水吸收氨填料塔按设计_课程设计(编辑修改稿)

水吸收氨填料塔按设计_课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

A、 K 取值可由表 A、 K 值 散装填料类型 A K 规整填料类型 A K 塑料鲍尔环 金属阶梯环 金属鲍尔环 瓷矩鞍 塑料阶梯环 金属环矩鞍 取泛点率为 ，即 smuu F /5 5  则 muVD S 3 6 0 0/4 5 0 044   D—— 塔径， m； V—— 操作条件下混合气体的体积流量， m3/s。 u —— 空塔气速，即按空塔截面积计算的混合气体线速度， m/s. 圆整后取 D=（常用的标准塔径为 400、 500、 600、 700、 800、 1000、 1200、 1400、1600、 20xx、 2200） 泛点率校核： smu / 3 6 0 0/4 5 0 02  5 8 Fuu （对于散装填料，其泛点率的经验值为 ~Fuu ） 填料规格校核： 81650800 dD 液体喷淋密度校核： 取最小润湿速率为： )/()( 3m in hmmLW  32 / mmat  所以 )/(1 3 1 )( 23m i nm i n hmmaLU tW  m i n2322)/(5 184 677 UhmmDLU h  经以上校核可知，填料塔直径选用 mD  合理。 沈阳 理工大学装备工程学院综合课程设计 C1 水吸收氨填料塔按设计 13 填料层高度计算 查表知， 0C ， kpa 下， 3NH 在空气中的扩 散系数 scmD / 2o 由 23))((ooo TTPPDDG  ， 则 293k ， 下， 3NH 在空气中的扩散系数为 scmDDG /1 8 )2 7 32 9 3)( 0 1 0 1( 223 o 液相扩散系数 smD L / 29 液体质量通量为 )/(9 5 4 6 1 5 8 8 184 4 6 7 22 hmkgU L   气体质量通量为 )/(1 3 8 5 0 5 9 8 1 8 5 0 0 22 hmkgU V  02211   mXY mXY 脱吸因数为  LmVS 气相总传质单元数为： ] 0 0 1 0 5 2 6 00 5 2 6 ) n [ ( 1])1l n [ (1 12221 SYY YYSSN OG 气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算： })()()()( x p {1 tLLLLtLLtLLctw aUgaUa Uaa    不同材质的 б c值见表 不同材质的б c 值 材质 钢 陶瓷 聚乙烯 聚氯乙烯 碳 玻璃 涂石蜡的表面 表面张力， N/m 103 75 61 33 40 56 73 20 查表知， 2/4 2 7 6 8 0/33 hkgcmd ync  沈阳 理工大学装备工程学院综合课程设计 C1 水吸收氨填料塔按设计 14 所以，}) () () ()940896427680( p {12822twaa 气膜吸收系数由下式计算： )/(1 1 3 )2 9 33 1 103 6 0 01 8 1 4()3 6 0 0101 8 8 0 6 ()0 6 1 41 3 8 5 0 5 9 6(2 3 )()()(2 3 2431431k p ahmk m o lRTDaDaU VtVVVvtVG液膜吸收系数由下式计算： )()()9 5 4 6 1 ()()()(31821932312132LLLLLLwLLgDaU 表 各类填料的形状系数 填料类型 球 棒 拉西环 弧鞍 开孔环 Ψ 值 1 查表 得：  则haak pahmk molaawLLwGG 1 143 )/(6 51 143 13  Fuu 由auuaauuaLFLGFG])([])([ 得， hak p ahmk molaLG 1])([)/(])([ 沈阳 理工大学装备工程学院综合课程设计 C1 水吸收氨填料塔按设计 15 则 )/( 2 1111113 k p ahmk m o laHaaLGG Gak —— 气膜体积吸收系数 ， )/( 3 kPahmkmol  ； Lak —— 液膜体积吸收系数 ， h/1 ； 由 mPa VaKVHGYOG6 0 8 0 8 2 7 7 2  HOG—— 气相传质单元高度， m —— 塔截面积， m2 由 mNHZ OGOG 0  Z Z—— 填料层高度， m 设计取填料层高度为： mZ 9 对于阶梯环填料， mhDh 6,15~8m a x  将填料层分为 2 段设置，每段 ，两段间设置一个液体再分布器。 填料层压降计算 采用 Eckert 通用关联图计算填料层压降 横坐标为： ) ( )(  LVVL  已知： 1116  mP 纵坐标为： LLVPgu  沈阳 理工大学装备工程学院综合课程设计 C1 水吸收氨填料塔按设计 16 图 通用压降关联图 查图 得， mpaZP / 填料层压降为： k papaP 62 5  液体分布装置 液体分布器的作 用：液体分布装置设于填料层顶部，用于将塔顶液体均匀分布在填料表面上，液体的分布装置性能对填料塔效率影响很大，特别是大直径、低填料层的填料塔，尤其需要性能良好的液体分布装置。 由于液体在填料塔内分布均匀，可以增大填料的润湿表面积，以提高分离效果。 因此，液体在塔顶的初始均匀喷淋，是保证填料塔达到预期分离效果的重要条件。 从喷淋密度考虑，应保证每 60 2m 的塔截面上约有一个喷淋点，这样，可以防止塔内壁流和沟流现象 . 沈阳 理工大学装备工程学院综合课程设计 C1 水吸收氨填料塔按设计 17 常用的液体分布装置有莲蓬式、盘式、齿槽式及多孔管式分 布器等。 莲蓬式喷淋器 :液体经半球形喷头的小孔喷出。 小孔直径为 3~10m，做同心圆排列，喷洒角不超过 80。 这种喷淋器结构简单，但只适用于直径小于 600mm 的塔中，且小孔易堵塞。 盘式分布器 :盘低开有筛孔的称为塞孔式，盘底装有垂直短管的称为溢流管式。 液体加至分布盘上，经筛孔或溢流短管流下。 筛孔式的 液体分布效果好，而溢流管式自由截面积较大，且不易堵塞。 盘式分布器常用于直径较大的塔中，基本可保证液体分布均匀，但其制造较麻烦。 齿槽式分布器 :液体先经过主干齿槽向其下个条形做第一级分布，然后再向填料层上面分布。 这种分布自由截面积大，不易堵塞，多用于直径较大的填料塔。 多孔环管式分布器 :由多孔圆形盘管、联接管及中央进料管组成。 这种分布器气体阻力小，特别使用于液量小而气量大的填料 吸收塔。 液体在塔顶的初始均匀喷淋，是保证填料塔达到预期分离效果的重要条件。 近年来的实践表明，大直径填料塔的放大问题主要是保证液体初始分布均匀，若能保证单位塔截面的喷淋点数目与小塔相同，大型填料塔的传质效率将不会低于小型塔。 液体分布装置的安装位置，须高于填料层表面 200mm,以提供足够的自由空间，让上升气流不受约束地穿过分布器。 根据氨气易 溶解的性质，可选用目前应用较为广泛的多孔型布液装置中的排管式喷淋器。 多孔型布液装置能提供足够均匀的液体分布和空出足够大的气体通道（自由截面一般在 70%以上），也 便于制成分段可拆结构。 液体引入排管喷淋器的方式采用液体由水平主管一侧引入，通过支管上的小孔向填料层喷淋。 排管式喷淋器采用塑料制造。 分布点密度计算： 为了使液体初始分布均匀，原则上应增加单位面积上的喷淋点数。 但是，由于结构的限制，不可能将喷淋点设计得很多。 根据 Eckert 建议，当 mmD 800 时，每 260cm 塔截面设一个喷淋点。 则总布液孔数为： 8 4 2   n 布液计算： 沈阳 理工大学装备工程学院综合课程设计 C1 水吸收氨填料塔按设计 18 由 HgndLoS  24 2 smsmL S /  取  ， mmH 160 则 mmmHgnLd So0 0 4 9 0 0 1 3 3 9 24 液体再分布装置 实践表明，当喷淋液体沿填料层向下流动时，不能保持喷淋装置所提供的原始均匀分布状态，液体有向塔壁流动的趋势。 因而导致壁流增加、填料主体的流量减小、塔中心的填料不被润湿，影响了流体沿塔横截面分布的均匀性，降低传质效率。 所以，设置再分布装置是十分重要的。 液体分 布器分为截锥形再分布器、边圈槽型再分布器、改进截锥形再分布器 ,见图。 可选用多孔盘式再分布器。 分布盘上的孔数按喷淋点数确定，孔径为 。 为了防止上一填料层来的液体直接流入升气管，应在升气管上设帽盖。 它的设计数据如下：分布盘外径 785mm，升气管数量 6. 图 （ a）、（ b）为两种截锥式再分布器。 其中（ a）型是将截锥体固定在塔壁上，其上下均可装满填料，锥体不占空间，是最简单的一种。 （ b）型是在截锥上方设支承板，截锥以下隔一段距离再放填料， 需分段卸出填料时可用此型。 截锥体与塔壁的夹角一般取为 35400，截锥下口直径 D1=（ ～ ） D。 截锥型再分布器适于直径 800mm 以下的塔应用。 图 （ c）为边圈槽形再分布器。 壁流液汇集于边圈槽中，再由溢流管引入填料层。 边槽宽度为 50～ 100mm，可依塔径大小选取，溢流管直径为 16～ 32mm，一般取 3～ 4根溢流管。 此型结构简单，气体通过截面较大，可用于 300～ 1000mm 直径的塔中，其缺点是喷洒不够均匀。 图 （ d）为改进形分配锥，此型既改善了液体分布情况，又有较大的自由截面积，适用于 600mm 以下塔径。 综上所述，本设计选用边圈槽形再分布器。