板式吸收塔的設(shè)計(jì)

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化工原理課程設(shè)計(jì) 1 板式吸收塔設(shè)計(jì)任務(wù)書 一 設(shè)計(jì)題目 水吸收二氧化硫板式吸收塔設(shè)計(jì) 二 設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件 1 設(shè)計(jì)任務(wù) 混合氣體的處理為 20000m3 h 其中廢氣進(jìn)入塔的濃度為 0 3 體積比 其余組分為惰性氣體 空氣 要求采用清水進(jìn)行吸收 吸收效率為 98 2 操作條件 塔頂表壓力 0 3atm 操作溫度 30 3 塔板類型 泡罩式塔板 4 設(shè)備型式 塔板 三 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1 設(shè)計(jì)方案的選擇及流程說(shuō)明 2 吸收塔的基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) 3 吸收塔的物料衡算 4 吸收塔的工藝尺寸的計(jì)算 5 溢流裝置的計(jì)算 6 塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算 7 塔板負(fù)荷性能圖 8 板式塔的結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備的計(jì)算 9 設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表 10 設(shè)計(jì)心得 11 主要參數(shù)說(shuō)明 12 繪制生產(chǎn)工藝流程圖 13 繪制主要設(shè)備結(jié)構(gòu)總裝圖 化工原理課程設(shè)計(jì) 2 板式吸收塔設(shè)計(jì)說(shuō)明書 目 錄 第一章 設(shè)計(jì)方案的簡(jiǎn)介 4 1 1 概述 4 1 1 1 塔設(shè)備的類型 4 1 1 2 板式塔與填料塔的比較及選型 4 1 2 板式塔的設(shè)計(jì) 5 1 2 1 設(shè)計(jì)方案 裝置流程的確定 6 1 2 2 塔板的類型與選擇 6 第二章 板式塔工藝尺寸計(jì)算 9 2 1 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) 9 2 1 1 液相物性數(shù)據(jù) 9 2 1 2 氣相物性數(shù)據(jù) 9 2 1 3 氣液相平衡數(shù)據(jù) 9 2 2 物料衡算 9 2 3 板式吸收塔的工藝尺寸的計(jì)算 10 2 3 1 塔徑計(jì)算 10 2 3 2 塔截面積 10 2 3 2 塔截面積 10 2 4 溢流裝置的計(jì)算 10 化工原理課程設(shè)計(jì) 3 2 4 1 溢流堰長(zhǎng) 10 2 4 2 出口堰高 10 2 4 3 降液管的寬度和降液管的面積 10 2 4 4 降液管底隙高度 11 2 4 5 塔板布置 11 2 5 塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算 11 2 6 塔板負(fù)荷性能圖 13 2 6 1 漏液線 13 2 6 2 霧沫夾帶線 13 2 6 3 液相負(fù)荷下限線 14 2 6 4 液相負(fù)荷上限線 15 2 6 5 液泛線 15 第三章 板式塔的結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備 18 3 1 塔體結(jié)構(gòu) 18 3 2 塔板結(jié)構(gòu) 18 第四章 設(shè)計(jì)結(jié)果總匯 20 4 1 板式塔設(shè)計(jì)匯總表 20 4 2 結(jié)束語(yǔ) 21 附錄 1 主要符號(hào)說(shuō)明 附錄 2 參考文獻(xiàn) 附圖一 板式吸收塔工藝流程簡(jiǎn)圖 附圖二 板式塔的裝配圖 化工原理課程設(shè)計(jì) 4 第一章 設(shè)計(jì)方案的簡(jiǎn)介 1 1 概述 1 1 1 塔設(shè)備的類型 塔設(shè)備是化工 石油化工 生物化工 制藥等生產(chǎn)過(guò)程中廣泛應(yīng)用的氣液傳質(zhì)設(shè)備 根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式 可分為板式塔和填料塔兩大類 板式塔內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的塔板 氣體以鼓泡或噴射形式穿過(guò)板上的液層 進(jìn)行傳 質(zhì)與傳熱 在正常操作下 氣相為分散相 液相為連續(xù)相 氣相組成呈階梯變化 屬 逐級(jí)接觸逆流操作過(guò)程 1 1 2 板式塔與填料塔的比較及選型 1 1 2 1 板式塔與填料塔的比較 工業(yè)上 評(píng)價(jià)塔設(shè)備的性能指標(biāo)主要有以下幾個(gè)方面 生產(chǎn)能力 分離效率 塔壓 降 結(jié)構(gòu) 制造及造價(jià)等 現(xiàn)就板式塔與填料塔的性能比較如下 1 生產(chǎn)能力 板式塔與填料塔的液體流動(dòng)和傳質(zhì)機(jī)理不同 板式塔的傳質(zhì)是通過(guò)上升氣體穿過(guò) 板上的液層來(lái)實(shí)現(xiàn) 塔板的開(kāi)空率一般占塔截面積的 7 10 而填料塔的傳質(zhì)是通 過(guò)上升氣體和靠重力沿填料表面下降的液流接觸實(shí)現(xiàn) 填料塔內(nèi)件的開(kāi)孔率通常在 50 以 上 而填料層的空隙率則超過(guò) 90 一般液泛點(diǎn)較高 故單位塔截面積上 填料塔的 生產(chǎn)能力一般均高于板式塔 2 分離效率 一般情況下 填料塔具有較高的分離效率 工業(yè)上常用填料塔每米理論級(jí)為 2 8 級(jí) 而常用的板式塔 每米理論版最多不超過(guò) 2 級(jí) 研究表明 在減壓 常壓和低壓 操作下 填料塔的分離效率明顯低于板式塔 在高壓操作下 板式塔的分離效率略優(yōu) 于填料塔 3 壓力降 填料塔由于空隙率高 故其壓降遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于板式塔 一般情況下 板式塔的每個(gè)理 論級(jí)壓降約在 0 4 1 1kPa 填料塔約為 0 01 0 27kPa 通常 板式塔的壓降高于填料塔 5 倍左右 壓降低不僅能降低操作費(fèi)用 節(jié)約能耗 4 操作彈性 一般來(lái)說(shuō) 填料本身對(duì)氣液負(fù)荷變化的適應(yīng)性很大 故填料塔的操作彈性取決于 塔內(nèi)件的設(shè)計(jì) 因而可根據(jù)實(shí)際需要確定填料塔的操作彈性 而板式塔的操作彈性則 受到塔板液泛 液沫夾帶及降液管能力的限制 一般操作彈性較小 化工原理課程設(shè)計(jì) 5 5 結(jié)構(gòu) 制造及造價(jià)等 一般來(lái)說(shuō) 填料塔的結(jié)構(gòu)較板式塔簡(jiǎn)單 故制造 維修也較為方面 但填料塔的 造價(jià)通常高于板式塔 應(yīng)予指出 填料塔的持液量小于板式塔 持液量大 可使塔的操作平穩(wěn) 不易引 起產(chǎn)品的迅速變化 故板式塔較填料塔更易于操作 板式塔容易實(shí)現(xiàn)側(cè)線進(jìn)料和出料 而填料塔對(duì)側(cè)線進(jìn)料和出料等復(fù)雜情況不太適合 對(duì)于比表面積較大的高性能填料 填料層容易堵塞 故填料塔不易直接處理由懸浮物或容易聚合的物料 表 1 板式塔與填料塔對(duì)比 序號(hào) 填料塔 板式塔 壓降 小尺寸填料較大 大尺寸填料及規(guī)整填料較小 較大 空塔氣速 小尺寸填料較大 大尺寸填料及規(guī)整填料較小 較大 塔效率 傳統(tǒng)填料低 新型亂堆及規(guī)整填料高 較穩(wěn)定 效率較高 持液量 較小 較大 液氣比 對(duì)液量有一定要求 適應(yīng)范圍較大 安裝檢修 較難 較易 材質(zhì) 金屬及非金屬材料均可 常用金屬材料 造價(jià) 新型填料投資較大 大直徑時(shí)較低 1 1 2 2 塔設(shè)備的選型 工業(yè)上 塔設(shè)備主要用于蒸餾和吸收傳質(zhì)單元操作過(guò)程 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中 蒸餾過(guò) 程多選用板式塔 而吸收過(guò)程多選用填料塔 近年來(lái) 隨著塔設(shè)備設(shè)計(jì)水平的提高及 新型塔構(gòu)件的出現(xiàn) 上述傳統(tǒng)已逐漸打破 在吸收過(guò)程中采用板式塔已有不少應(yīng)用范 例 對(duì)于一個(gè)具體的分離過(guò)程 設(shè)計(jì)中選擇何種塔型 應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)能力 分離效果 塔壓降 操作彈性等要求 并結(jié)合制造 維修 造價(jià)等因素綜合考慮 例如 多于熱 敏性物系的分離 要求塔壓降盡可能低 選用填料塔較為適宜 對(duì)于右側(cè)線進(jìn)料和出 料的工藝過(guò)程 選用板式塔較為適宜 對(duì)于有懸浮物或容易聚合物系的分離 為防止 堵塞 宜選用板式塔 對(duì)于液體噴淋密度極小的工藝過(guò)程 若采用填料塔 填料層得 不到充分潤(rùn)濕 使其分離效率明顯下降 故宜選用板式塔 對(duì)于宜發(fā)泡物系的分離 因填料層具有破碎泡沫的作用 宜選用填料塔 1 2 板式塔的設(shè)計(jì) 板式塔的類型很多 但其設(shè)計(jì)原理基本相同 一般來(lái)說(shuō) 板式塔的設(shè)計(jì)步驟大致 化工原理課程設(shè)計(jì) 6 如下 1 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和工藝要求 確定設(shè)計(jì)方案 2 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和工藝要求 選擇塔板類型 3 確定塔徑 塔高等工藝尺寸 4 進(jìn)行塔板的設(shè)計(jì) 包括溢流裝置的設(shè)計(jì) 塔板的布置 升氣道 泡罩 篩孔或 浮閥等 的設(shè)計(jì)及排列 5 進(jìn)行流體力學(xué)驗(yàn)算 6 繪制塔板的復(fù)合性能圖 7 根據(jù)復(fù)合性能圖 對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析 若設(shè)計(jì)不夠理想 可對(duì)某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整 重復(fù)上述設(shè)計(jì)過(guò)程 一直到滿意為止 1 2 1 設(shè)計(jì)方案 裝置流程的確定 確定流程時(shí)要較全面 合理的兼顧設(shè)備 操作費(fèi)用 操作控制及安全諸因素 如 圖 1 裝置流程簡(jiǎn)圖 圖 1 裝置流程簡(jiǎn)圖 1 2 2 塔板的類型與選擇 板式塔是在塔內(nèi)裝很多的塔板 傳熱傳質(zhì)過(guò)程中基本上是在每層塔板上進(jìn)行 塔 板的形 板結(jié)構(gòu)或塔板上氣液兩相的表現(xiàn) 來(lái)命名這些塔 諸如泡罩塔 篩板塔 浮 閥塔 柵板塔 舌形塔 等等 1 2 2 1 泡罩塔 化工原理課程設(shè)計(jì) 7 泡罩塔是工業(yè)上使用最早的一種板式塔 其主要元件為升氣管及泡罩 泡罩安裝 在升氣管的頂部 分圓形和條形兩種 國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的是圓形泡罩 泡罩尺寸分為 80mm 100mm 150mm 三種 可根據(jù)塔徑的大小選擇 通常塔徑小于 1000mm 選用 80mm 的泡罩 塔徑大于 2000mm 選用 150mm 的泡罩 其優(yōu)點(diǎn)是 因升氣管高出液層 不易發(fā)生漏液現(xiàn)象 有較好的操作彈性 即當(dāng)氣 液有較大的波動(dòng)時(shí) 仍能維持幾乎恒定的板效率 塔板不易堵塞 適于處理各種物料 缺點(diǎn)是 塔板機(jī)構(gòu)復(fù)雜 金屬耗量大 造價(jià)高 板上液層厚 氣體流徑曲折 塔板 壓降大 兼因霧沫夾帶現(xiàn)象嚴(yán)重 限制了氣速的提高 致使生產(chǎn)能力及板效率均較低 近年來(lái)泡罩塔已逐漸被篩板塔和浮閥塔所取代 然而因它有操作穩(wěn)定 技術(shù)比較成熟 對(duì)贓物料不敏感等優(yōu)點(diǎn) 故目前仍有采用的 1 2 2 2 篩板塔 篩板塔是一種有降液管 板型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的板式塔 孔徑一般為 mm 制造方 便 處理量較大 清洗 更換 修理較簡(jiǎn)單但操作范圍較小 適應(yīng)于清潔的物料 以 免堵塞 其優(yōu)點(diǎn)是 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 造價(jià)低廉 氣體壓降小 板上液面落差也較小 生產(chǎn)能力 及板效率均較泡罩塔高 主要缺點(diǎn)是 操作彈性小 篩孔小時(shí)容易堵塞 近年來(lái)采用 大孔徑 直徑 10 25mm 篩板可避免堵塞 而且由于氣速的提高 生產(chǎn)能力增大 過(guò) 去由于對(duì)篩板的性能研究不充分 認(rèn)為操作不易穩(wěn)定而未普遍應(yīng)用 直到本世紀(jì) 50 年 代初 對(duì)篩板塔的結(jié)構(gòu) 性能作了較充分的研究 認(rèn)識(shí)到只要設(shè)計(jì)合理 操作正確 同樣可獲得較滿意的塔板效率和一定的操作彈性 故近年來(lái)篩板塔的應(yīng)用日趨廣泛 化工原理課程設(shè)計(jì) 8 1 2 2 3 浮閥塔 浮閥塔板是在泡罩塔板和篩孔塔板的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的 它吸收了兩種塔板的優(yōu) 點(diǎn) 塔盤上開(kāi)閥孔 安置能上下浮動(dòng)的閥件 固定閥 除外 由于浮閥塔板的氣體流 通面積能隨氣體負(fù)荷變動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié) 因而能在較寬的氣體負(fù)荷下保持穩(wěn)定操作 同時(shí) 氣體以水平方向吹出 氣液接觸時(shí)間長(zhǎng) 霧沫夾帶少 具有良好的操作彈性和較高塔 板效率 在工業(yè)中得到了較為廣泛地應(yīng)用 浮法塔板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在塔板上開(kāi)有若干大孔 標(biāo)準(zhǔn)孔徑為 39mm 每個(gè)孔上 裝有一個(gè)可以上下浮動(dòng)的閥片 浮閥的型式很多 目前國(guó)內(nèi)已采用的浮閥有 5 種 但 最常用的浮閥型式為 F1 型和 V 4 型 總之 浮閥塔生產(chǎn)能力大 彈性大 分離效率高 霧沫夾帶少 液面梯度較少 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn) 化工原理課程設(shè)計(jì) 9 第二章 板式塔工藝尺寸計(jì)算 2 1 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) 2 1 1 液相物性數(shù)據(jù) 對(duì)于低濃度吸收過(guò)程 溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù) 由手冊(cè)查得 20 的 H2O 物性數(shù)據(jù) 密度 L 998 2 kg m3 粘度 L 0 001 Pa s 3 6 kg m h 表面張力 L 72 6 dyn cm 940896 kg h SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù) DL 5 29 10 6 m2 h 2 1 2 氣相物性數(shù)據(jù) 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 Mvm yi Mi 0 02 64 13 0 98 29 30 76 混合氣體的平均密度 vm 1 1814 101 325 28 40158 314 293 kg m3 對(duì)于低濃該氣體粘度近似的取空氣粘度 查手冊(cè)地 20 空氣的粘度為 Vm 1 280 kg m3 V 101 325 30 768 314 293 查手冊(cè)地 20 空氣的粘度為 V 1 81 10 5 Pa s 0 065 kg m h 查手冊(cè)得二氧化硫在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為 DV 0 039 m2 h 化工原理課程設(shè)計(jì) 10 2 1 3 氣液相平衡數(shù)據(jù) 由手冊(cè)查得 常壓下 20 時(shí) SO2在水中的 亨利系數(shù)為 E 3550 kPa 相平衡常數(shù) m E P 3550 101 3 35 溶解度系數(shù) 0156 2 8 3593mkPaolEMHsL 2 2 物料衡算 1 進(jìn)塔的氣相摩爾比為 Y1 0 0526 11 1 0 051 0 05 2 出塔的氣相摩爾比為 Y2 Y1 1 A 0 0526 1 0 95 0 00263 3 進(jìn)塔惰性氣相流量為 GB 1 0 05 118 5474 kmol h 300022 4 273293 4 該吸收過(guò)程屬低濃度吸收 平衡關(guān)系為一條直線 最小液氣比可按下式計(jì)算 1 2 1 2 對(duì)吸收劑為純水的吸收過(guò)程 進(jìn)塔液組成 X2 0 因此 1 2 1 2 0 0526 0 002630 052635 0 33 25 取操作液氣比為最小液氣比的 1 4 倍 即 1 4 1 4 33 25 46 55 化工原理課程設(shè)計(jì) 11 氣相流量 LS 46 55GB 46 55 118 5474 5518 38kmol h 根據(jù) 得 1 2 1 2 1 1 2 2 0 0526 0 00263 0 0 001073 146 55 2 3 板式吸收塔的工藝尺寸的計(jì)算 2 3 1 塔徑計(jì)算 采用 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速 氣相的質(zhì)量流量為 wV GB 3000 1 1814 3544 2 kg h 液相質(zhì)量流量可近似按純水的質(zhì)量流量計(jì)算 即 wL LsMs 5518 38 18 02 99441 2076 Lv 99 62m3 h 99441 2076 998 2 Vs 3000Nm3 h 計(jì)算液相負(fù)荷因子 C 塔板間距 HT的選取與塔高 塔徑 物系性質(zhì) 分離效率 操作彈性伊基塔的安裝 化工原理課程設(shè)計(jì) 12 檢修等因素有關(guān) 設(shè)計(jì)時(shí)通常根據(jù)塔徑的大小 由表 2 列出的塔板間距的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值選 取 表 2 塔板間距與塔徑的關(guān)系 塔 徑 D m 0 3 0 5 0 5 0 8 0 8 1 6 1 6 2 0 2 0 2 4 2 4 板間距 HT m 0 2 0 3 0 3 0 35 0 35 0 45 0 45 0 6 0 5 0 8 0 8 設(shè)計(jì)中 板上液層高度 hL 由設(shè)計(jì)者選定 對(duì)常壓塔一般取為 0 05 0 08m 對(duì)減壓 塔一般取為 0 025 0 03m 選取板間距 HT 0 45m 板上清液高度 hL 0 08m HT hL 0 37m 0 9652 0 5 99 623000 998 21 1814 0 5 由史密斯關(guān)聯(lián)圖查得 C20 0 035 已知水在 20 時(shí)的表面張力 L 72 6 dyn cm 940896 kg h 修正校正表面張力后的 C 值為 C 0 035 0 04529 20 20 0 2 72 620 0 2 式中 C 操作物系的負(fù)荷因子 m s L 操作物系的液體表面張力 mN m 最大允許空塔氣速 umax c 0 04529 1 4301m s 998 2 1 18141 1814 化工原理課程設(shè)計(jì) 13 根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn) 乘以一定的安全系數(shù) 即 u 0 6 0 8 umax 安全系數(shù)的選取于分離物系的發(fā)泡程度密切相關(guān) 對(duì)不易發(fā)泡的物系 可取較高 的安全系數(shù) 對(duì)易發(fā)泡的物系 可取較低的安全系數(shù) 取安全系數(shù)為 0 6 則 u 0 6umax 0 8580m s 塔徑 DT 1 2373m 4 4 30003 14 0 8580 3600 故取整 D 1 4m 2 3 2 塔截面積 AT D2 1 5386 m2 4 2 6 塔板負(fù)荷性能圖 2 6 1 漏液線 由 u0 min 4 4C0 0 0056 0 13 u0 min V 0 hL hW hOW hOW E 2 841000 L 23 聯(lián)立得 4 4C0A0V 化工原理課程設(shè)計(jì) 14 0 0056 0 13 2 841000 1 3600 23 2 1939 0 005103 0 1546 23 在操作范圍內(nèi) 任取幾個(gè) Ls 值 依上式計(jì)算 Vs 值 計(jì)算結(jié)果如表 5 1 Ls m3 s 1 5710 10 3 3 1420 10 3 4 7130 10 3 6 2840 10 3 Vs m3 s 0 1860 0 2013 0 2133 0 2234 由上表數(shù)據(jù)可做出漏液線 1 2 6 2 霧沫夾帶線 以 ev 0 1kg 液 kg 氣為限 求 Vs Ls 關(guān)系如下 由 ev 5 7 10 6 3 2 ua 3 8956VS 0 2827 0 0260 hW 0 0439 hOW 1 1 19Ls2 3 2 841000 3600L 0 42 23 hf 2 5 hL 2 5 hW hOW 2 5 0 0439 1 19Ls2 3 0 10975 2 975Ls2 3 化工原理課程設(shè)計(jì) 15 ev 0 1 5 7 10 657 865 3 8956 0 24 2 975 23 3 2 整理得 VS 0 536 6 644 LS2 3 在操作范圍內(nèi) 任取幾個(gè) Ls 值 依上式計(jì)算 Vs 值 計(jì)算結(jié)果如表 5 2 Ls m3 s 1 5710 10 3 3 1420 10 3 4 7130 10 3 6 2840 10 3 Vs m3 s 0 4462 0 3935 0 3492 0 3098 由上表數(shù)據(jù)可做出液沫夾帶線 2 2 6 3 液相負(fù)荷下限線 對(duì)于平直堰 取堰上液層高度 hOW 0 006m 作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn) hOW 0 006 2 841000 1 3600 23 取 E 1 04 則 Ls min 0 000358 m3 s 0 006 10002 84 23 0 423600 據(jù)此可做出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線 3 2 6 4 液相負(fù)荷上限線 以 4S 作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限 4s 化工原理課程設(shè)計(jì) 16 故 Ls max 0 002275 m3 s 4 0 0260 0 354 據(jù)此可做出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線 4 2 6 5 液泛線 令 Hd HT hW 由 Hd hp hL hd hp hc h1 h h1 hL hL hW hOW 聯(lián)立得 HT 1 hW 1 hOW hc Hd h 忽略 h 將 hOW 與 Ls H d 與 Ls hc 與 Vs 的關(guān)系式代入上式 并整理得 a Vs2 b c Ls2 d Ls2 3 式中 a 0 051 0 0 2 b HT 1 hW c 0 153 lwh0 2 d 2 84 10 3E 1 3600 23 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入得 a 0 2051 0 051 0 101 0 1621 0 785 2 0 6317950 80 化工原理課程設(shè)計(jì) 17 b 0 5 0 35 0 5 0 6 1 0 0439 0 1267 c 0 153 0 42 0 0312 2 891 d 2 84 10 3 1 1 0 6 1 9032 36000 42 23 故 0 205 Vs2 0 1267 891 Ls2 1 9032 Ls2 3 在操作范圍內(nèi) 任取幾個(gè) Ls 值 依上式計(jì)算 Vs 值 計(jì)算結(jié)果如表 5 3 Ls m3 s 1 5710 10 3 3 1420 10 3 4 7130 10 3 6 2840 10 3 Vs m3 s 0 6940 0 6130 0 5676 0 5103 由上表數(shù)據(jù)可做出液泛線 5 根據(jù)以上各線方程 可作出泡罩塔的負(fù)荷性能圖 如圖 5 1 所示 在負(fù)荷性能圖上 作出操作點(diǎn) A 連接 OA 即作出操作線 由圖可看出 該篩板 的操作上限為液泛控制 下限為漏夜控制 由圖 5 1 查得 Vs max 0 61 m3 s Vs min 0 17 m3 s 化工原理課程設(shè)計(jì) 18 操作彈性為 3 588 V 0 61 0 17 化工原理課程設(shè)計(jì) 19 第三章 板式塔的結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備 3 1 塔體結(jié)構(gòu) 3 1 1 塔頂空間高度 HD 由頂部第一塊塔板到筒體與封頭接線的距離 不包括封頭空間 叫塔頂空間高度 通常取 HD 1 5 2 0HT 可取 HD 2 0HT 2 0 45 0 9 m 3 1 2 塔底空間高度 HB 由塔底第一塊塔板到塔底封頭接線的距離稱為塔底空間 塔底液面至最下層塔板 之間要 1 2 m 的間距 大塔可以大于此值 因此塔底空間 25dHm 3 1 3 人孔 對(duì)于 D 1000 mm 的板式塔 為安裝 檢修的需要 一般每隔 6 8 層塔板設(shè)一人 孔 人孔直徑一般為 450 mm 600 mm 其伸出塔體的筒長(zhǎng)為 200 250 mm 人孔中心 距操作平臺(tái)約 800 1200 mm 設(shè)人孔的板間距應(yīng)等于或大于 600 mm 3 1 4 塔高 塔的高度是有效高度 底部 和頂部空間及裙座高度之和 根據(jù)給定的分離任務(wù) 求出理論板層后 就可按照下式計(jì)算塔的有效高度 即 TNZHE 式中 Z 塔高 m 塔內(nèi)所需的理論板數(shù)TN 總板效率 塔板間距 mTH 可得 Z 0 45 9m 80 4 化工原理課程設(shè)計(jì) 20 3 2 塔板結(jié)構(gòu) 塔板按結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 大致可以分為整塊和分塊式兩類塔板 塔徑小于 800 mm時(shí) 一 般采用整塊式 塔徑超過(guò) 800 mm時(shí) 由于剛度 安裝 檢修等要求 多將塔板分成數(shù) 塊通過(guò)人孔送入塔內(nèi) 對(duì)于單溢流型塔板 塔板分塊數(shù)如表 5所示 表 5 塔板分塊數(shù) 塔徑 mm 800 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 塔板分塊數(shù) 3 4 5 6 化工原理課程設(shè)計(jì) 21 第四章 設(shè)計(jì)結(jié)果總匯 4 1 板式塔設(shè)計(jì)匯總表 板式塔設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果 序號(hào) 項(xiàng)目 篩孔板式塔 1 氣相流量 3smVS 0 8333 2 液相流量 L0 02767 3 實(shí)際塔板數(shù) 8 4 有效段高度 Z m 9 5 塔徑 m 1 4 6 板間距 m 0 45 7 溢流形式 單溢流 8 降液管形式 弓形 9 堰長(zhǎng) m 0 98 10 堰高 m 0 0157 11 板上液層高度 m 0 08 12 堰上液層高度 m 0 0643 13 降液管底隙高度 m 0 0097 14 邊緣區(qū)寬度 m 0 03 15 開(kāi)孔區(qū)面積 21 059 16 篩孔直徑 m 0 004 17 篩孔數(shù)目 8494 18 孔中心距 m 0 012 19 開(kāi)孔率 10 1 20 空塔氣速 s 0 5416 21 篩孔氣速 7 7911 22 穩(wěn)定系數(shù) 2 48 23 每層塔板壓降 Pa 874 95 24 負(fù)荷上限 液沫夾帶控制 化工原理課程設(shè)計(jì) 22 25 負(fù)荷下限 液相控制下限 26 液沫夾帶 氣 液 kgeV 5 749 10 7 27 氣相負(fù)荷上限 sm30 002275 28 氣相負(fù)荷下限 0 000385 29 操作彈性 3 588 4 2 結(jié)束語(yǔ) 本設(shè)計(jì)為篩孔式吸收塔設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)過(guò)程中 物性數(shù)據(jù)的求取很繁瑣 塔的工藝尺寸也需經(jīng)過(guò) 多次試差才達(dá)到要求 實(shí)際塔板數(shù)的求取既要通過(guò)作圖 查圖 又要通過(guò)計(jì)算才可完成 本設(shè)計(jì)由 于我們的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)都不足有些不合理的地方 總的來(lái)說(shuō)本塔的設(shè)計(jì)基本滿足一般的工藝要求 通 過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)我們更加了解了板式塔及吸收過(guò)程 對(duì)于以后的學(xué)習(xí)和工作都有一定的幫助 通 過(guò)這次的設(shè)計(jì) 我們對(duì)于以前所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)有了更深入的認(rèn)識(shí) 并學(xué)到了許多實(shí)踐中的東西 使我們初步涉略到了一些生產(chǎn)問(wèn)題 提高了我們解決問(wèn)題的能力 同時(shí) 在運(yùn)用 WORD ORINGIN 和 AUTO CAD 時(shí) 也積累了經(jīng)驗(yàn) 化工原理課程設(shè)計(jì) 23 附錄 1 主要符號(hào)說(shuō)明 一一塔板開(kāi)口面積 aA2m 一一降液管截面積 f 一一篩孔總面積 b2 一一塔截面積 TAm 一一流量系數(shù) 無(wú)因此0C C 一一計(jì)算 時(shí)負(fù)荷系數(shù) maxu2 一一篩孔直徑 m0d 一一塔徑 mTD 一一液沫夾帶量 kg 液 kg 氣ve E 一一總板效率 無(wú)因此T 一一篩孔氣相動(dòng)能因0F 子 21 2 1mSkg g 一一重力加速度 9 81 s 一一進(jìn)口堰與降液管間的水平距離 mlh 一一與干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?mc 一一與液體流過(guò)降液管的壓降相當(dāng)d 的液柱高度 m 一一塔板上鼓泡高度 mfh 一一板上清液層高度 mL 一一降壓管的底隙高度 m0h 一一堰上液層高度 mw 一一出口堰高度 m 一一與克服表面張力的壓降相當(dāng)?shù)?h 液柱高度 m 液柱 一一降液管內(nèi)清夜層高度 mdH 一一濕潤(rùn)速度 Wl sm 3 一一液體體積流量 hLh 一一液體體積流量 S s 3 P 一一操作壓力 Pa 一一氣體通過(guò)每層篩板的壓降 Pap 一一理論板層數(shù)TN 一一壓力降 Pa t 一一孔心距 m U 一一空塔氣速 m s 一一氣體通過(guò)的速度 m s0u 一一氣體體積流量 hVhm 3 一一氣體體積流量 S s 一一邊緣無(wú)效區(qū)寬度 mCW 一一弓形降壓管寬度 md x 一一液相摩爾分?jǐn)?shù) 化工原理課程設(shè)計(jì) 24 X 一一液相摩爾比 y 一一氣相摩爾分?jǐn)?shù) Y 一一氣相摩爾比 Z 一一板式塔的有效高度 DL 液體擴(kuò)散系數(shù) m 2 s DV 氣體擴(kuò)散系數(shù) m 2 s E 亨利系數(shù) kPa H 溶解度系數(shù) kmol m3 kPa K 穩(wěn)定系數(shù) 無(wú)因次 Mv m 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量 Lh 液體體積流量 m 3 h Ls 液體體積流量 m 2 h Lw 潤(rùn)濕速率 m3 m h m 相平衡常數(shù) 無(wú)因次 液體的表面張力L 化工原理課程設(shè)計(jì) 25 附錄 2 參考文獻(xiàn) 1 賈紹義 柴誠(chéng)敬 化工原理課程設(shè)計(jì) 天津 天津科技技術(shù)出版社 2002 2 大連理工大學(xué)等 化工容器與設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 1989 3 匡國(guó)柱 史啟才等 化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì) 北京 化學(xué)工業(yè)出社 2002 4 陳敏恒等 化工原理 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2004 5 化學(xué)工程手冊(cè) 編輯委員會(huì) 化學(xué)工程手冊(cè) 氣液傳質(zhì)設(shè)備 北京 化學(xué) 工業(yè)出版社 1989 6 魏姚燦等 塔設(shè)備設(shè)計(jì) 上海 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1988