格的表示方法很多，國內(nèi)習慣用比表面積表示，主要有慣用比表面積表示，主要有125、150、250、350、500、700等幾種規(guī)格，同種類型的規(guī)整填料，其比表面積越大，傳質(zhì)等幾種規(guī)格，同種類型的規(guī)整填料，其比表面積越大，傳質(zhì)效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費用也明顯增加。效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費用也明顯增加。

10、選用時應從分離要求、通量要求、場地條件、物料性質(zhì)及設選用時應從分離要求、通量要求、場地條件、物料性質(zhì)及設備投資、操作費用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足技備投資、操作費用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足技術要求，又具有經(jīng)濟合理性。應予指出，一座填料塔可以選術要求，又具有經(jīng)濟合理性。應予指出，一座填料塔可以選用同種類型，同一規(guī)格的填料，也可選用同種類型不同規(guī)格用同種類型，同一規(guī)格的填料，也可選用同種類型不同規(guī)格的填料；可以選用同種類型的填料，也可以選用不同類型的的填料；可以選用同種類型的填料，也可以選用不同類型的填料；有的塔段可選用規(guī)整填料，而有的塔段可選用散裝填填料；有的塔段可選用規(guī)整填料

11、，而有的塔段可選用散裝填料。設計時應靈活掌握，根據(jù)技術經(jīng)濟統(tǒng)一的原則來選擇填料。設計時應靈活掌握，根據(jù)技術經(jīng)濟統(tǒng)一的原則來選擇填料的規(guī)格。料的規(guī)格。n填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類。填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類。n(1)陶瓷填料陶瓷填料n陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性，陶瓷填料價格便宜，陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性，陶瓷填料價格便宜，具有很好的表面潤濕性能，質(zhì)脆、易碎是其具有很好的表面潤濕性能，質(zhì)脆、易碎是其 最大缺點。在氣最大缺點。在氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程中應用較為普遍。體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程中應用較為普遍。n(2)塑料填料塑料填料n塑料填料的材

12、質(zhì)主要包括聚丙烯（塑料填料的材質(zhì)主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（）、聚乙烯（PE）及聚）及聚氯乙烯（氯乙烯（PVC）等，國內(nèi)一般多采用聚丙烯材質(zhì)。塑料填料）等，國內(nèi)一般多采用聚丙烯材質(zhì)。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無機酸、堿和有機溶劑的腐的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無機酸、堿和有機溶劑的腐蝕。其耐溫性良好，可長期在蝕。其耐溫性良好，可長期在100 C以下使用。塑料填料質(zhì)輕、以下使用。塑料填料質(zhì)輕、價廉，具有良好的韌性，耐沖擊、不易碎，可以制成薄壁結(jié)價廉，具有良好的韌性，耐沖擊、不易碎，可以制成薄壁結(jié)構。它的通量大、壓降低，多用于吸收、解吸、萃取、除塵構。它的通量大、壓降低，多用于吸收、

13、解吸、萃取、除塵等裝置中。塑料填料的缺點是表面潤濕性能差，但可通過適等裝置中。塑料填料的缺點是表面潤濕性能差，但可通過適當?shù)谋砻嫣幚韥砀纳破浔砻鏉櫇裥阅?。當?shù)谋砻嫣幚韥砀纳破浔砻鏉櫇裥阅堋?/2 .998mkgL)/(6 . 301. 0hmkgsPaL2/940896/6 .72hkgcmdynLhmscmDL/1029. 5/1047. 1262575.302995. 006.6405. 0iiVmMyM3/257. 1298314. 875.303 .101mkgRTPMVmVm)/(065. 01081. 15hmkgsPavhmscmDV/039. 0/108. 022kPaE310

14、55. 304.353 .1011055. 33PEm)/(0156. 002.181055. 32 .98833mkPakmolEMHsL Y1Y2Y2X1XBT)(*XfY XOYXA2,YV2,XL1,YV1,XLYV,XL,11XVLYXVLY22XVLYXVLY或操作線方程：操作線方程：Y1Y2Y2X1X*1XBDCT)(*XfY XOY1Y2Y2X1X1XBDCT)(*XfY XO11XVLYXVLY操作費設備費接觸面積推動力操作費設備費接觸面積推動力,DBVLLCBVLL2*121min)(XXYYVLmXY *2121min)(XmYYYVLmin)(0 . 21 . 1 (V

15、LVL2121min)(XXYYVL0526. 005. 0105. 01111yyY00263. 0)095. 01 (0526. 0)1 (11YYhkmolV/25.93)05. 01 (252732734 .2224002121min/)(XmYYYVL02X29.33004.35/00526. 000263. 00526. 0)(minVLmin)(4 . 1VLVL61.4629.334 . 1VLhkmolL/38.434625.9361.46)()(2121XXLYYV0011. 038.4346)00263. 00526. 0(25.931XuVDs405. 0)(LVVLW

16、WX02. 02LVfgY ).(;/,;/;/;/;/,133smPasmmmkgmkghkgWhkgWfLVL液體的粘度泛點氣速之比水的密度與液體密度的實驗填料因子，氣體的密度，液體的密度，氣體的質(zhì)量流速，液體的質(zhì)量流速V式式中：中：提示：實驗填料因子的選取提示：實驗填料因子的選取見設計教材見設計教材p140141Ecket泛點關聯(lián)圖泛點關聯(lián)圖hkgwV/8 .3016257. 12400smuuF/719. 0027. 17 . 07 . 0921. 0)2 .998257. 1(8 .301677.78321)(5 . 05 . 0LVVLWW023. 02 . 02LLVFFg117

17、0mFmVsD087. 1719. 014. 33600/240044塔徑的計算：塔徑的計算：塔徑的圓整：塔徑的圓整：單位：單位：mm圓整后圓整后D=1200mmsm/59. 02 . 1785. 03600/24002)%(45.57%100027. 159. 0在允許范圍內(nèi)Fuu858.31381200dD2785. 0DLUh式中：式中：U液體噴淋密度，液體噴淋密度，m3/(m2h); Lh液體噴淋量，液體噴淋量，m3/h; D填料塔直徑，填料塔直徑，m為使填料能獲得良好的潤濕，塔內(nèi)液體噴淋量應不低于為使填料能獲得良好的潤濕，塔內(nèi)液體噴淋量應不低于某一極限值，此極限值稱為最小噴淋密度，以

18、某一極限值，此極限值稱為最小噴淋密度，以Umin表示表示tWaLUminmin)(式中：式中：Umin最小噴淋密度，最小噴淋密度，m3/(m2h); (LW)min最小潤濕密度，最小潤濕密度，m3/h; at填料的總比面積，填料的總比面積，m2/m3散裝填料最小噴淋密度計算公式散裝填料最小噴淋密度計算公式無因次氣相總傳質(zhì)單元數(shù)氣相總傳質(zhì)單元高度,OGOGOGOGNmHNHZ212121lnYYYYYYYYNmmOGY1=Y1-Y1*，為塔底氣相傳質(zhì)推動力，為塔底氣相傳質(zhì)推動力，Y1*為與為與X1相平衡的氣相摩爾比，相平衡的氣相摩爾比， Y1*= mX1Y2=Y2-Y2*，為塔頂氣相傳質(zhì)推動力，

19、為塔頂氣相傳質(zhì)推動力，Y2*為與為與X2相平衡的氣相摩爾比，相平衡的氣相摩爾比， Y2*= mX2SYYYYSSNOG*)1 (ln112211式中式中 為脫吸因數(shù)。為脫吸因數(shù)。為方便計算，以為方便計算，以S為參數(shù)，為參數(shù)，為橫坐標，為縱坐標，在為橫坐標，為縱坐標，在半對數(shù)坐標上標繪上式的半對數(shù)坐標上標繪上式的函數(shù)關系，得到右圖所示函數(shù)關系，得到右圖所示的曲線。此圖可方便地查的曲線。此圖可方便地查出值。出值。LmVS 0385. 00011. 004.35*11 mXY0*22mXY0*22mXY752. 038.434625.9304.35LmVS026. 70752. 0000263. 0

20、00526. 0)752. 01 (ln752. 011*)1 (ln112221SYYYYSSNOG脫吸因素為：脫吸因素為：氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為：氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為：23,);/(,:/1/11:mkPamkmolHaHkakaKaPKVaKVHLGGGY塔截面積溶解度系數(shù)式中其中OG普遍采用修正的恩田（普遍采用修正的恩田（Onde）公式求取）公式求取)()()()(45. 1exp1:)()()(095. 0)()()(237. 02 . 0205. 021 . 075. 04 . 01 . 13/12/13/23/17 . 0tLLLtLLtLLtLLctWWLLWGGLLLLLLWLVV

21、VVtVGaUaaUaUaaakakakakgDkaUkRTatDVDaUk其中L修正的恩田公式只適用于u0.5uF的情況，當u0.5uF時，需按p144的公式進行校正Ecket泛點關聯(lián)圖泛點關聯(lián)圖 柵板柵板 ：優(yōu)點是結(jié)構簡單，造價低；缺優(yōu)點是結(jié)構簡單，造價低；缺點是柵板間的開孔容易被散裝填料擋點是柵板間的開孔容易被散裝填料擋住，使有效開孔面積減小。住，使有效開孔面積減小。n填料壓緊和限位裝置安裝在填料層頂部，用于阻止填料的填料壓緊和限位裝置安裝在填料層頂部，用于阻止填料的流化和松動，前者為直接壓在填料之上的填料壓圈或壓板，流化和松動，前者為直接壓在填料之上的填料壓圈或壓板，后者為固定于塔壁的填料限位圈。后者為固定于塔壁的填料限位圈。 （1）筒體的設計）筒體的設計選用標準：筒體（選用標準：筒體（JB1153-73） （2）封頭的設計）封頭的設計 選用標準：選取橢圓形封頭（選用標準：選取橢圓形封頭（JB1153-73）附錄六附錄六 橢圓形封頭（橢圓形封頭（p373） （1）管法蘭的選擇）管法蘭的選擇選用標準：選用標準：HG20593-97 板式平焊鋼制管法蘭（歐洲板式平焊鋼制管法蘭（歐洲體系）體系）（2）容器法蘭的選擇）容器法蘭的選擇選用標準：選用標準：JB/T4701-2000 甲型平焊法蘭甲型平焊法蘭