环境综合项目工程专业课程设计.doc

湖南农业大学课程论文

学 院：资源环境学院 班 级：环境科学
姓 名：李文涛 学 号：40463117
课程论文题目：填料塔设计
课程名称：环境工程课程设计
评阅成绩：
评阅意见：

成绩评估教师签名：
日期： 年 月 日

设计任务书
学生：李文涛
(资源环境学院环境科学班级，学号：40463117)

1、 设计题目：水吸取二氧化硫过程填料吸取塔设计

2、工艺操作条件：
（1）操作平均压力 常压
（2）操作温度 t=20℃
（3）每年生产时间：7200h。
（4）选用填料类型及规格自选。

3、设计任务：
完毕填料塔工艺设计与计算，关于附属设备设计和选型，绘制吸取系统工艺流程图和吸取塔工艺条件图，编写设计阐明书。
目录
一、摘要
二、设计方案简介
2.1吸取剂选取
2.2吸取流程选取
2.3吸取塔设备及填料选取
2.3.1吸取塔设备
2.3.2吸取塔填料
2.4吸取剂再生选取
2.5操作参数选取
三、吸取塔工艺计算
3.1基本物性数据
3.1.1液相物性数据
3.1.2气相物性数据
3.1.3气液相平衡数据
3.2物料衡算
3.3湍球塔工艺尺寸计算
3.3.1塔径
3.3.2填料数据计算和支撑板构造
3.4填料层高度
3.5流体力学计算
3.5.1各阶段工况气速计算
3.5.2球层压力降△P
3.5.3球层扩展阶段时膨胀高度
3.6湍球塔辅助构造
3.6.1支承板及档网
3.6.2 除沫器
3.6.3液体分布器
3.7填料塔附属高度计算
3.8湍球塔流体力学参数计算
3.8.1全塔压降
3.8.2气体动能因子
3.9附属设备计算和选取
3.9.1接管尺寸计算举例
3.9.2离心泵选取和计算
四、工艺设计计算成果汇总汇总与重要符号阐明
五、对过程评述和关于问题讨论
六、结束语
摘要：吸取操作在化学工业中是一种重要分离办法，本次设计采用水吸取矿石焙烧炉送出气体，入塔炉气流量为m3/h，其中进塔SO2摩尔分率为0.05，SO2吸取率达到95％吸取效果以减少对大气污染，属于物理吸取。影响吸取因素重要为溶质在吸取剂中溶解度,其吸取速率重要决定于气相或液相与界面上溶质浓度差，以及溶质从气相向液相传递扩散速率。本设计本设计采用填料塔，塔高8.7m，塔径0.7m，采用聚丙烯空心球填料，具备通量大、阻力小、传质效率高等长处，可以达到较好通过能力和分离效果。普通说来，完整吸取过程应涉及吸取和解吸两某些。在化工生产过程中，原料气净化，气体产品精制，治理有害气体，保护环境等方面都要用到气体吸取过程。填料塔作为重要设备之一，越来越受到青睐。二氧化硫填料吸取塔，以水为溶剂，经济合理，净化度高，污染小。此外，由于水和二氧化硫反映生成硫酸，具备很大运用率。
核心词： 二氧化硫 吸取 水 填料塔

二 、设计方案
吸取过程设计方案重要涉及吸取剂选取、吸取流程选取、解吸办法选取、设备类型选取、操作参数选取等内容。
2.1吸取剂选取
　 吸取剂普通是对气体混合物各组分具备不同溶解度而能选取性地吸取其中一种组分或几种组分液体。
　　由于吸取操作目不同，吸取剂功用也不同。有些是吸取气体而获得产品，如在盐酸制造中用水吸取氯化氢气体。有些是除去气体混合物中一种或几种组分，以达到分离目，如用水或碱液吸取烟道气等中二氧化碳。
　吸取操作中可以选取性地溶解混合气体中某些特定组分液体。吸取剂可以是纯液体，也可以是溶液。普通分为物理吸取剂和化学吸取剂两类。物理吸取剂与溶质之间无化学反映，气体溶解度只与气液平衡（见汽液平衡）规律关于；化学吸取剂与溶质之间有化学反映，气体溶解度不但与气液平衡规律关于，并且与化学平衡规律关于。化学吸取剂大多是某种活性组分溶液，如碳酸钾或氢氧化钠水溶液。
　 当吸取是为了制取某种溶液产品时，只能用某种特定吸取剂，如由氯化氢制造盐酸，只能用水作吸取剂。当吸取是为了对气体混合物作组分分离时，吸取剂合理选取，对吸取操作成功与否有重大影响。普通说来，化学吸取剂易于达到较高选取性,并可使溶质易于溶解；但再生比较困难,消耗能量较多。事实上，很难找到一种可以满足上述各项规定抱负吸取剂，只能通过对可用吸取剂全面评价，按经济上与否合理作出选取。为此，性能优良新吸取剂开发，始终为人们所关注。
对于吸取操作,选取适当吸取剂,具备十分重要意义。其对吸取操作过程经济性有着十分重要影响。普通状况下,选取吸取剂,要着重考虑如下问题：
1．对溶质溶解度大
所选吸取剂多溶质溶解度大,则单位量吸取剂可以溶解较多溶质,在一定解决量和分离规定下,吸取剂用量小,可以有效地减少吸取剂循环量,这对于减少过程功耗和再生能量消耗十分有利。
2．对溶质有较高选取性
对溶质有较高选取性,即规定选用吸取剂应对溶质有较大溶解度,而对其她组分则溶解度要小或基本不溶,这样,不但可以减小惰性气体组分损失,并且可以提高解吸后溶质气体纯度。
3．不易挥发
吸取剂在操作条件下应具备较低蒸气压,以避免吸取过程中吸取剂损失,提高吸取过程经济性。
4．粘度低
吸取剂在操作温度下粘度越低，其在塔内流动性越好，有助于传质速率和传热速率提高。
5．其她
所选用吸取剂应尽量满足无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得以及化学性质稳定等规定。
2.2吸取流程选取
吸取装置流程重要有如下几种
（1）逆流操作 气体自塔底进入由塔顶排除，液相自塔顶进入由塔底排除，即此逆流操作。逆流操作特点是，传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高。工业生产中普通采用逆流操作。
（2）并流操作 气液两项均从塔顶流向塔底，此即并流操作。并流操作特点是，系统不受液流限制，可提高操作气速，以提高生产能力。并流操作普通运用如下状况：当吸取过程中平衡曲线较平坦时，流向对推动力影响不大；易溶气体吸取或解决气体不需吸取很完全；吸取剂用量特别大；逆流操作易引起液泛。
（3）吸取剂某些再循环操作 在逆流操作系统中，用泵将吸取塔排除液体一某些冷却后与补充新鲜吸取剂一同送回塔内，即为某些在循环操作。通惯用于如下状况：当吸取剂用量较小，为提高液体喷淋密度；对于非等温吸取过程，为控制塔内升温，需取出一某些热量。该流程特别适当平衡数值很小状况，通过吸取液某些在循环提高吸取剂使用效率。应予指出，吸取剂某些在循环操作较逆流操作平均推动力要低，切需要设立循环泵，操作费用增长。
（4）多塔串联操作 若设计填料层高度过大，或由于所解决物料等因素需经常清理填料，为便于维修，可把填料层分装在几种串联塔内，每个吸取塔通过吸取剂和气体量都相等，即为多塔串联操作。此种操作因塔内需留较大空间，输液、喷淋、支承板等辅助装置增长，使设备投资加大。
（5）串联—并联混合操作 若吸取过程解决液量很大，如果用普通流程，则液体在塔内喷淋密度过大，操作气速势必很小，塔生产能力减少。实际生产中可采用气相作串联、液相作并联混合流程；若吸取过程解决液量不大而气相流程很大时，可采用液相作串联、气相作并联混合流程。
总之，在实际应用中应依照生产任务、工艺特点，结合各种流程优缺陷选取适当流程布置。本设计采用湍球塔中普通采用是单塔持续逆流操作，由于逆流推动力大，传质速率快，分离效果好，并且单塔逆流操作即可满足设计规定。
2.3吸取塔设备及填料选取
2.3.1吸取塔
吸取塔是实现吸取操作设备。按气液相接触形态分为三类。第一类是气体以气泡形态分散在液相中板式塔、鼓泡吸取塔、搅拌鼓泡吸取塔；第二类是液体以液滴状分散在气相中喷射器、文氏管、喷雾塔；第三类为液体以膜状运动与气相进行接触填料吸取塔和降膜吸取塔。塔内气液两相流动方式可以逆流也可并流。普通采用逆流操作，吸取剂以塔顶加入自上而下流动，与从下向上流动气体接触，吸取了吸取质液体从塔底排出，净化后气体从塔顶排出。
（一）基本规定
　　工业吸取塔应具备如下基本规定：
1．塔内气体与液体应有足够接触面积和接触时间。
　　2．气液两相应具备强烈扰动，减少传质阻力，提高吸取效率。
　　3．操作范畴宽，运营稳定。
　　4．设备阻力小，能耗低。
　　5．具备足够机械强度和耐腐蚀能力。
　　6．构造简朴、便于制造和检修。
（二）吸取塔填料
1、散装填料
2、规整填料
二、填料性能评价
1．填料几何特性
填料几何特性数据重要涉及比表面积、空隙率、填料因子等，是评价填料性能基本参数。
（1）比表面积单位体积填料填料表面积称为比表面积，以a表达，其单位为m2/m3。
填料比表面积愈大，所提供气液传质面积愈大。因而，比表面积是评价填料性能优劣一种重要指标。
（2）空隙率单位体积填料中空隙体积称为空隙率，以e 表达，其单位为m3/m3，或以%表达。填料空隙率越大，气体通过能力越大且压减少。
因而，空隙率是评价填料性能优劣又一重要指标。
（3）填料因子填料比表面积与空隙率三次方比值，即a/e 3，称为填料因子，以f表达，
其单位为1/m。填料因子分为干填料因子与湿填料因子，填料未被液体润湿时a/e3称为干填料因子，它反映填料几何特性；填料被液体润湿后，填料表面覆盖了一层液膜，a和e 均发生相应变化，此时a/e 3称为湿填料因子，它表达填料流体力学性能，f值越小，表白流动阻力越小。
（4）规整填料
选取填料材质 选取填料材质应依照吸取系统介质以及操作温度而定，普通状况下，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，对于温度较高状况，应考虑材料耐温性能。
填料选取尤为重要，所选填料既要满足生产工艺规定,又要使设备投资和操作费用较低但各种填料构造差别较大，具备不同优缺陷，因而在使用上应依照详细状况选取不同塔填料。在选取塔填料时，应当重要考虑如下几种问题：
(1) 填料类型选取
此处选取是整个设计核心，选取不同会直接影响整个操作过程，填料选取就成为人们非常关注，不但要考虑分离效率，还要保证有较高传质效率。其中填料层压降是填料重要性能，填料层压降越低，能力消耗就越少，从而很大减少成本造价以及操作费用，这样有助于操作生产。
(2) 填料尺寸选取
散装填料规格普通是指填料公称直径。工业塔惯用散装填料重要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等几种规格。同类填料尺寸越小，分离效率越高，但阻力增长，通量减小，填料费用也增长诸多。而大尺寸填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重壁流，使塔分离效率减少。因而，对塔径与填料尺寸比值要有一规定
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，对于温度较高状况，应考虑材料耐温性能。
水吸取二氧化硫气体操作温度剂操作压力较低，本设计综合考虑以上因素采用直径38 mm聚丙烯空心小球（质量为0.35 g/个，密度为160 kg/m3）做填料。
2.4吸取剂再生选取
根据所用吸取剂不同可以采用不同再生办法，工业上惯用吸取剂再生办法重要有减压再生，加热再生及气提再生等。
（一）减压再生（闪蒸）
吸取剂减压再生是最简朴吸取剂再生办法之一。在吸取塔内，吸取了大量溶质后吸取剂进入再生塔并减压，使得溶入吸取剂中溶质得以再生。该办法最合用于加压吸取，并且吸取后后续工艺处在常压或较低压力条件，如吸取操作处在常压条件下进行，若采用减压再生，那么解吸操作需在真空条件下进行，则过程也许不够经济。
（二）加热再生
加热再生也是吸取剂再生最惯用办法。吸取了大量溶质后吸取剂进入再生塔内并加热使其升温，溶入吸取剂中溶质得以解吸。由于再生温度必要高于解吸温度，因而，该办法最合用于常温吸取或在接近于于常温吸取操作，否则，若吸取温度较高，则再生温度必然更高，从而，需要消耗更高品位能量。普通采用水蒸汽作为加热介质，加热办法可以根据详细状况采用直接蒸汽加热或采用缉间接蒸汽加热。
（三）气提再生
气提再生是在再生塔底部通入惰性气体，使吸取剂表面溶质分压减少，使吸取剂得以再生。惯用气提气体是空气和水蒸气。
由于本设计是在常压下进行气体吸取，并且吸取气体是由矿石焙烧炉中放出，则可以运用其热量进行加热再生。
2.5操作参数选取
吸取塔操作参数重要指操作压力和操作温度。
一、操作压力
对于物理吸取,加压操作一方面有助于提高吸取过程传质推动力而提高过程传质速率,另一方面,也可以减小气体体积流率,减小吸取塔径。因此操作十分有利。但工程上,专门为吸取操作而为气体加压,从过程经济性角度看是不合理,因而若在前一道工序压力参数下可以进行吸取操作状况下,普通是此前道工序压力作为吸取单元操作压力。
对于化学吸取,若过程由质量传递过程控制,则提高操作压力有利,若为化学反映过程控制,则操作压力对过程影响不大,可以完全依照先后工序压力参数拟定吸取操作压力,但加大吸取压力依然可以减小气相体积流率,对减小塔径依然是有利。
对于减压再生(闪蒸)操作,其操作压力应以吸取剂再生规定而定,逐次或一次从吸取压力减至再生操作压力,逐次闪蒸再生效果普通要优于一次闪蒸效果。
二、操作温度
对于物理吸取而言,减少操作温度,对吸取有利。但低于环境温度操作温度因其要消耗大量制冷动力而普通是不可取,因此普通状况下,取常温吸取较为有利。对于特殊条件吸取操作必要采用低于环境温度操作。
对于化学吸取,操作温度应依照化学反映性质而定,既要考虑温度对化学反映速度常数影响,也要考虑对化学平衡影响,使吸取反映具备适当反映速度。
对于再生操作,较高操作温度可以减少溶质溶解度,因而有助于吸取剂再生。三、吸取塔工艺计算
3.1基本物性数据
3.1.1液相物性数据
对低浓度吸取过程，溶液物性数据可近似取纯水物性数据。由手册【1】查得，20℃时水关于物性数据如下：
密度为 kg/m3
粘度为 Pa·s=3.6 kg/(m·h)
表面张力为
SO2在水中扩散系数
3.1.2气相物性数据
混合气体平均摩尔质量为

密度

混合气体粘度可近似取为空气粘度，查手册得20℃时空气粘度为

SO2 在空气中扩散系数为

3.1.3气液相平衡数据
常压下SO2 亨利系数【2】

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

依照低浓度吸取平衡关系，最小液气比可用下式计算

对于纯溶剂吸取过程，进塔液相构成为

最小液流量为

又设计规定为吸取剂用量1.5倍，即

3.3湍球塔工艺尺寸计算
3.3.1塔径
塔内临界气速Uk 可按下式设计计算【3】

式中 d—小球直径 m
---小球密度 Kg/m3
---气体密度 Kg/m3
---阻力系数
S0 ----挡板空隙率
则

操作气速u可取1.5~3.0Uk ，设取

因而圆整塔径设计为700mm
3.3.2填料数据计算和支撑板构造
湍球塔塔板间间距（即支撑板与限位板间距离，也是吸取区有效高度）应使小球自由运动有足够高度，而不使其撞击限位板。普通选用1000—1500mm范畴内，气速较大时可以取上限，气速小时可以取下限。压力较高时，板间距可以小些，如气速较大而小球、相对密度较小时，板间距可以取不不大于1500m。
一、 静止床层高度Z0
静止床层高度是湍球塔一种重要参数。塔压降、传质系数大小都与之关于。当Z0/D>1时，则易产生节涌和沟流现象。此外，Z0超过接触区50%时，失去了湍球塔作用。普通静止床层高度取接触区12~40%。因而本设计取静止床层高度为0.3m。且
符合条件【4】。
二、 孔隙率和装球数
湍球塔装球数及床层压降计算都需懂得孔隙率，床层孔隙率与D/d变化有一定联系【5】。当D/d>12时，孔隙率取0.4，当D/d<12时，孔隙率取0.45。
依照孔隙率可以求出装球数n

式中： D---塔径 mm
d---球径 mm
H0—-静止床层高度 mm
ε---床层平均空隙率
n----装球数 个
则
个
三、 板间距计算
板间距离要使小球自由湍动有足够高度，而不至于撞击顶部筛板，普通取静止高度2.5~5倍。本设计取5倍，即
因而，由于本设计规定气速不大，压力为常压，设计板间距为1.5m。
四、支撑板选取
支撑板则选用圆形小孔筛板，小孔呈正三角形，开孔率为40%。
3.4填料层高度
湍球塔内湍球越多，静止床层高度越高，塔阻力也越大。静止床层高度越高，在两层筛板间距固定状况下，湍球易达到泛点状态。而当H0超过筛板间距50%后来，则失去湍球塔特性，而与其她填料塔相似，即随其她速度增大，压力也急剧地升高。在设计计算时，静止床层高度H0与塔径D之比不不大于1时，易发生节涌和沟流现象。在满足H0/D<1条件下，普通H0=0.15~0.4H，若所需H0超过上述比例时需采用多层床层。

脱吸因数为

气相传质单元数为

气相总传质单元高度采用修正恩田关联式计算

表3-1 常用材质临界表面张力值【1】
材 质 碳 瓷 玻 璃 聚丙烯 聚乙烯 铜
表面张力mN/m 56 61 73 33 40 75

由表3-1 得

又 液体质量流量

则 气膜吸取系数

气体液相质量流量为

液膜吸取系数由下式计算

表3-2常用填料形状系数
填料类型 球形 棒 形 拉西环 弧 鞍 开孔环
值 0.72 0.75 1 1.19 1.45

由 ，查表3-2 得

则

操作气速

又

=

由
由
则
因而，设计取填料高度为6.0m，即分为4段。
表3-3 设计装置参数汇总
项目
参数
解决烟气量
喷淋量
塔径
静止床层高度
塔板间距
段数
支撑板构造
除雾器
填料球规格
5200 m3/h
10088.568 kmol/h
0.7m
0.3m
1.5m
4
圆形小孔筛板，小孔呈正三角形，开孔率为40%

φ38mm，聚丙烯，3g/个，160kg/ m3

3.5流体力学计算
3.5.1各阶段工况气速计算【6】
1、最小流化速度
式中 d—小球直径 m
---小球密度 kg/m3
---气体密度 kg/m3
---液体密度 kg/m3
GL ----单位截面流体质量流量 kg/(m2 s)

润湿填料球临界流化速度U临（当液流R=0）kmol/h

式中 d—小球直径 m
---小球密度 kg/m3
---气体密度 kg/m3
---液体密度 kg/m3
---气体粘度 kg/m.s
S0 ----挡板空隙率
2、临界气速

3、作为穿流塔板筛板开始稳定操作气速UT

式中 --背流过液体占去孔截面比率

H0----球层静态高度
------液体流量系数， =0.62
------以气体孔速计平板阻力

又 =4 则
则

4、开始扩展时气速U展

式中 a----填料球比表面积 a=158
g----重力加速度

5、开始液泛时气速

式中 ----静态干球层孔隙率 =0.4【3】
---筛板上球层间持液之和折算清夜层高度

取球层液化点至球层开始扩散计算
则 C=0.65 k= - 0.8 即

又

因此 =0.019

3.5.2球层压力降△P

式中 ----气体通过干塔压力降
---气体通过筛板上和球层间持液压力降
----气体通过干板压力降
----气体通过干球层压力降

则

3.5.3球层扩展阶段时膨胀高度

3.6湍球塔辅助构造
3.6.1支承板及档网
支承板作用是支承球体，它可用栅板或孔板，其自由截面率最佳在15%~60%左右。为了防止小球损坏或卡住、栅缝宽或筛孔直径不应不不大于球径2/3。档网作用是防止小球被气流带走，可作成编织网或栅板、条状以及筛板等，规定开孔率尽量大。
筛板在塔内除了支托填料球和分布气体之外，还起穿流塔板作用。筛板设计好坏直接影响床层正常操作。
开孔率是很总要设计参数，其大小或者说气体孔速大小，可控制球在各阶段运动状态。在系统压力降和操作范畴容许条件下，尽量取开孔率S0=30~50%。S0过大，孔间距愈小，气流将互相干扰，影响筛板筛板上气液接触。从传质研究成果来看，在一定限度下S0越大，效率越差尤以气膜控制为甚。S0过小将增大△P，生产能力亦相应减少。
本设计综合考虑各因素，选用圆形小孔筛板，小孔呈正三角形，开孔率为40%塔板。
3.6.2 除沫器
除沫器重要是由丝网、丝网格栅构成丝网块和固定丝网块支承装置构成，丝网为各种材质气液过滤网，气液过滤网是由金属丝或非金属丝构成。除雾器种类诸多，常用有折板除沫器、丝网除沫器、旋流板除沫器等。除沫器普通多选用旋流板为宜，如果规定严格或状况特殊，可选用旋风分离器。
由于本设计气流量不太大，因而选用旋流板除沫器。
3.6.3液体分布器
液体在填料塔顶喷淋均匀状况是提供塔内气液均匀分布先决条件，也是使填料达到预期分离效果保证。为此，分布器设计中应注意如下几点：
（1）、为保证液体在塔截面上均布，颗粒型（散装）填料喷淋点数为40——80个/m2（环形填料自分布性能差应取高值），此外，为减少壁流效应，喷淋孔分布应使近塔壁5——20﹪区域内液体流量不超过总液量10﹪。
（2）、喷淋孔径不适当不大于2㎜，以免引起堵塞，孔径也不适当过大，否则液位高度难维持稳定。

液体分布器有如下几种形式:
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
依照直管液量大小，在直管下方开2～4排对称小孔，孔径与孔数依液体流量范畴拟定，普通取孔径2～6㎜，孔总面积与及进液管截面积大体相等，喷雾角依照塔径采用30°或45°，直管安装在填料层顶部以上约300㎜。其突出特点就是构造简朴，供气体流动自由截面大，阻力小，但小孔易堵塞，操作弹性普通较小。
此形分布器对液体均布规定不高场合。依照规定，也可以采用环形管式多孔分布器。
3. 排管式多孔分布器
支管上孔径普通为3～5㎜，孔数依喷淋点规定决定。支管排数、管心距及孔心距依塔径和液体负荷调节。普通每根支管上可开1～3排小孔，孔中心线与垂直线夹角可取15°、22.5°、30°或45°等，取决于液流达到填料表面时均布状况。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流速为0.2～0.3m/s，支管流速取为0.15～0.2m/s；采用泵送液则流速可提高。
4. 槽式液体分布器
槽式液体分布器是由分流槽，分布槽构成。适合于大气液负荷及具有固体悬浮物，粘度大液体分离场合，应用范畴广很为先进。

性能优良液体分布器设计时必要满足：液体分布均匀，分布点密度（见下表3-4），以及分布点排列均匀性和 操作弹性大，自由截面积大 等方面规定。
大体规律是：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。
布液孔数
分布点密度计算【7】
由于该塔塔径较小，且表面积较大132.5应当选取较大分布点密度按Ecket散装填料塔分布点密度推荐，喷淋点密度为170大体规律是：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列出了散装填料塔分布点密度推荐值
布液点数为
按Eckert建议值,惯用填料喷淋点数为：

.
本设计为：二级槽共设五道，在槽侧面开孔，槽宽为60mm，槽高度为200mm，两槽中心距离为120mm。分布点采用三角行排列。
由多孔型布液装置布液能力计算公式计算孔径
取 液层高度
则
即设计取d0=33mm。
两孔间距离为65mm,槽宽65mm，槽高为200mm，两槽中心距离130mm..
3.7填料塔附属高度计算
1. 塔顶部空间高度
为了减少塔顶出口气体中夹带液体量，塔上部空间高度可取1200mm-1500mm,此处取1.2m
塔底液相停留时间为1min 考虑，则塔釜所占空间高度为

考虑到气相接管所占空间高度,底部空间高度可取1.5m，因此塔附属高度可以取2.7m,取液体分布器高度为0.7m。
因而塔总高为 2.7+6=8.7m。
3.8湍球塔流体力学参数计算
3.8.1全塔压降
由3.5可知填料层压降48.446kg/m2 ,即475.26Pa.
气体进出口压降:取气体进出口接管内径为3500mm,则气体进出口流速为

则进口压强为 （突然扩大 =1）

出口压强为 （突然缩小 =0.5）

其她塔内件压降总和为较小，在此处可以忽视
因此吸取塔总压降为

3.8.2气体动能因子
吸取塔内气体动能因子为

气体动能因子在惯用范畴内。
3.9附属设备计算和选取
3.9.1接管尺寸计算举例
㈠ 气体进、出口管口
气体进口要能防止液体沉没气体通道。对于如下塔，管末端可做成向下喇叭行扩大口。
气体出口要能防止液滴带出和积聚，可采用同气体进口构造相似开口向下引出管，或者在出口接管之前加装除沫挡板或加装一开口向上分离贷囊。
气体管径计算

常压塔气体进出口管气速可取
取

圆整直径用 热轧无缝钢管【8】

㈡ 液体进、出管口
液体进口多是直接通向喷淋装置，其构造需按喷淋装置规定而定。
液体出口装置应当便于液体排放，不易阻塞，并且又能将塔设备内部与外部大气隔离。
液体管径计算

普通液体在管中流速为
取

圆整直径用热轧无缝钢管【8】
则管内流速为
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管径计算为例进行阐明。
3.9.2离心泵选取和计算
计算过程如下
由3.5.1可知，所选管为热轧无缝钢管

则雷诺数

局部阻力损失：三个原则截止阀全开 ；
三个原则90°弯头
管路总压头损失

扬程
流量
由于该吸取以清水为吸取剂，则采用清水泵。选用离心泵型号为：
IS150—125—250单级单吸离心泵【9】，其性能参数如下：
转速r/r/min）
流量m3/h
扬程H /m
效率η/%
功率/kW
必须汽蚀余量
(NPSH)r /m
轴功率
电机功率
3.0
3.0
3.5
1450
120
200
240
22.5
20
17.5
71
81
78
10.4
13.5
14.7
18.5

工艺设计计算成果汇总汇总与重要符号阐明
意义及符号
成果
混合气体解决量G
5/h
气液相平衡常数m
35.04
混合气体密度
1.257kg/ m3
液体密度
998.2kg/ m3
出塔气相摩尔分率Y2
0.00263
进塔液相摩尔分率X1
0.0
最小液气比
33.29
吸取剂用量L
10088.568kmol/h
塔径D
700mm
静止床层高度H0
0.3 m
膨胀床层高度
0.354m
塔板间距H
1.5m
气相总传质单元高度HOG
0.812 m
气相总传质单元数NOG
6.36
分段数
5段
塔上部空间高度
1.2m
塔下部空间高度
1.5m
布液孔数
66
填料压力P
475.26Pa
孔隙率ε
40%
填料比表面积a
158m2/m3
每层装球数 n
2411个

名称
型号
液体分布器
槽式布液器
气体管道
mm
液体管道

泵
IS150-125-250
五、对过程评述和关于问题讨论
在计算过程中查了诸多资料，但是由于湍球塔理论性计算和成型设计很少，因而尚有某些问题存在疑问和不解。其中有填料层高度计算，按照普通填料塔计算办法来计算得出成果跟已查到某些实验数据相比较大。尚有就是塔分段问题尚有某些不明白。由于对于湍球塔流体力学不是特别明白因而计算中存在较多疑问。但是，感觉通过接近一种月努力自己学到了比较多东西，不但是在查阅资料还是计算机应用方面均有较大提高。

六、结束语
一周环境工程原理课程设计结束了。虽然这是我第一次运用大量理论知识作用于实践中，但是它让咱们结识到了理论来源于实践，实践反作用于理论真知。通过这次课程设计我收获了许多，例如对知识点理解限度更深刻，懂得如何用自己所学知识反映到生产，；同步，提高了我学习兴趣，
但由于自身能力限制与设计过程中种种困难，设计内容一定会有某些局限性和疏漏，恳请教师辅导和指正，以便在以学习过后程中，紧记教训总结经验，更好完毕后来课程。化工原理课程设计对咱们后来学习奠定了坚实基本，对咱们专业学习也有很大协助，通过这次课程设计，我学会自己翻阅查找文献，书籍来获得数据资料，也增强了运算能力，最大收获就是学会并掌握了自己查找资料和运用已有知识就解决问题办法和绘制工程图，大大提高了操作能力。也深刻体会到了遇到困难要敢于亲自去解决。

重要参照文献
【1】 张卫华、徐洪军，《化工原理实验》，长春,吉林科学技术出版社,
【2】 陈恒敏、丛德滋、方图南、齐鸣斋，《化工原理（下册）》，北京,化学工业出版社,
【3】 郁亚磊、杨春根《湍球塔设计与流体力动力特性实验》，《安徽化工》，30卷第1期
【4】 《生化法烟气脱硫装置中湍球塔设计与计算》，《内蒙古石油化工》30卷
【5】 曹永让，《湍球塔及其应用》
【6】 津民，《湍球塔设计》,1972
【7】 贾绍义、柴诚敬《化工原理课程设计》，天津,天津大学出版社,
【8】 任晓光，《化工原理课程设计指引》，北京,化学工业出版社,
【9】 陈恒敏、丛德滋、方图南、齐鸣斋，《化工原理（上册）》，北京,化学工业出版社