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1、 课 程 设 计题 目：填料吸收塔的设计 教 学 院： 化学与材料工程学院 专 业：化学工程与工艺（精细化工方向）学 号： 学生姓名： 指导教师： 2012 年 5 月 31 日化工原理课程设计任务书20112012 学年第2学期学生姓名： 专业班级： 化学工程与工艺(2009) 指导教师： 工作部门： 化工教研室 一、课程设计题目：填料吸收塔的设计二、课程设计内容（含技术指标）1. 工艺条件与数据煤气中含苯2%（摩尔分数），煤气分子量为19；吸收塔底溶液含苯0.15%（质量分数）；吸收塔气-液平衡y*=0.125x；解吸塔气-液平衡为y*=3.16x；吸收回收率95%；吸收剂为洗油，分子量2
2、60，相对密度0.8；生产能力为每小时处理含苯煤气2000m；冷却水进口温度25，出口温度50。2. 操作条件吸收操作条件为：1atm、27，解吸操作条件为：1atm、120；连续操作；解吸气流为过热水蒸气；经解吸后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充新鲜吸收剂；过程中热效应忽略不计。3. 设计内容 吸收塔、解吸塔填料层的高度计算和设计； 塔径的计算； 其他工艺尺寸的计算。三、进度安排15月14日：分配任务；25月14日-5月20日：查询资料、初步设计；35月21日-5月27日：设计计算，完成报告。四、基本要求1. 设计计算书1份：设计说明书是将本设计进行综合介绍和说明。设计说明书应根据设
3、计指导思想阐明设计特点，列出设计主要技术数据，对有关工艺流程和设备选型作出技术上和经济上的论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计算结果，对所选用的物性数据和使用的经验公式、图表应注明来历。设计说明书应附有带控制点的工艺流程图。设计说明书具体包括以下内容：封面；目录；绪论；工艺流程、设备及操作条件；塔工艺和设备设计计算；塔机械结构和塔体附件及附属设备选型和计算；设计结果概览；附录；参考文献等。2. 图纸1套：包括工艺流程图(3号图纸)。 教研室主任签名：年 月 日目录1 绪论11.1吸收技术概况11.2吸收过程对设备的要求及设备的发展概况12 课程设计任务22.1设计内容22.2设计要求22.
4、3设计方案介绍33 吸收塔的工艺计算43.1 基础物性数据计算43.1.1 物料衡算43.1.2 液气比的计算53.1.3 吸收剂的用量53.2 塔径的计算及校核53.2.1 填料选择53.2.2 泛点气速、塔径的计算63.2.3 数据校核73.3 填料层高度的计算73.3.1 传质单元高度计算73.3.2 传质单元数的计算93.3.3 总高度的计算103.4流体力学参数计算103.4.1 吸收塔的压力降103.4.2 气体动能因子113.4.3 吸收因子113.5 吸收塔辅助设备计算及选型123.5.1 液体初始分布器123.5.2 液体再分布器123.5.3 其他附属塔内件124 解吸塔工
5、艺计算134.1基础数据计算134.1.1 最小气液比及吸收剂用量134.2塔径的计算及校核144.2.1 填料的选择144.2.2 塔径计算144.2.3 数据校核154.3.1 传质单元高度计算154.3.2 传质单元数的计算174.3.3 总高度的计算184.4 流体力学参数的计算184.4.1 解吸塔的压力降184.4.2 气体动能因子194.4.3 解吸因子194.5解吸塔的辅助设备的计算与选型204.5.1 液体初始分布器204.5.2 其他附属内件205设计结果及评述215.1设计结果一览表215.2设计评述216 参考文献22非物质文化遗产是指各族人民世代传承的，与群众生活密切
6、相关的各种传统文化表现形式和文化空间，包括民俗活动、表演艺术、传统知识和技能以及与之相关的器具、实物、手工制品等1 绪论1.1吸收技术概况气体吸收过程是化工生产中常用的气体混合物的分离操作，其基本原理是利用混合物中各组分在特定的液体吸收剂中的溶解度不同，实现各组分分离的单元操作。实际生产中，吸收过程所用的吸收剂常需回收利用，故一般来说，完整的吸收过程应包括吸收和解吸两部分，因而在设计上应将两部分综合考虑，才能得到较为理想的设计结果。作为吸收过程的工艺设计，其一般性问题是在给定混合气体处理量、混合气体组成、温度、压力以及分离要求的条件下，完成以下工作：（1）根据给定的分离任务，确定吸收方案；（2
7、）根据流程进行过程的物料和热量衡算，确定工艺参数；（3）依据物料及热量衡算进行过程的设备选型或设备设计；（4）绘制工艺流程图及主要设备的工艺条件图；（5）编写工艺设计说明书。1.2吸收过程对设备的要求及设备的发展概况近年来随着化工产业的发展，大规模的吸收设备已经广泛用于实际生产过程中。对于吸收过程，能够完成分离任务的塔设备有多种，如何从众多的塔设备中选择合适类型是进行工艺设计的首要任务。一般而言，吸收用塔设备与精馏过程所需要的塔设备具有相同的原则要求，用较小直径的塔设备完成规定的处理量，塔板或填料层阻力要小，具有良好的传质性能，具有合适的操作弹性，结构简单，造价低，便于安装、操作和维修等。但是
8、吸收过程，一般具有液气比大的特点，因而更适用填料塔。此外，填料塔阻力小，效率高，有利于过程节能。所以对于吸收过程来说，以采用填料塔居多。近年来随着化工产业的发展，大规模的吸收设备已经广泛用于实际生产当中。具有了很高的吸收效率，以及在节能方面也日趋完善。填料塔的工艺设计内容是在明确了装置的处理量，操作温度及操作压力及相应的相平衡关系的条件下，完成填料塔的工艺尺寸及其他塔内件设计。在今后的化学工业的生产中，对吸收设备的要求及效率将会有更高的要求，所以日益完善的吸收设备会逐渐应用于实际的工业生产中。2 课程设计任务2.1设计内容1. 工艺条件与数据煤气中含苯2%（摩尔分数），煤气分子量为19；吸收塔
9、底溶液含苯0.15%（质量分数）；吸收塔气-液平衡y*=0.125x；解吸塔气-液平衡为y*=3.16x；吸收回收率95%；吸收剂为洗油，分子量260，相对密度0.8；生产能力为每小时处理含苯煤气2000m；冷却水进口温度25，出口温度50。2. 操作条件吸收操作条件为：1atm、27，解吸操作条件为：1atm、120；连续操作；解吸气流为过热水蒸气；经解吸后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充新鲜吸收剂；过程中热效应忽略不计。3. 设计内容 吸收塔、解吸塔填料层的高度计算和设计； 塔径的计算； 其他工艺尺寸的计算。4. 进度安排5月14日：分配任务；5月14日-5月20日：查询资料、初步
10、设计；5月21日-5月27日：设计计算，完成报告。2.2设计要求1. 设计计算书1份：设计说明书是将本设计进行综合介绍和说明。设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设计主要技术数据，对有关工艺流程和设备选型作出技术上和经济上的论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计算结果，对所选用的物性数据和使用的经验公式、图表应注明来历。设计说明书应附有带控制点的工艺流程图。设计说明书具体包括以下内容：封面；目录；绪论；工艺流程、设备及操作条件；塔工艺和设备设计计算；塔机械结构和塔体附件及附属设备选型和计算；设计结果概览；附录；参考文献等。2. 图纸1套：包括工艺流程图(3号图纸)。2.3设计方案介
11、绍本设计为填料吸收塔，设计中说明吸收剂为洗油，被吸收的气体是含苯的煤气，且混合气中含苯的摩尔分数为0.02.除了吸收塔以外，还需其他的辅助设备构成完整的吸收-脱吸塔。气液采用逆流流动，吸收剂循环再用，所设计的流程图如图所示。图中左侧为吸收部分，混合气由塔底进入吸收塔，其中混合气中的苯被由塔顶淋下的洗油吸收后，由塔顶送出（风机在图中未画出来）。富液从富油贮罐由离心泵送往右侧的脱吸部分。脱吸常用的方法是溶液升温以减小气体溶质的溶解度。故用换热器使送去的富油和脱吸的贫油相互换热。换热而升温的富油进入脱吸塔的顶部，塔底通入过热蒸汽，将富油中的苯逐出，并带出塔顶，一道进入冷凝器，冷凝后的水和苯在贮罐中出
12、现分层现象，然后将其分别引出。回收后的苯进一步加工。由塔顶到塔底的洗油的含苯量已脱的很低，从脱吸贮罐用离心泵打出，经过换热器、冷凝器再进入吸收塔的顶部做吸收用，完成一个循环。3 吸收塔的工艺计算13.1 基础物性数据计算基础数据的计算包括最小液气比的计算及吸收剂用量的计算。3.1.1 物料衡算 进口气相组成摩尔分数 y1=0.02 出口气相组成摩尔分数 y2 =（1-0.95）y1=0.001 进口气相组成 kmol（苯）/kmol（煤气） 出口气相组成 kmol（苯）/kmol（煤气） 塔底出口液体浓度最低要求 吸收塔液相进口的组成应低于其平衡浓度，该系统的相平衡关系可以表示为于是可得吸收塔
13、进口液相的平衡浓度为：吸收剂入口浓度应低于，其值的确定应同时考虑其吸收和解吸操作，兼顾两者，经优化计算后方能确定，这里取： kmol（苯）/kmol（煤气）入口气体混合物的平均分子量为:kg/kmolQvG=2000m3/h kmol/h kg/h 3.1.2 液气比的计算求最小液气比，进而确定适宜的液气比:3.1.3 吸收剂的用量实际液气比通常取最小液气比的1.21.5倍2，这里取1.4倍： kmol/h kg/h m3/h3.2 塔径的计算及校核工艺计算包括塔径的计算，填料层高度的计算，总高度的计算。物性数据：取P=101.325Kpakg/m3液相密度可以近似取为： kg/m3液体黏度3为： mPas3.2.1 填料选择 根据优选原则：1 单位体积填料表面积大2 单位体积填料孔隙率大3 有较好的液体分布性能，对吸收剂有较好的润湿4 气体通过阻力小，并且填料层能均匀分布气体，压降均衡5 制造容易，耐腐蚀6 对
