1、化工原理課程設計水吸收氨氣填料塔設計設計任務書水吸收氨氣填料塔設計(一)設計題目試設計一座填料吸收塔，采用清水吸收混于空氣中的氨氣。混合氣體的處理量為3800m3/h、其中含氨為7%體積分數),混合氣體的進料溫度為25Co要求：塔頂排放氣體中含氨低于0.05%(體積分數)；(二)操作條件(1)操作壓力：常壓(2)操作溫度：20c(3)吸收劑用量為最小用量的倍數自己確定(三)填料類型聚丙烯階梯環吸收填料塔(四)設計內容(1)設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)液體分布器簡要設計；(6)繪制液體分布器施工圖(7)吸收塔接管尺寸計算；

2、(8)設計參數一覽表；(9)繪制生產工藝流程圖(A3號圖紙)；(10)繪制吸收塔設計條件圖(A3號圖紙)；(11)對設計過程的評述和有關問題的討論。1 .設計方案簡介11.1 設計方案的確定11.2 填料的選擇22 .工藝計算62.1 基礎物性數據62.1.1 液相物性的數據62.1.2 氣相物性的數據62.1.3 氣液相平衡數據72.1.4 物料衡算72.2 填料塔的工藝尺寸的計算82.2.1 塔徑的計算82.2.2 填料層高度計算112.2.3 填料層壓降計算142.2.4 液體分布器簡要設計153 .輔助設備的計算及選型173.1 填料支承設備173.2 液體再分布裝置183.3 流體進

3、出口流差194 .設計一覽表215 .后記236 .參考文獻237 .附圖24前言在化學工業中，經常需要將氣體混合物中的各個組分加以分離，其主要目的是回收氣體混合物中的有用物質，以制取產品，或除去工藝氣體中的有害成分，使氣體凈化，以便進一步加工處理，或除去工業放空尾氣中的有害成分，以免污染空氣。吸收操作是氣體混合物分離方法之一，它是根據混合物中各組分在某一種溶劑中溶解度不同而達到分離的目的。塔設備按其結構形式基本上可分為兩類；板式塔和填料塔。以前在工業生產中，當處理量大時多用板式塔，處理量小時采用填料塔。近年來由于填料塔結構的改進，新型的、高負荷填料的開發，既提高了塔的通過能力和分離效能又保持

4、了壓降小、性能穩定等特點。因此，填料塔已經被推廣到大型氣、液操作中，在某些場合還代替了傳統的板式塔。如今，直徑幾米甚至幾十米的大型填料塔在工業上已非罕見。隨著對填料塔的研究和開發，性能優良的填料塔必將大量用于工業生產中。為了避免化學工業產生的大量的含有氨氣的工業尾氣直接排入大氣而造成空氣污染，需要采用一定方法對于工業尾氣中的氨氣進行吸收，本次課程設計的目的是根據設計要求采用填料吸收塔吸收的方法來凈化含有氨氣的工業尾氣，使其達到排放標準。設計采用填料塔進行吸收操作是因為填料可以提供巨大的氣液傳質面積而且填料表面具有良好的湍流狀況，從而使吸收過程易于進行，而且，填料塔還具有結構簡單、壓降低、填料易

5、用耐腐蝕材料制造等優點，從而可以使吸收操作過程節省大量人力和物力。利用混合氣體中各組分在同一種液體(溶劑)中溶解度差異而實現組分分離的過程稱為氣體吸收氣體吸收是一種重要的分離操作，它在化工生產中主要用來達到以下幾種目的。(1)分離混合氣體以獲得一定的組分。(2)除去有害組分以凈化氣體。(3)制備某種氣體的溶液。一個完整的吸收分離過程，包括吸收和解吸兩個部分。典型過程有單塔和多塔、逆流和并流、加壓和減壓等。1設計方案簡介1.1 設計方案的確定本次設計采用逆流操作：氣相自塔底進入由塔頂排出，液相自塔頂進入由塔底排出，即逆流操作。逆流操作的特點是：傳質平均推動力大，傳質速率快，分離效率高，吸收劑利用

6、率高。工業生產中多采用逆流操作。吸收劑的選擇吸收過程是依靠氣體溶質在吸收劑中的溶解來實現的，因此，吸收劑性能的優劣，是決定吸收操作效果的關鍵之一，選擇吸收劑時應著重考慮以下幾方面。(1) 溶解度吸收劑對溶質組分的溶解度要大，以提高吸收速率并減少吸收劑的用量。(2) 選擇性吸收劑對溶質組分要有良好的吸收能力，而對混合氣體中其他組分不吸收或吸收甚微，否則不能直接實現有效分離。(3) 揮發度要低操作溫度下吸收劑的蒸氣壓要低，以減少吸收和再生過程中吸收劑的揮發損失。(4) 黏度吸收劑在操作溫度下的黏度越低，其在塔內的流動性越好，有助于傳質速率和傳熱速率的提高。(5) 其他所選用的吸收劑應盡可能滿足無毒

7、性、無腐蝕性，不易燃易爆、不發泡、冰點低、價廉易得以及化學性質穩定等要求。吸收劑對溶質的組分要有良好地吸收能力，而對混合氣體中的其他組分不吸收，且揮發度要低。所以本設計選擇用清水作吸收劑，氨氣為吸收質。水廉價易得，物理化學性能穩定，選擇性好，符合吸收過程對吸收劑的基本要求。且氨氣不作為產品，故采用純溶劑。設計步驟：(1)根據設計任務和工藝要求，確定設計方案;(2)針對物系及分離要求，選擇適宜填料；(3)確定塔徑、填料層高度等工藝尺寸(考慮噴淋密度)；(4)計算塔高、及填料層的壓降；(5)塔內件設計。因為用水做吸收劑，故采用純溶劑。附圖：工業常用吸收劑溶質溶劑溶質溶劑氨水、硫酸丙酮蒸汽水氯化氫水

8、二氧化碳水、堿液二氧化硫水硫化氫堿液、有機溶劑苯蒸汽煤油、洗油一氧化碳銅氨液1.2 填料的選擇填料的種類很多，根據裝填方式的不同，可分為散裝填料和規整填料兩大類。塔填料(簡稱為填料)是填料塔的核心構件，它提供了氣、液兩相相接觸傳質與傳熱的表面，其性能優劣是決定填料塔操作性能的主要因素。填料的比表面積越大，氣液分布也就越均勻，傳質效率也越高，它與塔內件一起決定了填料塔的性質。因此，填料的選擇是填料塔設計的重要環節。塔填料的選擇包括確定填料的種類、規格及材料。填料的種類主要從傳質效率、通量、填料層的壓降來考慮，填料規格的選擇常要符合填料的塔徑與填料公稱直徑比值D/d。1.2.1 填料種類的選擇填料

9、種類很多，根據填料方式不同，可分為散裝填料和規整填料兩大類。1、散裝填料散裝填料是一個個具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機的方式堆積在塔內，又稱為亂堆填料或顆粒填料。散裝填料根據結構特點不同，可分為環形填料、鞍形填料、環鞍形填料及球形填料等。現介紹幾種典型的散裝填料。(1)拉西環填料。其結構為外徑與高度相等的圓環，可用陶瓷、塑料、金屬等材質制造。拉西環填料的氣液分布較差，傳質速率低，阻力大，通量小，目前工業上已很少用了。(2) 鮑爾環填料。鮑爾環是在拉西環的基礎上改進而得。其結構為在拉西環的側壁上開出兩排長方形的窗孔，被切開的環壁的一側仍與壁面相連，另一側向環內彎曲，形成內伸的舌葉，諸

10、舌葉的側邊在環中心相搭，可用陶瓷、塑料、金屬等材質制造。鮑爾環由于環壁開孔，大大提高了環內空間及環內表面的利用率，氣體阻力小，液體分布均勻。與拉西環相比，其通量可增加50%左右。鮑爾環是目前應用較廣的填料之一。(3) 階梯環填料。階梯環是對鮑爾環的改進，與鮑爾環相比，階梯環高度減少了一半，并在一端增加了一個錐形翻邊。由于高徑比減少，使得氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣體通過填料層的阻力。錐形翻邊不僅增加了填料的機械強度，而且使填料之間由線接觸為主變成以點接觸為主，這樣不但增加了填料間的間隙，同時成為液體沿填料表面流動的匯集分散點，可以促進液膜的表面更新，有利于傳質效率的提高。階梯環的

11、綜合性能優于鮑爾環，成為目前使用的環形填料中最為優良的一種。(4) 弧鞍填料。弧鞍填料屬鞍形填料的一種，其形狀如同馬鞍，一般采用瓷質材料制成。弧鞍填料的特點是表面全部敞開，不分內外，液體在表面來那個側均勻的流動，表面利用率高，流道呈弧形，流動阻力小。其缺點是易發生套疊，致使一部分填料表面被重合，使傳質效率降低。弧鞍填料強度較差，容易破碎，工業生產應用不多。(5) 矩鞍填料。將弧鞍填料兩端的弧形面改成矩形面，且兩面大小不等，即成為矩鞍填料。矩鞍填料堆積時不會套疊，液體分布較均勻。矩鞍填料一般采用瓷質材料制成，其性能優于拉西環。目前國內絕大多數應用瓷拉西環的場合，均已被矩鞍填料所取代。(6) 環矩

12、鞍填料。環矩鞍填料是兼顧環形和鞍形結構特點而設計出的一種新型填料，該填料一般以金屬材質制成，故又稱為金屬環矩鞍填料。環矩鞍填料將環形填料和鞍形填料兩者的優點集于一體，其綜合性能優于鮑爾環和階梯環，是工業應用最為普遍的一種金屬散裝填料。下圖為幾種實體填料：拉西環鮑爾環階梯環弧鞍形填料矩鞍形填料圖2.2幾種實體填料2、規整填料規整填料是按一定的幾何圖形排列，整齊堆砌的填料。規整填料種類很多，根據幾何結構可分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等。工業上應用的規整填料絕大部分為波紋填料。波紋填料按結構分為網波紋填料和板波紋填料兩大類，可用陶瓷、塑料、金屬等材質制造。金屬絲網波紋填料是網波紋填料的主要形式，

13、是由金屬絲網制成的。具特點是壓降低、分離效率高，特別適用于精密精儲及真空精儲裝置，為難分離物系、熱敏性物系的精儲提供了有效的手段。盡管其造價高，但因性能優良仍得到廣泛使用。金屬板波紋填料是板波紋填料的主要形式。該填料的波紋板片上沖壓有許多4mm6mm的小孔，可起到粗分配板片上的液體，加強橫向混和作用。波紋板片上軋成細小溝紋，可起到細分配板片上的液體、增強表面潤濕性能的作用。金屬孔板波紋填料強度高，耐腐蝕性強，特別適用于大氣直徑塔及氣、液負荷較大的場合。波紋填料的優點是結構緊湊，阻力小，傳質效率高，處理能力大，比表面積大。其缺點是不適用于處理黏度大、易聚合或有懸浮物的材料，且裝卸、清理困難，造價

14、高。綜上所述，經分析各填料特點、性能，本課設選擇散裝階梯環填料。1.2.2 填料規格的選擇工業塔常用的散裝填料主要有Dn16Dn25Dn38Dn76等幾種規格。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減小，填料費用也增加很多。而大尺寸的填料應用于小直徑塔中，又會產生液體分布不良及嚴重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對塔徑與填料尺寸的比值要有一規定常用填料的塔徑與填料公稱直徑比值D/d的推薦值列于表1填料不恢D/d的推薦值拉四環D/d2030鞍環D/d15鮑爾環D/d1015階梯環D/d>8環矩鞍D/d>81.2.3 填料材質的選擇工業上，填料的材質分為陶瓷、金屬和塑料三

15、大類.(1)陶瓷填料。陶瓷填料具有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無機酸、有機酸的腐蝕，對強堿介質，可以選用耐堿配方制造的耐堿陶瓷填料。陶瓷填料因其質脆、易碎，不易在高沖擊強度下使用。陶瓷填料價格便宜，具有很好的表面潤濕性，工業上，主要用于氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程。(2)金屬填料。金屬填料可用多種材質制成，金屬材料的選擇主要根據物系的腐蝕性和金屬材質的耐腐蝕性來綜合考慮。碳鋼填料造價低，且具有良好的表面濕潤性能，對于無腐蝕或低腐蝕性物系應優先考慮使用；不銹鋼填料耐腐蝕性強，一般能耐cl以外常見物系的腐蝕，但其造價較高；鈦材、特種合金鋼等材質制成的填料造價級高，

16、一般只在某些腐蝕性極強的物系下使用。金屬填料可制成薄壁結構(0.20.1mm,與同種類型、同種規格的陶瓷、塑料填料相比，它的通量大、氣體阻力小，且具有很高的抗沖擊性能，能在高溫、高壓、高沖擊強度下使用，工業應用主要以金屬填料為主。(3)塑料填料。塑料填料的材質主要包括聚丙烯、聚乙烯及聚氯乙烯等，國內一般多采用聚丙烯材質。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無機酸、堿和有機溶劑的腐蝕。其耐溫性良好，可長期在100c以下使用。聚丙烯填料在低溫（低于0C）時具有冷脆性，在低于0c的條件下使用要謹慎，可選用耐低溫性能好的聚氯乙烯填料。塑料填料具有輕質、廉價、耐沖擊、不易破碎等優點，多用于吸收、解吸、萃

17、取、除塵等裝置中。塑料填料的缺點是表面潤濕性能較差，在某些特殊應用場合，需要對其表面進行處理，以提高表面潤濕性能。所以本次課設選用聚丙烯填料。2工藝計算2.1 基礎物性數據2.1.1 液相物性數據對低濃度吸收過程，溶液的物性數據可近似取純水的物性數據。由手冊查得20C水的有關物性數據如下：1.l 998.2kg/m32黍占度：l 0.001 pa.s 3.6kg/m.h3.表面張力為：z _, , 272.6dyn/cm 94089ag/h24.20 CNH 3 : H 0.725 kmol /m3 kpa5. 20 CNH 3 : Dl 7.34 10 6m2/h6. 20 CNH 3 :D

18、V 0.225cm2/s m2/hv2.1.2氣相物性數據1 .混合氣體的平均摩爾質量為M 0.07 17 (1 0.07) 29 28.16(kg / kmol)2 .混合氣體的平均密度3 一 一 _ 3PM 101.3 1028.16 10( , 3V 1.171kg / mRT8.315 2933R=8.314 m KPa / kmol K3.混合氣體黏度可近似取為空氣黏度。查手冊得20C時，空氣的黏度55v1.7310pas622810kg/mh注：1N1kgm/s211Pa1N/m21kg/s2m1Pa.s=1kg/m-s2.1.3 氣液相平衡數據由手冊查得，常壓下，200C時，NH

19、3在水中的亨利系數為E=998.2/(0.725X18.02)=76.30KpaHMS200C寸，NH3在水中的溶解度：0.325kg氨/kg溶液溶解度系數：H0.725kmol/(m3kpa)E相平衡常數：m 0LHM SP998.20.7540.725 18.02 101.3112.1.4 物料衡算1.進塔氣相摩爾比為Yi0.071 0.072.出塔氣相摩爾比為0.07527Y20.0005對于純溶劑吸收過程，進塔液相組成為：頭20（清水）2731混合氣體流量：3800幺3158.06(kmol/h)29322.4惰性氣體流量：V158.06(10.07)147.00(kmol/h)Y1Y

20、2minXiX2最小液氣比：Y1 Y2Y1 X2 m0.075270.0005.0.748990.0752700.754取實際液氣比為最小液氣比的2.5倍，則可得吸收劑用量為:L0.74899147.002,5275.25(kmol/h)XiV（Y 丫2）0.07527 0.00050.74899 2.50.03993V單位時間內通過吸U塔的惰性氣體量，kmol/s;L單位時間內通過吸收塔的溶解劑，kmol/s;Yi丫2分別為進塔及出塔氣體中溶質組分的摩爾比，kmol/kmol;XiX2分別為進塔及出塔液體中溶質組分的摩爾比，kmol/kmol;液氣比V275.25 183800 1.1711

21、.113經計算該吸收過程為低濃度吸收過程，溶液的物性數據可近似取純水的物性數據。混合氣體的黏度可近似取為空氣的黏度。2.2填料塔的工藝尺寸的計算填料塔工藝尺寸的計算包括塔徑的計算、填料能高度的計算及分段2.2.1 塔徑的計算3一一一3混合氣體的密度PM101,31028.161031.171kg/mRT8.315293_23at132.5m/m水的黏度L1.004mPas查表2表3得：填料總比表面積：at=132.5m2/m3,A=0.204,K=1.75,=0.910m3/m采用貝恩-霍根泛點關聯式計算泛點速度:21/41/8ig隹a-巧ak也-gLWVL0.2041.75_1(275251

22、8)；38001.17111.171%()899820.56932UFatV3gL0.2L0.2696Uf0.26969.810.913998.2132.51.1711.004。23.5794m/spF泛點氣速，m/s；g重力加速度，9.81m/s2at填料總比表面積，m7ml填料層空隙率，R3/R3；pv,PL氣相、7相密度，k/m3;八一一液體粘度，mPa-s;A,K一一關聯常數。表2不同類型填料的A、K值散裝填料類型AK規整填料類型AK塑料鮑爾劃、0.09421.75金屬階梯環0.1061.75金屬鮑爾環0.11.75逢矩鞍0.1761.75塑料階梯環0.2041.75金屬環矩鞍0.06

23、2251.75取泛點率為0.7,即u0.7Uf0.73.57942.5056m/s4 38003.14 2.5056 36000.7326m/s圓整后取D0.7md塔徑，口3V操作條件下混合氣體的體積流量，m/s;u空塔氣速，即按空塔截面積計算的混合氣體線速度，m/s.圓整后取D=0.7m（常用的標準塔徑為400、500、600、700、800、1000、1200、1400、1600、2000、2200）泛點率校核:3800380020.785 0.722.600m/suUf2.6003.57940.7264（對于散裝填料，具泛點率的經驗值為u/Uf0.50.85）填料規格校核：由于塔徑小而采

24、用公稱直徑d=38mm勺填料7003818.42 8液體噴淋密度校核:表3聚丙烯階梯環特性數據據如下mm1忤桂M高乂厚dxAmS.mm1比表面積&W/s?空葬覃*%小效H-i唯根蹙度色干博*4因F6»-L力25*12.3x1.490kJ5UU蕩上312卦x19*1,0132.5912720)575175必5Dm25x1.5IH295.71Q74»M8I4J鵬警翼a。90,依934306R41口因填料為38mrK19m佛1.0mm,塔徑與填料尺寸之比大于8,固取最小潤濕速度為(LW)min=0.06m3/(mh),查常用散裝填料的特性參數表得at132.5m2/m3所

25、以Umin(Lw)minA0.06132.57.95m3/(m2h)Lh0.785D23212.92m3/(m2 h)min275.2518.02998.20.7850.72經以上校核可知，填料塔直徑選用D0.7m合理。2.2.2填料層高度查表知,C , 101.3 kpa 下,NH3在空氣中的擴散系數Do 0.17cm2/s由DG)(3)2,則 293,101.3 kPa 下,NH3在空氣中的擴散系數為3101.3293z2DGDo(-)()20.189cm2/s101.3273液相擴散系數Dl1.80109m2/s液體質量通量為Ul275.25 18 _ _20.785 0.7212880

26、.54kg/(m2 h)氣體質量通量為Uv=3800*1.171/0.785/0.7八2=11568.44kg/(mh)YimXi0.7540.039930.03011Y2mX20脫吸因數為SmV0.754 147.00275.250.402713氣相總傳質單元數為:1_Y1Y2cNog-Ln(1S)-S1Sy2y210.075270Ln(10.4027)0.40277.54010.40270.00050氣相總傳質單元高度采用修正的恩田關聯式計算:22aw atc0.75/UL、0.1/ULat、0.05/UL、0.2,exp1.45(一)()()()LatLLgLLat不同材質的6c值見表4

27、2查表知，c33dyn/cm427680kg/h1 exp 1.45 (427680)。75 ( 12880.54 )0.1 (12880.54_1325) 0.05940896132.5 3.6998.22 1.27 108所以材質鋼陶瓷聚乙烯聚氯乙烯碳玻璃涂石蠟的表面表面張力，N/mX10375613340567320表4不同材質的6c值ataw12880.542(998.2940896132.5)020.2768(at D v )l RT氣膜吸收系數由下式計算:1g0.237(2)0.7()3atvvDv0.237(11568.44132.50.06228)0.710.06228./(4

28、)(1.1760.189103800132.50.1893800108.3142934-)0.1334kmol/(m2hkpa)液膜吸收系數由下式計算:L 0.0095 (aUl1aL0.0095 (12880.540.2768 132.5 3.62)33.63.6 1.27 10_ 9998.2 1.80 103800998.20.6758查表得:1.45Ga1.10.13340.2768132.5 1.451.1Laaw0.40.67580.2768132.5 1.450.47.3628kmol/(m3 h kpa)28.7586 1 h填料類型球棒拉西環弧鞍環w值0.720.7511.1

29、91.45各類填料的形狀系數表3.30.72640.5UfGa 19.5(u0.5)1.4GaLa 12.6(-Uf2 20.5).LaGa19.5(0.72640.5)1.47.362816.1044kmol/(m3hkpa)La12.6(0.72640.5)2.228.758631.60611h則Ga111Ga HLa11116.1044 0.725 31.6061_ 3.、9.4576kmol/(m h kpa)由HOGVKYaVGa P147.007.3628 101.3 0.785 0.720.5124 m由 Z HOG NOG0.5124 7.540 3.8635m取上下活動系數為

30、1.5Z1.53.86355.7952m設計取填料層高度為：Z6m查表：對于階梯環填料，Dh815,16m取h/D=8得h=80.7=5.6m故填料層需要分為二段，高度分別為3.0m.2.2.3填料層壓降計算：采用Eckert通用關聯圖計算填料層壓降橫坐標為:L ( V )0.5 V L275.2518/1.171、05()0.03838001.171998.2查表得：P117m縱坐標為:0.2 L22.62 117 19.811.171998.21.0040.20.09466查Eckert通用關聯圖得,P90 9.81 882.99pa/mZ填料層壓P882.996pa5.30kpa降為:1

31、71 I I ! I0。Qg 口 102XXEckert通用關聯圖2.2.4液體分布器簡要設計液體分布器的作用：液體分布裝置設于填料層頂部，用于將塔頂液體均勻分布在填料表面上，液體的分布裝置性能對填料塔效率影響很大，特別是大直徑、低填料層的填料塔，尤其需要性能良好的液體分布裝置。由于液體在填料塔內分布均勻，可以增大填料的潤濕表面積，以提高分離效果。因此，液體在塔頂的初始均勻噴淋，是保證填料塔達到預期分離效果的重要條件。從噴淋密度考慮，應保證每60m2的塔截面上約有一個噴淋點，這樣，可以防止塔內壁流和溝流現象.常用的液體分布裝置有蓮蓬式、盤式、齒槽式及多孔管式分布器等。蓮蓬式噴淋器：液體經半球形

32、噴頭的小孔噴出。小孔直徑為350m做同心圓排列，噴灑角不超過80。這種噴淋器結構簡單，但只適用于直徑小于600mm的塔中，且小孔易堵塞。盤式分布器：盤低開有篩孔的稱為塞孔式，盤底裝有垂直短管的稱為溢流管式。液體加至分布盤上，經篩孔或溢流短管流下。篩孔式的液體分布效果好，而溢流管式自由截面積較大，且不易堵塞。盤式分布器常用于直徑較大的塔中，基本可保證液體分布均勻，但其制造較麻煩。齒槽式分布器：液體先經過主干齒槽向其下個條形做第一級分布，然后再向填料層上面分布。這種分布自由截面積大，不易堵塞，多用于直徑較大的填料塔。多孔環管式分布器：由多孔圓形盤管、聯接管及中央進料管組成。這種分布器氣體阻力小，特

33、別使用于液量小而氣量大的填料吸收塔。液體在塔頂的初始均勻噴淋，是保證填料塔達到預期分離效果的重要條件。近年來的實踐表明，大直徑填料塔的放大問題主要是保證液體初始分布均勻，若能保證單位塔截面的噴淋點數目與小塔相同，大型填料塔的傳質效率將不會低于小型塔。液體分布裝置的安裝位置，須高于填料層表面200mm以提供足夠的自由空間，讓上升氣流不受約束地穿過分布器。根據氨氣易溶解的性質，可選用目前應用較為廣泛的多孔型布液裝置中的排管式噴淋器。多孔型布液裝置能提供足夠均勻的液體分布和空出足夠大的氣體通道（自由截面一般在70%Z上），也便于制成分段可拆結構。液體引入排管噴淋器的方式采用液體由水平主管一側引入，通

34、過支管上的小孔向填料層噴淋。排管式噴淋器采用塑料制造。分布點密度計算：為了使液體初始分布均勻，原則上應增加單位面積上的噴淋點數。但是，由于結構的限制，不可能將噴淋點設計得很多。根據Eckert建議，當D800mm時，每60cm2塔截面設一個噴淋點。則總布液孔數為：_264.11640.7850.7-46010布液計算:由Lsd2n.2gH4275.251833Lsm/s0.001306m/s3800998.2取0.60,H160mmdon n 4L2g'H40.0013061,3.14640.629.810.160.004945m4.94mm3.輔助設備的計算及選型3.1 填料支撐裝置

35、填料支承裝置用于支承塔填料及其所持有的氣體、液體的質量，同時起著氣液流道及氣體均布作用。故在設計支承板是應滿足下列三個基本條件：（1）自由截面與塔截面之比不小于填料的空隙率；（2）要有足夠的強度承受填料重量及填料空隙的液體；（3）要有一定的耐腐蝕性。用豎扁鋼制成的柵板作為支承板最為常用，如圖3.3中的（a）。柵板可以制成整塊或分塊的。一般當直徑小于500mm寸可制成整塊；直徑為600800mnW,可以分成兩塊；直徑在9001200mm寸，分成三塊；直徑大于1400mm寸，分成四塊；使每塊寬度約在300400mmi問，以便拆裝。柵板條之間的距離應約為填料環外徑的0.60.7。在直徑較大的塔中，當

36、填料環尺寸較小的，也可采用間距較大的柵板，先在其上布滿尺寸較大的十字分隔瓷環，再放置尺寸較小的瓷環。這樣，柵板自由截面較大，如圖3.3（c）所示。當柵板結構不能滿足自由截面要求時，可采用如圖3.3（b）所示的升氣管式支承板。氣相走升氣管齒縫，液相由小孔及縫底部溢流而下。這類支承板，有足夠齒縫時，氣相的自由截面積可以超過整個塔的橫截面積，所以絕不會在此造成液泛。（a）柵板（b）升氣管式（c）十字隔板環層圖3.3填料支承板填料支撐裝置對于保證填料塔的操作性能具有重大作用。采用結構簡單、自由截面較大、金屬耗用量較小的柵板作為支撐板。為了改善邊界狀況，可采用大間距的柵條，然后整砌一、二層按正方形排列的

37、瓷質十字環，作為過渡支撐，以取得較大的孔隙率。由于采用的是38mm的填料，所以可用75mm的十字環。塔彳D700mm,設計柵板由2塊組成。且需要將其擱置在焊接于塔壁的支持圈或支持塊上。分塊式柵板，每塊寬度為400mm每塊重量不超過700N,以便從人孔進行裝卸。3.2 液體再分布裝置實踐表明，當噴淋液體沿填料層向下流動時，不能保持噴淋裝置所提供的原始均勻分布狀態，液體有向塔壁流動的趨勢。因而導致壁流增加、填料主體的流量減小、塔中心的填料不被潤濕，影響了流體沿塔橫截面分布的均勻性，降低傳質效率。所以，設置再分布裝置是十分重要的。液體分布器分為截錐形再分布器、邊圈槽型再分布器、改進截錐形再分布器,見

38、圖3.2。可選用多孔盤式再分布器。分布盤上的孔數按噴淋點數確定，孔徑為49.7mm。為了防止上一填料層來的液體直接流入升氣管，應在升氣管上設帽蓋。它的設計數據如下：分布盤外徑-785mm,升氣管數量-6.圖3.2(a)、(b)為兩種截錐式再分布器。其中(a)型是將截錐體固定在塔壁上，具上下均可裝滿填料，錐體不占空間，是最簡單的一種。(b)型是在截錐上方設支承板，截錐以下隔一段距離再放填料，需分段卸出填料時可用此型。截錐體與塔壁的夾角一般取為35-400,截錐下口直徑D1=(0.7-0.8)D截錐型再分布器適于直徑800mmz下的塔應用。圖3.2(c)為邊圈槽形再分布器。壁流液匯集于邊圈槽中，再

39、由溢流管引入填料層。邊槽寬度為50100mm可依塔徑大小選取，溢流管直徑為1632mm一般取34根溢流管。此型結構簡單，氣體通過截面較大，可用于3001000mm直徑的塔中，其缺點是噴灑不夠均勻。圖3.2(d)為改進形分配錐，此型既改善了液體分布情況，又有較大的自由截面積，適用于600mmZ下塔徑。綜上所述，本設計選用邊圈槽形再分布器，邊槽寬度為70mm溢流管直徑為25mm。3.3 流體進出口流差填料塔的氣體進口既要防止液體倒灌，更要有利于氣體的均勻分布，對500mmft徑以下的小塔，可使進氣管伸到塔中心位置，管端切成450向下斜口或切成向下切口，使氣流折轉向上。對1.5m以下直徑的塔，管的末

40、端可制成下彎的錐形擴大器，或采用其它均布氣流的裝置。氣體出口裝置既要保證氣流暢通，又要盡量除去被夾帶的液沫。最簡單的裝置是在氣體出口處裝一除沫擋板，或填料式、絲網式除霧器，對除沫要求高時可采用旋流板除霧器。由于本設計對排放的凈化氣體中的液相夾帶要求不嚴，可不設除液沫裝置。195（a）、（b）截錐式（c）邊圓槽形（d）改進截錐式圖3.2常用液體再分布器為防止塔內與塔外氣體串通，常壓吸收塔可采用液封裝置。常壓塔氣體進出口管氣速可取1020m/s（高壓塔氣速低于此值）；液體進出口管氣速可取0.81.5m/s（必要時可加大些）。管徑依所選氣速決定后，應按標準管規格進行圓整，并規定其厚度。氣體進氣口氣速

41、取15m/s,液體進液口流速取1.2m/s氣體進出口管直徑：Di.4VS.438000.2914mu-3.14153800、病兒、名目275.2518.023,1液體流重：L4.969m/h998.2液體進出口管直徑：D2.44.9690.03726m3.141.23800按標準管規格進行圓整后得，氣體進口出管外直徑D1=325mm壁厚為12mm根據輸送流體用無縫鋼管規格（GB8163-87）液體進出管外直徑D2=45mm壁厚為4mm設計位于塔底的進氣管時，主要考慮兩個要求：壓力降要小和氣體分布要均勻。由于填料層壓力降較大，減弱了壓力波動的影響，從而建立了較好的氣體分布；同時，本裝置由于直徑較小，可采用簡單的進氣分布裝置。由于對排放的凈化氣體中的液相夾帶要求不嚴，可不設除液沫裝置。2）4、設計一覽表1.1 經上述論述和計算得填料吸收塔設計一覽表填料吸收塔設計一覽表吸收塔類型：聚丙烯階梯環吸收填料塔混合氣處理量：3800m3/h名稱工藝參數物料名稱清水混合氣體操作壓力，kPa101.3101.3操作溫度，C2020流體密度，kg/m3998.21.205黏度，kg/(m*h)3.60.06228表面張力，kg/h940896427680（聚乙烯）接管尺寸（直徑）45325塔徑，mm700填料層局度，mm600壓降，KPa5.30操作液氣比1.113分