课程设计筛板精馏塔的设计

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1、符号说明填料层的有效传质比表面积（m/m）; 填料层的润滑比表面积m/m；吸收因数;无因次; 填料直径，mm；填料当量直径，mm; 扩散系数，m/s； 塔径; 亨利系数，KPa; 重力加速度，kg/(m.h);溶解度系数，kmol /(m.KPa); 气相传质单元高度 ，m;液相传质单元高度，m; 气相总传质单元高度，m;液相总传质单元高度，m; 气膜吸收系数, kmol /(m.s.KPa);吸收液质量流速kg/(m.h); 液体喷淋密度;相平衡常数，无因次; 气相传质单元数，无因次;液相传质单元数，无因次; 气相总传质系数，无因次; 液相总传质系数，无因次; 总压，KPa ;分压，KPa

2、; 气体通用常数，kJ/(kmol.K) ;解吸因子; 空塔速度，m/s ; 液泛速度，m/s ; 混合气体体积流量，m3/s;液膜吸收系数kmol/(m2.s.kmol/m3); 气相总吸收系数kmol/(m.s);气膜吸收系数，kmol/(m2.s);液膜吸收系数，kmol/(m2.s);气相总吸收系数，kmol/(m2.s.kpa);液相总吸收系数kmol/(m.s);吸收剂用量kmol/h; kmol/s; 是吸收液量 kmol/h；吸收液质量流量kg/h； 吸收液流量，m/s密度kg/ m 填料因子， m-1 ; 摘要 吸收是利用混合气体中各组分在液体中的溶解度的差异来分离气态均相混

3、合物的一种单元操作。在化工生产中主要用于原料气的净化，有用组分的回收等。 填料塔是气液呈连续性接触的气液传质设备。塔的底部有支撑板用来支撑填料，并允许气液通过。支撑板上的填料有整砌和乱堆两种方式。填料层的上方有液体分布装置，从而使液体均匀喷洒于填料层上。 本次化工原理课程设计的目的是根据设计要求采用填料吸收塔的方法处理含有二氧化硫的混合物，使其达到排放标准。在设计中,主要以水吸收混合气中的二氧化硫，在给定的操作条件下对填料吸收塔进行物料衡算。本次设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算物料衡算、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，工艺流程图，主要设备的工艺条件图等内容。关键词： 水 填料

4、塔 吸收 丙酮 低浓度课程设计任务书1112学年 上 学期 11 年 12 月20日专业应用化工技术班级应化105（1）班课程名称精馏塔设计设计题目筛板精馏塔的设计指导教师杨智勇起止时间2012/6/102011/6/24周数2设计地点教学楼设计目的：1.培养和锻炼学生查阅资料收集数据选用公式的能力。2.培养和锻炼学生正确选择参数的能力。3.培养和锻炼学生不仅正确而且迅速进行工程计算。4.掌握化工原理课程设计基本程序和方法。设计任务或主要技术指标：设计一个每小时处理量为，吸收剂为清水，入塔气中空气含丙酮为，出塔气体中丙酮气流量为入塔丙酮流量的，本设计采用逆流操作，选用适当的填料吸收塔，以达到设

5、计分离要求。设计进度与要求：1拟订题目和课程设计指导书（包括课程设计目的、内容、要求、进度、成绩评定等），制定具体考核形式（一般应采用平常情况和答辩相结合方式）并于课程设计开始时向学生公布。2完整的课程设计应由设计草稿书和任务书组成。草稿书不上交系里，是备指导老师检查之用，以督促学生按时完成设计及防止学生间抄袭。任务书应上交按照指定格式编排好的电子版及打印版。7月8日前上交系里。主要参考书及参考资料：1谭天恩，麦本熙，丁惠华主编.化工原理（上下册）.北京：化学工业出版社，19982化学工程手册编辑委员会.第12篇.气体吸收.北京：化学工业出版社,19823化学工程手册编辑委员会.第13篇.气液

6、传质设备.北京：化学工业出版社，19824化工原理教研室.化工原理课程设计指导书.吉林：吉林化工学院编，19995匡国柱，史启才主编. 化工单元过程及设备课程设计.化学工业出版社，2002 6陈敏恒，丛德滋，方图南,齐鸣斋编.化工原理(上下册).上海：化学工业出版社,2004 7大连理工化工原理教研室.化工原理课程设计.沈阳：大连理工大学出版社, 1996教研室主任（签名） 系（部）主任（签名） 年 月 日目录1.简述- 1 -1.1 吸收概念- 1 -1.2吸收的应用- 1 -1.3化工生产对塔设备的要求- 2 -1.4塔设备在化工生产中的作用和地位- 2 -2.设计方案- 3 -2.1吸收

7、剂的选择- 3 -2. 2吸收工艺流程的确定- 4 -2.2.1吸收工艺流程- 4 -2.2.2吸收工艺流程图及工艺过程说明- 4 -2.3填料的选择- 5 -2.3.1填料种类的选择- 5 -2.3.2.填料尺寸的选择- 5 -2.3.3.填料材质的选择- 6 -2.4操作参数的选择- 6 -2.4.1操作温度的选择- 6 -2.4.2操作压力的选择- 6 -3.吸收的工艺计算- 7 -3.1 基础物性数据- 7 -3.2 填料塔的工艺尺寸的计算- 8 -3.2.1塔径的计算- 8 -3.2.2 填料层高度H的计算- 10 -3.2.3填料层压降计算- 12 -3.2.4塔附属高的确定- 1

8、3 -3.2.5人孔- 14 -3.3辅助设备的计算及选型- 14 -3.3.1液体分布器- 14 -3.3.2填料支承装置- 15 -3.3.3填料限定装置- 15 -3.3.4气体和液体的进出口装置- 16 -3.3.5离心泵的选择与计算- 16 -4、工艺计算数据汇总表- 18 -5、 对本次设计的评述及总结- 19 -6、 工艺流程图图- 20 -7、 参考文献- 22 -课程设计评定意见- 23 -化工原理课程设计1.简述1.1 吸收概念在化工生产中,经常要处理各种原料、中间产物、粗产品。这些物料几乎都是混合物,而且大部分都是均相物系,往往不能满足生产要求,需要把它们分离成较为纯净的

9、物质。为了实现这种分离,常利用均相物系中不同组分的某种性质差异,使其中的一种组分(或几种组分),在分离设备所提供的两相物系界面上,通过充分的接触,从一相转移到另一相,其它组分仍保留在原物系中,从而实现了分离。这种分离是物质在相际间的转移过程,即物质传递过程,也是化工生产中的单元操作。吸收就是这种以物质分离为目的的单元操作。 吸收塔是实现吸收操作的设备。按气液相接触形态分为三类。第一类是气体以气泡形态分散在液相中的板式塔、鼓泡吸收塔、搅拌鼓泡吸收塔；第二类是液体以液滴状分散在气相中的喷射器、文氏管、喷雾塔；第三类为液体以膜状运动与气相进行接触的填料吸收塔和降膜吸收塔。塔内气液两相的流动方式可以逆

10、流也可并流。通常采用逆流操作，吸收剂以塔顶加入自上而下流动，与从下向上流动的气体接触，吸收了吸收质的液体从塔底排出，净化后的气体从塔顶排出。 填料是填料塔的核心，它提供了塔内气液两相的接触面，填料与塔的结构决定了塔的性能。填料必须具备较大的比表面，有较高的空隙率、良好的润湿性、耐腐蚀、一定的机械强度、密度小、价格低廉等。常用的填料有拉西环、鲍尔环、弧鞍形和矩鞍形填料，20世纪80年代后开发的新型填料如QH1型扁环填料、八四内弧环、刺猬形填料、金属板状填料、规整板波纹填料、格栅填料等，为先进的填料塔设计提供了基础。 填料塔适用于快速和瞬间反应的吸收过程，多用于气体的净化。该塔结构简单，易于用耐腐

11、蚀材料制作，气液接触面积大，接触时间长，气量变化时塔的适应性强，塔阻力小，压力损失为300700Pa，与板式塔相比处理风量小，空塔气速通常为0512m/s，气速过大会形成液泛，喷淋密度68m3(m2，h)以保证填料润湿，液气比控制在210Lm3。填料塔不宜处理含尘量较大的烟气，设计时应克服塔内气液分布不均的问题。 用以进行吸收操作的塔器。利用气体混合物在液体吸收剂中溶解度的不同，使易溶的组分溶于吸收剂中，并与其他组分分离的过程称为吸收。操作时，从塔顶喷淋的液体吸收剂与由塔底上升的气体混合物在塔中各层填料或塔盘上密切接触，以便进行吸收。伴有化学反应的吸收叫化学吸收。按吸收时气液作用方式吸收塔可分

12、为表面式、膜式、喷淋式和鼓泡式等。1.2吸收的应用吸收在工业生产中得到广泛应用，大致分为以下几种：（1）原料气的净化 为除去原料气所含的杂质，吸收可以说是最常用的方法。就杂质的浓度来说，多数很低，但因危害大而仍要求很高的净化率，如煤气中的H2S含量一般远低于1%（体积分数），但净化率仍要求高于90%；也有初始浓度相当高的。（2）有用组份的回收 如从焦炉煤气中用水回收氨，再用洗油回收粗苯蒸汽，以及从某些干燥废气中回收有机溶剂蒸汽等。（3）某些产品的制取 将气体中需用的成分以指定的溶剂吸收出来，成分溶液态的产品或半成品。如甲醇（乙醇）蒸汽经氧化后，用水吸收以制成甲醛（乙醛）办成品等。（4）废弃的治

13、理 很多工业废气中含有SO2、NOx（主要是NO及NO2）、汞蒸汽等有害气体成分，虽然浓度一般很低，但对人体和环境仍危害甚大而必须进行处理。这类环境保护问题在我国已愈来愈受到重视。选择适当的工艺和溶剂进行吸收，是废气治理中应用较广的方法。当然，以上目的有时也难以截然分开，如干燥废气中的有机溶剂，能回收下来就很有价值，任其排放则会污染大气。1.3化工生产对塔设备的要求吸收操作是气液两相之间的接触传质过程，吸收操作的成功与否在很大程度上决定于溶剂的性质，特别是溶剂与气体混合物之间的相平衡关系。塔设备除了应满足特定的化工工艺条件(如温度、压力及耐腐蚀)外,为了满足工业生产的需要还应达到下列要求:（1

14、）生产能力大,即气液处理量大；（2）高的传质和传热效率,即气液有充分的接触空间、接触时间和接触面积；（3）操作稳定,操作弹性大,即气液负荷有较大波动时仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作,且塔设备应能长期连续运转；（4）流体流动的阻力小,即流体通过听设备的压力降小,以达到节能降低操作费用的要求；（5）结构简单可靠,材料耗用量小,制造安装容易,以达到降低设备投资的要求。1.4塔设备在化工生产中的作用和地位塔设备是化学工业、石油工业、石油化工等生产中最重要的设备之一。在塔设备中能进行的单元操作有:精馏、吸收、解吸、气体的增浓及冷却等。在化工、石油化工及炼油厂中,塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额,以及三废处