《化工原理课程设计任务书(均相物系分离系统的设计，丙酮与蒸汽的分离)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理课程设计任务书(均相物系分离系统的设计，丙酮与蒸汽的分离)（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、化工原理课程设计丙酮蒸汽空气均相物系分离系统设计12009化工原理课程设计任务书化工原理课程设计任务书一、课程设计课题 均相物系分离系统的设计二、承担人员及任务分担组长 张鹏 组员 曾繁华 张程 张楠 赵宏源 赵宏磊 为了让我组成员更多的参与到课程设计中去，我们采取了具体分工与相互合作的方法，其任务承担如下：1. 方案设计： 张鹏 张楠2. 工艺设计： 张程 张鹏3. 设备设计： 赵宏源 张程 张鹏4. 程序设计： 赵宏磊 曾繁华 张程5. 工程制图： 张鹏 赵宏磊6. 总体设计与排版 张楠 张鹏 赵宏源 曾繁华三、实施时间 第 20 周至第 21 周四、设计任务说明分离物系：丙酮蒸汽和空气的
2、混合气体原料状态：丙酮蒸汽的含量 0.05（体积） ，T=303K，P=100KPa分离要求：回收率（94%-98%） ，吸收液的浓度为溶解度的75%，自行选定吸收剂。生产能力：2400m3/h操作压力：自行选定化工原理课程设计丙酮蒸汽空气均相物系分离系统设计22009五、设计的基本内容1. 方案设计：流程设计、设备初选等。2. 工艺设计：物料衡算、热量衡算、操作条件选定等。3. 设备设计：填料塔内件、管路、泵、换热器分离设备等的选定。4. 程序设计：物性的关联计算、物料与热量衡算、系统功率、设备性能参数等的计算程序。5. 工程制图：工艺流程图、主要设备结构示意图。六、 设计报告要求1、 内容
3、顺序见附 2.2、 重要的公式、数据和结论要注明出处（加引文号） ，并在操考文献中列出。公式和数据要同时列出所在页。3、 符号说明的格式要统一，符号在前，说明在后。例如：-密度七、 进度要求文献资料查阅 2 天，设计计算 7 天，符号整理 1 天。化工原理课程设计丙酮蒸汽空气均相物系分离系统设计32009目录目录前言-4符号说明-6第一部分 方案设计一、流程设计-8二、设备初选-9三、填料的选择-10四、吸收剂的选择-12第二部分 工艺设计及计算一、基础物性数据-15二、物料衡算-16三、塔径计算-17四、塔高计算-19五、填料层压降-23第三部分 设备设计一、填料塔的设计-25二、管路设计-
4、28三、离心泵的选择-29四、风机的选择-32第四部分 程序设计一、水流量计算程序-34二、吸收塔塔径计算程序-35三、吸收塔塔高计算相关程序-37四、离心泵，风机型号的计算程序-38第五部分 设计结果-40化工原理课程设计丙酮蒸汽空气均相物系分离系统设计42009第六部分 附图-42第七部分 讨论与总结-46前言前言课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论系实际的桥梁，是体察工程实际问题复杂性的初次尝试。通过化工原理课程设计，要求我们能综合运用本课程和前修课程的基本知识，进行融汇贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工工程设计的初步训练。气体
5、吸收是重要的化工单元操作之一。用适当的液体吸收剂处理气体混合物以去除其中一种或多种组分的操作。按吸收性质分化学吸收和物理吸收两大类。广泛应用在合成氨、石油化工及废气处理中。本次课程设计的题目是均相物系分离系统设计，要求分离丙酮蒸汽和空气，采用吸收的单元操作。气体溶解于液体之中；常常伴随着热效应，当发生化学反应时，还会有反应热，其结果是使液相温度逐渐升高，这样的吸收过程称为非等温吸收。但若热效应很小，或被吸收的组分在气相中浓度很低而吸收剂的用量相对很大则；温度升高并不显著，可认为是等温吸收。如果吸收设备散热良好，能及时化工原理课程设计丙酮蒸汽空气均相物系分离系统设计52009引出热量而维持液相温
6、度大体不变，自然也应按等温吸收处理。吸收过程进行的方向与限度取决于溶质在气液两相中的平衡关系。当气相中溶质的实际分压高于与液相成平衡的溶质分压时，溶质便由气相向液相转移，即发生吸收过程。反之，如果气相中溶质的实际分压低于与液相成平衡的溶质分压时，溶质便由液相向气相转移，即发生吸收的逆过程，这种过程称为脱吸（或解吸） 。脱吸与吸收的原理相同，所以，对于脱吸过程的处理方法也完全用以对照吸收过程加以考虑。在本次设计中，我们讨论的是低浓度单组分等温物理吸收，且没有涉及到脱吸部分，因为脱吸实际是吸收的逆过程，所以吸收塔的设计和选择与吸收基本相同，填料选用同样的材质和规格，塔高塔径也可以一样，塔内件的设计
7、包括填料支撑装置，填料压紧装置，液体分布器和除雾器的设计也基本一样。化工原理课程设计丙酮蒸汽空气均相物系分离系统设计62009符号说明符号说明H溶解度系数kmol/(kPam3)E亨利系数kPaL液体喷淋密度m3/m2hL、Ls液体流量 m3/hGB、G混合气体流量 m3/hUv 气体质量通量kg/(m2h)Ul 液体质量通量kg/(m2h)u 空塔气速m/suF 泛液速m/sYb、Ya 出入塔气体组成的摩尔比Xb、Xa出入塔液体组成的摩尔比yb、ya出入塔气体组成的摩尔分率xb、xa出入塔液体组成的摩尔分率l 水的密度kg/m3v 混合气体密度kg/m3l 水的粘度Pasv 空气的粘度Pas
8、l 水的表面张力mN/mv 填料材质的临界表面张力 dyn/cmDv SO2在空气中的扩散系数 cm2/sDl SO2在水中的扩散系数cm2/s化工原理课程设计丙酮蒸汽空气均相物系分离系统设计72009E SO2在水中的亨利系数kPam 相平衡常数 无因次t 填料总比表面积 m2/m3 填料层空隙率 m3/m3l液相质量流量 kg/hv气相质量流量 kg/hkG气相传质系数 kmol/(m2hkPa)kL液相传质系数 m/hNOG传质单元数 无因次HOG传质单元高度 mZ填料塔高度 m液相密度校正系数填料因子 l/mP压力 kPaV原料气进量 m3/hT 温度 R 气体通用常数 kJ/(kmo
9、lk)D塔径 md填料直径 mmU液体喷淋密度 m3/(m2h)(Lw)min最小湿润速率 m3/(mh)化工原理课程设计丙酮蒸汽空气均相物系分离系统设计82009第一部分第一部分 方案设计方案设计一、流程的确定吸收塔设备是气液接触的传质设备，一般可分为级式接触和微分接触两类。一般级式接触采用气相分散，设计采用理论板数及板效率；而微分接触设备常采用液相分散，设计采用传质单元高度及传质单元数。吸收是气液传质的过程，应用填料塔较多。而塔填料是填料塔的核心构件，它提供了塔内气液两相接触而进行传质和传热的表面，与塔的结构一起决定了填料塔的性能。吸收装置的流程主要有以下几种：1、逆流操作气相自塔底进入由
10、塔顶排出，液相由塔顶进入有塔底排出，此即逆流操作。逆流操作的特点是，传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。工业生产中多采用逆流操作。2、并流操作气液两相均从塔顶流向塔底，此即并流操作。并流操作的特点是，系统不受液流限制，可提高操作气速，以提高生产能力。并流操作通常用于以下情况：当吸收过程的平衡曲线较平坦时，流向对推动力的影响不大；易溶气体的吸收或处理的气体不需要吸收很完全；吸收剂用量特别大，逆流操作易容易引起液泛。此外，吸收装置的流程还有吸收剂部分再循环操作、多塔串联操作和串联并联混合操作等；化工原理课程设计丙酮蒸汽空气均相物系分离系统设计92009根据本次任务所操作的均相混合物系的物化性质，用水吸收丙酮属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，采用逆流吸收流程。采用逆流吸收流程。二、设备初选设备选择原则1.处理气体的能力大；2.操作费用低；3.气液间有较大的接触面积，气液湍动程度高，吸收率高；4.气液比值可在较大幅度内调节，压力损失小；5.结构简单，操作简单，易于维修，投资小。塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛使用的气液传质设备。根据塔内气液接
