丙酮填料吸收塔设计.doc

内蒙古科技大学课程设计内蒙古科技大学本科生课程设计说明书题 目：丙酮填料吸收塔学生姓名：黄也学 号：1266115209专 业：化学工程与工艺班 级：化工12-2指导教师：赫文秀 教授摘要气液两相的分离是通过它们密切的接触进行的，在正常操作下，气相为连续相而液相为分散相，气相组成呈连续变化，气相中的成分逐渐被分离出来，属微分接触逆流操作过程。填料塔具有较高的分离效率，因此根据丙酮和空气的物理性质和化学性质分析，应该采用填料塔来分离气相中的丙酮。本次设计任务是针对二元物系的吸收问题进行分析、设计、计算、核算、绘图，是较完整的吸收设计过程，并通过对填料塔及其填料的计算，可以得出填料塔和填料及附属设备的各种设计参数。由于此分离技术较成熟分离效率也很高所以在工程应用上特别广。关键词：纯水；丙酮；填料；填料塔；填料层高度目 录第一章 概述与设计方案的确定- 1 -1.1概述- 1 -1.2填料塔简述- 2 -1.3设计方案的确定- 2 -1.3.1装置流程的确定- 2 -1.3.2填料的选择- 3 -1.3.3吸收剂的选择- 6 -第二章 设计计算- 7 -2.1基础物性数据- 7 -2.1.1液相物性数据- 7 -2.1.2气相物性数据- 7 -2.1.3气液相平衡数据- 8 -2.2物料衡算- 8 -2.3填料塔的工艺尺寸的计算- 9 -2.3.1塔直的计算- 9 -2.3.2填料层高度计算- 12 -2.3.3填料塔总压降计算- 17 -第三章 填料塔的附属设备选型- 20 -3.1液体分布器的选择- 20 -3.1.1液体分布器简要概述- 20 -3.1.2液体分布器的选型- 20 -3.1.3分布点密度的计算- 20 -3.2吸收塔的主要接管尺寸的计算- 21 -3.2.1气相管径- 22 -3.2.2液相管径- 22 -3.3辅助设备的选型- 23 -3.3.1填料支承设备- 23 -3.3.2填料压紧装置- 23 -3.3.3除沫装置- 24 -3.3.4离心泵的选择- 24 -3.4塔高的确定- 24 -3.4.1塔附属高度的计算- 24 -3.4.2塔底液体保持管高度- 24 -3.4.3塔的高度- 25 -参考文献- 26 -结束语- 27 -第一章 概述与设计方案的确定1.1概述化工生产过程中所处理的原料、中间产物、粗产品等几乎都是混合物，而且大部分都是均相物系。为了进一步加工和使用这些混合物，就需要把其中的某一组分或几个组分分离开来，从而得到较为纯净或者几乎纯态的物质。对于均相物系必须要造成一个两项物系，利用两物系中各组分之间某物性的差异而使其中某个组分从一相转到另一相，以达到分离的目的。分离气体混合物，气体中的一个或者几个组分溶解于液体中，不能溶解的组分仍保留在气相中，于是的混合物得到了分离。这种利用各组分在溶液中溶解度的差异使气体中不同组分分离的操作称为吸收。在化学工业中，经常需将气体混合物中的各个组分加以分离，其目的是：1. 回收或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品；2. 除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理；或除去工业放空尾气中的有害物，以免污染大气。实际过程往往同时兼有净化与回收双重目的。气体混合物的分离，总是根据混合物中各组分间某种物理性质和化学性质的差异而进行的。根据不同性质上的差异，可以开发不同的分离方法。吸收操作仅为其中之一，它根据混合物各组分某种溶剂中溶解度的不同而达到分离的目的。用于吸收的设备类型很多，如常见的填料塔、板式塔、鼓泡塔和喷洒塔等。工业吸收操作中更多的使用填料塔，填料塔是企业呈连续性接触的气液传质设备，这是由于填料塔具有结构简单、容易加工，便于用耐腐蚀材料制造，以及压强小、吸收效果好、装置灵活等优点，尤其使用于小塔径的场合。1.2填料塔简述塔设备在化工、石油化工、生物化工、医药、食品等生产过程中广泛应用的汽液传质设备。其作用实现气液相或液液相之间的充分接触，从而达到相际间进行传质及传热的过程。根据塔内气液接触部件的结构形式，可将塔设备分为两大类：板式塔和填料塔。板式塔内沿塔高度装有若干层塔板，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔釜，并在各块板面上形成流动的液层，气体靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气液两相在塔内进行逐级接触，两相组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔则在塔体内装填填料，液体由上而下流动中在填料上分布汇合，气体则在填料缝隙中向上流动。填料为气液传质提供了较大的气液接触面积。填料塔的基本特点是结构简单，压力降小，传质效率高，便于采用耐腐蚀材料制造等，对于热敏性及容易发泡的物料，更显出其优越性。过去，填料塔多推荐用于0.60.7m以下的塔径。近年来，随着高效新型填料和其他高性能塔内件的开发，以及人们对填料流体力学、放大效应及传质机理的深入研究，使填料塔技术得到了迅速发展。1.3设计方案的确定1.3.1装置流程的确定 气液两相在塔内流动，一般有两种方式，分别是逆流和并流。通常采用逆流操作，气体自塔低通入，液体从塔顶洒下，因此溶液从塔底流出前与刚进入塔的气相接触，可使溶液的浓度尽量提高，经吸收后的气体从塔顶排除前与刚入塔的液体接触，又可使出塔气体中溶质浓度尽量降低。在逆流操作下，在相同的进出口组成条件下，逆流吸收流程具有较大的平均传质推动力，可以减少设备尺寸，提高吸收率和吸收剂使用效率，可以实现多级理论级操作，气体净化程度较高，常在工业上应用。而并流吸收流程是气液两相均从塔顶流向塔底，只有一个理论级操作，气体净化程度不很高，但却可以避免塔的液泛现象。吸收剂部分再循环操作在逆流操作系统中，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，即为部分再循环操作。通常用于已下情况：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。该流程特别适宜于平衡常数m很小的情况，通过吸收液的部分再循环，提高吸收剂的使用效率。图1-1吸收工艺流程图根据设计任务书要求，再根据以上介绍，综合考虑，本设计选择逆流吸收流程。1.3.2填料的选择 填料塔的基本特点是结构简单，压力降小，传质效率高，便于采用耐腐蚀材料制造等，对于热敏性及容易发泡的物料，更显出其优越性。填料的选择包括填料的种类、规格及材质等。所选的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低。填料类型分为散装填料和规整填料。一、散装填料散装填料是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不同，又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。现介绍几种较为典型的散装填料: 拉西环填料、鲍尔环填料、阶梯环填料、弧鞍填料、矩鞍填料、金属环矩鞍填料、球形填料。 （一）、拉西环填料拉西环填料于1914年由拉西（F. Rashching）发明，为外径与高度相等的圆环。拉西环填料的气液分布较差，传质效率低，阻力大，通量小，目前工业上已较少应用。（二）、鲍尔环填料 鲍尔环填料是对拉西环的改进，在拉西环的侧壁上开出两排长方形的窗孔，被切开的环壁的一侧仍与壁面相连，另一侧向环内弯曲，形成内伸的舌叶，诸舌叶的侧边在环中心相搭。鲍尔环由于环壁开孔，大大提高了环内空间及环内表面的利用率，气流阻力小，液体分布均匀。与拉西环相比，鲍尔环的气体通量可增加50%以上，传质效率提高30%左右。鲍尔环是一种应用较广的填料。（三）、矩鞍填料填料 矩鞍填料 将弧鞍填料两端的弧形面改为矩形面，且两面大小不等，即成为矩鞍填料。矩鞍填料堆积时不会套叠，液体分布较均匀。矩鞍填料一般采用瓷质材料制成，其性能优于拉西环。目前，国内绝大多数应用瓷拉西环的场合，均已被瓷矩鞍填料所取代。（四）、阶梯环填料 阶梯环填料是对鲍尔环的改进，与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半并在一端增加了一个锥形翻边。由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。（五）、金属环矩鞍填料 金属环矩鞍填料 环矩鞍填料是兼顾环形和鞍形结构特点而设计出的一种新型填料，该填料一般以金属材质制成，故又称为金属环矩鞍填料。环矩鞍填料将环形填料和鞍形填料两者的优点集于一体，其综合性能优于鲍尔环和阶梯环。二、规整填料 规整填料是按一定的几何构形排列，整齐堆砌的填料。规整填料种类很多，根据其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等。 （一）、格栅填料 格栅填料是以条状单元体经一定规则组合而成的，具有多种结构形式。工业上应用最早的格栅填料为木格栅填料。目前应用较为普遍的有格里奇格栅填料、网孔格栅填料、蜂窝格栅填料等，其中以格里奇格栅填料最具代表性。格栅填料的比表面积较低，主要用于要求压降小、负荷大及防堵等场合。 （二）、波纹填料 波纹填料目前工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填料，它是由许多波纹薄板组成的圆盘状填料，波纹与塔轴的倾角有30和45两种，组装时相邻两波纹板反向靠叠。各盘填料垂直装于塔内，相邻的两盘填料间交错90排列。波纹填料按结构可分为网波纹填料和板波纹填料两大类，其材质又有金属、塑料和陶瓷等之分。金属丝网波纹填料是网波纹填料的主要形式，它是由金属丝网制成的。金属丝网波纹填料的压降低，分离效率很高，特别适用于精密精馏及真空精馏装置，为难分离物系、热敏性物系的精馏提供了有效的手段。尽管其造价高，但因其性能优良仍得到了广泛的应用。波纹填料的缺点是不适于处理粘度大、易聚合或有悬浮物的物料，且装卸、清理困难，造价高。（三）、脉冲填料 脉冲填料是由带缩颈的中空棱柱形个体，按一定方式拼装而成的一种规整填料。脉冲填料组装后，会形成带缩颈的多孔棱形通道，其纵面流道交替收缩和扩大，气液两相通过时产生强烈的湍动。在缩颈段，气速最高，湍动剧烈，从而强化传质。在扩大段，气速减到最小，实现两相的分离。流道收缩、扩大的交替重复，实现了“脉冲”传质过程。脉冲填料的特点是处理量大，压降小，是真空精馏的理想填料。三、填料材质常见得填料材质有陶瓷填料、塑料填料及金属填料等。（一）、陶瓷填料 陶瓷填料具有很好的耐腐蚀性及耐热性，陶瓷填料价格低廉，具有很好的表面湿润性能，质脆、易碎是其最大缺点。（二）、塑料填料 在温度较低时塑料能长期操作而不发生变形，价格低廉，性能良好。一般多采用聚丙烯材质。可耐一般无机酸、碱和有机溶剂腐蚀。质轻具有良好的韧性，耐冲击不易碎，可以制成薄壁结构。通量大压降低，但表面湿润性差，可以通过适当的表面处理来改善其表面湿润性能。（三）、金属填料一般耐高温，但不耐腐蚀，能在高温、高压及高冲击强度下使用，应用范围广通量大，气体阻力小但价高且不容易清理。本设计任务书中要求选用的填料陶是瓷拉西环。1.3.3吸收剂的选择吸收是气体溶质在吸收剂中溶解的过程。因此，吸收剂性能的优劣往往是决定吸收效果的关键。选择吸收剂应注意以下几点： 1.溶解度 吸收剂对溶质组分的溶解度越大，这样对于一定量的混合气体所需的吸收剂的用量可以少，同时因溶解度大，溶质的平衡分压低，吸收过程的推动力大，传质速率高，吸收设备尺寸可以减少。2.吸收剂应对溶质具有良好的选择性，即对溶质的溶解度大，而对混合气中其他组分的溶解度小。3.混合气中溶质的浓度不同。应选用不同的吸收剂。当溶质浓度较高时可选用物理吸收剂，溶解其中的大部分溶质；当溶解度较低时可选用一种不与溶质发生化学反应的化学吸收剂；当溶质浓度更低时，应选用一种能与溶质发生不可逆反应的化学吸收剂，但是其价格较贵，还可以产生固体物质。4.吸收剂的挥发度要小，以减少吸收过程中的损耗。5.若吸收液不是产品，则其中的吸收剂应易分解再生，从而进行循环使用。6.吸收剂的黏度要小，便于气液两相良好接触，提高传质速率。7.吸收应具有化学稳定性，不易燃，无腐蚀性，无毒，价廉等优点。本设计任务书中要求选用的吸收剂是清水。第二章 设计计算2.1基础物性数据2.1.1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。由手册得，25时水的有关物性数据如下：密度为 =997.043kg/m黏度为 L=0.8937mPas =3.217 kg/（mh）表面张力为 =71.97dyN/cm=932731.2kg/h查手册丙酮在水中的扩散系数为 =1.276m/s=4.594m/h2.1.2气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为=M=0.0858+0.9229=31.32 kg/kmol混合气体的平均密度为=1.280 kg/m 混合气体的粘度可近似取为空气的黏度，由化工原理（上册）附录6查得25空气的粘度为=1.83510Pa=0.066 kg/(m)查手册得丙酮在空气中的扩散系数为D=0.109cm/s=0.03924m/h2.1.3气液相平衡数据当x0.01，t=1545时，丙酮溶于水的亨利系数E可以用下式计算：lgE=9.171-2040/（t+273.15） （2.1）计算得 E=211.53 kPa相平衡常数为m=2.088溶解度系数=0.262kmol/(kPa)2.2物料衡算进塔气相摩尔比为Y=0.087出塔气相摩尔比为Y=Y(1-)=0.087(1-0.925)=0.0065式中 丙酮的回收率（92.25%）进塔惰性气相流量为V=75.25kmol/h该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算，即 （）= （2.2）对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为X=0()=1.932根据生产实践经验，一般情况下吸收剂用量为最小用量的1.12.0倍较为适宜，既 （2.3）取吸收剂为最小用量的1.5倍1.5=2.898吸收剂进塔流量L=2.89875.25=1098.98 kmol/hV(Y-Y)=L(X-X) （2.4）出塔液相组成X=0.0278吸收塔的操作线方程： （2.5）数据代入式得操作线方程为Y=2.898X+0.00652.3填料塔的工艺尺寸的计算2.3.1塔直的计算气相质量流量为 =2000/h液相品质流量可近似按纯水的流量计算，即=18/h目前工程上常采用Eckert通用关联图或Bian-Hougen关联式计算 。本设计采用Bain-hougen关联式，既： （2.6）式中 泛点气速，m/s；g重力加速度，9.81m/；填料总比表面积，；填料层空隙率，；、气相、液相密度，；L液体黏度，mPa；、气相、液相质量流量，kg/h；A关联常数。由式(2.6)计算泛点气速误差在15%以内。拉西环填料是最早提出的工业填料，其结构为外径与高度相等的圆环，可用陶瓷、塑料、金属等材质制造。它的特点是结构简单，制造容易，价格低廉，机械强度高，但拉西环填料的气液分布较差，传质效率低，阻力大，通量小。瓷质拉西环特性参数（乱堆）见下表。表2-1瓷质拉西环特性参数（乱堆）外径(d)/mm高厚(H)/mmmm比表面积()/(m/m)空隙率（）/（m/m）个数（n）/堆积密度（）/(kg/m)干填料因子（/）/填料因子（）/25252.51900.7849000505400400本设计采用的填料是陶瓷拉西环，相关参数查表2-1d=25mm =190 m2/m3 =0.78 表2-2贝恩-霍根关联式中关联常数A值散装填料类型A瓷拉西环0.022由表2-2查得关联常数A=0.022将数据代入式(2.6)得解得 =4.358 m/s 对于散装填料,其泛点率的经验值为u=(0.60.8) 取安全系数为0.65，得u=0.65=0.654.358=2.834 m/s塔径可由下式计算： （2.7）将数据代入式(2.7)得 D=m圆整塔径，取 D=0.5m=500mm塔径校核1.泛点率校核m/s%=64.96% 泛点率在允许范围内，校核合格。2.填料规格校核20填料规格满足条件。3.液体喷淋密度校核对液体喷淋密度直径不超过75mm的散装填料,取最小润湿速 最小喷淋密度:U故喷淋密度校核合格。综上所述，填料塔直径选用D=500mm合理。2.3.2填料层高度计算 填料层高度的计算分为传质单元数法和等板高度法。在工程设计中，对于吸收、解吸及萃取等过程中的填料塔的设计，多采用传质单元数法。在此，本设计选择传质单元数来求填料高度。1.气相总传质单元数=2.0880.0278=0.058=0脱吸因子为气相总传质单元数为N = =5.3462. 气相总传质单元高度气相总传质单元高度采用修正的恩田公式计算，修正的恩田公式为： （2.9） （2.10）式中 填料的湿润比表面积，; t填料的总比表面积，; g重力加速度，； 液体的表面张力，; c填料材质的临界表面张力， ； R通用气体常数，8.314; T系统温度，K；、气体、液体的质量通量，；、L气体、液体黏度，；、气体、液体密度，；、溶质在气体、液体中的扩散系数，。常见材质的临界表面张力值见表2-3。表2-3常见材质的临界表面张力值材质碳瓷玻璃聚丙烯聚氯乙烯钢石蜡表面张力/ mN/m55617333407520查表 2-3常见材质的临界表面张力值表得水表面张力为 /cm =932731.2kg/h水粘度为液体品质通量为/(m)将数据代入式(2.10)得=0.541填料的湿润比表面积=1900.541=102.79气体通过空塔截面的质量通量为/(m)气膜吸收系数由式(2.8)计算，将数据代入式中得 =0.101kmol/(m)液膜吸收系数由式(2.9)计算，将数据代入式中得 =0.410m/h由 （2.11）常见填料得形状系数见表2-4。表2-4常见填料的形状系数填料类型球形棒形拉西环弧鞍开孔环值0.720.7511.191.45查表2-4拉西环的形状系数/(m)由 （2.12）/h应予指出，修正的恩田公式只适用于u0.5的情况，当u0.5时，需要按下式进行校正，既 （2.13） （2.14）泛点率 50%故，需要进行校正： =17.283 kmol/(m)=43.821L/h气相总传质单元高度按下式计算： （2.15） （2.16）式中 气体，液体的黏度，kg/(m)； H溶解度常数，kmol/(kPa) ； P总压，kPa。将数据代入式(2.16)得/(m)气相总传质单元高度为m传质单元数法计算填料层高度的基本公式为： （2.17）将数据代入式(2.17)得Z=0.5625.346=3.00m应予指出，采用传质单元数法计算出填料层高度后，根据设计经验，填料层的设计高度一般为 （2.18）设计取安全系数为1.3，得取填料层高度为4m。对于散装填料，一般推荐的分段高度见表2-5，表中h/Z为分段高度与塔径之比，为允许的最大填料高度。表2-5散装填料分段高度推荐值填料类型h/D拉西环2.54m由表2-5查得拉西环散装填料分段高度推荐值 故填料层不需分层。2.3.3填料塔总压降计算填料塔的压力降为： （2.19）1.采用Eckert通用关联图计算填料层压降图 2-1 Eckert通用关联图式中 、 气相、液相质量流量，Kg/s； 液相粘度，mPa.s；、气体、液体的密度，Kg/； 填料因子，1/m ； 液相密度校正系数，=； g重力加速度，m/s2；u 空塔气速，m/s。 代入数据，横坐标为应予指出，用Eckert通用关联图计算填料层压降时，所需的填料因子为操作状态下的湿填料因子，称为压降填料因子，以表示。压降填料因子与喷淋密度有关，为了工程设计得方便，常采用与液体喷淋密度无关的压降填料因子平均值。表2-6列出了部分散装填料因子平均值。表2-6散装填料压降填料因子平均值填料填料因子/类型DN16DN25DN38DN70DN76瓷拉西环1050576450268-查表2-6散装填料压降填料因子平均值表得，瓷拉西环的压降填料因子代入数据，纵坐标为 =0.142根据横、纵坐标在埃克特通用关联图中确定操作点，此点位于与两条等压线之间，用内插法估值可求得每米填料层的压力降为，既填料层压降为2.气体进口压力降取气体出口接管的内径为210mm，则气体的进出流速为：进口压力降为3.气体进口压力降出口压力降为其他塔内件的压力降较小，因此可以忽略。4.吸收塔的总压力降将数据代入式(2.19)在中，吸收塔的总压降为6800+200.34+100.17=7100.51Pa第三章 填料塔的附属设备选型3.1液体分布器的选择3.1.1液体分布器简要概述 填料塔的传质过程要求塔内任一截面上气液两相流体均匀分布，从而实现密切接触、高效传质，其中的流体的初始分布至关重要。在填料塔的工程设计中，对液体分布装置的基本要求是：具有与填料相匹配的分液点密度和均匀的分布质量，填料比表面积越大，分离要求越精密，则分布点密度应越大；操作弹性较大，适应性好；为气体提供尽可能大的自由截面率，实现气体的均匀分布，且阻力小；结构合理，便于制造、安装、调整和检修。3.1.2液体分布器的选型液体负荷本设计的液相负荷较大，而气相负荷相对较小且塔径小于600mm，根据本吸收的要求和物系的性质可选用喷头式液体分布器。3.1.3分布点密度的计算液体分布器分布点密度的选取与填料类型及规格、塔径大小、操作条件等有关，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。表3-1 Eckert的散装填料塔分布点密度推荐值塔径/mm分布点密度/(点/m截面积)D=400330D=750170D120042查表3-1，由Eckert推荐值可知，D=400mm时，喷淋点密度为330点，因为本设计的液相负荷较大，塔径为500mm，本设计取喷淋点密度为280点。布液点数点取 n=55点按分布点几何均匀和流量均匀原则进行布点设计，设计结果为：喷头共4排布液点，以中心点的同心圆分布设计1、8、16、32点，所以实际布液点数为57点。布液计算公式如下： （3.1）式中 小孔直径，m； n布液点个数，点； 孔流系数（雷诺数大于1000的情况下，可取0.600.62） g重力加速度，m/s2；分布器的工作压力差，Pa。由 取， 则孔径 mm设计孔径 3.2吸收塔的主要接管尺寸的计算管路的内径可选用圆形管路流量公式： (3.2)流体输送管路得直径可根据流量公式和流速用式(3.2)计算，流量一般由生产任务决定。若流速过大，管径虽然可以减小，但流体通过管道的阻力增大，消耗的动力就大，操作，所以选择合适的流速十分关键费用随之增加；反之，流量选的过小，操作费用可以相应减小，但管径增大，管路得基建费用增加，所以选择合适的流速十分关键。某些流体在管道中的常用流速范围列于表3-2中：表3-2 某些流体在管道中的常用流速范围流体的类别及情况流速范围/(cm/s)水及低黏度液体()1.53.0一般气体(常压)10203.2.1气相管径常压气体的流速可参考表3-2，选取将数据代入式(3.2)得 根据化工原理(上册)附录19 管子规格，选用的无缝钢管，其内径为重新核算流速，既气相管径合理。3.2.2液相管径因吸收剂的物性与水的物性相近，参考表3-2，选取流速将数据代入式(3.2)得根据化工原理(上册)附录19 管子规格，选用的无缝钢管，其内径为重新核算流速，既液相管径合理。3.3辅助设备的选型3.3.1填料支承设备 填料支承板分为两类：气液逆流通过平板型支承板，板上有筛孔或栅板式;气体喷射型，分为圆柱升气管式的气体喷射型支承板和梁式气体喷射型支承板。常用的填料支承装置有栅板型和驼峰型及各种具有气升管结构的支承板。如图3-1：图3-1填料支撑装置(a) 栅板型；（b）孔管型；（c）驼峰型本设计选用栅板型支承板。3.3.2填料压紧装置为保证填料塔在工作状态下填料床能够稳定，防止高气相负荷或负荷突然变动时填料层发生松动，破坏填料层结构，甚至造成填料损失，必须在填料层顶部设置填料限定装置。填料限定可分为类：一类是将放置于填料上端，仅靠自身重力将填料压紧的填料限定装置，称为填料压板；一类是将填料限定在塔壁上，称为床层限定板。填料压板常用于陶瓷填料，以免陶瓷填料发生移动撞击，造成填料破碎。床层限定板多用于金属和塑料填料，以防止由于填料层膨胀，改变其初始堆积状态而造成的流体分布不均匀的现象。一般要求压板和限制板自由截面分率大于70%。 本设计的填料是陶瓷拉西环，因此选择填料压板。3.3.3除沫装置除沫装置安装在液体再分布器上方，用以除去出气口气流中的液滴。由于氨气溶于水中易于产生泡沫为了防止泡沫随出气管排出，影响吸收效率，采用除沫装置，根据除沫装置类型的使用范围，本设计填料塔选取丝网除沫器。3.3.4离心泵的选择吸收是清水，则采用清水泵，本设计选用单吸泵，离心泵型号为：IS50-32-150。查资料，气体输送选择4-72型A类离心通风机。3.4塔高的确定3.4.1塔附属高度的计算塔上部空间高度，可取为1.2m，塔底液相停留时间3min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1.5m，所以塔的附属空间高度可以取为h=1.2+1.5=2.7m3.4.2塔底液体保持管高度液体保持管高度即为塔釜液所占空间高度3.4.3塔的高度塔的高度由填料层高度和塔附属高度确定的，综上计算，最终确定塔高Z 参考文献：1.姚玉英.化工原理：上册，下册M，天津：天津科学技术出版社，20092.王树楹.现代填料塔技术指南，北京：中国石化出版社，1995 3. 夏清，贾绍仪.化工原理：上册，下册M，天津：天津大学出版社，20054.王卫东.化工原理课程设计，北京：化学工业出版社，2011，99-136 5.马江权，冷一欣. 化工原理课程设计，北京：中国石化出版社，2011，169-2006.董大勤.化工设备基础M，北京：化学工业出版社，20027.内蒙古科技大学自编讲义.化工原理课程设计指导书，2007，63-86结束语说实话，这次课程设计，完成的很艰难。因为快要期末了，有很多考试要准备，从拿到设计任务书后，每天白天都要进行大量的计算和资料的收集，由于制图功底不太好，设备的制图对自己来说也是一个挑战，虽然很累，但是收获不言而喻。通过本次课程设计，让我对水吸收丙酮填料塔的设计方案和填料塔设计的基本过程的设计方法、步骤、思路、有一定的了解与认识。在课程设计过程中，基本能按照化工原理设计课程和规定的程序进行设计，先针对填料塔的特点和收集、调查有关资料，然后进入草案阶段，其间与同学进行一些讨论，后逐步了解设计填料塔的基本顺序，最后定案。这次设计的填料塔的一些物性参数未能查到的确切数据，是通过分析计算得到的，这给计算带来了一定的误差。还有许多比较复杂的计算，对小数点的取值造成一定的误差。课程设计可谓是理论联系实际的桥梁，是我们学习化工设计基础的初步尝试。通过课程设计，使我们能综合运用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考。通过课程设计，让我们增强啦一种独立的，思考性的动手方式，提高我们的动手能力。使我们更加深刻的了解了工程设计的基本内容，掌握化工设计的程序和方法，培养了我们分析和解决工程实际问题的能力。最后，非常感激老师们的辛勤指导，也十分感谢我们组的所有成员，因为有大家坚持不懈的努力，我们才能成功的完成本次课程设计。附录1 主要符号及意义说明符号代 表 意 义符号代 表 意 义液体扩散系数填料润湿面积气体扩散系数S脱吸因数k吸收系数D塔径m平衡常数传质单元高度E亨利系数传质单元数H溶解度系数液体最小喷淋密度进塔气相溶质摩尔分率L液体喷淋密度出塔气相溶质摩尔分率u空塔速度出塔液相溶质摩尔分率液泛速度进塔液相溶质摩尔分率填料因子液相密度填料形状系数气相密度n布液孔数液相粘度d管径气相粘度填料高度液体质量流速Z全塔高度气体质量流速液体表面张力h液体高度填料临界表面张力f泛点率填料比表面积- 32 -