水吸收二氧化硫填料塔的设计

3.3.2泛点率校核

uu?0.781?100%?70.03% (在允许范围50%——80%内) F1.11533.3.3填料规格校核: 有

Dd?120038?31.58?8即符合要求. 3.3.4液体喷淋密度校核

对于直径不超过75mm的散装填料,可取最小润湿速率(L3w)min=0.08m/(m·h) 对于直径大于75mm的散装填料,可取最小润湿速率(L3w)min=0.12m/(m·h) 所以,取最小润湿速率为: 查参考书[2]附录五得

故满足最小喷淋密度的要求.

经以上校核可知,填料塔直径选用D=1200mm合理。 填料塔填料高度计算 3.4.1传质单元高度计算

气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算: 查参考书[2]表5-13得 液体质量通量为

气膜吸收系数有下式计算: 气体质量通量为:

液膜吸收系数由下式计算:

由kGa?kGaw?1.1 ,查参考书[2]表5-14得

则kGa?kGaw?1.1?0.0339?0.635?132.5?1.451.1?4.292kmol/(m3?h?kPa)

由 k???1?9.5(u?0.5)1.4?Ga??u?kGa

F?k??uLa??1?2.6(?0.5)2.2??u?F?kLa

1.43?kG?a??1?9.5(0.7003?0.5)?4.292?8.585kmol/(m?h?kPa) ??由 HOG?V108.67??0.587m

KGa??1.617?101.3?0.785?1.223.4.2传质单元数的计算 脱吸因数为

气相总传质单元数为: 3.4.3填料层高度计算

由Z?HOG?NOG?0.587?6.364?3.7357m 得 设计取填料层高度为Z??6m

查参考书[2]表5-16得, 对于阶梯环填料, h/D=8~15, hmax?6m

h?8,则 h?8?1200mm?9600mm D计算得填料塔高度为6000mm,故不需分段 。 取

填料塔附属高度计算

塔上部空间高度可取1.2m,塔底液相停留时间按1min考虑,则塔釜所占空间高度为 考虑到气相接管所占的空间高度,底部空间高度可取2.1m,所以塔的附属高度可以取2.9m.

经参考书[4]查得;直径D=1200mm的椭圆封头总深度H为325mm。 液体分布器计算

3.6.1液体分布器

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。工业应用以管式、槽式及槽盘式为主。

1. 液体分布器设计的基本要求。

性能优良的液体分布器设计时必须满足以下几点:

(1)液体分布均匀 评价液体分布的标准是:足够的分布点密度;分布点的几何均匀性;降液点间流动的均匀性。

① 分布点密度 液体分布器分布点密度的选取与填料类型及规格、塔径大小、操作条件等密切相关,各种文献推荐的值也相差较大。大致规律是:塔径越大,分布点密度越小;液体喷淋密度越小,分布点密度越大,对于散装填料,填料尺寸越大,分布点密度越小。表3-1列出了散装填料塔的分布点密度推荐值

表3-1 Eckert的散装填料塔分布点密度推荐值

塔径,mm D=400 D=750 D≥1200 分布点密度,点/m2塔截面 330 170 42 ②分布点的几何均匀性 分布点在塔截面上的几何均匀分布是较之分布点密度更为重要的问题。设计中,一般需要通过反复计算和绘图排列,进行比较,选择最佳方案。分布点的排列可采用正方形、正三角形等不同方式。

③降液点间流动的均匀性 为保证各分布点的流动均匀需要分布器总体的设计合理。精

细的制作和正确的安装,高性能的液体分布器,要求各分部点与平均流动的偏差小于6%

(2)操作弹性大 液体分布器的操作弹性,是指液体的最大负荷与最小负荷之比。设计中,一般要求液体分布器的操作弹性为2~4,对于液体负荷变化很大的工艺过程,有时要求操作弹性达到10以上,此时,分布器必须特殊设计。

(3)自由截面积大 液体分布器的自由截面积是指气体通道占塔截面积最小应在35%以上。

(4)其他 液体分布器应结构紧凑、占用空间小、制造容易、调整和维修方便。

按Eckert建议值,D≥1200mm时,喷淋点密度为42点/m2,因该塔液相负荷较大,设计取喷淋点密度为100点/m2。

2.液体分布装置也称为液体喷淋装置。填料塔操作时,在任一横截面上保证气液的均匀分布十分重要。液体分布装置的作用是使液体的初始分布尽可能地均匀,设计液体分布装置的原则应该是能均匀分散液体,通道不易堵塞、结构简单、制造检修方便等。

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的很多,同时如果喷淋点数过多,必然使每股的液流的流量过小,也难以保证均匀分配。此外,不同填料对液体均匀分布的要求也有差异。如高效填料因流动不均匀对效率的影响十分敏感,孤影有较为严格的均匀分布要求。 常用的填料喷淋点数可参照下列指标:

2

D?400mm时,每30cm 塔截面设计一个喷淋器

2

D?750mm时,每60cm 塔截面设计一个喷淋器

D?1200mm时,每240cm 塔截面设计一个喷淋器

任何程度的壁流都会降低效率,因此在靠塔壁的10%塔径区径内,所分布的流量不应超过总流量的10%。液体喷淋装置的安装位置,通常需高于填料层表面150~300mm,以提供足够的自由空间,让上身气流不受约束地穿过喷淋器。

液体喷淋装置的类型很多,国内常用的有下列几种 (一) 管式喷淋器

几种结构简单的管式喷淋器有弯管式、缺口式、液体直接向下流出,为避免水冲击瓷环现象,在流出口下面加有一块圆形挡板,这两种喷射器一般只用于塔径

2

300mm以下的情况。多孔直管式(适用于600mm以下的塔),多孔盘管式(适用于直径1.2mm以下的塔),在管底部钻2~4排直径3~6mm的小孔,孔的总截面积大致与进液管截面积相等。

必须注意,饭开有小孔的喷淋器都要求料液不含沉淀或其他悬浮颗粒,否则易于堵塞。

(二) 莲蓬式喷洒器

莲蓬式喷洒器是开有许多小孔的球面分布器。液体借助泵或高位槽的静压头,经分布器上的小孔喷出。喷洒半径的大小随液体压头和分布其高度不同而异,在探头稳定的场合,可达到较为而均匀的喷淋效果。

莲蓬式喷洒器结构简单,应用较为广泛,缺点是小孔容易堵塞,它一般用于直径600mm以下的塔中。通常安装在填料塔上方中央处,离开填料表面的距离为

塔径的1/2—1。莲蓬头直径约为塔径的20%—30%。 小孔直径为3—15mm。球面半径为(—)d。喷洒角α≦80o。喷洒外圈距塔壁x=70—100mm。莲蓬高度y=(—)D。

(三) 盘式分布器

盘式分布器是一种分布效果较好的结构。其作用原理是液体通过进液管加到淋洒盆内,然后由淋洒盆围板的上边缘溢流或通过喷洒盆上的小孔或管子,是液体淋洒到填料上。盆式喷淋器的结构简单,液体通过时的阻力较小,其分布比较均匀,这种分布器适用于直径大于0.8m的塔。 (四) 冲击式淋洒器

冲击式淋洒器,其优点是喷洒半径大(最高时可达3m),液体流量大约为50—200m3/h, 结构简单,不会堵塞。缺点是改变液体流量或液体压头时会影响半径,因此应在操作比较恒定计较小直径下使用。

3.6.2布液孔数

1液体分布器的选型:根据该吸收塔液相负荷较大,而气相负荷相对较低的物系性质可选用槽式液体分布器。 2分布点密度计算

按Eckert建议值,D?1200时,喷淋点密度为42点m2,因该塔液相负荷较大,设计取喷淋点密度为120点m。

总布液孔数为 n?0.785?1.22?120?135.6点≈136点 分布点采用三角形排列,实际设计布点数位n=132点。 3.6.3 液体保持管高度

液体保持管高度:取布液孔直径为14mm,则液位保持管中的液位高度可得 (k为孔流系数)

2

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