課程設計---非等溫填料吸收塔設計說明書

1、<p><b>　　設計說明書</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一.設計任務說明</b></p><p><b>　　二.方案選擇</b></p><p><b>　　三.塔工藝理論計算&l

2、t;/b></p><p>　　四.主要設備的計算與選型</p><p>　　五.輔助設備的計算與選型</p><p>　　六.計算結果及選型匯總</p><p><b>　　七.結果分析與總結</b></p><p><b>　　八.參考文獻</b></p>

3、;<p><b>　　一.設計任務說明</b></p><p><b>　　1.設計題目:</b></p><p><b>　　非等溫吸收填料塔</b></p><p><b>　　2.設計任務:</b></p><p>　　為了使尿素生產廠

4、合成氨放空氣中的有害物質NH3 達到國家環(huán)保廢氣排放標準，需 設計一吸收填料塔，用清水吸收放空氣中的氨，為達到國家環(huán)保尾氣排放標準，處理后放空氣中的氨濃度必須不超過600ppm,放空氣的流量1200kg/h,其摩爾組成為:</p><p><b>　　表1物料摩爾組成</b></p><p>　　另外含有微量的Ar氣（）,吸收劑為水,壓力設定為12bar.</p

5、><p><b>　　二.方案選擇</b></p><p><b>　　1.塔型選擇</b></p><p>　　本設計任務為設計填料塔,填料塔是化工過程中最為常用的氣液接觸設備之一,廣泛用于蒸餾、吸收等單元操作。填料塔主要由踏體、填料及塔內件構成(如圖4-1)。液體通過液體分布器均勻分布于填料頂層，在重力作用下沿填料表面向下

6、流動，與再填料空隙中流動的氣體相互接觸，發(fā)傳質與傳熱。填料塔通常在氣液兩相逆流狀態(tài)下操作，用于吸收操作時也有采用并流操作。與板式塔相比，填料塔具有效率高、壓降低、結構簡單、便于采用耐腐蝕材料制造等顯著優(yōu)點[1]。</p><p><b>　　2.吸收流程的確定</b></p><p>　　本設計選用單塔逆流接觸方式,吸收劑無再循環(huán)吸收。</p><

7、p>　　單塔：可以滿足任務需求，且構造相對簡單，維護方便。</p><p>　　逆流：在實際操作過程中，氣液傳質設備內氣液兩相大多呈逆流接觸，因為當兩進、出口濃度相同的情況下，逆流時的平均推動力大于并流，且利用氣液相密度差，有利于兩相分離[2]。</p><p>　　無循環(huán)：本實驗中，需吸附的氨的含量較大，且循環(huán)需要動力裝置，綜合考慮經濟效益，選用無循環(huán)為佳。</p>

8、<p><b>　　3.吸收劑的選擇</b></p><p>　　從吸收的原理可知，吸收劑的性能好壞直接影響到吸收操作的分離效果及經濟性。因此對吸收劑的選擇應滿足如下幾點要求：</p><p>　?。?）在混合氣體中，溶質的溶解度要大，這樣在相同的操作條件下，處理一定量混合氣所需的溶劑數(shù)量就會減少，平衡時氣體中溶質殘余液濃度也可降低，溶解速率增大。吸收、解析

9、的設備尺寸和能耗也會減少。</p><p>　?。?）在混合氣中，除溶質外的其他組分的溶解度要小，即有較高的選擇性。這樣才能使混合氣中溶質實現(xiàn)有效分離。</p><p>　?。?）不易揮發(fā)，即蒸汽壓低、蒸發(fā)損失少，同時可減小在氣體中混入的吸收劑蒸汽。</p><p>　?。?）粘度低，無腐蝕性，無毒，不易燃，不發(fā)泡，來源廣泛，價格低廉，易于再生［3］。</p&

10、gt;<p>　　綜合考慮這些因素，本設計采用水作為吸附劑。</p><p><b>　　三.塔工藝理論計算</b></p><p><b>　　1.吸收劑用量計算</b></p><p>　　放空氣的平均相對分子質量為:</p><p><b>　　放空氣的摩爾流量:<

11、;/b></p><p>　　放空氣中氨氣的載氣摩爾流量:</p><p>　　氨氣進塔的摩爾比為:</p><p><b>　　取吸收率為0.99</b></p><p>　　達到設計任務要求,出塔氣體中氨氣的摩爾比為0.000417</p><p>　　由于水吸附氨氣為一個放熱過程,因而

12、,在吸附過程中水溫會升高,出塔溶液溫度取決于溶劑量,為此可先假設溶液的濃度為6％（質量）。 當溶解的氨量為:</p><p>　　由此可知,吸收劑用量為:</p><p><b>　　出塔水的摩爾比為:</b></p><p>　　2.出塔氨水液的溫度tb的計算</p><p>　　每100kg水中氨的溶解量為：<

13、/p><p>　　查圖2可知,溶液的絕熱升溫值為27.2oC,入塔水溫選定為25oC,所以氨水出塔溫度為:</p><p>　　可見吸收過程中，系統(tǒng)的溫度變化較大，平衡系統(tǒng)當然也會產生極為顯著的變化，而不能采用恒溫下的平衡系統(tǒng)來考慮問題，應該做出非等溫平衡曲線。當然，由于塔體散熱，實際的溫升會小些，為安全起見，還是采用上述出塔溫度。 </p><p><b>

14、　　圖2</b></p><p>　　3.變溫下的平衡曲線</p><p>　　為描出變溫下的平衡曲線，將全塔分成7個平衡點來考慮,氨水與水在各溫度的關系如圖3</p><p>　　將全塔分為如下7個點</p><p><b>　　表2</b></p><p>　　第一點(0 kgNH

15、3/100kgH2O)</p><p>　　X1=0,Y1*=0,ta=25oC</p><p><b>　　則該狀態(tài)平衡點為</b></p><p><b>　　(0,0)</b></p><p>　　第二點(1.38 kgNH3/100kgH2O)</p><p>　　查

16、圖2可知,溫度升高為7.8oC,則溶液溫度為</p><p>　　由圖3內插讀取32.8oC時壓力P*=2133.16Pa(16mmHg)</p><p><b>　　則該狀態(tài)平衡點為</b></p><p>　　(0.0146,0.00178)</p><p>　　第三點(2.38 kgNH3/100kgH2O)<

17、;/p><p>　　查圖2可知,溫度升高為14.1oC,則溶液溫度為</p><p>　　由圖3內插讀取39.1oC時壓力P*=6266.15Pa(47mmHg)</p><p><b>　　則該狀態(tài)平衡點為</b></p><p>　　(0.0252,0.00525)</p><p>　　第四點(3

18、.38 kgNH3/100kgH2O)</p><p>　　查圖2可知,溫度升高為17.1oC, 則溶液溫度為</p><p>　　由圖3內插讀取42.1oC時壓力P*=8132.66Pa(61mmHg)</p><p><b>　　則該狀態(tài)平衡點為</b></p><p>　　(0.0358,0.00682)</

19、p><p>　　第五點(4.38 kgNH3/100kgH2O)</p><p>　　查表2可知,溫度升高為21.3 oC, 則溶液溫度為</p><p>　　由圖3內插讀取39.1oC時壓力P*=11732.37Pa(88mmHg)</p><p><b>　　則該狀態(tài)平衡點為</b></p><p&g

20、t;　　(0.0464,0.00987)</p><p>　　第六點(5.38 kgNH3/100kgH2O)</p><p>　　查表2可知,溫度升高為24.5 oC, 則溶液溫度為</p><p>　　由圖3內插讀取49.5oC時壓力P*=18131.84Pa(136mmHg)</p><p><b>　　則該狀態(tài)平衡點為<

21、;/b></p><p>　　(0.057,0.01534)</p><p>　　第七點(6.38 kgNH3/100kgH2O)</p><p>　　查表2可知溫度升高為27.2 oC, 則溶液溫度為</p><p>　　由圖3內插讀取52.5oC時壓力P*=22931.45Pa(172mmHg)</p><p&g

22、t;<b>　　則該狀態(tài)平衡點為</b></p><p>　　(0.0676,0.0195) </p><p>　　則按表3 ,便可繪制出非等溫平衡曲線</p><p><b>　　表3</b></p><p><b>　　圖3</b></p><p>

23、<b>　　4.操作線</b></p><p>　　出塔氨水濃度不高,所以操作線可用一直線表示</p><p>　　則由表3及上述操作先方程作圖,如圖4</p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　5.傳質單元數(shù)NOG圖解法</p><p>　　由表4數(shù)據(jù)進

24、行圖解法求解</p><p><b>　　表4</b></p><p>　　由表4可以做得圖5所示圖像</p><p><b>　　圖5</b></p><p>　　由于平衡線是曲線,所以用吸收因素法和對數(shù)平均推動法計算NOG會產生較大的誤差。這時可以采用簡便作圖法-近視梯級法計算。</p&g

25、t;<p><b>　　作圖步驟如下:</b></p><p>　　a.在操作線與平衡線之間作中線；（如圖5所示）</p><p>　　b.從A點（0，0.000417）開始作階梯，直至跨過點B（0.0676，0.04165）；</p><p>　　c.計算階梯數(shù)。NOG=4.3個。</p><p><

26、;b>　　6.塔性能分析</b></p><p>　　1、非等溫平衡曲線大致上是拋物線形狀，如果塔底的操作點B的氣、液相摩爾比大到一定程度，就會出現(xiàn)操作線與非等溫平衡曲線相交的情況。這對吸收過程不利。所以吸收過程也是有一定限度。</p><p>　　2、由圖可知，本設計的6%的出氨質量分數(shù)是可以實現(xiàn)的。如果想吸收更多的氨，應該減少水的流量（進氣不變）。并不是說水越多吸收的

27、氨就越多，只是更容易吸收，需要更少的傳質單元數(shù)。</p><p><b>　　7.填料的選擇</b></p><p>　　在填料的選擇上,大直徑填料比小直徑填料更易發(fā)生壁流,早在1935年,Baker等人[4]研究發(fā)現(xiàn), 填料塔的直徑必須大于散裝填料直徑的8倍以上,否則將產生嚴重的壁流。長期以來，這一直作為設計散裝填料塔，尤其是試驗塔的準則，Huber等人[5]推薦工

28、業(yè)填料塔的直徑最好大于填料直徑的30倍。</p><p>　　由此可見填料的選擇也是設計塔的一個較為關鍵的部分,在本設計中初試用公稱直徑D=25mm的金屬鮑爾環(huán)進行亂堆填充,填充材料相應參[6]數(shù)如表5:</p><p><b>　　表5</b></p><p><b>　　8.塔徑計算</b></p>&l

29、t;p>　　確定Eckert關聯(lián)圖X</p><p>　　確定液泛氣速和操作氣速</p><p>　　濕填料因子，查Ekert圖: </p><p>　　用在亂堆填料泛點線上，找到X=0.083對應的縱坐標值Y=0.145即：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>&l

30、t;b>　　,, </b></p><p><b>　　故液泛氣速為：</b></p><p>　　所以操作氣速為（取液泛分率為70%）：</p><p><b>　　計算塔徑D</b></p><p><b>　　塔徑為：</b></p>&l

31、t;p>　　塔徑圓整?。篋=350mm</p><p><b>　　將D帶回算出氣速:</b></p><p>　　在泛點氣速的0.7倍以下,塔徑與填料外徑之比為</p><p>　　,大于8,所以外徑選擇符合要求</p><p>　　9.系統(tǒng)填料高度的壓力降</p><p>　　取D=35

32、0mm，則實際空塔氣速為：</p><p>　　由X,Y值在Ekert圖上找到一點，該點位于處。</p><p>　　10.傳質系統(tǒng)高度的計算</p><p>　　計算氣相總吸收傳質系數(shù)</p><p>　　因為氨在H2O中溶解度很大，所以用水吸收氨的過程是氣膜控制過程。即</p><p><b>　　根據(jù)經

33、驗關聯(lián)式：</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　——系數(shù)，一般環(huán)形填料和鞍形填料為5.23，小于15mm的填料為2.00；</p><p><b>　　——氣體常數(shù)，；</b></p><p><b>　　——氣體溫度，；</b>&

34、lt;/p><p>　　——溶質在氣相中的擴散系數(shù)，；</p><p>　　——氣體通過空塔截面的質量流速，；</p><p><b>　　——氣體粘度，；</b></p><p><b>　　——氣體密度，。</b></p><p>　　對于所選填料，C取5.23，，</

35、p><p><b>　　， </b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　在298K下查物性如表6：</p><p><b>　　表6</b></p><p>　　根據(jù)麥克斯韋-吉利蘭(Maxwell-Gilliland)公式,氣相擴

36、散系數(shù)為：</p><p>　　其中,氨氣的相對分子質量MA=17，惰性組分B的相對分子質量MB=9.168。</p><p>　　同時查到氨的分子體積為，氮氣的分子體積；氫氣的分子體積，則惰性氣體組分 B的分子體積為：</p><p>　　計算有效氣液傳質面積</p><p>　　恩田（Onda）公式：</p><p&g

37、t;　　式中——單位體積填料層的潤濕面積,；</p><p>　　——單位體積填料層的總表面積，；</p><p>　　——液體的表面張力及填料材料的臨界表面張力，N/m；</p><p>　　——填料材質的臨界表面張力，N/m；</p><p>　　——液體通過空塔截面的質量流速，；</p><p><b>

38、;　　——液體的粘度，；</b></p><p><b>　　——液體的密度，；</b></p><p><b>　　——重力加速度，。</b></p><p>　　選擇的填料是金屬鮑爾環(huán)，所以查表得：</p><p>　　填料的臨界表面張力；平均溫度</p><p&

39、gt;　　水的表面張力（以全塔平均溫度39.6oC計）：σ=69.3×10-3 </p><p><b>　　粘度：</b></p><p>　　把數(shù)據(jù)分別帶入恩田公式得：</p><p>　?。?.554*＝0.554×209＝115.786</p><p><b>　　計算及</

40、b></p><p><b>　　全塔壓降:</b></p><p>　　塔高/塔徑=1.75/0.35=5</p><p>　　四.主要設備計算與選型</p><p>　　本填料塔的主要構造單元有：圓筒外殼、封頭、填料（核心單元）、填料支承、液體分布器、液體再分布器、氣液的進出口接管、除沫器、法蘭、支座。下面依次

41、分別對它們進行設計計算和選型，最后對總體塔高進行設計計算。</p><p><b>　　1.圓筒外殼</b></p><p>　　材料選用16Mn鋼。</p><p><b>　　壁厚</b></p><p><b>　　塔徑，操作壓力</b></p><p

42、>　　16Mn的許用應力值</p><p>　　焊縫系數(shù)：由于塔徑比較小，須采用全透單面旱。接頭形式為不帶墊板單面的環(huán)向對接焊縫， 。</p><p>　　壁厚附加量C：鋼板的負偏差附加量，腐蝕裕度按單面腐蝕考慮，取設備內測腐蝕裕度，則,則</p><p><b>　　壁厚圓整取4mm。</b></p><p>&

43、lt;b>　　2.封頭</b></p><p>　　筒體兩端各采用標準橢圓形封頭1個。查《化工設備機械基礎》表13（EHA橢圓形封頭內表面積、容積），選封頭的公稱直徑為=350mm。其尺寸如下表：</p><p>　　公稱直徑300mm的橢圓形封頭的成品的尺寸（mm）</p><p>　　選封頭材料為16Mn，則</p><p&

44、gt;　　腐蝕裕度按單面腐蝕考慮，取設備內測腐蝕裕度</p><p>　　采用全透單面旱，接頭形式為不帶墊板單面的環(huán)向對接焊縫，取。</p><p><b>　　操作壓力</b></p><p><b>　　故封頭厚度</b></p><p>　　封頭厚度圓整取4mm。</p><

45、;p><b>　　3.填料</b></p><p>　　由上述計算可知,初試填料可以滿足任務要求</p><p><b>　　表4</b></p><p><b>　　4.填料支承</b></p><p>　　填料支承結構要求既能托住填料，不使填料往下落，同時又能使氣液順

46、利通過。填料塔性能的好壞，和填料的支承結構緊密相關?，F(xiàn)在的填料一般使用擱柵。小型塔設備的擱柵可做成環(huán)箍形，然后焊上板條。擱柵板條間的空隙間距應按填料的大小而異，一般是不大于填料尺寸的0.6－0.8倍。對填料支承結構有三個基本要求：</p><p>　　a.使氣液能順利通過，對于普通填料塔，支承件上的流體通過的自由截面應為塔截面的50％以上，且應大于填料空隙率；此外，應考慮到裝上填料后會將支承板的自由截面堵去一些，

47、所以設計時應取盡可能大的自由截面。若自由截面太小，在操作中會產生攔液現(xiàn)象，增加壓降，降低效率，甚至形成液泛。</p><p>　　b.要有足夠的強度承受填料重量，并考慮填料孔隙中的持液重量，以及可能加于系統(tǒng)的壓力波動、機械振動、溫度波動等因素。</p><p>　　c.要有一定的耐腐蝕性能。</p><p>　　綜合以上的條件，選擇擱柵式支承板結構。</p&g

48、t;<p>　　公稱直徑為200～500的擱柵尺寸(單位:mm)</p><p>　　根據(jù)本設計塔徑為350mm，填料環(huán)直徑為25mm，故選擇的擱柵特性尺寸如下：</p><p><b>　?。▎挝?mm）</b></p><p>　　即：，填料環(huán)直徑為25mm；</p><p>　　，采用整塊擱柵支承板，

49、支承板由豎立的扁鋼焊制而成。</p><p><b>　　支承圈：</b></p><p><b>　　支承圈尺寸表</b></p><p>　　根據(jù)本設計條件（塔徑350mm），選擇的支承圈特性參數(shù)如下：</p><p>　　材料選用不銹鋼，則厚度為3mm，質量4.95kg。</p>

50、<p>　　圖6柵板在塔內的安裝及其結構</p><p><b>　　5.液體分布器</b></p><p>　　液體分布器也稱為液體噴淋器。填料塔操作時，在任一橫截面上保證氣液的均勻分布十分重要。液體分布器的作用是使液體的初始分布盡可能的均勻，設計液體分布器的總的原則是能使整個塔截面的填料表面積很均勻的潤濕，所以既要能均勻分散液體，又不要過分的產生易被氣

51、流所帶走的細霧沫，而通道不易堵塞，而且最好也不要很大的液柱壓頭，及結構簡單，制造檢修方便等。任何程度的壁流都會降低效率，因此在靠近塔壁的10％塔徑區(qū)域內，所分布的流量不應超過總流量的10％。液體分布器的安裝位置，通常需高于填料層表面150～300mm，以提供足夠的自由空間，讓上升氣流不受約束的穿過分布器。液體分布器的種類很多，本設計采用的是蓮蓬式噴灑器（如圖7）。</p><p><b>　　圖7<

52、;/b></p><p>　　蓮蓬式噴灑器是開有許多小孔的球面分布器，液體借助泵或高位槽的靜壓頭，經分布器上的小孔噴出，噴灑半徑的大小隨液體壓頭和分布器高度不同而異，在壓頭穩(wěn)定的場合，可達到較為均勻的噴淋效果。蓮蓬頭噴灑器結構簡單，一般用于直徑600mm以下的塔中。通常安裝在填料上方中央處，離開填料表面的距離為塔徑的0.5～1.0倍。蓮蓬頭直徑約為塔徑D的0.2～0.3倍，球面半徑為（0.5～1.0）D，噴

53、灑角，噴灑外圈距塔壁，小孔直徑為3～15mm。</p><p>　　根據(jù)上述要求，設定噴灑器參數(shù)如下：</p><p><b>　　塔徑</b></p><p><b>　　蓮蓬頭直徑</b></p><p><b>　　噴灑角</b></p><p>

54、<b>　　球面直徑</b></p><p><b>　　蓮蓬高度</b></p><p><b>　　噴灑外圈距塔壁</b></p><p><b>　　小孔直徑</b></p><p>　　冷水密度 （溫度為25℃時）</p>

55、<p><b>　　冷水的體積流量</b></p><p><b>　　取壓頭</b></p><p><b>　　噴頭小孔處的流速</b></p><p>　　噴頭上小孔總數(shù) 取26</p><p>　　由于蓮蓬頭液體分布器的噴孔直徑較小，使用時應注意防止其堵

56、塞，但是因為本設計中使用的吸收劑是清水，所以無此顧慮。</p><p><b>　　6.液體再分布器</b></p><p>　　液體沿填料層向下流時，往往呈現(xiàn)出“趨壁效應”，填料層“干芯”，使總的傳質效率大為降低，因此每隔一定距離必須設置液體再分布裝置，將散向塔壁四周的液體引向中央以避免此現(xiàn)象的發(fā)生。液體再分布裝置的設計需注意以下三點：</p><

57、;p>　　a.再分布裝置的自由界面積不能過?。s等于填料的自由截面積），否則會使壓強降增加z過大。</p><p>　　b.結構既要簡單，也要牢固可靠，能承受氣、液流體的沖擊。</p><p><b>　　c.便于裝拆。</b></p><p>　　當填料層高度較大時，將填料分層填裝，各層填料之間設置一個液體再分布器，每段填料層的高度因填

58、料種類而異，對于拉西環(huán)可謂塔徑D的2.5-3倍，對于鮑爾環(huán)和鞍行填料可為塔徑D的5-10倍，但通常高度最大不超過6m。</p><p>　　鮑爾環(huán)填料每段填料層最大高度： </p><p><b>　　總填料高度 ： </b></p><p>　　本吸收塔可不設置液體再分布器。</p><p><b>　　7

59、.管口結構</b></p><p>　　a.液體進、出口接管：</p><p>　　彎管式液體進口接管（如圖8）</p><p><b>　　圖8彎式進液管</b></p><p>　　要求滿足：即 （為28℃時水的密度）</p><p><b>　　此時管徑：</b

60、></p><p>　　故可查下表，選用內管,外管，。</p><p><b>　　液體入塔接管尺寸</b></p><p><b>　　校核：</b></p><p><b>　　核算</b></p><p><b>　　故合符要求。&

61、lt;/b></p><p>　　液體出口接管（如圖9）</p><p><b>　　圖9</b></p><p>　　液體出口裝置應該保證應該便于塔內液體的排放，不易堵塞，而且又能將塔設備的內部與外部大氣相隔離。液體出口裝置在負壓操作的塔設備中必須另裝液封裝置。由于氨氣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<

62、/p><p>　　b.氣體進、出接管：</p><p>　　氣體入塔接管（如圖10）</p><p>　　圖10 氣體入塔裝置</p><p>　　氣體進口的結構：要能防止液體淹沒氣體通道，并防止固體顆粒的沉淀。一般，填料塔對氣體入塔的要求并不高，但亦不應使氣流直接由管接口或水平管沖入塔內，因此要求氣體進口管伸到塔的中心線位置，管的末端切成45&

63、#176;的向下切斜口（指直徑500 mm以下的小塔）或采用管子末端銑去一水平方向的長方形切口（直徑較大的塔），使氣流折轉向上。</p><p><b>　　要求滿足：</b></p><p><b>　　即</b></p><p>　　選擇壁厚為4.5mm，外徑為76mm的普通無縫鋼管，內徑為67mm。</p>

64、;<p>　　校核：,小于,故符合要求。</p><p>　　本設計中，故選用上圖所示裝置，入塔氣管伸到塔的中心位置。管端切成向下的斜口，使氣流轉折向上。</p><p>　　氣體的出口結構：要能防止液滴的代出和積聚，可采用同氣體進口結構相似的開口向下的引出管。當氣體夾帶液滴過多時，需另裝除沫器。</p><p>　　出氣平均分子量出氣平均分子量：&l

65、t;/p><p><b>　　密度</b></p><p><b>　　要求滿足即</b></p><p><b>　　以核算：</b></p><p><b>　　符合要求。</b></p><p><b>　　c.手孔和人

66、孔</b></p><p>　　為了容器便于安裝和裝卸內部裝置，清洗內部結構需要開手孔和人孔。手孔結構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時需開設人孔。由于設備直徑為350mm，因此，塔設備開設手孔。</p><p>　　根據(jù)工作壓力選擇平蓋手孔參數(shù)如下：</p><p>　　標準圖號：JB589-79-3<

67、/p><p><b>　　d.接管</b></p><p>　　接管直徑的大小，由輸送流體的流量和管內的流速確定。接管長度與接管的連接方式有關。 一般在接管一端焊上法蘭，另一端焊接在設備上。接管長度為設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，要考慮設備保溫層的厚度。</p><p><b>　　8.除沫器</b&

68、gt;</p><p>　　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。一般塔設備頂部都裝有，本設計中，因為放空氣的組分只有NH3溶于水，產生的霧沫較多，而且吸收溶劑為水，氣液中極少粘結物或者固體物，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、結構簡單、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。應注意液體蒸發(fā)后留下固體易堵

69、塞絲網(wǎng)孔影響塔的正常操作。構成是塑料絲網(wǎng)。本設計采用平放式。</p><p><b>　　圖11絲網(wǎng)式除沫器</b></p><p><b>　　相關參數(shù)：</b></p><p><b>　　氣速：</b></p><p><b>　?。?K取0.09）</b

70、></p><p><b>　　盤的直徑：</b></p><p>　　除沫器厚度：選用0.1mm,的金屬絲，則除沫器厚度設計為120mm，直徑250mm。</p><p><b>　　9.法蘭</b></p><p>　　液體進口接管、液體出口接管各要一組法蘭，根據(jù)接管的外徑、公稱壓力，選用

71、公稱直徑的榫槽面平焊法蘭。其參數(shù)如下：</p><p>　　體入塔接管、氣體出塔接管各要一組法蘭，根據(jù)接管的外徑、公稱壓力，選用公稱直徑的榫槽面平焊法蘭。其參數(shù)如下：</p><p><b>　　10.支座</b></p><p>　　中小型設備采用懸掛式支座又稱耳座，廣泛用于立式設備中。筋板設備一般為三塊。安裝位置應在容器中部。</p&

72、gt;<p>　　本設備采用 A型耳式支座，不帶墊片，標記為JB1165-81，支座AN1，材料為Q235-A3F</p><p><b>　　JB1165-81</b></p><p><b>　　11.液封</b></p><p>　　采用液封結構，一來將塔內空間與外界隔絕，維持塔設備的正常操作壓力；二來

73、防止氣體走短路，影響吸收效果，同時保證塔內氣體排出順暢。只要塔底維持有一段儲液高度，就可以直接與泵連接，無需再設置其他的液體出口裝置。</p><p>　　12.塔高的設計計算</p><p>　　塔設備的總高度包括塔頂空間、塔底空間、填料層高度、封頭等。本設備中，基本參數(shù)為：</p><p>　　塔底部排液口的引出管設置在填料塔右邊，內徑為25mm，內伸高度為50

74、mm，外伸距離為100mm;</p><p>　　進氣口中設置在填料塔的左邊，外徑為76mm，與殼體最低點的垂直距離設為200mm；</p><p>　　進氣口與填料支承板底部的垂直距離設為200mm；</p><p>　　支承板的高度為20mm </p><p>　　填料層高度為1750mm；</p><p>　　蓮

75、蓬頭與填料層頂部的垂直距離為180mm；</p><p>　　清水輸入管設置在塔的右邊，內徑為25mm，清水輸送管入口處與蓮蓬頭的垂直距離為100mm；</p><p>　　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；</p><p>　　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；</

76、p><p>　　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；</p><p>　　排氣口內徑為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；</p><p>　?。ㄅc管的距離均為到中心線的距離）</p><p>　　則

77、，全塔高=100+500+140+20+1750+180+100+280+20+120+68+4+45=3327mm</p><p>　　五.填料塔輔助設備設計計算和選型</p><p><b>　　1.風機</b></p><p>　　本設計中風機與入塔氣管之間的距離設為1m，對風機入口與氣管出口進行能量衡算，則可利用伯努利方程式： <

78、/p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　，，</b></p><p>　　，因文丘里流量計造成的阻力損失較小，因此此處忽略不計。</p><p>　　查表得，新的無縫鋼管的絕對粗糙度為0.1~0.2mm，d=67mm，所以</p><p><b&g

79、t;　　得，</b></p><p><b>　　所以</b></p><p>　　得，本設計的實際操作要求風機的有效功率至少要有，又</p><p>　　以此為依據(jù)查表選擇風機型號為16B風機，其性能參數(shù)如下表所示：</p><p>　　16B離心風機的性能參數(shù)</p><p>&l

80、t;b>　　2.離心泵</b></p><p>　　本設計中離心泵與塔頂噴淋裝置的垂直距離設為3.0m，水平距離設為1m，管段總長約為4.5m，其中還有三個標準彎頭和一個轉子流量計，轉子流量計造成的阻力損失較小，此處忽略不計。查表可得標準彎頭的阻力系數(shù)，對離心泵入口處與噴淋裝置入口處進行能量衡算，則可利用伯努利方程式：</p><p><b>　　清水摩爾流量：

81、</b></p><p><b>　　清水質量流量：</b></p><p><b>　　清水密度：</b></p><p><b>　　清水粘度：</b></p><p><b>　　清水體積流量：</b></p><p&

82、gt;<b>　　入水管：</b></p><p>　　入水管中清水流速：，</p><p><b>　　采用光滑管： </b></p><p><b>　　泵與蓬頭的高度差：</b></p><p>　　若忽略塔內壓降，又因蓬頭前后取壓頭0.6，全塔壓降為</p>

83、;<p><b>　　則有：</b></p><p><b>　　，；</b></p><p>　　查得，新的無縫鋼管的絕對粗糙度為0.1～0.2mm，取，d=25mm，則相對粗糙度，</p><p>　　查摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)及相對粗糙度的關系圖可得，。</p><p><b>

84、;　　所以</b></p><p>　　故，本設計的實際操作要求離心泵的有效功率至少要有；</p><p>　　，即流量至少要有1.38；</p><p><b>　　，即揚程至少要有。</b></p><p>　　以此為依據(jù)查表選擇軸功率為18.5 kW的IS65-40-315型離心泵，其性能參數(shù)如下表：&

85、lt;/p><p>　　六.計算結果及選型匯總</p><p>　　七.設計結果分析討論和總結</p><p>　　本次設計任務是設計非等溫填料吸收塔用以吸收工業(yè)廢棄中的氨氣,是放空氣達到國家標準,填料塔具有結構簡單,易于建造,吸收效果優(yōu)良等特點,對于本次設計任務所提出的要求均能很好的滿足。</p><p>　　開設設計之初，由于沒有思路，便大量

86、的閱讀文獻，在了解了填料塔主要的構造，填料塔的特性以及填料塔的各種影響因素以后，便先從理論計算入手，逐步對塔的設計要求進行計算，在計算過程中，我發(fā)現(xiàn)，在實際問題中，其實填料塔的影響因素有很多很多，如填料塔的持液量，填料塔的載點及泛點，并且針對同一個計算，可能有許多不同的數(shù)學模型，他們各自有各自的適用條件，因此在實際計算中應慎重選擇。</p><p>　　計算NOG時，我們要求用不同的方法計算，我采用了近似階梯作圖

87、，由于該種方法沒有一個準確的擬合軟件，因此在計算過程中有了較大的誤差，但是，經過多組對比，我發(fā)現(xiàn)，當平衡線越接近于直線的時候，圖解法與計算的方法越接近，因此，圖解法可以在平衡線的曲率不太大的情況下對塔參數(shù)進行粗略的估算，當平衡線曲率大過一定值時，圖解的方法所帶來的誤差就非常大了。</p><p>　　在選用填料的時候，由于填料是填料塔的核心部件，直接關系到塔的壓降，塔的吸收效率等許多因素，因此選擇時特別慎重，在參

88、考了大量文獻后，我發(fā)現(xiàn)盡管目前有了很多新型的填料出現(xiàn)，但是由于比較新，很難找到比較可信的研究數(shù)據(jù)，而對于拉西環(huán)等，正逐步面臨淘汰，因此，我選用了研究時間相對較長，較為成熟的鮑爾環(huán)作為填料塔的填料，在選擇環(huán)的直徑的時候也應注意，因為環(huán)如果過大，而塔內徑很小，很有可能產生壁流，因此，在選擇填料直徑時也應考慮到今后塔的直徑，進行多次嘗試，最終獲得理想的選擇。</p><p>　　所得數(shù)據(jù)與其他組同學進行組間比較,發(fā)現(xiàn)采

89、用外徑為40mm矩鞍環(huán)用圖解法計算的填料層高2.10,塔壓降1351.35pa,總塔高為3.532m,出塔液體組分為0.0676與本設計相比,采用矩鞍環(huán)所需的填料層高度更高一些,壓降也更大一些,而采用積分法計算時,矩鞍環(huán)填料層的高度為因此金屬鮑爾環(huán)的</p><p>　　這次課程設計使我獲益匪淺，為了完成任務，必須查閱大量的研究資料和文獻，在閱讀這些文獻的過程中，我也接觸到了很多很多實際問題中要考慮的問題，使我的

90、思路更加廣泛和縝密，突然意識到這些小的因素單個可能起不了太大作用，但放在一起，其影響力是相當可觀的，并且，在實際問題中，往往還涉及到設備的選型，設備的成本等問題，這些都是在教科書上的理想狀態(tài)下所不能得到的訓練。</p><p><b>　　八.參考文獻</b></p><p>　　[1]化學工程手冊編輯委員會，《化學工程手冊》，第14篇，60，化學工業(yè)出版社,1979

91、 </p><p>　　[2]鄒華生，鐘理，伍欽，賴萬東，《傳熱傳質過程設備設計》，121-122，華南理工大學出 </p><p><b>　　版社,2007</b></p><p>　　[3]鄒華生，鐘理，伍欽，賴萬東，《傳熱傳質過程設備設計》，122，華南理工大學出版</p><p><b>　　社, 2

92、007</b></p><p>　　[4]Baker,T.,T.H.Chilton and H.C.Vernon.Trans.AlChE,31,296(1935)</p><p>　　[5]Huber,M. and R.M.,et al.,Chem,Eng,Tech.,12,445(1989)</p><p>　　[6]涂偉萍,陳佩珍,程達芳,《化工過程

93、及設備設計》，90，化學工業(yè)出版社，2000.6</p><p>　　[7]潘永亮,《化工設備機械基礎》，科學出版社，2007</p><p>　　[8] 化學工程手冊編輯委員會，《化學工程手冊》，第12篇，60，化學工業(yè)出版</p><p><b>　　社,1979 </b></p><p>　　[9]顧芳珍,陳國桓,