水吸收二氧化硫化工原理課程設(shè)計

1、新鄉(xiāng)學院課程設(shè)計說明書專業(yè)名稱化學工程與工藝年 級 班 級2012級1班學生姓名徐俊學 號12021020136同 組 人 學 號指導(dǎo)教師姓名徐紹紅、李紅玲、閆超然1.課程設(shè)計目的化工原理課程設(shè)計是同學們根據(jù)學習的化工原理的相關(guān)知識并結(jié)合老師在課堂上所教授的內(nèi)容進行進一步的學習和實踐。培養(yǎng)自己工程設(shè)計能力和自主學習的能力。通過化工原理課程設(shè)計的實踐，可以逐漸培養(yǎng)學生的編程能力，計算機制圖的能力以及加深學生對這門課程的理解與認識?；ぴ碚n程設(shè)計是以實際訓(xùn)練為主的課程，學生應(yīng)在過程中收集設(shè)計數(shù)據(jù)，在教師指導(dǎo)下完成一定的設(shè)備設(shè)計任務(wù)，以達到培養(yǎng)設(shè)計能力的目的。從這個意義上來說，掌握化工單元操作設(shè)計

2、的基本程序和方法，培養(yǎng)工程設(shè)計能力十分重要。進項課程設(shè)計實踐也是大學必不可少的環(huán)節(jié)。2課程設(shè)計題目描述和要求2.1 設(shè)計題目描述(1) 設(shè)計題目二氧化硫填料吸收塔及周邊動力設(shè)備與管線設(shè)計設(shè)計一座填料吸收塔，用于脫除廢氣中的SO2，廢氣的處理量為1000m3/h，其中進口含SO2為9%（摩爾分率），采用清水進行逆流吸收。要求塔吸收效率達94.9%。吸收塔操作條件：常壓 101.3Kpa；恒溫，氣體與吸收劑溫度：303K清水取自1800米外的湖水。設(shè)計滿足吸收要求的填料塔及附屬設(shè)備；選擇合適的流體輸送管路與動力設(shè)備（求出揚程、選定型號等），并核算離心泵安裝高度。（2） 設(shè)計要求設(shè)計時間為兩周。設(shè)計

3、成果要求如下：1. 完成設(shè)計所需數(shù)據(jù)的收集與整理2. 完成填料塔的各種計算3. 完成動力設(shè)備及管線的設(shè)計計算4. 完成填料塔的設(shè)備組裝圖5. 完成設(shè)計說明書或計算書目錄、設(shè)計題目任務(wù)、氣液平衡數(shù)據(jù)、qn,l/qn,v、液泛速度、塔徑、KYa或KXa的算、HOL、NOL的計算、動力設(shè)備計算過程（包括管徑確定）等（3） 設(shè)計內(nèi)容（1）設(shè)計方案的確定和說明（2）吸收塔的物料衡算； （3）吸收塔的工藝尺寸計算； （4）填料層壓降的計算； （5）液體分布器簡要設(shè)計； （6）繪制液體分布器施工圖（7）吸收塔接管尺寸計算； （8）設(shè)計參數(shù)一覽表；（9）繪制生產(chǎn)工藝流程圖 （10）繪制吸收塔設(shè)計條件圖（11）

4、對設(shè)計過程的評述和有關(guān)問題的討論3. 課程設(shè)計方案3.1吸收劑的選擇本題吸收劑要求用清水3.2吸收裝置的流程本題要求逆流操作3.3吸收塔設(shè)備及填料的選擇3.3.1吸收塔設(shè)備本題要求是填料塔3.3.2填料的選擇塔填料是填料塔中氣液接觸的基本構(gòu)件，其性能的優(yōu)劣是決定填料塔操作性能的主要因素，因此，塔填料的選擇是填料塔設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。在選擇塔填料時應(yīng)考慮如下幾個問題：（1）比表面積要大 比表面積a是指單位體積的填料層所具有的表面積，大的比表面積和良好的潤濕性能有利于傳質(zhì)速率的提高。（2）空隙率大 空隙率是指單位體積的填料所具有的空隙體積，填料的空隙率大，氣液通過的能力大，氣體流動的阻力小，填料的空隙

5、率一般在0.45-0.95范圍。（3）堆積密度小 堆積密度是指單位體積填料的質(zhì)量，在機械強度允許的條件下，填料壁要盡量減薄，以減小填料的堆積密度，從而既可降低成本又可增加空隙率。（4）填料的幾何形狀 填料的幾何形狀對填料的流體力學和傳質(zhì)性能有著重要的影響。（5）填料的材質(zhì) 工業(yè)上，填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類，不同的材質(zhì)適應(yīng)于不同的操作條件9。 對于水吸收SO2的過程，操作溫度及操作壓力較低，工業(yè)上通常選用塑料散裝填料。在塑料散裝填料中，塑料階梯環(huán)填料的綜合性能較好，故此選用聚丙烯階梯環(huán)填料。2.4吸收劑再生方法的選擇依據(jù)所用的吸收劑不同可以采用不同的再生方案，工業(yè)上常用的吸收劑再生方

6、法主要有減壓再生、加熱再生及氣提再生等。A. 減壓再生（閃蒸） 吸收劑的減壓再生是最簡單的吸收劑再生方法之一。在吸收塔內(nèi)，吸收了大量溶質(zhì)后的吸收劑進入再生塔并減壓，使得融入吸收劑中的溶質(zhì)得以再生。該方法最適用于加壓吸收，而且吸收后的后續(xù)工藝處于常壓或較低壓力的條件，如吸收操作處于常壓條件下進行，若采用減壓再生，那么解吸操作需要在真空條件下進行，則過程可能不夠經(jīng)濟B. 加熱再生 加熱再生也是吸收劑再生最常用的方法。吸收了大量溶質(zhì)后的吸收劑進入再生塔內(nèi)并加熱使其升溫，溶入吸收劑中的溶質(zhì)得以解吸。由于再生溫度必須高于吸收溫度，因而，該方法最適用于常溫吸收或在接近于常溫的吸收操作，否則，若吸收溫度較高

7、，則再生溫度必然更高，從而，需要消耗更高品位的能量。一般采用水蒸氣作為加熱介質(zhì)，加熱方法可依據(jù)具體情況采用直接蒸汽加熱或采用間接蒸汽加熱。3課程設(shè)計報告內(nèi)容吸收塔的工藝計算3.1 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) 操作條件（1）操作壓力 101.3Kpa（2）操作溫度 30（3）吸收劑用量為最小用量的倍數(shù)自己確定3.1.1 液相物性數(shù)據(jù)對低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊查得，30時水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度黏度表面張力為在水中的擴散系數(shù)為3.1.2 氣相物性數(shù)據(jù)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為由kg/kmol kg/kmol得kg/kmol混合氣體的密度為 混合氣體的黏度可近似取為空氣的黏度，

8、查資料得30空氣的黏度為查手冊得SO2在空氣中的擴散系數(shù)為3.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù)查表得常壓下30在水中的亨利系數(shù)為相平衡常數(shù)為溶解度系數(shù)為3.2物料衡算全塔物料衡算圖212所示是一個定態(tài)操作逆流接觸的吸收塔，圖中各符號的意義如下：惰性氣體的流量，；L純吸收劑的流量，；Y1，Y2進出吸收塔氣體的摩爾比；X1，X2出塔及進塔液體中溶質(zhì)物質(zhì)量的比。注意：本課程設(shè)計中塔底截面一律以下標“l(fā)”表示，塔頂截面一律以下標“2”表示。進口氣體的體積流量： 二氧化硫的摩爾分數(shù)為： 進塔氣相摩爾比為：Y1=y1/1-y1=0.09/(1-0.09)=0.0989回收率： 出塔氣相摩爾比 Y2= =0.00504

9、進塔惰性氣體流量：=*p*(1-y1)/R/T=1000(1-0.09)101.3/8.314/303=36.593kmol/h 該吸收過程屬于低濃度吸收，平衡曲線可近似為直線，最小液氣比可按下式計算，即對于純?nèi)軇┪者^程，進塔液相組成為, 取操作液氣比進塔吸收劑的流量為L=V*63.61=36.593*63.61=2327.798kmol/h)清水質(zhì)量流量：清水體積流量：因為公式無論是低濃度吸收還是高濃度吸收均適用，故在定態(tài)條件下利用此式進行全塔物料衡算該操作線方程： 代入數(shù)據(jù)得：Y=2327.798/36.593*X+0.00504 =63.613X+0.005043.3塔徑計算聚乙烯塑性

10、階梯環(huán)填料主要性能參數(shù)為：公稱直徑 38mm外徑 高 厚 38 *19* 1.0 mm堆積密度 57.5kg/m3比表面積 空隙率 填料因子平均值 =175 mA=0.0942 K=1.753.3.1 塔徑的計算空塔氣速的確定通常由泛點氣速來確定空塔操作氣速。泛點氣速是填料塔操作氣速的上限，填料塔的操作氣速必須小于泛點氣速，操作空塔氣速與泛點氣速之比稱為泛點率。采用Eckert關(guān)聯(lián)式計算泛點氣速：氣相質(zhì)量流量為：=*V=1000×1.293=1293kg/h液相質(zhì)量流量為：吸收劑的密度近似看成30度水的密度：M水=18.0230度時空氣的密度 【1】 【1】kg/kmol =32.1

11、5*101.3/8.314/303=1.293選用型的塑料階梯環(huán)填料 A=0.204 K=1.75 =0.204-1.75*（）=0.024代入數(shù)值得：本次設(shè)計選用塑料階梯環(huán)填料。對于散裝填料，泛點率的經(jīng)驗值為，泛點率的選擇，對于加壓操作，選擇較高的泛點率，減壓操作選擇較低的泛點率，根據(jù)設(shè)計要求，此處選擇0.7。因此塔徑圓整塔徑，取 D=0.7m 2. 泛點率校核：由于泛點附近流體力學性能的不穩(wěn)定性，一般較難穩(wěn)定操作，故一般要求散裝填料的泛點率在50%-85%之間，而對于易起泡的物系可低于40%；（在允許范圍內(nèi)）填料規(guī)格校核 （在允許范圍內(nèi)）故所選所選填料規(guī)格適宜。以上式中：泛點氣速，； -空

12、塔氣速 ； 液體密度，； 氣體密度，； ，氣液相質(zhì)量流量，； g重力加速度，9.81； 液體黏度，； -填料因子，1/ m；3.3.4液體噴淋密度校核：填料表面的潤濕狀況是傳質(zhì)的基礎(chǔ)，為保持良好的傳質(zhì)性能，每種填料應(yīng)維持一定的液體潤濕速率（或噴淋密度）。依Morris等推薦，對于直徑大于75mm的散裝填料，可取最小潤濕速率（Lw）min=0.12m3/(m·h)對于直徑不超過75mm的散裝填料，可取最小潤濕速率（Lw）min=0.08m3/(m·h) 最小噴淋密度 噴淋密度經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D=700mm合理。3. 縱坐標4 填料層高度的計算因為在吸收過程所涉及

13、的組成范圍內(nèi)平衡關(guān)系為曲線，所以可以用解析法中的脫吸因數(shù)法計算傳質(zhì)單元數(shù)。3.4.1傳質(zhì)單元數(shù)的計算解吸因數(shù)為氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為3.4.2傳質(zhì)單元高度的計算SO2用水做吸收劑時，是中等溶解度氣體，氣膜阻力和液膜阻力在總阻力中有相當?shù)谋壤?。干填料比表面積為 ，實際操作中潤濕的填料比表面積為，由于只有在潤濕的填料表面才可能發(fā)生氣、液傳質(zhì)，故 值具有實際意義。下面介紹計算的恩田（ONDA）公式，該公式為： 式中：單位體積填料層的潤濕面積，； 填料的總比表面積，； 液體表面張力，； 填料上液體鋪展開的最大表面張力，； 液體通過空塔截面的質(zhì)量流速，； ， 液體的粘度，； 液體的密度，； g重力加速度，9

14、.81。：不同填料材質(zhì)的C值材質(zhì)C/（mN/m）材 質(zhì)C/（mN/m）碳56聚丙烯33陶瓷61鋼75玻璃73涂石蠟的表面20聚氯乙烯40    查表得液體質(zhì)量通率 = 0.674 氣膜吸收系數(shù)由下式計算：式中： 填料的總比表面積，； 氣體通過空塔截面的質(zhì)量流速，; 氣體的粘度，； 氣體的密度，；溶質(zhì)在氣體中的擴散系數(shù)，m2/s；氣體質(zhì)量通率為： 入數(shù)值 =液膜吸收系數(shù)由下式計算： 式中：液體的密度，； 液相的黏度，； g重力加速度，9.81； 液體通過空塔截面的質(zhì)量流速，； 單位體積填料層的潤濕面積，； 溶質(zhì)在液相中的擴散系數(shù)，。代入數(shù)值得： =由 ，查表得常見填料的形狀系

15、數(shù)填料類型球  形棒  形拉西環(huán)弧  鞍開孔環(huán)值0.720.7511.191.45 則 以下公式為修正計算公式： 則 3.4.3填料層高度的計算根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，填料層設(shè)計高度一般為 ,因此取所以設(shè)計取填料層高度為。查散裝填料分段高度推薦值表1散裝填料分段高度推薦值填料類型拉西環(huán)矩鞍鮑爾環(huán)階梯環(huán)環(huán)矩鞍h/D2.558510815815/m46666對于階梯環(huán)填料，15,計算得填料層高度為5m，故不需分段。3.7 其他附屬塔內(nèi)件的選擇3.7.1填料支承裝置的選擇一般情況下填料支承裝置應(yīng)滿足如下要求：（1） 足夠的強度和剛度，以支持填料及所持液體的重量（持液量）

16、，并考慮填料空隙中的持液量，以及可能加于系統(tǒng)的壓力波動，機械震動，溫度波動等因素。足夠的開孔率（一般要大于填料的空隙率），以防止首先在支撐處發(fā)生液泛；此外，應(yīng)考慮到裝上填料后要將支承板上的截面堵去一些，所以設(shè)計時應(yīng)取盡可能大的自由截面。自由截面太小，在操作中會產(chǎn)生攔液現(xiàn)象。增加壓強降，降低效率，甚至形成液泛。（2）結(jié)構(gòu)上應(yīng)有利于氣液相的均勻分布，同時不至于產(chǎn)生較大的阻力（一般阻力不大于20Pa），并且結(jié)構(gòu)簡單，便于加工制造安裝和維修。由于本題是水吸收二氧化硫的填料塔故要求有一定的耐腐蝕性，塔徑及液體負荷不大，故選用柵板支承板。3.7.2填料壓緊裝為保證填料塔在工作狀態(tài)下填料床能夠穩(wěn)定，防止高氣

17、相負荷或負荷突然變動時填料層發(fā)生松動，破壞填料層結(jié)構(gòu)，甚至造成填料損失，必須在填料層頂部設(shè)置填料限定裝置。填料限定可分為類：一類是將放置于填料上端，僅靠自身重力將填料壓緊的填料限定裝置，稱為填料壓板；一類是將填料限定在塔壁上，稱為床層限制板。填料壓板常用于陶瓷填料，以免陶瓷填料發(fā)生移動撞擊，造成填料破碎。床層限制板多用于金屬和塑料填料，以防止由于填料層膨脹，改變其開始堆積狀態(tài)而造成的流體分布不均勻的現(xiàn)象。一般要求壓板和限制板自由截面分率大于70%。本任務(wù)由于使用塑料填料，塔徑及液體負荷不大，故選用床層限制板。3.7.3塔頂除霧器穿過填料層的氣體有時會夾帶液體和霧滴，因此需在塔頂氣體排出口前設(shè)置

18、除沫器，以盡量除去氣體中被夾帶的液體霧沫，SO2溶于水中易于產(chǎn)生泡沫為了防止泡沫隨出氣管排出，影響吸收效率，采用除沫裝置，根據(jù)除沫裝置類型的使用范圍，該填料塔選取絲網(wǎng)除沫器。絲網(wǎng)除霧沫器：一般取絲網(wǎng)厚度H=100150 mm ，氣體通過除沫器的壓降約為120250 Pa，通過絲網(wǎng)除沫器的最大氣速umax=k =0.085 =2.3875m/s，實際氣速為最大氣速的0.750.8倍 所以實際氣速u=0.75×2.3875=1.7906 m/s。所以絲網(wǎng)除沫器直徑D= 0.6984m3.6液體分布器的設(shè)計 液體分布器的性能主要由分布器的布液點密度（即單位面積上的布液點數(shù)），各布液點均勻性

19、，各布液點上液相組成的均勻性決定，設(shè)計液體分布器主要是決定這些參數(shù)的結(jié)構(gòu)尺寸。對液體分布器的選型和設(shè)計，一般要求：液體分布要均勻；自由截面率要大；操作彈性大；不易堵塞，不易引起霧沫夾帶及起泡等；可用多種材料制作，且操作安裝方便，容易調(diào)整水平。根據(jù)本吸收的要求和物系的性質(zhì)可選用重力型排管式液體分布器，布液孔數(shù)應(yīng)應(yīng)依所用填料所需的質(zhì)量分布要求決定，噴淋點密度應(yīng)遵循填料的效率越所需的噴淋點密度越大這一規(guī)律。3.6.1液體分布器的選型液體分布裝置的種類多樣，有噴頭式、盤式、管式、槽式、及槽盤式等。工業(yè)應(yīng)用以管式、槽式、及槽盤式為主。性能優(yōu)良的液體分布器設(shè)計時必須滿足以下幾點：（1）液體分布均勻 評價液

20、體分布均勻的標準是：足夠的分布點密度；分布點的幾何均勻性；降液點間流量的均勻性。分布點密度。液體分布器分布點密度的選取與填料類型及規(guī)格、塔徑大小、操作條件等密切相關(guān)，各種文獻推薦的值也相差較大。大致規(guī)律是：塔徑越大，分布點密度越小；液體噴淋密度越小，分布點密度越大。對于散裝填料，填料尺寸越大，分布點密度越小。表3-1列出了散裝填料塔的分布點密度推薦值。表3-1 Eckert的散裝填料塔分布點密度推薦值塔徑，mm分布點密度，塔截面D=400330D=700280D=800180D=900140D120042分布點的幾何均勻性。分布點在塔截面上的幾何均勻分布是較之分布點密度更為重要的問題。設(shè)計中，

21、一般需通過反復(fù)計算和繪圖排列，進行比較，選擇較佳方案。分布點的排列可采用正方形、正三角形等不同方式。降夜點間流量的均勻性。為保證各分布點的流量均勻，需要分布器總體的合理設(shè)計、精細的制作和正確的安裝。高性能的液體分布器，要求個分布點與平均流量的偏差小于6%。（2）操作彈性大 液體分布器的操作彈性是指液體的最大負荷與最小負荷之比。設(shè)計中，一般要求液體分布器的操作彈性為24，對于液體負荷變化很大的工藝過程，有時要求操作彈性達到10以上，此時，分布器必須特殊設(shè)計。（3）自由截面積大 液體分布器的自由截面積是指氣體通道占塔截面積最小應(yīng)在35%以上。（4）其它 液體分布器應(yīng)結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小、制造容易、

22、調(diào)整和維修方便。由于本設(shè)計任務(wù)液相負荷不大，可選用排管式液體分布器；且填料層不高，可不設(shè)液體再分布器。 3.6.2分布點密度及布液孔數(shù)的計算按照Eckert建議值，D=700mm 時，噴淋點密度為280點/m2。布液點數(shù)為n=×0.7²×280=107點。取圓盤直徑為塔徑的0.65-0.8倍，則圓盤直徑為700*0.8=560mm 分布盤厚度5mm.分布器開孔直徑計算： 由 L: 液體流量 m3/sn: 開孔數(shù)目: 孔流系數(shù)，取0.550.60d0: 孔徑，m: 開孔上方的液位高度，m 取，do=設(shè)計取 do=11mm3.6.3塔底液體保持管高度的計算 取布液孔的

23、直徑為11mm，則液位保持管中的液位高度可由公式：得，即： 式中：布液孔直徑，m L：液體流率，m3/s ：布液孔數(shù) ：孔流系數(shù) ：液體高度，m ：重力加速度，m/s2 值由小孔液體流動雷諾數(shù)決定，可取，取 根據(jù)經(jīng)驗 ，則液位保持管高度為： 3.5填料塔附屬高度的計算塔的附屬高度主要包括塔的上部空間高度，安裝液體分布器所需的空間高度，塔的底部空間高度等。塔的上部空間高度是為使隨氣流攜帶的液滴能夠從氣相中分離出來而留取的高度，可取1.2m（包括除沫器高度）。設(shè)塔底液相停留時間為60s，則塔釜液所占空間高度為：考慮到氣相接管所占的空間高度,底部空間高度可取1.0m,所以塔的附屬高度為h=1.2+1

24、.8+1.0=4m經(jīng)參考書查得；直徑D=1200mm的橢圓封頭總深度H為325mm。填料塔的計算吸收塔的總高度為9m3.8流體力學參數(shù)計算3.8.1 全塔壓降計算（1）氣體進出口壓力降由后面主要接管尺寸計算可知，氣體的進出口接管內(nèi)徑為。則氣體的進出口流速為:則進口 （突然擴大 =1）出口 (突然縮小 =0.5）（2）填料層壓力降填料層壓降計算則采用?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖有： 橫坐標 查表表3-1 散裝填料壓降填料因子平均值填料類型填料因子, 1/mDN16DN25DN38DN50DN76金屬鮑爾環(huán)306-11498-金屬環(huán)矩鞍-13893.47136金屬階梯環(huán)-11882-塑料鮑爾環(huán)34323211

25、412562塑料階梯環(huán)-17611689-瓷矩鞍環(huán)700215140160-瓷拉西環(huán)1050576450288-得到填料層壓降為P/Z=200*9.81=1962Pa/mP=1962*5=9810Pa全塔壓降。3.8.2吸收塔主要接管的尺寸計算 本設(shè)計中填料塔有多處接管，但主要的是氣體和液體的進料口和出料口接管。氣體和液體在管道中流速的選擇原則為：常壓塔氣體進出口管氣速可取1020m/s（高壓塔氣速低于此值）；液體進出口流速可取1.53.0m/s（必要時可加大些）1 液體進料接管進料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進料管、彎管進料管、T型進料管。本設(shè)計采用直管進料管，取u液=1.8m/s。查流體輸送用

26、不銹鋼無縫鋼管規(guī)格：GB/T 14976-94可知，可選用熱軋無縫鋼管管徑為。則實際管內(nèi)徑為91mm.實際通過液體接管的液速為：和所選擇的的液速一致故滿足。2.液體出料接管液體出口裝置應(yīng)該保證應(yīng)該便于塔內(nèi)液體的排放，不易堵塞，而且又能將塔設(shè)備的內(nèi)部與外部大氣相隔離。液體出口裝置在負壓操作的塔設(shè)備中必須另裝液封裝置。由于二氧化硫溶于水后對水的流量影響不大，所以出水管取與進水管取相同的管徑D=91mm3.氣體進料接管采用直管進料。取氣速 所以查流體輸送用不銹鋼無縫鋼管規(guī)格：GB/T 14976-94可知取管徑為實際管內(nèi)徑為，則實際通過氣體接管的氣速為：4.氣體出料接管氣體的出口結(jié)構(gòu)：要能防止液滴的

27、代出和積聚，可采用同氣體進口結(jié)構(gòu)相似的引出管管徑D=188mm。當氣體夾帶液滴過多時，需另裝除沫器。c.手孔和人孔為了容器便于安裝和裝卸內(nèi)部裝置，清洗內(nèi)部結(jié)構(gòu)需要開手孔和人孔。手孔結(jié)構(gòu)通常時在一突出接口或短接管上加一盲板而成。對于較大壓力容器直徑大于900mm時需開設(shè)人孔。由于設(shè)備直徑為350mm，因此，塔設(shè)備開設(shè)手孔。根據(jù)工作壓力選擇平蓋手孔參數(shù)如下：公稱壓力/MPa公稱直徑Dg密封面型螺栓螺母數(shù)量螺栓直徑*長度總重/kg1.57150A型平面159*6280240170842818208M20*7022.9標準圖號：JB589-79-3d.接管接管直徑的大小，由輸送流體的流量和管內(nèi)的流速確

28、定。接管長度與接管的連接方式有關(guān)。 一般在接管一端焊上法蘭，另一端焊接在設(shè)備上。接管長度為設(shè)備外壁至管法蘭密封面之間的距離，該距離的長度要便于上緊螺栓，要考慮設(shè)備保溫層的厚度。8.除沫器由于塔中氣速較高，為了防止出塔氣體中帶有霧滴，耗費吸收劑同時為塔氣處理帶來不便，所以裝有除沫器。一般塔設(shè)備頂部都裝有，本設(shè)計中，因為放空氣的組分只有NH3溶于水，產(chǎn)生的霧沫較多，而且吸收溶劑為水，氣液中極少粘結(jié)物或者固體物，所以采用絲網(wǎng)除沫器比較理想（如下圖），它比表面積大、空隙率大、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便以及除沫效率高、壓降小等優(yōu)點。它可除去直徑大于5的霧滴。應(yīng)注意液體蒸發(fā)后留下固體易堵塞絲網(wǎng)孔影響塔的正常操作。

29、構(gòu)成是塑料絲網(wǎng)。本設(shè)計采用平放式。 圖11絲網(wǎng)式除沫器相關(guān)參數(shù)：氣速： （ K取0.09）盤的直徑： 除沫器厚度：選用0.1mm,的金屬絲，則除沫器厚度設(shè)計為120mm，直徑250mm。10.支座中小型設(shè)備采用懸掛式支座又稱耳座，廣泛用于立式設(shè)備中。筋板設(shè)備一般為三塊。安裝位置應(yīng)在容器中部。本設(shè)備采用 A型耳式支座，不帶墊片，標記為JB1165-81，支座AN1，材料為Q235-A3FJB1165-81支座允許的負荷/t支座的支承面積/mm2支承面上單位壓力（kg·cm2）尺寸/mm地腳螺栓尺寸每個支座質(zhì)量/kgHbsacfS1孔徑d直徑1.095.110.5216010068012

30、530825M201.611.液封采用液封結(jié)構(gòu)，一來將塔內(nèi)空間與外界隔絕，維持塔設(shè)備的正常操作壓力；二來防止氣體走短路，影響吸收效果，同時保證塔內(nèi)氣體排出順暢。只要塔底維持有一段儲液高度，就可以直接與泵連接，無需再設(shè)置其他的液體出口裝置。12.塔高的設(shè)計計算塔設(shè)備的總高度包括塔頂空間、塔底空間、填料層高度、封頭等。本設(shè)備中，基本參數(shù)為：塔底部排液口的引出管設(shè)置在填料塔右邊，內(nèi)徑為25mm，內(nèi)伸高度為50mm，外伸距離為100mm;進氣口中設(shè)置在填料塔的左邊，外徑為76mm，與殼體最低點的垂直距離設(shè)為200mm；進氣口與填料支承板底部的垂直距離設(shè)為200mm；支承板的高度為20mm 填料層高度為

31、1750mm；蓮蓬頭與填料層頂部的垂直距離為180mm；清水輸入管設(shè)置在塔的右邊，內(nèi)徑為25mm，清水輸送管入口處與蓮蓬頭的垂直距離為100mm；除沫器支承圈厚度為20mm，底部到清水輸入管入口處的垂直距離為50mm；除沫器厚度為120mm，直接放置在除沫器支承板上，頂部與圓筒外殼頂部的垂直距離為20mm；塔上下兩端的封頭的曲面高度為88mm，直邊高度25mm，封頭的厚度為4mm；排氣口內(nèi)徑為67mm，外徑為76mm，豎直開在塔頂封頭上，最后由榫槽面平焊法蘭與排氣管連接，法蘭上表面與塔頂封頭的豎直距離為120mm，法蘭厚度為24mm；（與管的距離均為到中心線的距離）則，全塔高=100+500+

32、140+20+1750+180+100+280+20+120+68+4+45=3327mm五.填料塔輔助設(shè)備設(shè)計計算和選型1.風機由于出口風壓低于所以選擇離心通風機。30度下進口混合氣體的平均密度為1.293kg/m3 輸送系統(tǒng)所需的全風壓將30度條件下的風壓換算為實驗條件下的風壓即根據(jù)進氣口原料氣的流量1000m3/h和實驗條件下的風壓156.01pa查手冊的選擇機號為3.6的風機，其性能參數(shù)如下表所示：機號轉(zhuǎn)速全壓風量出風口方向/（。）電動機型號 電動機功率傳動方式外形尺寸質(zhì)量3.6145039313320225間隔22.5Y90S4（B35）1.1A308*584*71444.31. 離

33、心泵在離心泵入口截面1-1和與噴淋裝置入口處截面2-2之間并以離心泵入口截面1-1為水平基準面進行機械能衡算得，化簡的式中 原料離心泵與塔頂噴淋裝置的垂直距離為原料泵入口管為的熱軋無縫鋼管，其直管部分長9.0m入水管：二個標準彎頭90。 二個標準閥（全開） 轉(zhuǎn)子流量計造成的阻力損失較小，此處忽略不計。采用光滑管： 查得，具有輕度腐蝕的無縫鋼管的絕對粗糙度為0.20.3mm，取，d=91mm，則相對粗糙度查摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)及相對粗糙度的關(guān)系圖可得，。所以清水流量：揚程：H=21.93m根據(jù)流量和揚程選擇離心泵，查表選擇軸功率為7.5kw的IS80-65-160型離心泵，其性能參數(shù)如下表：型號轉(zhuǎn)速

34、流量揚程/m效率/%功率/kW允許汽蝕余量/m質(zhì)量（泵/底座）/kg軸功率電機功率IS80-65-16029003050608.3313.916.73632296173724.825.976.597.52.52.53.048/66檢驗30度時水的飽和蒸汽壓即泵的最大安裝高度應(yīng)該小于6.8m，本題泵安裝在離地面1m處即可。由于本設(shè)計中吸收劑使用的是水，因而，采用清水泵（可用于輸送各種工業(yè)用水以及物理性質(zhì)、化學性質(zhì)類似于水的其他液體）既簡單又使用。通過計算可知，吸收塔所要求的壓頭不是很高，所以采用普通的單級單吸式即可，本設(shè)計中選用的型號為IS80-65-160型離心泵其具體參數(shù)如下：轉(zhuǎn)速n/(r/

35、min)流量/m3/h揚程H/m效率軸功率/kW電機功率/kW必須汽蝕余量質(zhì)量（泵/底座）/k977.52.548/66遠處泵和管路的設(shè)計90度彎頭三個,進水管伸進水里，總管長l=1800+1.0=1810m三個標準彎頭90。 二個標準閥（全開） 帶濾水器的底閥（全開）進口突然變大 液體輸送仍選用熱軋無縫鋼管，管徑為 查得，具有輕度腐蝕的無縫鋼管的絕對粗糙度為0.20.3mm，取，d=91mm，則相對粗糙度查摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)及相對粗糙度的關(guān)系圖可得，。在河面為1-1和出管口截面2-2之間列機械能衡算式，并以河面為零基準面得化簡并帶帶入數(shù)據(jù)得：清水流量 根據(jù)流量和揚程，

36、查表選擇離心泵為IS100-65-250型離心泵，其性能參數(shù)如下表：型號轉(zhuǎn)速流量揚程/m效率/%功率/kW允許汽蝕余量/m質(zhì)量（泵/底座）/kg軸功率電機功率IS100-65-16014503050608.3313.916.721.320195568703.164.004.445.52.02.02.590/66即泵的最大安裝高度應(yīng)該小于7.3m，本題泵安裝在離河面2m處即可。由于本設(shè)計中吸收劑使用的是水，因而，采用清水泵（可用于輸送各種工業(yè)用水以及物理性質(zhì)、化學性質(zhì)類似于水的其他液體）既簡單又使用。通過計算可知，吸收塔所要求的壓頭不是很高，所以采用普通的單級單吸式即可，本設(shè)計中選用的型號為IS

37、80-65-160型離心泵其具體參數(shù)如下：轉(zhuǎn)速n/(r/min)流量/m3/h揚程H/m效率軸功率/kW電機功率/kW必須汽蝕余量質(zhì)量（泵/底座）/k005.52.090/66第4章 工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總與主要符號說明4.1 填料塔工藝尺寸計算結(jié)果表： 表-1項目符號數(shù)值與計量單位氣相質(zhì)量流量WV1275kg/h液相質(zhì)量流量35990.97kg/h塔徑 900mm空塔氣速0.437泛點率66.80%氣相總傳質(zhì)單元數(shù)9.79氣相總傳質(zhì)系數(shù)3.099 kmol/(m3.h.kpa)氣相傳質(zhì)單元高度1.13填料層高度Z8.0填料塔上部空間高度1.2填料塔下部空間高度2.0塔

38、附屬高度3.2塔高11.78布液孔數(shù)89點孔徑d00.012m開孔上方高度0.16m液位保持管高度h0.16m4.2 流體力學參數(shù)計算結(jié)果匯總： 表-2項目符號數(shù)值與計量單位氣體進口壓力降P1159.38 Pa;氣體出口壓力降P283.19 Pa;填料層壓力降P31098.72Pa;吸收塔總壓力降P1341.29 Pa;泛點率 66.80%4.3 附屬設(shè)備計算結(jié)果匯總： 表-3項目選型數(shù)值與計量單位液體進出口接管熱軋無縫鋼管液體實際流速氣體進出口接管熱軋無縫鋼管氣體實際流速吸收劑輸送管路熱軋無縫鋼管吸收劑實際流速離心泵的選型IS125-100-200單級單吸離心泵揚程 H=11.2m4.4 所

39、用DN25套瓷拉西環(huán)填料主要性能參數(shù)匯總： 表-4項目符號數(shù)值與計量單位公稱直徑25mm塔徑與填料公稱直徑比值D/d>20-30填料分段高度推薦值h/D=2.5hmax4m壓降填料因子平均值576m-14.5 主要符號說明：1、英文字母 表-5填料層的潤滑比表面積m²/m³；S脫吸因數(shù);無因次;填料層的有效傳質(zhì)比表面積（m²/m³） 擴散系數(shù)，m²/s; 塔徑,m;液體質(zhì)量通量氣體質(zhì)量通量亨利系數(shù)，KPa;重力加速度，kg/(m².h);溶解度系數(shù)，kmol /(m³.KPa);氣相傳質(zhì)單元高度 ，m;液相傳質(zhì)單元高度

40、，m;氣相總傳質(zhì)單元高度，m;液相總傳質(zhì)單元高度，m;液體噴淋密度;相平衡常數(shù)，無因次;氣相傳質(zhì)單元數(shù)，無因次;液相傳質(zhì)單元數(shù)，無因次;氣相總傳質(zhì)系數(shù)，無因次 液相總傳質(zhì)系數(shù)，無因次;總壓，KPa ;溫度，0C; 氣體通用常數(shù)，kJ/(kmol.K)填料直徑，mm；空塔速度，m/s ;液泛速度，m/s ; 惰性氣體流量，kmol/h ;混合氣體體積流量，m3/h;液膜吸收系數(shù) m/h;氣膜吸收系數(shù)，kmol/(m².h.kpa);氣相總吸收系數(shù)kmol/(m3.h.kpa); 液相總吸收系數(shù)，l/h;氣相總傳質(zhì)系數(shù) kmol/(m3.h.kpa);液相總傳質(zhì)系數(shù)l/h;吸收劑用量km

41、ol/h; kmol/s;是吸收液量 kmol/h吸收劑質(zhì)量流量kg/h；氣體質(zhì)量流量，kg/h；密度kg/ m³填料因子， m-1 ; 修正系數(shù)，無因次 2、下標 表-6液相的v氣相的混合氣流量混合氣質(zhì)量流量x溶質(zhì)在液相中的摩爾分率 無因次X溶質(zhì)在液相中的摩爾比 無因次y溶質(zhì)在氣相中的摩爾分率 無因次Y溶質(zhì)在氣相中的摩爾比 無因次Z填料層高度 m填料高度 m3、 希臘字母 表-7粘度Pa.s密度kg/m3表面張力 kg/h2平均的，對數(shù)平均的最小的最大的第5章 設(shè)計方案討論本次設(shè)計的用水吸收二氧化硫的填料吸收塔，采用的是陶瓷拉西填料和逆流單程流程?；旌蠚獾捏w積流率為1000m3/h

42、，經(jīng)過物料衡算知吸收劑水的質(zhì)量流量為35990.97 kg/h。 塔徑為900mm,塔總體高度為11.2m，而且分為4段。氣體和液體的進出口以及輸送管路的管道尺寸都是依據(jù)流體輸送用不銹鋼無縫鋼管規(guī)格：GB/T 14976-94。在選擇離心泵的時候，不僅考慮到了吸收劑的體積流量安全系數(shù)，也考慮到了揚程的安全系數(shù)。條件裝配圖尤其是工藝流程圖，是在查閱有關(guān)繪圖權(quán)威資料如化工工藝算圖，工程制圖與AutoCAD教程以及參考了化工儀表及自動化的基礎(chǔ)上認真繪制的，但是由于學生的能力有限，水平欠佳，所以最終的圖也許并沒有達到十分的標準，這是有待在以后的學習生活中需要加以提高的。學生設(shè)計的方案只是一種，由于每個

43、人查找的文獻不同，計算過程中采用的方法不同，加之每人的思維方式也存在著不同，所以即使對于同一個任務(wù)，也會有不同的解決答案。所以我們可以對自己的設(shè)計方案加以評估，在某個方面加以改進?？傊?，對于設(shè)計方案，我們還需要學習和借鑒，在此基礎(chǔ)上加以大膽創(chuàng)新，從而來完善自己的設(shè)計，使之更加接近實際。第6章 心得體會化工原理課程設(shè)計進行兩個周已經(jīng)臨近尾聲了。兩周以來，從最初對課程設(shè)計的恐懼與渴望，到如今的熟悉與自信，我體會到了其實做成一件事只需要腳踏實地，要做好一件事還需要大膽創(chuàng)新，不拘一格。兩周以來，雖然辛苦，但是收獲的是成就感與欣慰。在這次的課程設(shè)計中，需要查閱大量的資料，瀏覽各種信息。由此鍛煉了我們搜集

44、有用文獻的能力。另外，對于一次獨立的課程設(shè)計任務(wù)，同時需要用到word文檔排版，CAD 軟件繪圖。最為重要的是，借此機會，鞏固復(fù)習了化工原理有關(guān)知識，尤其是有關(guān)吸收方面的內(nèi)容。讓理論在自己的設(shè)計中盡可能接近現(xiàn)實?？傊?，本次課程設(shè)計，無論對于將來的畢業(yè)設(shè)計，還是參加各種專業(yè)知識的大型競賽，以及走向工作崗位，都有一定的基礎(chǔ)作用。在此次課程設(shè)計中，我得到了xx老師和xx老師的指導(dǎo)與幫助，這對于我的任務(wù)的順利完成和設(shè)計的質(zhì)量上都有很大的提高。我衷心感謝老師的指點！附錄附錄一 工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總及主要符號說明工藝設(shè)計計算匯總表序號項目數(shù)值備注1混合氣體處理量U（m3/h）24502進塔氣相摩爾比Y10

45、.05263出塔氣相摩比Y20.002634進塔液相摩爾分率X2（）05出塔液相摩爾分率X1 （）0.0016混合氣體平均摩爾質(zhì)量（）30.757混合氣體的平均密度（）1.2578混合氣體的粘度（）0.0659吸收劑用量L（）4753.7910氣相質(zhì)量流量（）3079.6511液相質(zhì)量流量（）85663.312氣相總傳質(zhì)單元數(shù)（m）6.36413氣相總傳質(zhì)單元高度(m)0.66414空塔氣速 (m/s)0.71915泛點氣速u(m/s)0.6016泛點率f58.42%17圓整塔徑D（m）1.218填料層高Z (m)619填料塔上部高度h (m)1.220填料塔下部高度h (m)1.021塔的附

46、屬高度h(m)4.5822塔總高度H11主要符號說明符號意義單位X 平衡時液相SO2摩爾比Y氣相SO2摩爾比y氣相SO2摩爾分率液體的質(zhì)量流量氣體的質(zhì)量流量，氣體密度Z填料層高度，MV惰性氣相流量溶劑的摩爾流率Y氣相中溶質(zhì)的比摩爾分率；X液相中溶質(zhì)的比摩爾分率。最小噴淋密度潤濕率D填料塔直徑氣體的體積流量空塔氣速液泛氣速重力加速度液相傳質(zhì)系數(shù)溶質(zhì)在液相中的傳質(zhì)系數(shù)；氣相傳質(zhì)系數(shù)T氣體溫度KDV溶質(zhì)在氣體中的擴散系數(shù)氣體黏度氣相質(zhì)量流速u孔塔氣速m/sUV，UL氣體和液體的質(zhì)量通量液體的密度溶質(zhì)在氣體和液體中的擴散系數(shù)R氣體常數(shù)液體黏度填料的總比表面積填料的潤濕比表面積填料因子g重力加速度液體的表面張力填料材質(zhì)的臨界表面張力液體的質(zhì)量流速h填料層高度M附錄（一） 水的物性數(shù)據(jù)表溫度t/密度/kg/m3黏度/m.Pa.s表面張力0999.91.78975.65999.81.54774.910999.71.30574.115999.01.15573.420998.21.00572