2014年毕业设计(论文)模板(5)

缺点；A流程操作弹性大，对故障的适应性强，可靠性高，非常适合于采用进口大透平机，要求系统稳定性好的场合。占地面积大，投资高是它的不足之处；B流程是大部分氯碱企业新建和技改扩建的首选流程，性价比高，系统的操作弹性和适应故障的能力均可满足生产的要求。

曲线图的纵横坐标必须标注“量、标准规定符号、单位”。此三者只有在不必要标明(如量纲一等)的情况下方可省略。坐标上标注的量的符号和缩略词必须与正文中一致。例如：

0200400600800100012001400160018004504003503001.25 κ1.20 β线膨胀比 β1.152001.101501.05100501.000-50180002004006008001000120014001600温度℃线膨胀率 κ250

图3-1试样I的膨胀变化曲线

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第4章 干燥装置中塔设备设计的关键点

浓硫酸吸收水蒸气是气膜阻力控制的物理吸收过程，过程速率等于传质系数乘推动力。传质系数的影响因素主要为：气流速度、硫酸浓度、操作温度、塔器设备因素等。气流速度在工作负荷一定的情况下已由合适的空塔气速确定。硫酸浓度和操作温度，我们均可在一定范围内通过相关设备调整到工艺规定的要求。传质系数的最后决定因素是设备因素，它是在设备设计和制造过程中赋予该设备的，日后较难调整。因此设备因素是决定传质系数高低的关键点。在干燥装置中的塔器主要是填料塔和泡罩塔两种塔型，两种塔型设计的关键点是不同的。

4.1 填料塔设计制造的关键点

4.1.1 塔填料的选择

塔填料是填料塔的核心构件，只有性能优良的塔填料再辅以理想的塔内件，才有可能构成技术先进的填料塔。填料的选择是困难的，特别是形状结构的选择，只有通过分析其特点并结合实践经验来确定。东日填料塔内首选的填料是由美国传质公司在80年代中期开发的称为CMR填料，高径比为0.3，此种填料的特点是：床层堆积均匀、通量大、压降小，传质效率高，操作弹性大，抗污性好。经多年在硫酸干燥系统中的应用，证明其是氯气硫酸干燥塔的优选填料。为了更进一步提高塔的传质效率，近期开发的规整填料现在也已被成功应用到硫酸干燥塔中，可显著提高塔的干燥效率[3]。 4.1.2 塔内件的选择 4.1.2.1 液体分布器

对于液体分布器的合理选用和设计，往往是填料塔成败的关键。这点对于使用规整填料的填料塔尤为重要。

液体分布器的重要性可归纳为三点：

1.不良液体初始分布必然导致分离效率的急剧下降，这一点已被实验多次证明了。

2.新型的高效填料一般都具有较小的径向分散系数，性能的体现依赖于液体表良好的初始分布。

3.液体不良的初始分布难以达到填料层中的自然流分布。所以对于填料塔而言：设计、制造一台性能优良的液体分布器是至关重要的。性能优良的液体分布

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器必须满足如下的要求：首先该分布器操作稳定可行，最重要的是要液体分布均匀，判定分布器液体分布均匀有3条标准：

⑴该分布器应能提供足够的分布点密度，对于高性能散装填料最好达到100点/m2左右；对于规整填料要求的分布点更多了；

⑵分布点在塔截面上几何分布均匀，特别是要注意塔壁区分布点的分布情况；

⑶分布点的流量应具有相当的均匀性。

⑵、⑶两点尤为重要，实验证实一但构成区域性（占塔截面0.1-0.2 m2）的流量不均，传质效率可下降20%之多。其次是分布器应具有适合的操作弹性，一般要求达到1︰4左右。能满足流量的变化而不影响分布效率。最后是分布器气流通道均匀、足够，不干扰填料层的气体分布，阻力降小，不产生过量的雾沫夹带。从以上可知设计、制造一台性能优良的液体分布器，影响因素如此之多，以致于要达到要求十分困难。因此国内外专业的塔器制造公司无一不在液体分布器设计上下功夫，建立自己的专有技术。东日公司在氯干燥填料塔中应用了3款高性能分布器：重力型管式分布器、堰槽型分布器和孔槽型分布器。在硫酸干燥塔中，如采用散装填料，首选的分布器应是堰槽型。典型的堰槽型分布器是由进液管、分液槽和多条均布于塔截面上互相平行保持一定间距的淋降槽组成的。气体自下而上在槽间的空隙中流动，液体从进料管流到分配槽，按流量比分配到各淋降槽内后通过均布在淋降槽侧壁上的三角形堰口均匀溢流分布到填料层上。其特点是：操作十分可靠，堰口极少出现被堵现象，故分布质量非常稳定；酸泥和机械杂质可沉降在槽底，抗污性和抗堵性非常优越；流量范围很宽，操作弹性大；气相压降基本忽略不计，基本不产生雾沫夹带。堰孔式分布器可提供更大的分布点密度，它主要用于规整填料段的液体分布。堰槽、堰孔式分布器的不足之处是对制造、安装的水平度有一定要求。在设计、制造、安装过程中要严格把关，否则会对分布质量产生很大的影响。 4.1.2.2 气体分布器

随着大空隙率、低压降新型填料的广泛使用和填料塔大型化的发展，气流在填料床内自然可以达到均匀分布的看法已为人们所摒弃。对其重要性认识与日俱增，气流入塔不均匀分布的危害，国内外早已在实验中被证实。综合有关填料塔

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气体分布的研究可以知道，大直径填料塔不良的气体初始分布会使传质效率显著下降。低压降填料床层应考虑气体的初始分布问题，气体不均匀流入填料床，是床内气体分布不均匀的主要原因。在氯干燥塔器中，空塔气速低，使用的高性能填料压降小，塔的传质效率要求高。因此在氯干燥塔中入塔气体的初始分布越来越受到专业制造商的重视。东日公司专有技术的气体预分布器已在氯干燥塔中成功应用。它结构简单、压降低，与气体喷射支承板的巧妙组合有效解决了氯干燥塔中入塔气体的初始分布，提高了干燥效率。 4.1.2.3 填料支承板性能

填料支承板性能优良的填料支承板，有效开孔率不能小于填料层的空隙率（现代散装填料层的空隙率均在90%以上）；气液穿过支承板时应分流，不相互夹带；重量轻，强度好，易于装卸。在填料塔的设计中不能忽视支承板的选用和设计，设计不良的支承板会成为全塔的“瓶颈”，限制塔的负荷，增大塔的压降。严重是还会引起局部液泛，破坏正常操作。过去在填料塔中常用的是格栅型支承板。其支承散装填料时的开孔率均在50-70%。操作时气液在同一通道内逆向流动，互争流动空间，在支承板上会形成一液层，其高度受气-液流量影响。在高喷淋密度操作时，产生的气相压降相当可观，气相雾沫夹带会降低填料层传质效率。气体喷射支承板具有三维结构，使它的开孔面积不受塔截面的限制，其开孔率一般可达到100%。在操作时，气液分流穿过支承板，气相走两侧，液相主要走峰谷，两相分流操作，气相不必穿过液层而直接进入填料层。所以气相压降低，不产生雾沫夹带，具有气相的初始分布作用。气体喷射支承板可分块制造，入塔组装，其具有三维截面刚度大承载能力强。东日公司的气体喷射支承板已形成标准系列，在氯干燥塔器中得到了广泛的应用。 4.1.2.4 液体再分布器设置液体再分布器的作用

纠正流体量的不良分布和流体浓度的不良分布，再分布兼有均布和混合的双重作用，且混合浓度比均布流量更重要。一个良好的再分布器应使流体得到完全的混合，并在塔截面上重新分布均匀。多少床层高度需设置一个再分布器，一般参照以下三条标准，按最低值确定再分布床层高度：a、现代散装填料层高度大于7m时；b、相当于10个理论板或传质单元数的高度时；c、6\倍塔径的床层高度时。首选的再分布器是槽盘式气液再分布器，它结构理想，利于气液混合均布，

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阻力降也小。应当指出的是目前被经常盲目在氯干燥塔中使用的壁流收集器，并不能有效混合液相的浓度，其使用效果早已被实验证实只在小塔中有效。在大直径填料塔中设置，不但无利反而有害。再分器在塔中的选用，设置是一个需要慎重考虑的问题。

4.2 泡罩塔及塔板的设计泡罩塔的主要结构

包括：升气管、泡罩、堰和降液管，泡罩安装在升气管的上方，其结构有圆形和条形两类。泡罩的周边开有齿缝，从升气管上升的气流经过泡罩时改变方向并经齿缝分散成细小的气泡进入液层，以密切气液接触，增加流体溢动，从而强化气液传质，板效率高。操作弹性大能适应较大的负荷变化范围，液气比范围大，抗堵性好，操作稳定是它的主要优点，不足之处是结构复杂，造价高，气相阻力降大。泡罩塔板的设计最主要是确定泡罩形式、泡罩尺寸、间距和排列等。在氯干燥塔中，泡罩塔板由于操作非常稳定，设计合理的塔板效率相当高，因此总被设置在干燥流程的最后位置。泡罩形式一般采用两种，一种是经典的圆形泡罩，尺寸的选择在要求分离效率高，负荷范围大时，首选的DN100mm直径的小泡罩；DN150mm的大泡罩因其气相阻力降较小，液面落差小也被选用，但它板效率较低。另一种是条形泡罩，这是对常规圆泡罩的一种改型，条形泡罩塔板的开孔率较大，气相压降小，操作性能与圆泡罩相近。泡罩的间距与排列对塔板大小和鼓泡效果有显著的影响。间距大，需要的塔板面积大，液体在泡罩间与气体的接触可能很差；间距小，相邻齿缝吹出的气体将相互干扰、聚合，影响气液的密切接触。由此可见选择合适的泡罩间距至关重要。泡罩间距的最后选择决定于塔板各动力学因素最适宜的平衡。泡罩的排列对于圆泡罩而言肯定是以正三角形排列为最好，要注意保持与塔壁、堰板有一定的间距要求。为了改善单纯氯气泡罩干燥塔（塔板数5\块）总压力降过高，能耗大，且塔板上移出反应热困难的缺点。对该塔作填料段与泡罩段的组合设计是一种较佳的方式，典型的设计是保留2\块塔板，在其下部设置一段压降小、分离效率高的填料段，这样可提高整塔的分离效率，降低整塔阻力降，提高整塔的操作弹性和适应故障能力。

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