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1、分离工程课程设计说明书系 别：化学与化学工程系专 业：化学工程与工艺姓 名： *学 号：*指导老师： *化学与化学工程系2011-6-13目录一、设计任务书1二、绪论2三、设计方案简介3四、填料塔的主要工艺尺寸计算44.1、物料衡算 4 4.2、填料吸收塔的工艺尺寸计算64.3、填料层高度计算94.4、填料压降计算10五、填料塔内部结构设计115.1、泵的选择115.2、工艺管道的材质选择115.3、液体分布器设计115.4、液体再分布器设计145.5、支承板的设计155.6、压板的选取16六、壁厚的计算17 6.1、筒体的设计计算176.2、封头设计计算186.3、法兰和垫片的选取18七、各
2、接管尺寸的设计197.1、进气管直径197.2、出气管直径197.3、吸收剂进料管直径197.4、吸收剂进料管直径19八、设计结果一览表20九、主要符号说明20十、参考文献 21十一、设计体会及今后改进意见22一、设计任务书1.设计题目炼油厂中催化裂化装置生产的富气用稳定汽油进行吸收。试设计一座稳定汽油吸收富气的填料吸收塔。2.设计任务富气处理量：9.0万吨年富气组成：组成总和摩尔组成0.090.350.050.030.080.110.070.170.051.00吸收剂组成：组分C5H12C6以上组分总和摩尔组成0.100.901.00吸收剂在该塔操作温度下不挥发。分离要求：C3H6吸收率：9
3、3%CO2、N2、H2不吸收。操作条件：平均操作压力：（绝）平均液气比： 平均温度：50工作日：每年300天，24小时连续生产填料类型：填料规格和类型自选 二、绪论课程设计是“分离工程”课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练，在整个教学计划中它也起着培养学生独立工作能力的重要作用，通过课程设计就以下几个方面要求学生加强训练1查阅资料选用公式和搜集数据的能力。2树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力。3迅速准确的进行
4、工程计算（包括电算）的能力。4用简洁文字清晰表达自己设计思想的能力。塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的形式，可以分为填料塔和板式塔。板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。工业上对塔设备的主要要求：（1）生产能力大（2）分离效率高（3）操作弹性大（4）气体阻力小结构简单、设备取材面广等。 塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。板式塔的研究起步较早，具有结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点。塔的种类很多，对塔设备进行分类：按操作压
5、力分有加压塔，常压塔，减压塔；按单元操作分有精馏塔，吸收塔，介吸塔，萃取塔，反应塔，干燥塔等；按内部结构分有填料塔，板式塔。目前工业上应用最广泛的还是填料塔和板式塔。 填料塔由填料、塔内件及筒体构成。填料分规整填料和散装填料两大类。塔内件有不同形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集再分布装置及气体分布装置等。与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：生产能力大、分离效率高、压力降小、操作弹性大、持液量小等优点。3、 设计方案简介 根据设计任务书所提供的条件和要求，通过对现有资料的分析对比，选定适宜的流程方案和设备类型，初步确定工艺流程。对选定的工艺流程、主要设
6、备的型式进行简要的论述。 稳定汽油吸收炼油厂催化裂化产生的富气，该设计任务是富气年处理量为9.0万吨，关键组分丙烯的吸收分率大于等于93%。采用常规逆流操作流程流程如附图1。 首先，据富气处理量及关键组分的吸收分率，求出塔顶尾气的量及塔底吸收液的量，吸收剂汽油的进料量，再据富气及吸收剂的特性选择合适的填料（种类、材质、规格），该设计选取了直径的拉西环填料，由此求取塔径及填料层高度。再由吸收条件，(绝),选择合适的钢号筒体和封头都选用。其次，塔内部构件及附属构件的设计与选取：液体分布器、液体再分布器、塔底支承板、塔顶压板、手孔、人孔。再次，各种接管的求取及法兰规格的查取，裙座、封头的设计求算等。
7、即完成设计。最后，整体论证该塔的可行性及经济价值。四、填料塔的主要工艺尺寸计算4.1、物料衡算（1）、物料计算据设计任务书计算富气处理量为:=9.0万吨/年=富气平均摩尔质量：=0.09+0.352+0.0516+0.0328+0.0830+0.1142+0.0744+0.1758+0.0572=29.14富气的摩尔流量：因、极易挥发，它们的吸收量可忽略不计，其余部分各自的平衡常数如下表：组分19.06.604.501.881.620.560.21表1设关键组分吸收分率为93%在最小液气比下，理论级数最多。此时关键组分的吸收因数为：= =0.93由=1.880.93=1.75=1.4=1.41
8、.75=2.45关键组分的吸收因子为：=1.303（2）、理论级由 求得 理论级圆整后取为6。各组分及=2.45，求得，再由及N=6求各组分吸收分率：表2组分19.06.604.501.881.620.560.210.1290.3710.5441.3031.5124.37511.6670.1290.3700.5370.9440.9701.001.00（3）、各组分吸收率及尾气组成见表：表3组成总和000.1290.3700.5370.9440.9701.001.00进气量38.606150.13621.44812.86934.31747.18630.02772.92321.448428.960
9、02.7674.76218.42844.54429.12672.92321.448193.99838.606150.13618.6818.10715.8892.6420.90100134.9620.1640.6390.0800.0340.0680.0110.004001.00由吸收分率计算可知，由于、的=1.0。故这两组分几乎全部被吸收，不进塔顶尾气中，尾气主要组成及含量表3.（4）、吸收剂用量操做液气比： =2.45入塔气体量：=428.96塔顶尾气量：=234.962吸收剂用量：塔底吸收液量：塔底吸收液质量流量：4.2、填料吸收塔的工艺尺寸计算（塔径、塔高）（1）、填料选择直径的瓷质拉西环
10、如图1(乱堆)图1（2）、塔径计算公式： 首先求出操作气速塔底混合气质量流量：吸收剂平均摩尔质量：吸收剂质量流量：吸收剂密度：查得 质量分率：吸收剂密度：富气密度：（3） 、采用贝恩霍根关系式吸收剂粘度：查得 查得：则：由贝恩霍根关系式即：解得：m/s取塔径：圆整后取塔径：（4）、核算操作气速把=1.6m代入塔径计算公式，解得:空塔气速 (在允许范围内)（5）、填料规格校核（合理）（6）、喷淋密度校核填料表面充分润湿，应保证喷淋密度高于最小喷淋密度据Morris等推荐,的环形及其填料的最小润湿速率为查填料手册得:经以上校核可知，填料塔直径选用合理。4.3、填料层高度计算（1）、填料层计算采用等
11、板高度法查得：填料外径 关键组分的值所以填料层高度为：而填料层设计厚度：取安全系数为1.25则=1.257.824=9.78取=10m拉西环分段高度取故填料层分为3段，则：（2）、塔高塔顶上部空间取为1.2，液体再分布器每个取为1，塔底液相停留时间3，塔釜液所占空间高度为：塔底下部空间取为1裙座取2.0m故塔高4.4、填料压降计算采用Eckeret通用关联图法：Eckert通用压降关联图查化工原理教材附录可得，其填料因子=205横坐标：纵坐标：查图得：填料层压降：五、填料塔内部构件设计5.1泵的选择稳定汽油为易燃易爆的介质，还是高危害介质，因此汽油等介质输送的泵的选型很重要。一般选型，对输送汽油的泵，要求轴封可靠且无泄漏泵，多选用屏蔽泵，这样可有效避免介质的泄漏和设备漏电，且占地面积较小，贫富油泵要选用密封性能较好、质量可靠的化工泵。5.2.工艺管道的材质选用因汽油工段输送的是易燃易爆的高度危险介质，汽油生产的管道数量多，尺寸、型式多种多样，管道布置错综复杂，这样就增加了发生事故的可能性和危险性。因此，在汽油管道材质选用上建议选择加厚的16碳钢管，而低温管道则可选用普通16碳钢管。这样可大大减少因管道泄漏和设备停产检修带来的环境污染和产量、原材料损失。5.3、液体分布器设计如果液体在塔截面上分布不良，则填料表而不
