二氧化硫填料吸收塔設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書GRADUATETHESIS設(shè)計(jì)題目2500M3/H二氧化硫填料吸收塔設(shè)計(jì)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院摘要吸收是利用混合氣體中各組分在液體中的溶解度的差異來(lái)分離氣態(tài)均相混合物的一種單元操作。在化工生產(chǎn)中主要用于原料氣的凈化，有用組分的回收等。氣液兩相的分離是通過(guò)它們密切的接觸進(jìn)行的，在正常操作下，氣相為連續(xù)相而液相為分散相，氣相組成呈連續(xù)變化，氣相中的成分逐漸被分離出來(lái)。填料塔是氣液呈連續(xù)性接觸的氣液傳質(zhì)設(shè)備，屬微分接觸逆流操作過(guò)程。塔的底部有支撐板用來(lái)支撐填料，并允許氣液通過(guò)。支撐板上的填料有整砌和亂堆兩種方式。填料層的上方有液體分布裝置，從而使液體均勻噴灑于填料層上。填料層的空隙率超過(guò)90，一般液泛點(diǎn)較高，單位塔截面積上填料塔的生產(chǎn)能力較高，研究表明，在壓力小于03MPA時(shí)，填料塔的分離效率明顯優(yōu)于板式塔。這次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是用水吸收空氣中的二氧化硫，。要求設(shè)計(jì)包括塔徑、填料塔高度、塔管的尺寸等，需要通過(guò)物料衡算得到所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行所需尺寸的計(jì)算得到各種設(shè)計(jì)參數(shù)，為圖的繪制打基礎(chǔ)，提供數(shù)據(jù)參考。關(guān)鍵詞吸收；填料塔；二氧化硫ABSTRACTABSORPTIONISTHEUSEOFTHECOMPONENTSINTHEMIXEDGASSOLUBILITYINTHELIQUIDTOSEPARATETHEGASEOUSHOMOGENEOUSMIXTUREDIFFERENCESINAUNITOPERATIONMAINLYUSEDINCHEMICALPRODUCTIONRAWGASPURIFICATION,RECYCLINGANDOTHERUSEFULCOMPONENTSGASLIQUIDTWOPHASESEPARATIONISCARRIEDOUTTHROUGHTHEIRCLOSECONTACT,ANDINNORMALOPERATION,THEGASPHASEISTHECONTINUOUSPHASEANDTHEDISPERSEDLIQUIDPHASE,GASPHASECOMPOSITIONINACONTINUOUSCHANGEINTHECOMPOSITIONOFTHEGASPHASEISSEPARATEDOUTGRADUALLYCONTINUITYWASPACKEDCOLUMNGASLIQUIDMASSTRANSFERCONTACTINGDEVICE,ISADIFFERENTIALCONTACTCOUNTERCURRENTOPERATIONBOTTOMOFTHECOLUMNASUPPORTPLATEFORSUPPORTINGTHEPACKINGANDALLOWTHELIQUIDTHROUGHPACKINGSUPPORTPLATE,AWHOLEPUZZLEANDHUDDLEINTWOWAYSTHEFILLERLAYERABOVETHELIQUIDDISTRIBUTIONMEANS,SOTHATTHELIQUIDWASUNIFORMLYSPRAYEDONTHEFILLERLAYERTHEVOIDFILLERLAYERMORETHAN90,GENERALLYHIGHERFLOODPOINT,THEUNITTOWERCROSSSECTIONALAREAOFTHEHIGHCAPACITYOFTHEPACKEDCOLUMN,STUDIESSHOWTHATTHEPRESSUREISLESSTHAN03MPA,THEPACKEDCOLUMNSEPARATIONEFFICIENCYISBETTERTHANAPLATETOWERTHECURRICULUMDESIGNTASKISTOABSORBWATER,SULFURDIOXIDEREQUIREMENTSOFTHEDESIGNINCLUDINGCOLUMNDIAMETER,PACKEDTOWERHEIGHT,TOWERTUBESIZE,ETC,NEEDTOGETTHROUGHTHEMATERIALBALANCEBASICDATANEEDED,ANDTHENCALCULATETHEREQUIREDSIZEOFTHEVARIOUSDESIGNPARAMETERSFORMAPPINGFOUNDATION,TOPROVIDEDATAREFERENCEKEYWORDSABSORPTIONPACKEDTOWERSULFURDIOXIDE目錄摘要IABSTRACTII第1章緒論111填料塔國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)狀1111塔填料的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1112塔內(nèi)件的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)2113工藝流程的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)3114塔板一填料復(fù)合塔板312課題來(lái)源413吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用414塔設(shè)備概述4141塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的作用和地位4142塔設(shè)備選型5第2章吸收塔的設(shè)計(jì)方案821吸收流程選擇822吸收塔設(shè)備及填料的選擇9221吸收塔設(shè)備的選擇9222填料的選擇10第3章吸收塔工藝條件的計(jì)算1431基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)14311液相物性數(shù)據(jù)14312氣相物性數(shù)據(jù)14313氣、液相平衡數(shù)據(jù)1432物料衡算1533填料塔的工藝尺寸計(jì)算15331塔徑的計(jì)算15332液體噴淋密度校核1734填料層高度計(jì)算17341傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算17342傳質(zhì)單元高度的計(jì)算17343填料層高度的計(jì)算1935塔附屬高度的計(jì)算2036填料層壓降計(jì)算20第4章塔內(nèi)件的選型2241除沫器22411操作氣速的計(jì)算22412直徑DN的計(jì)算2342液體分布器的選型23421分布點(diǎn)密度計(jì)算24422布液計(jì)算2443液體再分布器2544填料支承裝置2645填料壓緊裝置2846氣體和液體的進(jìn)出口裝置設(shè)計(jì)29461液體進(jìn)料口管計(jì)算29462液體出口管計(jì)算30463氣體進(jìn)料口管計(jì)算30464氣體出口管計(jì)算3047管道法蘭選擇3148塔體人孔設(shè)置及選型3249裙座的選擇32410開孔補(bǔ)強(qiáng)334101接管補(bǔ)強(qiáng)334102人孔補(bǔ)強(qiáng)35第5章填料塔的機(jī)械設(shè)計(jì)3951填料塔機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介3952塔機(jī)械性能設(shè)計(jì)基本參數(shù)39521塔設(shè)計(jì)地區(qū)狀況39522塔的設(shè)計(jì)參數(shù)40523塔的危險(xiǎn)截面的確定4053按設(shè)計(jì)壓力計(jì)算塔體和封頭的壁厚4054設(shè)備質(zhì)量載荷的計(jì)算41541塔殼體和裙座質(zhì)量41542塔內(nèi)填料的質(zhì)量42543平臺(tái)扶梯的質(zhì)量42544操作時(shí)物料的質(zhì)量42545塔附件的質(zhì)量43546塔設(shè)備各種質(zhì)量4355風(fēng)載荷與風(fēng)彎矩的計(jì)算43541塔設(shè)備的分段43542各段的風(fēng)載荷45553危險(xiǎn)截面風(fēng)彎矩4656危險(xiǎn)截面的地震載荷4757各項(xiàng)載荷引起的軸向應(yīng)力48571設(shè)計(jì)壓力引起的軸向拉應(yīng)力48572操作質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力48573最大彎矩引起的軸向應(yīng)力4858塔體和裙座強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核4959吊裝時(shí)應(yīng)力校核50510基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì)51511基礎(chǔ)環(huán)的厚度計(jì)算53512地腳螺栓選取53結(jié)論55參考文獻(xiàn)56謝辭57第1章緒論11填料塔國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)狀填料塔是化工類企業(yè)中最常用的氣、液傳質(zhì)設(shè)備之一，在塔體內(nèi)設(shè)置填料使氣液兩相能夠達(dá)到良好傳質(zhì)所需的接觸狀況。填料塔具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于用耐腐蝕材料制造、適于小直徑塔的場(chǎng)合以及壓降小等優(yōu)點(diǎn)。但用于大直徑的塔時(shí)則有效率低、重量大、造價(jià)高以及清理檢修麻煩且填料損耗大等缺點(diǎn)。近年來(lái)，人們對(duì)填料塔作了大量的實(shí)質(zhì)性研究，并取得了突破性進(jìn)展，主要表現(xiàn)在一些新型高效塔內(nèi)件和塔填料的問(wèn)世，加上人們對(duì)傳質(zhì)過(guò)程的仿真模擬及放大效應(yīng)的解決，使填料塔在以前以板式塔應(yīng)用為主的場(chǎng)合，尤其是大型塔的應(yīng)用中得到了很好的應(yīng)用，并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效果?，F(xiàn)從填料塔的塔填料、塔內(nèi)件、工藝流程，特別是塔填料三方面來(lái)說(shuō)明填料塔技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。111塔填料的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)首先從塔填料來(lái)看，塔填料是填料塔的核心構(gòu)件，是氣液兩相進(jìn)行熱和質(zhì)交換的場(chǎng)所，它為氣液兩相間熱、質(zhì)傳遞提供了有效的相界面。塔填料的性質(zhì)決定了填料塔的操作，只有性能優(yōu)良的塔填料再輔以理想的塔內(nèi)件，才有望構(gòu)成技術(shù)上先進(jìn)的填料塔。因此，人們對(duì)塔填料的研究十分活躍。對(duì)塔填料改進(jìn)與更新的目的在于改善流體的均勻分布，提高傳遞效率，減少流動(dòng)阻力，增大流體的流量以滿足降耗、節(jié)能、設(shè)備放大、高純產(chǎn)品制備等各種需要。目前，塔填料的開發(fā)，除研究各種散裝和規(guī)整填料結(jié)構(gòu)外，還對(duì)填料的材質(zhì)、加工方法、表面特性等進(jìn)行研究。規(guī)整填料是繼散堆填料之后在近20余年來(lái)發(fā)展的高效新型填料，國(guó)外有許多品種。規(guī)整填料的應(yīng)用已成為許多廠分離和凈化工序技術(shù)改造的熱點(diǎn)，成為各廠提高產(chǎn)量、改進(jìn)分離效果、減少能耗、安全生產(chǎn)和穩(wěn)定操作的重要技術(shù)措施。規(guī)整填料的特點(diǎn)為分離效率高。這種填料可根據(jù)需要制造成具有較大的比表面積，因此可提高單位高度的理論板數(shù)。如金屬絲網(wǎng)填料每米高的理論板數(shù)可達(dá)10塊以上。通量及操作彈性大。規(guī)整填料允許的氣、液通量較大，所以與相同塔徑的板式塔相比，其產(chǎn)量一般可大幅度增加。同時(shí)允許通量在較大的范圍內(nèi)變化。規(guī)整填料本身的彈性比可高達(dá)100，但實(shí)際填料塔的彈性比主要受到塔內(nèi)液體分布器操作彈性的限制。阻力壓降小。即使在較大負(fù)荷下規(guī)整填料的壓降也是比較小的，這是其顯著特點(diǎn)。放大效應(yīng)低。與顆粒填料不同，規(guī)整填料用于大型塔時(shí)，其效率降低較少。在規(guī)整填料方面，我國(guó)也有不少研究成果。天津大學(xué)與英國(guó)ASTON大學(xué)聯(lián)合開發(fā)出了以UNAPAK命名的脈沖規(guī)整填料。天津市天久新技術(shù)開發(fā)公司開發(fā)了高效廉價(jià)的板花規(guī)整填料。其80型比表線，并自已開發(fā)了碳鋼滲鋁板波紋填料；清華大學(xué)和面積80M2/M3的傳質(zhì)效率與MELAPAK350Y型比上?；ぱ芯吭悍謩e開發(fā)了壓延板網(wǎng)波紋填料；中表面積350耐/M3相當(dāng)；天津大學(xué)填料塔新技術(shù)公石化洛陽(yáng)工程公司開發(fā)了LH型規(guī)整填料。這些成司1991年引進(jìn)了蘇爾壽公司的MELAPAK自動(dòng)生產(chǎn)果都在工業(yè)生產(chǎn)中取得了成功的應(yīng)用。規(guī)整填料不僅在一般情況下能夠提高填料塔的分離效率，節(jié)約能耗，且還能適宜于一些特殊情況的應(yīng)用，如難分離物系、熱敏物系以及對(duì)壓力降較為敏感的真空蒸餾等。國(guó)內(nèi)在對(duì)原有的板式塔實(shí)施規(guī)整填料技術(shù)改造后，已有許多成功的應(yīng)用實(shí)例。112塔內(nèi)件的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)塔內(nèi)件包括氣體分布器、填料支承板、床層限位器、液體分布器、壁流收集分配錐、液體收集器和再分布器等。其設(shè)計(jì)、制造及安裝都極為重要。填料塔的分離性能首先取決于填料，其次取決于塔內(nèi)件等。所以一座性能良好的大型填料塔，填料本身的高性能固然重要，但與之匹配的塔內(nèi)件，尤其是液體分布器和氣體分布器也是至關(guān)重要的。否則填料的高性能就不可能得以充分發(fā)揮，特別是對(duì)于大直徑、多側(cè)線及淺床層塔器，氣液分布是非常重要的，往往是成敗的關(guān)鍵。在新型填料塔技術(shù)中，液體分布十分重要，這是因?yàn)?不良液體初始分布會(huì)導(dǎo)致分離效率急劇下降，2不良的初始分布難以達(dá)到填料層的自然流分布，3漸型高效填料一般具有較小的徑向分布系數(shù)。因此，塔內(nèi)件的設(shè)計(jì)，特別是液體分布器和進(jìn)氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，成為開發(fā)大型填料塔的核心問(wèn)題。而流體均布理論和技術(shù)又是發(fā)展填料塔內(nèi)件的先導(dǎo)。目前，對(duì)液體的初始分布器和再分布器的研究，相對(duì)來(lái)說(shuō)較多，也較為充分和成熟。現(xiàn)在已發(fā)展的形式有，盤式、槽式、排管式、槽盤式、噴嘴式及飛濺式等。液體從分布器中流出的形式有小孔型、溢流型及噴灑型等。氣體人塔分布裝置，對(duì)小直徑塔來(lái)說(shuō)不太重要，氣體容易分布均勻，一般由塔的側(cè)壁直接進(jìn)人塔內(nèi)，通常采用直管或倒置喇叭口式。對(duì)大直徑塔如大于2M，特別當(dāng)填料高度較低時(shí)，氣體的分布非常重要。氣體分布不均會(huì)造成填料層內(nèi)氣液相分流，使塔的分離效率明顯下降。在大直徑填料塔中通常采用的氣體分布裝置有支承式氣體分布器、軸徑向氣體分布器。目前，隨著大型填料塔特別是淺填料床層的開發(fā)使用，氣體分布問(wèn)題逐步受到重視，在簡(jiǎn)單的進(jìn)氣結(jié)構(gòu)不能滿足要求時(shí)，出現(xiàn)了塔內(nèi)增設(shè)均布格柵或格柵組來(lái)達(dá)到目的。近年為進(jìn)一步改善塔內(nèi)氣體的分布，提高傳質(zhì)效率，又開發(fā)了許多性能優(yōu)良的氣體分布器。國(guó)內(nèi)在塔內(nèi)件方面也進(jìn)行了開發(fā)，有些技術(shù)還獲得了專利。如天津天久新技術(shù)公司發(fā)明的虹吸式高彈性液體分布器，已獲得國(guó)家專利。國(guó)外制造廠商以及國(guó)內(nèi)一些單位都各有自己的技術(shù)秘密。113工藝流程的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)高效填料塔技術(shù)用于各類工業(yè)物系的分離，雖然設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在塔體及塔內(nèi)件等核心部分，但與之相配套的外部工藝和換熱系統(tǒng)應(yīng)視具體的工程特殊性作相應(yīng)的改進(jìn)。例如在DMF回收裝置的擴(kuò)產(chǎn)改造項(xiàng)目中，要求利用原常壓塔塔頂蒸汽，工藝上可以在常壓塔及新增減壓塔之間采用雙效蒸餾技術(shù)，達(dá)到降低能耗、提高產(chǎn)量的雙重效果；在硝基氯苯分離項(xiàng)目中；改原“多塔精餾、兩端結(jié)晶”工藝為“單塔精餾、一端結(jié)晶”流程，并對(duì)富間硝基氯苯母液進(jìn)行精餾分離，獲得99以上的間硝基氯苯，既提高產(chǎn)品質(zhì)量，又取得了降低能耗的技術(shù)效果。綜合考察各分離過(guò)程的優(yōu)缺點(diǎn)，從工藝流程角度，將高連續(xù)、低熱效的蒸餾與高選擇性、高熱效的吸附、膜分離等合為一體，建立復(fù)合分離技術(shù)是一項(xiàng)全新而有效的節(jié)能技術(shù)。該技術(shù)尤其適合于難分離物系的分離。例如燃料級(jí)乙醇的生產(chǎn)。114塔板一填料復(fù)合塔板為了使填料塔的設(shè)計(jì)獲得滿足分離要求的最佳設(shè)計(jì)參數(shù)如理論板數(shù)、熱負(fù)荷等和最優(yōu)操作工況如進(jìn)料位置、回流比等，準(zhǔn)確地計(jì)算出全塔各處的組分濃度分布尤其是腐蝕性組分、溫度分布、汽液流率分布等，常采用高效填料塔成套分離技術(shù)。而且，20世紀(jì)80年代以來(lái)，以“高效填料及塔內(nèi)件”為主要技術(shù)代表的新型填料塔成套分離工程技術(shù)在國(guó)內(nèi)受到普遍重視。由于其具有高效、低阻、大通量等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于化工、石化、煉油及其它工業(yè)部門的各類物系分離。進(jìn)人20世紀(jì)90年代，高效填料塔成套分離工程技術(shù)開始向行業(yè)化、復(fù)合化、節(jié)能化、大型化方向展，如復(fù)合塔。所謂復(fù)合塔COMPOUNDTRAY是指人們將塔板與填料有機(jī)地結(jié)合起來(lái)而形成的一種新型塔板。其目的在于將塔板的優(yōu)點(diǎn)和填料的優(yōu)勢(shì)加以互補(bǔ)。此種復(fù)合塔具有效率高、通量大及壓降小的性能。在國(guó)內(nèi)，復(fù)合塔板已在溶劑回收、酒精、丙酮和甲醇精餾中成功應(yīng)用。最近，天津大學(xué)化學(xué)工程研究所開發(fā)了另一種新塔板一填料復(fù)合塔JETCOFLOWPAKTRAY。該塔板吸收了新型垂直篩板帽罩中氣液并流高效混合傳質(zhì)的特點(diǎn)，同時(shí)又溶人了規(guī)整填料的傳質(zhì)效率高、壓降小及通量大的優(yōu)勢(shì)，形成了氣液混合并流在填料中傳質(zhì)分離的過(guò)程。另外還保留了垂直篩板水平對(duì)噴霧沫夾帶小的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明該復(fù)合塔板與垂直篩板相比，具有效率高、壓降小和操作彈性大的特點(diǎn)，其霧沫夾帶與垂直篩板相當(dāng)。此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)獲得國(guó)家專利。12課題來(lái)源塔設(shè)備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的需要，模擬了滿足生產(chǎn)需求的設(shè)計(jì)題目。13吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用在化工生產(chǎn)中所處理的原料中間產(chǎn)物粗產(chǎn)品等幾乎都是混合物，而且大部分是均相混合物，為進(jìn)一步加工和使用，常需將這些混合物分離為較純凈或幾乎純態(tài)的物質(zhì)。對(duì)于均相物系，要想進(jìn)行組分間的分離，必須要造成一兩個(gè)物系，利用原物系中各組分間某種物性的差異，而使其中某個(gè)組分（或某些組分）從一相轉(zhuǎn)移到另一相，以達(dá)到分離的目的。物質(zhì)在相間的轉(zhuǎn)移過(guò)程稱為物質(zhì)傳遞過(guò)程。吸收單元操作是化學(xué)工業(yè)中常見的傳質(zhì)過(guò)程。氣體的吸收在化工生產(chǎn)中主要用來(lái)達(dá)到以下幾種目的1有用組分的回收。例如用硫酸處理焦?fàn)t氣以回收其中的二氧化硫，用氣油處理焦?fàn)t氣以回收其中的芳烴，用液態(tài)烴處理裂解氣以回收其中的乙烯、丙烯等。2原料氣的凈化。例如用水和堿液脫除合成二氧化硫原料氣中的二氧化碳，用丙酮脫除裂解氣中的乙炔等。3某些產(chǎn)品的制取。例如用水吸收二氧化氮以制造硝酸，用水吸收氯化氫以制備鹽酸，用水吸收甲醛以制備福爾馬林溶液等。4廢氣的治理。例如電廠的鍋爐尾氣含二氧化硫。硝酸生產(chǎn)尾氣含一氧化氮等有害氣體，均須用吸收方法除去。14塔設(shè)備概述141塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的作用和地位塔設(shè)備是化工、石油化工廠和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它可使氣液或液液兩相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。在塔設(shè)備中完成的常見的單元操作有精餾、吸收、解吸和萃取等。此外，工業(yè)氣體的回收、氣體的濕法凈制和干燥以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等1。在化工廠、石油化工廠、煉油廠等中，塔設(shè)備的性能對(duì)于整個(gè)裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量和量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等各個(gè)方面，都有重大的影響。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，塔設(shè)備的投資費(fèi)用占整個(gè)工藝設(shè)備投資費(fèi)用的較大比例；它所耗用的鋼材重量在各類工藝設(shè)備中也屬較多。因此，塔設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究，受到化工、煉油等行業(yè)的極大重視。作為主要用于傳質(zhì)過(guò)程的塔設(shè)備，首先必須使氣（汽）液兩相能充分接觸，以獲得較高的傳質(zhì)效率。此外，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列各項(xiàng)要求。1生產(chǎn)能力大。在較大的氣液流速下，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞正常操作的現(xiàn)象。2操作穩(wěn)定、彈性大。當(dāng)塔設(shè)備的氣液負(fù)荷量有較大的波動(dòng)時(shí)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作。并且塔設(shè)備應(yīng)保證能長(zhǎng)期連續(xù)操作。3流體流動(dòng)的阻力小，即流體通過(guò)塔設(shè)備的壓力降小。這將大大節(jié)省生產(chǎn)中的動(dòng)力消耗，以降低經(jīng)常操作費(fèi)用。4結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材料耗用量小、制造和安裝容易。5耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。事實(shí)上，對(duì)于現(xiàn)有的任何一種塔型，都不可能完全滿足上述的所有要求，僅是在某些方面具有獨(dú)到之處。人們對(duì)于高效率、大生產(chǎn)能力、穩(wěn)定操作和低壓力降的追求，推動(dòng)著塔設(shè)備新結(jié)構(gòu)型式的不斷出現(xiàn)和發(fā)展。142塔設(shè)備選型填料塔和板式塔均可以用于蒸餾、吸收、解吸等氣液傳質(zhì)過(guò)程，所以在塔設(shè)備選型時(shí)必須綜合考慮多方面的因素，如與被處理物料性質(zhì)、操作條件和塔的加工、維修等方面有關(guān)的因素等。選型時(shí)沒(méi)有絕對(duì)的選擇標(biāo)準(zhǔn)，而只能參考各項(xiàng)條件。表11填料塔與板式塔比較在進(jìn)行填料塔和板式塔選型時(shí)，下列情況可考慮優(yōu)先選用填料塔（1）在分離程度要求高的情況下，因某些新型填料具有很高的傳質(zhì)效率，故可采用新型填料以降低塔的高度；（2）對(duì)于熱敏性物料的蒸餾分離，因新型填料的持液量較小，壓降小，故可優(yōu)先選擇真空操作下的填料塔；（3）具有腐蝕性的物料，可選用填料塔，因?yàn)樘盍纤刹捎梅墙饘俨牧?，如陶瓷、塑料等；?）容易發(fā)泡的物料，宜選用填料塔，因?yàn)樘盍纤?nèi)，氣相主要不以氣泡形式通過(guò)液相，可減少發(fā)泡的危險(xiǎn)，此外，填料還可使泡沫破碎。下列情況下，可考慮優(yōu)先選用板式塔（1）塔內(nèi)液體滯液量較大，要求塔德操作負(fù)荷變化范圍較寬，對(duì)進(jìn)料濃度變化要求不敏感，要求操作易于穩(wěn)定；（2）液相負(fù)荷較小，因?yàn)檫@種情況下填料塔會(huì)由于填料表面濕潤(rùn)不充分而降低其分離效率；（3）含固體顆粒，容易結(jié)垢，有結(jié)晶的物料，因?yàn)榘迨剿蛇x用液流通道較大，堵塞的危險(xiǎn)較?。唬?）在操作過(guò)程中伴隨有放熱或需要加熱的物料，需要在塔內(nèi)設(shè)置內(nèi)部換項(xiàng)目填料塔板式塔壓降小尺寸填料，壓降較大，而大尺寸填料及規(guī)整填料，則壓降較小較大空塔氣速小尺寸填料氣速較小，而大尺寸填料及規(guī)整填料則氣速可較大較大塔效率傳統(tǒng)的填料，效率較低，而新型亂堆及規(guī)整填料則塔效率較高較穩(wěn)定，效率較高液氣比對(duì)液體量有一定要求較大持液量較小較容易安裝、檢修較難較大材質(zhì)金屬及非金屬材料均可一般用金屬材料造價(jià)新型填料，投資較大大直徑時(shí)造價(jià)較低熱組件，如加熱盤管，需要多個(gè)進(jìn)料口或多個(gè)側(cè)線出料口，這是因?yàn)橐环矫姘迨剿慕Y(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)，此外，塔板上有較多的滯液量，以便與加熱管或冷卻管進(jìn)行有效地傳熱。綜合考慮以上情況及設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)選擇填料塔。填料塔的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓力降小，可用各種材料的填料，特別是處理易產(chǎn)生泡沫的物料以及用于真空操作，具有獨(dú)特的優(yōu)越性。因此它是石油、化工、輕工生產(chǎn)中廣泛使用的傳質(zhì)設(shè)備。近年來(lái)由于填料結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，新型高效高負(fù)荷填料的開發(fā)，既提高了塔的通過(guò)能力和分離能力，又保持了壓力降小及性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，因此填料塔已被推廣應(yīng)用到大型氣液操作中，而且，在某些場(chǎng)合，還代替了傳統(tǒng)的板式塔。第2章吸收塔的設(shè)計(jì)方案21吸收流程選擇在填料吸收塔中，氣、液兩相可作逆流也可作并流流動(dòng)，甚至是以其他組合流動(dòng)方式，以下為幾種常見流程2。1并流流程氣液兩相均從塔頂流向塔底，此即為并流操作。特點(diǎn)是不用擔(dān)心液泛事故發(fā)生，故可提高操作氣速以增大生產(chǎn)能力，適用于吸收平衡線較平坦、流向?qū)ξ胀苿?dòng)力的影響不大時(shí)，以及易溶氣體吸收過(guò)程或吸收率要求不高的場(chǎng)合。缺點(diǎn)是吸收劑用量特別大，出塔液相中溶質(zhì)的濃度很低，不利于溶劑的再生循環(huán)，操作成本高。2逆流流程氣相由塔底進(jìn)入由塔頂排出，液相自塔頂進(jìn)入塔底排出，此即逆流操作。逆流操作時(shí)，下降至塔底的液體與入塔混合氣體接觸，有利于提高出塔液體的濃度，減少吸收劑的用量，有利于溶劑再生過(guò)程的進(jìn)行；上升至塔頂?shù)臍怏w與剛剛進(jìn)塔的新鮮吸收劑接觸，有利于降低出塔氣體的濃度，提高溶質(zhì)的吸收率。因此，工業(yè)吸收流程多采用逆流吸收流程。缺點(diǎn)是向下流動(dòng)的液體會(huì)受到上升氣體的阻礙，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致液泛，限制了填料塔所允許的氣、液流量。3完成液部分再循環(huán)流程在逆流操作系統(tǒng)中，用泵將吸收塔排出液體的一部分冷卻后與補(bǔ)充的新鮮吸收劑一同送回塔內(nèi)，及完成液部分再循環(huán)過(guò)程。通常用于以下情況在吸收劑用量較小時(shí)，為提高塔的液體噴淋密度；提高吸收劑的使用效率；為控制塔內(nèi)的升溫，借此取出部分熱量。應(yīng)該指出，該流程較逆流操作的平均推動(dòng)力要低，且需要設(shè)置循環(huán)泵。4多塔串聯(lián)逆流流程當(dāng)填料塔的填料層高度或溶質(zhì)的溶解熱較大時(shí)，以及填料需要經(jīng)常清理時(shí)，為降低吸收系統(tǒng)的溫度、便于維修，還可以將單塔逆流流程拆分為多塔串聯(lián)逆流流程。5平流流程當(dāng)吸收過(guò)程的溶劑用量較大時(shí)，若采用前述的流程容易發(fā)生液泛事故，為了防止液泛，操作氣速是必要很小，因此設(shè)備的生產(chǎn)能力很低，此時(shí)可采用多塔以氣相作串聯(lián)、液相做并聯(lián)。反之，對(duì)氣相流量很大而液相流量不大的場(chǎng)合可采用液相作串聯(lián)、氣相作并聯(lián)來(lái)提高生產(chǎn)能力。用水吸收二氧化硫?qū)儆谌苜|(zhì)屬于具有中等溶解能力的物理吸收過(guò)程。為提高傳質(zhì)效率，一般采用逆流吸收流程。因二氧化硫不需回收，故采用清水作吸收劑。流程如圖21。圖21流程圖22吸收塔設(shè)備及填料的選擇221吸收塔設(shè)備的選擇對(duì)于吸收過(guò)程，能夠完成其分離任務(wù)的塔設(shè)備有多種，如何從眾多的塔設(shè)備中選擇合適的類型是進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)得首要工作。而進(jìn)行這一項(xiàng)工作則需對(duì)吸收過(guò)程進(jìn)行充分的研究后，并經(jīng)多方案對(duì)比方能得到較滿意的結(jié)果。一般而言，吸收用塔設(shè)備與精餾過(guò)程所需要的塔設(shè)備具有相同的原則要求，即用較小直徑的塔設(shè)備完成規(guī)定的處理量，塔板或填料層阻力要小，具有良好的傳質(zhì)性能，具有合適的操作彈性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，易于制造、安裝、操作和維修等。在液體流率很低難以充分潤(rùn)濕填料，或塔徑過(guò)大，使用填料塔不很經(jīng)濟(jì)的情況下，以采用板式塔為宜。但作為吸收過(guò)程，一般具有操作液氣比大的特點(diǎn)，因而更適用于填料塔。此外，填料塔阻力小，效率高，有利于過(guò)程節(jié)能，所以對(duì)于吸收過(guò)程來(lái)說(shuō)，以采用填料塔居多。本次吸收塔設(shè)計(jì)選擇填料吸收塔。222填料的選擇填料的種類31散堆填料目前散堆填料主要有環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料。所用的材質(zhì)有陶瓷、塑料、石墨、玻璃及金屬等。1拉西環(huán)填料拉西環(huán)為外徑與高度相等的圓環(huán)，如圖片拉西環(huán)所示，是使用最早的填料。由于流體不易進(jìn)入橫臥的圓環(huán)內(nèi)部空間，拉西環(huán)填料的氣液分布較差，傳質(zhì)效率低，阻力大，通量小，目前工業(yè)上已較少應(yīng)用。2鮑爾環(huán)填料如圖片鮑耳環(huán)所示，鮑爾環(huán)是對(duì)拉西環(huán)的改進(jìn)，在拉西環(huán)的側(cè)壁上開出兩排長(zhǎng)方形的窗孔，被切開的環(huán)壁的一側(cè)仍與壁面相連，另一側(cè)向環(huán)內(nèi)彎曲，形成內(nèi)伸的舌葉，諸舌葉的側(cè)邊在環(huán)中心相搭。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。與拉西環(huán)相比，鮑爾環(huán)的氣體通量可增加50以上，傳質(zhì)效率提高30左右。鮑爾環(huán)是一種應(yīng)用較廣的填料。3階梯環(huán)填料如圖片階梯環(huán)所示，填料的階梯環(huán)結(jié)構(gòu)與鮑爾環(huán)填料相似，環(huán)壁上開有長(zhǎng)方形小孔，環(huán)內(nèi)有兩層交錯(cuò)45的十字形葉片，環(huán)的高度為直徑的一半，環(huán)的一端成喇叭口形狀的翻邊。這樣的結(jié)構(gòu)使得階梯環(huán)填料的性能在鮑爾環(huán)的基礎(chǔ)上又有提高，其生產(chǎn)能力可提高約10，壓降則可降低25，且由于填料間呈多點(diǎn)接觸，床層均勻，較好地避免了溝流現(xiàn)象。階梯環(huán)一般由塑料和金屬制成，由于其性能優(yōu)于其它側(cè)壁上開孔的填料，因此獲得廣泛的應(yīng)用。4矩鞍填料如圖矩鞍填料所示，將弧鞍填料兩端的弧形面改為矩形面，且兩面大小不等，即成為矩鞍填料。矩鞍填料堆積時(shí)不會(huì)套疊，液體分布較均勻。矩鞍填料一般采用瓷質(zhì)材料制成，其性能優(yōu)于拉西環(huán)。目前，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)應(yīng)用瓷拉西環(huán)的場(chǎng)合，均已被瓷矩鞍填料所取代。5金屬環(huán)矩鞍填料如圖金屬換環(huán)聚鞍填料所示，環(huán)矩鞍填料（國(guó)外稱為INTALOX）是兼顧環(huán)形和鞍形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而設(shè)計(jì)出的一種新型填料，該填料一般以金屬材質(zhì)制成，故又稱為金屬環(huán)矩鞍填料。環(huán)矩鞍填料將環(huán)形填料和鞍形填料兩者的優(yōu)點(diǎn)集于一體，其綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)和階梯環(huán)，在散裝填料中應(yīng)用較多。2規(guī)整填料規(guī)整填料是由許多相同尺寸和形狀的材料組成的填料單元，以整砌的方式裝填在塔體中。規(guī)整填料主要包括板波紋填料、絲網(wǎng)波紋填料、格利希格柵、脈沖填料等，其中尤以板波紋填料和絲網(wǎng)波紋填料所用材料主要有金屬絲網(wǎng)和塑料絲網(wǎng)。1格柵填料格柵填料是以條狀單元體經(jīng)一定規(guī)則組合而成的，具有多種結(jié)構(gòu)形式。工業(yè)上應(yīng)用最早的格柵填料為如圖片22（A）所示的木格柵填料。目前應(yīng)用較為普遍的有格里奇格柵填料、網(wǎng)孔格柵填料、蜂窩格柵填料等，其中以圖片22（B）所示的格里奇格柵填料最具代表性。格柵填料的比表面積較低，主要用于要求壓降小、負(fù)荷大及防堵等場(chǎng)合。2波紋填料目前工業(yè)上應(yīng)用的規(guī)整填料絕大部分為波紋填料，它是由許多波紋薄板組成的圓盤狀填料，波紋與塔軸的傾角有30和45兩種，組裝時(shí)相鄰兩波紋板反向靠疊。各盤填料垂直裝于塔內(nèi)，相鄰的兩盤填料間交錯(cuò)90排列。波紋填料按結(jié)構(gòu)可分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料兩大類，其材質(zhì)又有金屬、塑料和陶瓷等之分。金屬絲網(wǎng)波紋填料是網(wǎng)波紋填料的主要形式，它是由金屬絲網(wǎng)制成的。金屬絲網(wǎng)波紋填料的壓降低，分離效率很高，特別適用于精密精餾及真空精餾裝置，為難分離物系、熱敏性物系的精餾提供了有效的手段。盡管其造價(jià)高，但因其性能優(yōu)良仍得到了廣泛的應(yīng)用。（D）所示，金屬板波紋填料是板波紋填料的一種主要形式。該填料的波紋板片上沖壓有許多F5MM左右的小孔，可起到粗分配板片上的液體、加強(qiáng)橫向混合的作用。波紋板片上軋成細(xì)小溝紋，可起到細(xì)分配板片上的液體、增強(qiáng)表面潤(rùn)濕性能的作用。金屬孔板波紋填料強(qiáng)度高，耐腐蝕性強(qiáng)，特別適用于大直徑塔及氣液負(fù)荷較大的場(chǎng)合。3金屬壓延孔板波紋填料金屬壓延孔板波紋填料是另一種有代表性的板波紋填料。它與金屬孔板波紋填料的主要區(qū)別在于板片表面不是沖壓孔，而是刺孔，用輾軋方式在板片上輾出很密的孔徑為0405MM小刺孔。其分離能力類似于網(wǎng)波紋填料，但抗堵能力比網(wǎng)波紋填料強(qiáng)，并且價(jià)格便宜，應(yīng)用較為廣泛。波紋填料的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，阻力小，傳質(zhì)效率高，處理能力大，比表面積大（常用的有125、150、250、350、500、700等幾種）。波紋填料的缺點(diǎn)是不適于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，且裝卸、清理困難，造價(jià)高。4脈沖填料脈沖填料是由帶縮頸的中空棱柱形個(gè)體，按一定方式拼裝而成的一種規(guī)整填料，如圖片22（E）所示。脈沖填料組裝后，會(huì)形成帶縮頸的多孔棱形通道，其縱面流道交替收縮和擴(kuò)大，氣液兩相通過(guò)時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍動(dòng)。在縮頸段，氣速最高，湍動(dòng)劇烈，從而強(qiáng)化傳質(zhì)。在擴(kuò)大段，氣速減到最小，實(shí)現(xiàn)兩相的分離。流道收縮、擴(kuò)大的交替重復(fù)，實(shí)現(xiàn)了“脈沖”傳質(zhì)過(guò)程。脈沖填料的特點(diǎn)是處理量大，壓降小，是真空精餾的理想填料。因其優(yōu)良的液體分布性能使放大效應(yīng)減少，故特別適用于大塔徑的場(chǎng)合。工業(yè)上常用規(guī)整填料的特性參可參閱有關(guān)手冊(cè)。圖22幾種實(shí)體填料填料的選擇與填裝方式的確定填料塔操作性能的好壞，與所選用的填料有直接關(guān)系，填料性能的優(yōu)劣是影響填料塔能否正常操作的主要因素。總體上，選擇的填料既要滿足生產(chǎn)要求，又要盡可能使設(shè)備的投資和操作費(fèi)最低，需要結(jié)合具體的生產(chǎn)任務(wù)從填料的類型、材質(zhì)、規(guī)格、填裝方式四個(gè)方面綜合考慮。一般選擇原則如下。1填料的比表面積要盡可能大。填料的比表面積越大，則氣、液兩相間的有效接觸面積越大，分離性能越好。2填料的孔隙率要盡可能大。填料的孔隙率大，則氣、液兩相的流動(dòng)阻力小、壓降小，氣、液兩相均布性能好，填料的表面利用率高，分離效率高，液泛的可能性小，操作彈性高，設(shè)備的處理能力大。3氣、液兩相在填料層中的均部性能要好。上述兩個(gè)選擇原則實(shí)際上是相互矛盾的，填料的比表面積越大，則填料的尺寸越小，孔隙率越小，壓降越大。反之，填料的尺寸越大，則比表面積越小而空隙率越大。當(dāng)填料的尺寸增大到一定程度時(shí)，易引起偏流現(xiàn)象，嚴(yán)重降低分離效率。因此，上述兩個(gè)原則在應(yīng)用是必須綜合考慮。塔徑與填料公稱直徑的比值D/DP通常應(yīng)大于820。4填料的穩(wěn)定性好并有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。所選填料的材質(zhì)不能與吸收系統(tǒng)的氣、液相起化學(xué)反應(yīng)，要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，防止填料受壓或受熱變形、破碎。5要價(jià)廉易得，制造簡(jiǎn)單。為降低設(shè)備投資，在同等傳值性能下應(yīng)盡可能選用價(jià)格便宜的。為便于更換，應(yīng)選市面上常見的。對(duì)特種填料，為便于加工，應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，以降低制造費(fèi)用。填料材質(zhì)的選擇工業(yè)上，材料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類1陶瓷填料陶瓷填料價(jià)格便宜，具有很好的表面潤(rùn)濕性能和良好的耐腐蝕性及耐熱性，一般能耐除氫氟酸以外的常見的各種酸、堿的腐蝕。工業(yè)上，主要用于氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過(guò)程。缺點(diǎn)是質(zhì)脆、易碎，不宜在高沖擊強(qiáng)度下使用。2金屬材料可用多種金屬材料制成，壁厚可降低至0210MM，與同類型、同規(guī)格的陶瓷、塑料填料相比通量大、氣體阻力小，有很高的抗沖擊性能，能在高溫、高壓、高沖擊強(qiáng)度下使用，故工業(yè)填料多為金屬填料。3塑料填料塑料填料具有質(zhì)輕、價(jià)廉、耐沖擊、不易破碎等優(yōu)點(diǎn)，材質(zhì)主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯PE及聚氯乙烯PVC等，國(guó)內(nèi)一般采用聚丙烯材質(zhì)。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無(wú)機(jī)酸、堿和有機(jī)溶劑的腐蝕。耐溫性能良好，可長(zhǎng)期在100一下使用。缺點(diǎn)是便面潤(rùn)濕性能差，必要時(shí)可借助表面處理得以提高。此外，聚丙烯填料在低溫狀態(tài)下具有冷脆性，在低于0的條件下，可選用聚氯乙烯填料。對(duì)于水吸收S02的過(guò)程、操作、溫度及操作壓力較低，工業(yè)上通常選用所了散裝填料。在所了散裝填料中，塑料階梯環(huán)填料的綜合性能較好，故此選用DN38聚丙稀階梯環(huán)填料。其主要性能參數(shù)表21DN38聚丙稀階梯環(huán)填料性能參數(shù)材料公稱直徑MM外徑高M(jìn)M厚度MM堆積個(gè)數(shù)個(gè)/M3塑料383819127200堆積密度KG/M3比表面積M2/M3空隙率M3/M3干填料因子1/M濕填料因子1/M57513250911756130第3章吸收塔工藝條件的計(jì)算31基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)311液相物性數(shù)據(jù)因進(jìn)氣中的含量Y1僅為10且過(guò)程液相用量相對(duì)SO2的溶解量很大，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，25時(shí)水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)為密度99708KG/M3；黏度UL00008937PAS；表面張力為L(zhǎng)L007197N/M。計(jì)算得SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù)DL151109M2/S。312氣相物性數(shù)據(jù)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為0164060929325KG/KMOLVIMY混合氣體的平均密度為31032519/84VVPKGMRT混合氣體的黏度可近似取為空氣的黏度，查手冊(cè)得20時(shí)空氣的黏度為51830GPAS計(jì)算得SO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為93150/LDMS313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)413EKPA故相平衡常數(shù)為0713MP32物料衡算1進(jìn)塔惰性組分摩爾流量V的確定1250731092/24034VQPVYKMOLH2進(jìn)出口濃度換算進(jìn)塔氣相摩爾比為109YY出塔氣相摩爾比為2301對(duì)于純?nèi)軇┪者^(guò)程，進(jìn)塔液相組成為2X由設(shè)計(jì)任務(wù)書知，該吸收過(guò)程屬于低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，故最小液氣比可按下式計(jì)算，代入數(shù)值得MIN09395/47LV取操作液氣比為最小液氣比的13倍，故，有MIN1LD139540LV得L51409202472936塔底吸收液出塔濃度為12129003184726YXL33填料塔的工藝尺寸計(jì)算331塔徑的計(jì)算采用ECKERT通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速4。氣相質(zhì)量流量為2501325/VWKGH液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計(jì)算，即47293618524/LWKGHECKERT通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)值為050597331298VL查ECKERT通用關(guān)聯(lián)圖中亂堆填料泛點(diǎn)線得縱坐標(biāo)值為2021VFLLUG式中泛點(diǎn)氣速M(fèi)/SFUG重力加速度981M/S2，氣相，液相密度KG/M3L液體粘度MPAS填料因子，F(xiàn)1M水密度與液體密度之比代入DN38聚丙烯階梯環(huán)填料的填料因子、干比表面積。對(duì)水溶液，10。故020233981794756LFVGUMS取操作空塔氣速，故操作空塔氣速65F656/U4201731784SVDU圓整塔徑，取D12M332泛點(diǎn)率校核和填料規(guī)格泛點(diǎn)率校核實(shí)際空填氣速2506143678UMS故（在允許范圍內(nèi)，不會(huì)發(fā)生液泛）01419FU填料規(guī)格校核（在允許范圍內(nèi)）120358DD333液體噴淋密度校核取最小潤(rùn)濕速率為3MIN08/WLH本次設(shè)計(jì)選用聚丙烯階梯環(huán)填料，其1325，代入數(shù)值，38NDTA23/M得最小噴淋密度為MININ08132506WTULA3/H求得液體噴淋密度為MIN254/97U故可保障填料的濕潤(rùn)。經(jīng)以上校核可知，選用DN38聚丙烯階梯環(huán)填料、吸收塔直徑取1200MM合理。34填料層高度計(jì)算341傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算因吸收平衡線為直線，故可采用解析法計(jì)算由；1407180734YMX220YMX解吸因子S926VL代入公式計(jì)算OGN12LN1YSSS09L737398109342傳質(zhì)單元高度的計(jì)算雖然SO2用水吸收過(guò)程的傳質(zhì)系數(shù)有專用的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，但專用計(jì)算公式僅適用于填料直徑在25MM以下的環(huán)形填料，故本例采用修正的恩田式計(jì)算。200521075041EXPTLLTTLLCTWAUGAAUA式中單位體積填料層的潤(rùn)濕面積，；3/M填料的總比表面積，；T23/液體表面張力，；LN填料上液體鋪展開的最大表面張力，；/N液體通過(guò)空塔截面的質(zhì)量流速，；，LU2KGMS液體的粘度，；SPA液體的密度，；L3/KGMG重力加速度，981。2S查得3/CDYNCM液相質(zhì)量流速22472936180/7516094/LGKGS代入數(shù)值得2349/TAM故2305814690/M氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算071/3GTGTADKART其中3235239814/15/0183TGTKRKPMKOLKAMPASC231/15/GVDMSKGM22503/7856084/GS查手冊(cè)得知對(duì)階梯環(huán)9,TPAD代入得2/GKKMOLHKPA液膜吸收系數(shù)2/3051/301LLLLWUGKAD式中液體的密度，；L3/KGM液體的質(zhì)量流速US液相的黏度，；LPAG重力加速度，981；2/MS液體通過(guò)空塔截面的質(zhì)量流速，；LU2/KGMS單位體積填料層的潤(rùn)濕面積，；WA23溶質(zhì)在液相中的擴(kuò)散系數(shù)，。LD/S代入數(shù)值得2/3051/3909408780127/6897190LKMH3YGKP082461XLC315/4738YXKKMOLHMK故吸收總系數(shù)290159AP3178OGYGVHK343填料層高度的計(jì)算OGHNZ159831M考慮到設(shè)計(jì)過(guò)程的簡(jiǎn)化因素等取裕度系數(shù)為11。故實(shí)際填料層高度為026設(shè)計(jì)取填料層高度為13Z查工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)得知，對(duì)階梯環(huán)填料塔，獨(dú)立填料段高度與塔徑之比應(yīng)DH控制在815之間且。上述計(jì)算結(jié)果表明，該填料層總高已超過(guò)允許MH6AX的最大獨(dú)立填料段高度，故需分成兩段裝填，其間需設(shè)置再分布器1個(gè)。35塔附屬高度的計(jì)算塔上部空間高度，可取10M，液體再分布器高度約05M，若塔底液相停留時(shí)間按1MIN考慮，則塔釜液所占空間高度為MH3917082136451考慮到氣相接管所占空間高度，底部空間高度可取10M，所以塔的附屬高度為100513910389M則塔的總高度為133891689M，即塔的總高度大約為17M。36填料層壓降計(jì)算在逆流操作的填料塔中，從塔頂噴淋下來(lái)的液體，依靠重力在填料表面成膜狀向下流動(dòng)，上升氣體與下降液膜的摩擦阻力形成了填料層的壓降。填料層壓降與液體噴淋量及氣速有關(guān)，在一定的氣速下，液體噴淋量越大，壓降越大；在一定的液體噴淋量下，氣速越大，壓降也越大。散裝填料的壓降可采用ECKERT通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算。計(jì)算時(shí)，先根據(jù)氣液負(fù)荷及有關(guān)物性數(shù)據(jù)，求出橫坐標(biāo)值，再根據(jù)操作空塔系數(shù)U及有關(guān)物12LV性數(shù)據(jù)，求出縱坐標(biāo)值，通過(guò)作圖得出交點(diǎn)，讀出過(guò)焦點(diǎn)的等202LVGU壓線數(shù)值，即得出每米填料層壓降值。式中空塔氣速，即按空塔截面積計(jì)算的混合氣體線速度，；/MS，氣液相質(zhì)量流量，；VL/KGH液體密度，；3/KM氣體密度，；VG液體黏度，；LPS填料因子，；1/G重力加速度，981。2MS橫坐標(biāo)120973LV縱坐標(biāo)202LVGU2026118698978從ECKERT通用關(guān)聯(lián)圖中可查得/30/PZAM填料塔壓降為214P其他塔內(nèi)件的壓力降很小可以忽略，所以填料層壓降為3220PA。第4章塔內(nèi)件的選型41除沫器絲網(wǎng)除沫器11是由多層絲網(wǎng)及夾持絲網(wǎng)用的上、下兩層?xùn)虐褰M成，它可以分離大于5M的液滴，效率達(dá)99；適用于清凈氣體；阻力小，壓降小于250PA；絲網(wǎng)厚度一般為100150MM。本設(shè)計(jì)采用上裝式絲網(wǎng)除沫器，該種除沫器除沫效率較其他類型除沫器較高。圖41除沫器411操作氣速的計(jì)算操作氣速按下式計(jì)算41LGFUK式中液泛氣速，M/S；FU，液滴和進(jìn)塔氣體的密度，KG/M3；LGK氣液過(guò)濾網(wǎng)常數(shù)；選用SP型過(guò)濾網(wǎng)，則K0201，970813202150/FUMS操作氣速，取58GF05027/GFUS412直徑DN的計(jì)算處理氣體所需的流通直徑D1按下式計(jì)算424GQU式中D1處理氣體所需的流通直徑，M；Q氣體處理量，M3/S；操作氣速，M/S。GUSMVMQM/18203678245360314D圓整取D1400MM，則取DN400MM。根據(jù)以上計(jì)算，選用，H150MM，蓄液厚度40GM1260M2550MM，網(wǎng)厚140MM，過(guò)濾網(wǎng)為SP型，材料為0CR18NI9的格柵，支承件材料為304的上裝式絲網(wǎng)除沫器。其標(biāo)號(hào)為HG/T21618絲網(wǎng)除沫器S400150SP0CR18NI9/30442液體分布器的選型圖42槽式液體分布器由于液量較大，氣體量相對(duì)較少，液相負(fù)荷相對(duì)較大，氣相負(fù)荷相對(duì)較低，故選用槽式液體分布器。液體分布器的安裝一般高于填料層表面1按ECKERT建議值MM取決于操作彈性，槽式分布器主槽分槽高度均取210MM，主槽寬度為塔徑的0708，這里取塔徑的07，分槽寬度由液體量及停留時(shí)間確定，最低液位為50MM為宜，最高液位由操作彈性塔內(nèi)允許高度及造價(jià)確定，一般為200MM左右。421分布點(diǎn)密度計(jì)算按ECKERT建議值，D1200MM時(shí)，噴淋點(diǎn)密度為60點(diǎn)/M2。所以，塔徑為1200MM時(shí)N07851226068點(diǎn)因該塔液相負(fù)荷較大，設(shè)計(jì)取噴淋點(diǎn)密度100點(diǎn)/M2。422布液計(jì)算重力型液體分布器布液能力計(jì)算由43204SLDNGH式中LS液體流量，M3/S；N開孔數(shù)目分布點(diǎn)數(shù)目；孔流系數(shù)，通常取055060；D0孔徑，M；H開孔上方的液位高度，M。取060，160MM，050054238131069657SLDNGHM設(shè)計(jì)取016D表41槽式液體分布器的設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù)噴淋槽分配槽液體負(fù)荷范圍（M/H）塔徑MM外徑（MM）數(shù)量中心距（MM）數(shù)量中心距（MM）雙槽式1200D20330015003016043液體再分布器在離填料頂面一定距離處，噴淋的液體便開始向塔壁偏流，然后沿塔壁下流，塔中心處填料的不到好的潤(rùn)濕，形成所謂的“干錐體”的不正?，F(xiàn)象，減少了氣液兩相的有效接觸面積。因此每隔一定的距離設(shè)置液體再分布裝置，以克服此現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)選用升氣管式液體再分布器圖43升氣管式液體再分布器表42升氣溢流管尺寸直徑D壁厚高度H管中心距TV形齒高H1排列15碳鋼2不銹鋼15253D23D1020正三角形由于塔徑為1200MM，因此可選用升氣管式再分布器，分布外徑1180MM，升氣管數(shù)8。盤板厚度S，碳鋼S4MM；不銹鋼；S3MM。盤板直徑比塔徑小20MM。單塊盤板寬度LL1，小于等于400MM。升氣管直徑D和根數(shù)。根據(jù)氣體流量和允許的孔內(nèi)氣體流速計(jì)算確定。升氣管直徑D100150MM，盤上升氣管總自由截面積為塔橫截面積的1545。升氣管高度H。標(biāo)準(zhǔn)高度H150MM，一般根據(jù)工藝要求確定。篩孔直徑D1。D1由下式計(jì)算確定1/2103DQKH一般H051K0707篩孔直徑D一般為710MM。但不得小于6MM，以防止篩孔被堵塞。分布器上的篩孔數(shù)量，一般約為110個(gè)/M。44填料支承裝置圖44駝峰支撐填料支承結(jié)構(gòu)用于支承塔內(nèi)填料及其所持有的氣體和液體的重量之裝置。對(duì)填料的基本要求是有足夠的強(qiáng)度以支承填料的重量；提供足夠的自由截面以使氣液兩相流體順利通過(guò)，防止在此產(chǎn)生液泛；有利于液體的再分布；耐腐蝕，易制造，易裝卸等。常用填料支承板有柵板式和氣體噴射式。這里選用分塊梁式支承板。表43支撐板波紋尺寸MM塔徑DN波形波形尺寸BHT900400030300表44支撐板結(jié)構(gòu)尺寸MM塔徑（DN）支撐板外徑支撐板分塊數(shù)支撐圈寬度支撐圈厚度連接卡子代號(hào)1200116045010JB111981卡子K14B圖45卡子結(jié)構(gòu)圖表45卡子標(biāo)記、材質(zhì)、相配零件結(jié)構(gòu)及尺寸（HG/T2151210095）45填料壓緊裝置圖46網(wǎng)紋孔板限制器（分塊式）為保持操作中填料床層為一高度恒定的固定床，從而保持均勻一致的空隙結(jié)構(gòu)。使操作正常，穩(wěn)定，在填料安裝后在其上方要安裝填料壓緊裝置。這樣可以防止在高壓降，瞬時(shí)負(fù)荷波動(dòng)等情況下填料床層發(fā)生松動(dòng)和跳動(dòng)。填料壓緊裝置分為填料壓板和床層限制板兩大類，每類又有不同的形式。填料床層壓板適用于所有材質(zhì)的填料。對(duì)于脆性易碎材質(zhì)（如陶瓷，石墨等）的填料必須采用填料床層壓板限位。填料床層限位器適用于除脆性易碎材質(zhì)填料以外的填料（如金屬、塑料填料）。本次設(shè)計(jì)的填料是塑料階梯環(huán)，所以選擇床層限位器。由于塔徑為1200MM800MM，選用分塊式網(wǎng)紋孔板限制器。柵格、柵條間的間距T200MM；柵條、邊圈厚度S610MM；分塊寬度L400MM；網(wǎng)紋孔板限制器的結(jié)構(gòu)和支撐緊固方式見圖圖47網(wǎng)紋孔板限制器支撐緊固圖卡子標(biāo)準(zhǔn)同駝峰支撐連接標(biāo)準(zhǔn)。46氣體和液體的進(jìn)出口裝置設(shè)計(jì)管徑（圓管）的內(nèi)徑大小可以按下式進(jìn)行計(jì)算QD4式中D管徑，M；Q介質(zhì)在管內(nèi)的流量，M3/S；介質(zhì)在管道中的速度值，M/S。461液體進(jìn)料口管計(jì)算34729361802