陕西理工学院毕业设计

?0.36?2/3kG1?0.03383?452.39?0.2838???1.195???????0.2838?1?0.900.5970?0.0052?????1.195?0.1039?0.0508?10.33 ?0.6521kmol（/m2?h?atm）

?0.36?757.78???? 10?2.3577??kG2?0.03383?2076.64?0.1575???1.195???????0.1575?1?0.901.3839?0.0053?????1.195?0.0486?0.1297?63.6455 ?0.4794kmol（/m2?h?atm）

?2/3?1500.57????10?2.3577??

3.4.4.9液相传质系数

喷淋密度的计算（物料衡算中已经给出入塔液流量）

L12230520??631428.2kg/(m2?h)S5.0L2289295LG2?2??648066.5kg/(m2?h)

S5.00.5?0.51/3?LG???L???Lg?0.4由kL?0.015???????atdp?

?at?L???LDL???L?LG1?得

.2??9.344?631428?kL1?0.015???106.4?9.344????1192?0.000003933??0.015?25.20?0.0224?99.85?2.0340

?1.7187m/hkL1.5??8.525?648066??0.015???106.4?8.525????1187?0.000003933?0.5?0.50.5?0.5?9.344?1.27?108???1192??1/3?106.4?0.03383?0.4?8.525?1.27?108???1187??1/3?106.4?0.03383?0.4?0.015?26.73?0.0234?384.56?2.034

?7.3387m/h3.4.4.10总传质系数

111 ??KGkGHkL溶解度系数H在吸收后的溶液为稀溶液，故满足亨利定律：

H?ctE??SMSE,E?1.6204t?39.594atm

1197H1?

102.09??1.6204?30?39.594??0.1446kmol/m3?atm

1192H2?

102.09??1.6204?25?39.594??0.0237kmol/m3?atm 111?? KG10.58120.1207?0.9754?0.4024?0.0783

?0.4808得KG1?2.0799kmol/(m3?atm)

????第26页共53页

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111??KG20.47940.2307?7.3387 ?0.4765?0.0021?0.4786得：KG2?2.0893kmol/(m3?atm) 在常压下有：Ky?KG有： Ky1?KG12.0799?2.8525kmol/(m3?h)

Ky2?KG2?2.0893kmol/(m3?h)

3.4.4.11有效传质比表面积

?0.050.20.10.7522??????awLG??c??LG??LGat???????1?exp??1.45???? 2??????at????at?L???Lg????L?at?????0.050.20.750.122??????aw1631428?106.4631428???33??631428?????1?exp??1.45??????11972?1.27?108??1197?417532??at40.767106.4?9.344?106.4????????????=1?exp??1.45?0.8534?1.9067?0.9581??0.9661 ?1.4974aw1?0.9661?106.4?102.79m2/m3

?0.050.20.750.122??????aw233648066.53648066.5?106.4648066.5??????????1?exp??1.45??????11872?1.27?108??1187?528340?106.4??at40.767106.4?8.525????????????=1?exp??1.45?0.8534?1.9293?1.0718?0.0994??0.8972

aw2?0.8972?106.4?95.4621m2/m3

3.4.4.12体积传质系数

y1?h) ?Kya?2?2.0893?95.4621?199.45kmol/(m3?h)

3.4.4.13气相总传质单元高度

?Ka??2.0799?102.79?213.79kmol/(m3(1?y2)?(1?y1)

ln[(1?y2)/(1?y1)](1?0.4959)?(1?0)0.5??0.9214m =

1ln[(1?0.4959)/(1?0)]ln0.5 ?1?y?m?塔顶、塔底的气相质量流率：

V1119924??336.81kg/ m2?h S?22.47.065?22.4

V2237474G2??258.78kg/ m2?h S?22.422.4?7.065G1?塔底： HOG1?塔顶：

G1336.81 ??1.7098m（Kya）(1?y)213.79?0.92141mG2258.78HOG2???1.4081m

（Kya）199.45?0.92142(1?y)m第27页共53页

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1(HOG1?HOG2)?1.559m 2填料层的有效传质高度H?NOG?HOG?1.559?10.2028?15.3142m

全塔： HOG=

设计取填料层高度为16m。 3.4.5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1.4m（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：

H1=

V??2?60L222305202?603600??L23600?1192?5.4239m ＝?5.0底部空间高度可取5.5m，

所以塔的附属高度H为H?1.5?1.4?5.5?8.4m 3.4.6填料层压降计算 3.4.6.1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出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?3.4.6.2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

?L?G10.5223052022.450.5()??()?0.0235 ?G?L2964841192?1查表得：?P?120m

u2?P??G2.2122?120?1.19422.450.2纵坐标为：???L???2.5960.2?0.0686

g?L9.811192横坐标为：

?P?451.26pa/m Z填料层压降为：?P?451.26?13pa?5860Pa

查图得，

3.4.6.3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。

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3.4.7初始分布器和再分布器设计 3.4.7.1液体分布器的选型

一个主管和若干个分管组成，结构见图。在主管及分管的底部分别开一些孔径不同的管式液体分布器。当分布器工作时，液体从主管底部的小孔分流到各分管，最后通过各分管底部的小孔均匀地分布在填料上。

（1）计算喷淋点数N

参照上述两种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下表4.2。

3.8 液体分布器管数和孔数分配

管数 孔数 管数

1 144 16

2 144 17

3 152 18

4 152 19

5 156 20

6 156 21

7 158 22

8 158 23

9 162 24

10 162 25

11 162 26

12 162 27

13 164 28

14 164 29

15 164 30

（2）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 （3）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

d1?2230520?4?0.086m?86mm

3600?1192?3.14?1.5?30?2（4）确定孔间距t

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 3.4.7.2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。 3.4.7.3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=10mm，重M1=21.3kg。 3.4.7.4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。 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。

栅板条厚度S一般取4mm，高度根据 3.4.8气体分布器

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

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