陕西理工学院毕业设计
根据Ky1?ptKG有：
Ky1?2.8?Ky21?0.1032?2.8525kmol/(m?h)
1.10131?2.75??0.0982?2.5192kmol/(m?h)
1.10133.2.4.12有效传质比表面积
按《化工原理》下册式10－44的恩田等人提出的关联式计算，公式如下：
?0.050.20.10.7522????????aw?LLaL?c??GGtG???????1?exp??1.45???? 2??????at????at?L???Lg????L?at?????0.050.20.750.122??aw1.1??199069.1?106.4??199069.1??33??199069????1?exp??1.45?????28???at39.627??106.4?8.525??1187?1.27?10??1187?513565?106.4???????0.9064 =1?exp??1.45?0.8718?1.7145?1.2061?0.9062aw1?0.9064?106.4?96.4410m2/m3
?0.050.750.12?????aw2.3?193958.3?106.4193958.32??33??193958?????1?exp??1.45?????28??at40.197??106.4?9.3445??1192?1.27?10?1192?520953?106.4????????0.8892 =1?exp??1.45?0.8625?1.6775?1.222?0.8582aw1?0.8892?106.4?94.6109m2/m3
3.2.4.13体积传质系数
?Ka??Ka?yy1?2.8525?96.4410?275.098kmol/(m3?h) ?2.5192?94.6109?238.34kmol/(m3?h)
23.2.4.14气相总传质单元高度 ?1?y?m?(1?y2)?(1?y1)
ln[(1?y2)/(1?y1)](1?0.005)?(1?0.28)?0.85 =
ln[(1?0.005)/(1?0.28)]G1415.17865?2.1989m 塔底：HOG1??233.83Kya1(1?y)m塔顶：HOG2?全塔： HOG=
G2294.4488??1.4534m
Kya2(1?y)m202.591(HOG1?HOG2)?1.8262m=1.8262m 2填料层的有效传质高度：
H= NOG HOG=1.8262×8.725=15.9335m，设计取填料层高度为16m 。
液体沿填料层下流时，有逐渐向塔壁方向集中的趋势，形成壁流效应。壁流效应造成填料层气液分布不均匀，使传质效率降低。因此，设计中每隔一定的填料高度，需要设置液体再分布装置，即将填料层分段。根据塑料鲍尔环填料的分段要求，可将填料层分为3段设置，每段分7m两段之间再设置一个液体再分布器。 3.2.5塔附属高度
塔上部空间高度可取1.4m（1.2-1.5m），液体再分布器的空间高度1.0m（1-1.5m），塔底液停留时间按2min考虑，则塔釜也所占的空间高度H1为：
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H1=
V??2?60L222305202?603600??L23600?1192?3.4239m ＝?11.5底部空间高度可取3.5m，
所以塔的附属总高度H为：H?1.5?1.0?3.5?6.0m 3.2.6填料层压降计算 3.2.6.1气体进出口压力降
取气体进口接管管径为400mm，出口管径为374mm，经校核在允许气体流速范围之内。由公式
u?V13600?GπD24V196484u入???18.0984m/s
1123600?G1πD13600?22.45??3.14?0.4244V274427u出???15.6973m/s
1123600?G2πD23600?11.99??3.14?0.37424411?G1u入2??22.45?18.08942?3673.12Pa 2211?G2u 2?0.5??11.99?15.69732?738.60Pa 22得
则气体进塔口压力将为：
?P1?入塔口压力降为：
?P2?0.5?3.2.6.2填料层压力降
气体通过填料层的压力降采用Eckert通用关联图计算[15]。 横坐标为：
?L?G10.5223052022.450.5()??()?0.0235 ?G?L2964841192?1查表得：?P?120m
u2?P??G0.22.2122?120?1.19422.450.2纵坐标为：???L???2.596?0.0686
g?L9.811192?P?451.26pa/m 查图得，Z填料层压降为：?P?451.26?13pa?5860Pa
3.2.6.3其它塔内件的压力降
其它塔内件的压力降
??P比较小，在此可以忽略。
于是得吸收塔的总压力降为：
?Pf??P1?P2?P3?3673.12?738.60?5860?10271.72Pa
3.2.7液体初始分布器
液体分布装置的种类多样，有喷头式、盘式、管式、槽式及槽盘式等。 3.2.7.1液体分布器的选型
选用管式液体分布器。管式液体分布器是由一个主管和若干个分管组成，结构见图。在主槽及分槽的底部分别开一些孔径不同的小孔。当分布器工作时，液体从主槽底部的小孔分流到各分槽，最后通过各分槽底部的小孔均匀地分布在填料上。 (1)计算喷淋点数
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按Eckert建议值[16]，鲍尔环直径在50mm时，最小喷淋点密度为35点/m2。参照上述文献及该塔液相负荷较大、气相负荷较小等特点，最终设计取喷淋点密度SP=200点/m2 。则总布液点数为N=0.785×2.752×200=2344.14≈2344点。
按分布点几何均匀与流量均匀的原则，进行布点设计。将2374个点对称地分为30排各管的孔数分配见表2.5。
表3.5 布液管管数及孔数
管数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15 164 30
孔数 144 144 152 152 156 156 158 158 162 162 162 162 164 164 管数
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
水平和垂直主管内径计算：
水平和垂直主管内径为入塔液管的内径，d?dL1?0.575m?575mm 直列排管直径d1的计算：
按液体流速为1.5m/s，共设计布置30排，得
2230520?4?0.086m?86mm
3600?1192?3.14?1.5?30?2(2)确定孔间距 d1?设定分布器与塔内径距离为20mm，则
t?2800?20?2??30?85??9mm
30每根直列排管下部排2排布液孔，孔径为5mm。
直列排管式液体分布器的安装位置高于填料层表面150mm。 3.2.7.1液体再分布器
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，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。可选用多孔盘式再分布器。 3.2.8丝网除沫器 2.8.1设计气速选取： 液泛气速：uf?K?L-?G1187?22.45??7.202m/s ?G22.45根据气体流速和流量选取丝网除沫器的规格：
H?150mm，H1?410mm，D?2000，G?242kg
3.2.9防涡流挡板的选取
釜液从塔底出口管流出时在出口管中心形成一个向下的漩涡流，使塔釜液面不稳定，且带出气体，再有泵的情况下，气体进入泵内，影响泵的正常运转，故需在釜液出口应安装涡流挡板。根据出塔液管径为400mm，选取挡板宽度A=800mm，支架高度B=400mm，宽度t=4mm，重M1=21.3kg。 3.2.10填料支撑装置
填料支撑装置对于保证填料塔的操作性能具有重大作用。采用结构简单、自由截面较大、金属耗用量较小的栅板作为支撑板。
（1）栅板外径=DT?D-(10-40mm)，当塔内径较大时，DT应D减大值。
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故DT?D-40?2750-40?2710mm。由于本塔的直径大于800mm，所以采用分块式栅板。由于每块栅板宽度应小于400mm（便于通过450mm的人孔），设计栅板由6块组成，每块宽度为
2170?361mm，且需要将其搁置在焊接于塔壁的支持圈或支持块上。 6（2）栅板间距t为填料环外径的0.6-0.8倍，t=0.8t?0.8?50?40mm。
栅板条宽度S一般取10mm，高度取4mm。 3.2.11填料床层限制器
查化工设备设计手册[17]，选用梁形气体喷射式限制器（HG/T21512-1995），公称直径DN800-4000mm的限制器，采用卡子K10B(K14B)(JB1119-1981)。采用金属床层限制器。
设计位于塔底的进气管时，主要考虑两个要求：压力降要小和气体分布要均匀。本设计由于填料层压力降较大，减弱了压力波动的影响，从而建立了较好的气体分布；同时，本装置由于直径较小，可采用简单的进气分布装置。由于为了对碳丙液的合理回收利用，所以对排放的净化气体中的液相夹带要求较严格。可采用塑料丝编结而成的丝网除沫器除液沫装置。 3.2.12裙座的设计计算与选取
裙座的组成包括裙座筒体、基础环、地脚螺栓座、人孔、排气孔、排液孔、引出管通道、保温支撑圈等。本设计采用圆筒形裙座。
3.6填料吸收塔设计一览表
吸收塔类型：塑料鲍尔环吸收填料塔
混合气处理量：213900Nm3/h
工艺参数
物料名称 操作压力，kPa 操作温度，℃ 液体密度，kg/m3 流量，kg/h 塔径，m 填料层高度，m 填料层压降，KPa 操作气液比
/m?h）黏度，kg（
碳酸丙烯酯（PC） 合成氨变换气
2800 35 1187 2230520
2.2 16 5.86
56.94Nm3/m3
2800 35 22.45 96484
9.3445
3.3确定解吸塔塔径及相关参数
解吸塔的设计条件：
3碳酸丙烯酯液（富液）处理量为吸收塔出塔液量L1=4578590kg/h，?L1?1187kg/m，35℃，Pt1?2.80MPa
出塔液为吸收塔入塔液量L2?4461040kg/h，?L2?1192kg/m 3.3.1求取解析塔操作气速
已知条件：
kg/h，入塔液为吸收塔处塔液量：L1?574578590
.3?1.032t得在25℃时?L1?1197由PC密度公式??1223kg/m3，
设CO2在解析塔出口浓度为y1，CO2的解析率为98%时
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