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1、读书小生推荐化工原理课程设计说明书设计题目 吸收塔设计 学生某某指导教师学 院 化学化工学院 专业班级完成时间目 录第一节前言51.1填料塔的主体结构与特点51.2填料塔的设计任务与步骤51.3填料塔设计条件与操作条件5第二节填料塔主体设计方案确实定62.1装置流程确实定62.2 吸收剂的选择62.3填料的类型与选择66672.4 根底物性数据77788第三节填料塔工艺尺寸的计算93.1 塔径的计算93.2 填料层高度的计算与分段1010123.3 填料层压降的计算12第四节填料塔内件的类型与设计134.1 塔内件类型134.2 塔内件的设计131313注：141填料塔设计结果一览表142 填
2、料塔设计数据一览143 参考文献154 后记与其他16附件一：塔设备流程图16附件二：塔设备设计图17某某师X学院本科学生化工原理课程设计任务书设计题目 苯和氯苯的精馏塔塔设计 系院、专业、年级化学化工学院、化学工程与工艺专业、08级化工四班学 生 姓 名 学号指导教师某某下发日期任务起止日期：2010 年日6 月21日 至 2010 年7月 20设计条件：1. 气体混合气成分： 空气和氨；2. 进塔混合气含氨量：6.0(体积分数)； 3. 混合气体流量：6000；4. 回收率：99。操作条件：1. 操作温度：293 K；2. 混合气体压力：101.3Pa；设计任务：完成填料吸收塔的工艺设计，
3、填料的选择与有关附属设备的设计，绘制塔填料吸收塔工艺流程图、设备图，编写设计说明书。任务下达人签字教研室主任：年月日任务承受人签字第一节 前言1.1 填料塔的主体结构与特点结构：图1-1 填料塔结构图填料塔不但结构简单，且流体通过填料层的压降较小，易于用耐腐蚀材料制造，所以她特别适用于处理量肖，有腐蚀性的物料与要求压降小的场合。液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料顶部，并在填料的外表呈膜状流下，气体从塔底的气体口送入，流过填料的空隙，在填料层中与液体逆流接触进展传质。因气液两相组成沿塔高连续变化，所以填料塔属连续接触式的气液传质设备。1.2 填料塔的设计任务与步骤设计任务：用水吸收空气中混有的氨气
4、。 设计步骤：1根据设计任务和工艺要求，确定设计方案;2针对物系与别离要求，选择适宜填料；3确定塔径、填料层高度等工艺尺寸考虑喷淋密度；4计算塔高、与填料层的压降；5塔内件设计。1.3 填料塔设计条件与操作条件1. 气体混合物成分：空气和氨2. 空气中氨的含量: 6.0% 体积含量即为摩尔含量3. 混合气体流量6000m3/h4. 操作温度293K5. 混合气体压力101.3KPa6. 回收率99 %7. 采用清水为吸收剂8. 填料类型：采用聚丙烯鲍尔环填料第二节 精馏塔主体设计方案确实定2.1 装置流程确实定本次设计采用逆流操作：气相自塔低进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，即逆流操作
5、。逆流操作的特点是：传质平均推动力大，传质速率快，别离效率高，吸收剂利用率高。工业生产中多采用逆流操作。2.2 吸收剂的选择因为用水做吸收剂，故采用纯溶剂。2-1 工业常用吸收剂溶质 溶剂溶质溶剂氨水、硫酸丙酮蒸汽水氯化氢水二氧化碳水、碱液二氧化硫水硫化氢碱液、有机溶剂苯蒸汽煤油、洗油一氧化碳铜氨液2.3填料的类型与选择填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料两大类。本次采用散装填料。散装填料根据结构特点不同，又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料与球形填料等。鲍尔环是目前应用较广的填料之一，本次选用鲍尔环。工业塔常用的散装填料主要有Dn16Dn25Dn38 Dn76等几种
6、规格。同类填料，尺寸越小，别离效率越高，但阻力增加，通量减小，填料费用也增加很多。而大尺寸的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良与严重的壁流，使塔的别离效率降低。因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一规定。常用填料的塔径与填料公称直径比值D/d的推荐值列于。表3-1填料种类D/d的推荐值拉西环D/d2030鞍环D/d15鲍尔环D/d1015阶梯环D/d8环矩鞍D/d8工业上，填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类聚丙烯填料在低温低于0度时具有冷脆性，在低于0度的条件下使用要慎重，可选耐低温性能良好的聚氯乙烯填料。综合以上：选择塑料鲍尔环散装填料 Dn502.4 根底物性数据对低浓度吸收过程，溶
7、液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得 20 水的有关物性数据如下：1. 2. 3. 外表X力为:4. 5. 6. 1. 混合气体的平均摩尔质量为 (2-1)2. 混合气体的平均密度由 (2-2)R=8.3143. 混合气体黏度可近似取为空气黏度。查手册得20时，空气的黏度注： 1 1Pa.s=1kg/m.s由手册查得，常压下，20时，NH在水中的亨利系数为 E=76.3kpa在水中的溶解度: H=0.725kmol/m相平衡常数： (2-3)溶解度系数: (2-4) 料横算1. 进塔气相摩尔比为 (2-5) 2. 出他气相摩尔比为 (2-6) 3. 进塔惰性气体流量: (2-7) 因
8、为该吸收过程为低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式计算。即： (2-8)因为是纯溶剂吸收过程，进塔液相组成所以 选择操作液气比为 2-9L=1.2676356234.599=297.3860441kmol/h因为V(Y1-Y2)=L(X1-X2) X1第三节 填料塔工艺尺寸的计算填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料能高度的计算与分段3.1 塔径的计算1. 空塔气速确实定泛点气速法对于散装填料，其泛点率的经验值u/u=0.50.85贝恩Bain霍根Hougen关联式 ，即：=A-K 3-1即：所以：/9.81100/0.9171.1836/998.2=0.246053756UF=3.
9、974574742m/s其中：泛点气速，m/s;g 重力加速度，9.81m/sWL=5358.89572/h WV=7056.6kg/hA=0.0942； K=1.75；取u=0.7 =2.78220m/s 3-2 圆整塔径后 D=0.8m1. 泛点速率校核： m/s如此在允许X围内2. 根据填料规格校核：D/d=800/50=16根据表3-1符合3. 液体喷淋密度的校核：(1) 填料塔的液体喷淋密度是指单位时间、单位塔截面上液体的喷淋量。(2) 最小润湿速率是指在塔的截面上，单位长度的填料周边的最小液体体积流量。对于直径不超过75mm的散装填料，可取最小润湿速率。 3-3 3-4经过以上校验
10、，填料塔直径设计为D=800mm 合理。3.2 填料层高度的计算与分段 3-5 3-6 用对数平均推动力法求传质单元数3-7 3-8 = =0.006895气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算： 3-9即：w/t =0.37404748液体质量通量为： =WL/0.7850.80.8=10666.5918kg/(h)气体质量通量为： =600001.1761/0.64=14045.78025kg/(h)气膜吸收系数由下式计算： 3-10 =0.237(14045.78025100.622810-5)0.7(0.062280.0811.1761)0.3(1000.0818.314293)=
11、0.152159029kmol/(h kpa)液膜吸收数据由下式计算： (3-11=0.566130072m/h因为0.152150.3740100 3-12=8.565021kmol/(m3 h kpa) =0.566131000.37404=24.56912/h因为： =0.8346所以需要用以下式进展校正： 3-14 =19.5(0.699990.5)1.4 8.56502=17.113580 kmol/(m3 h kpa) 3-15=1 2.6 (0.69990.5)2.2 24.569123=26.42106/h 3-16 =1(117.1358+10.72526.4210)=9.038478 kmol/(m3 h kpa)3-17=234.5999.03847101.30.7850.64=0.491182m 3-18=0.4911829.160434=4.501360m,得=1.44.501=6.30m对于鲍尔环散装填料的分段高度推荐值为h/D=510。h=580010800=48 m计算得填料层高度为7000mm，故不需分段3.3 填料层压降的计算取 Eckert (通用压降关联图)；将操作气速(2.8886m/s) 代替纵坐标中的查表，DG50mm塑料鲍尔环的压降填料因子125代替纵坐标中的如此纵标值为：=0.1652
