填料塔课程设计
填料塔课程设计
目录前言 (1)第一章概述 (4)1.1 吸收的目的 (4)1.2 吸收塔的用途 (4)1.3 设计方案的确定 (4)第二章填料吸收塔概况 (7)2.1填料吸收塔 (7)2.2流向选择 (7)2.3吸收剂的选择 (8)2.4填料的相关内容 (8)第三章基本数据 (12)3.1操作条件 (12)3.2相关物性参数 (12)3.3设计参数 (12)3.4基本数据换算 (12)第四章吸收塔的设计 (13)4.1乙醇--水气液平衡相图 (13)4.2吸收剂用量、塔径、压降及填料层高度计算 (13)第五章塔的结构设计 (17)5.1筒体的设计 (17)5.2封头的设计 (17)5.3除沫器的设计 (18)5.4液体进料管设 (19)5.5喷淋装置设计 (19)5.6法兰的设计 (20)5.7填料压板的设计 (20)5.8填料支撑装置的设计 (20)5.9手孔的设计 (21)5.10吸收塔支座的设计 (21)5.11气体进料管设计 (21)5.12液体出料管设计 (22)5.13气体出管设计 (22)5.14泵的选择 (22)第六章填料吸收塔主要尺寸 (23)设计小结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附图：填料吸收塔装配图前言第一章概述1.1吸收的目的在化学工业中，经常需将气体混合物中的各个组分加以分离，其目的是：（1）回收或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品；（2）除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理，或除去工业放空尾气的有害物质，以免污染大气。
1.2吸收塔的用途塔设备是炼油、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结构型式，可分为板式塔与填料塔两大类。
按气﹑液两相接触方式的不同可将吸收设备分为级式接触与微分接触两大类，填料塔即为微分接触式气液传质设备。
板式塔内设置一定数量塔板，气体以泡沫或喷射形式穿过板上液层进行物质和热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。
化工原理课程设计甲醇填料吸收塔设计
投资估算及经济效益分析
投资估算
根据甲醇填料吸收塔的设计方案，对设备、材料、安装、调试等各方面的费用进行详细估算，以确保投资预算的 准确性。
经济效益分析
通过对比不同设计方案的经济效益，包括投资回报率、净现值、内部收益率等指标，评估甲醇填料吸收塔的经济 效益，为决策提供依据。
环保法规遵守情况说明
在甲醇吸收塔周围设置防火墙或 防火带，防止火灾蔓延。同时， 塔体上应设置明显的安全警示标 志和灭火器材。
防爆措施
对于可能存在爆炸危险的区域， 应采取相应的防爆措施，如设置 防爆门、防爆窗等。此外，还应 对塔体进行定期检查和维修，确 保设备完好无损。
防毒措施
甲醇具有一定的毒性，因此在设 计过程中应采取相应的防毒措施 。例如，在塔体上设置排风口和 通风设备，确保空气流通；工作 人员在操作时应佩戴防毒面具和 防护服等个人防护用品。
化工原理课程设计甲 醇填料吸收塔设计
目录
• 课程设计背景与目的 • 甲醇填料吸收塔基本原理 • 设计方案制定与参数选择
目录
• 工艺流程设计与优化 • 设备布置与管道设计 • 控制系统设计与实现 • 经济评价与环保考虑
01
课程设计背景与目的
化工原理课程设计意义
01 02
理论与实践结合
化工原理课程设计是连接化工理论学习与工程实践的重要桥梁，通过课 程设计，学生可以将所学的化工原理知识应用于实际工程问题中，加深 对理论知识的理解和掌握。
塔内件设计与优化
通过对塔内件（如分布器、收集器、再分布器等）的设计和优化，实现气液均匀分布、减少返混和降低压降等目标， 从而提高吸收效率和降低能耗。
操作条件优化
通过对操作条件（如温度、压力、流量等）的优化，使吸收塔在最佳工况下运行，提高吸收效率和产品 质量，降低能耗和废弃物排放。
填料塔化工原理课程设计
填料塔化工原理课程设计填料塔是一种常见的化工设备，广泛应用于化工、环保、石油等领域。
填料作为塔内的主要组成部分，对于塔内的传质、反应等过程起着至关重要的作用。
因此，在化工原理课程设计中，填料塔的设计和优化是必不可少的一部分。
填料塔化工原理课程设计主要包括以下内容：一、填料的选择和设计填料的种类繁多，不同的填料有着不同的物理化学性质和结构特征，对于塔内传质、反应等过程有着重要的影响。
在填料选择时，需要根据实际工艺要求和特定条件进行选择，同时考虑填料的成本、维护和清洗难度等因素。
设计填料塔需要考虑的因素包括：填料堆积密度、总塔体积、填料层数、塔径、塔高、塔底和塔顶结构等。
这些因素需要通过计算和模拟来确定最佳的设计参数，以满足特定的工艺要求。
二、塔内流体传输和传质填料塔中的流体传输和传质是塔内传质过程的关键。
塔内传质过程可以用物理和数学模型来描述和分析，以确定传质速率、传质效率等基本参数。
主要的传质模型包括：对流传质、扩散传质、反应传质等。
对于填料塔的设计和优化，需要进行流体传输和传质的数值模拟和实验验证。
实验验证可以通过建立实验装置，通过对工艺参数和填料种类的变化，来实现对塔内传质的观测和分析。
数值模拟可以基于参数偏微分方程或者多相流模型，来模拟塔内传质过程，从而得到设计和优化的基本参数。
三、塔内反应过程填料塔中的反应过程是化工原理课程设计的另一个关键部分。
填料塔由于具有大量的表面积、液膜和气液界面，为反应过程提供了良好的反应条件。
塔内反应过程主要包括：吸收、脱吸附、萃取、沉淀等反应过程。
在设计和优化填料塔反应过程时，需要考虑多种因素，如反应物浓度、反应速率、塔高、填料种类等。
通过物理学和化学动力学等基本原理，可以建立反应过程的模型，从而对反应过程进行分析和优化设计。
四、优化设计与实践填料塔化工原理课程设计的最后一部分是优化设计与实践。
通过对填料塔的设计和优化，可以实现工艺目标的达成。
同时，优化设计也需要根据实际情况和运行经验进一步调整和改善，以适应工艺的不断发展和变化。
吸收填料塔的课程设计
吸收填料塔的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解吸收填料塔的基本概念，掌握其工作原理和应用场景。
2. 学生能够掌握吸收填料塔的构造、性能参数及其对吸收效率的影响。
3. 学生能够掌握吸收填料塔的设计原则和计算方法。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，进行吸收填料塔的选型和计算。
2. 学生能够分析吸收填料塔在实际工程中的应用，并提出优化方案。
3. 学生能够通过实验和模拟等方法，验证吸收填料塔的设计效果。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到吸收填料塔在环保和节能领域的重要意义，增强环保意识。
2. 学生通过吸收填料塔的学习，培养解决实际工程问题的兴趣和自信心。
3. 学生在团队协作中，培养沟通、交流和合作的能力。
课程性质：本课程为化学工程与工艺专业的一门专业课程，旨在帮助学生掌握吸收填料塔的基本理论、设计和应用。
学生特点：学生已具备一定的化学基础和工程观念，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求：结合实际案例，采用理论教学、实验操作和课后练习相结合的方式，使学生能够将所学知识应用于实际工程问题。
在教学过程中，注重培养学生的创新能力、实践能力和团队协作能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，并为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 吸收填料塔的基本概念与工作原理- 吸收填料塔的定义及其在化工中的应用- 吸收填料塔的工作原理及分类2. 吸收填料塔的构造与性能参数- 填料的种类、结构及其对吸收效率的影响- 填料塔的流体力学性能和传质性能参数3. 吸收填料塔的设计原则与计算方法- 设计原则及其考虑因素- 填料塔的塔径、塔高、填料层高度等计算方法4. 吸收填料塔的选型与应用- 填料塔选型的原则及方法- 填料塔在化工、环保等领域的应用案例5. 实验与模拟- 吸收填料塔的实验操作方法- 计算机模拟在吸收填料塔设计中的应用教学大纲安排：第一周：吸收填料塔的基本概念与工作原理第二周：吸收填料塔的构造与性能参数第三周：吸收填料塔的设计原则与计算方法第四周：吸收填料塔的选型与应用第五周：实验与模拟教学及课后实践教学内容依据课程目标和教材章节进行安排，注重理论与实践相结合，通过讲解、案例分析、实验和模拟等多种方式，使学生掌握吸收填料塔的相关知识。
化工原理课程设计(规整填料塔)
填料精馏塔设计任务书一、设计题目：填料塔设计二、设计任务：苯-甲苯精馏塔设计三、设计条件：1、年处理含苯41%（质量分数，下同）的苯-甲苯混合液3万吨；2、产品苯含量不低于96%；3、残液中苯含量不高于1%；4、操作条件：填料塔的塔顶压力：4kPa（表压）进料状态：自选回流比：自选加热蒸汽压力：101.33kPa（表压）5、设备型式：规整填料塔6、设备工作日：300天/年，24h连续运行四、设计内容和要求目录第1章流程的确定和说明 (3)1.1加料方式 (3)1.2进料状态 (3)1.3冷凝方式 (3)1.4回流方式 (3)1.5加热方式 (3)1.6加热器 (4)第2章精馏塔设计计算 (5)2.1操作条件和基础数据 (5)2.1.1操作压力 (5)2.1.2基础数据 (5)2.2精馏塔工艺计算 (7)2.2.1物料衡算 (7)2.2.2热量衡算 (9)2.2.3理论塔板数计算 (11)2.3精馏塔的主要尺寸 (12)2.3.1精馏塔设计的主要依据 (12)2.3.2塔径设计计算 (15)2.3.3填料层高度的计算 (16)第3章附属设备及主要附件的选型计算 (17)3.1冷凝器 (17)3.1.1计算冷却水流量 (18)3.1.2冷凝器的计算与选型 (18)3.2再沸器 (18)3.2.1间接加热蒸汽 (18)3.2.2再沸器加热面积 (18)3.3塔内其他结构 (19)3.3.1接管的计算与选择 (19)3.3.2液体分布器 (20)3.3.3除沫器 (21)3.3.4液体再分布器 (22)3.3.5填料支撑板的选择 (22)3.3.6塔底设计 (23)3.3.7塔的顶部空间高度 (23)第4章结束语 (24)参考文献 (25)第1章流程的确定和说明1.1加料方式加料分两种方式：泵加料和高位槽加料。
高位槽加料通过控制液位高度，可以得到稳定流量，但要求搭建塔台，增加基础建设费用：泵加料属于强制进料方式，泵加料易受温度影响，流量不太稳定，流速也忽大忽小，影响传质效率。
化工原理课程设计填料塔的设计
06 结论与展望
课程设计的总结与收获
01
02
03
04
设计流程掌握
通过填料塔的设计，掌握了从 需求分析、方案设计、详细设 计到最终实现的完整流程。
理论知识应用
将所学的化工原理知识应用于 实际设计中，加深了对理论知
识的理解和应用能力。
团队协作能力
在小组合作中，提高了团队协 作和沟通能力，学会了如何在
热力学第一定律
能量守恒定律，表示系统 能量的转化和守恒。
热力学第二定律
熵增加原理，表示自发反 应总是向着熵增加的方向 进行。
理想气体定律
描述气体状态变化的基本 规律。
填料塔的热量平衡与效率
热量平衡
填料塔在操作过程中，需要保持 热量平衡，即进料和出料的热量 与热源和冷源的热量交换达到平 衡状态。
效率计算
填料的作用
填料在填料塔中起到关键作用，它能够提供足够大的表面 积以促进气液间的接触，从而实现高效的传质和传热。
填料塔的工作原理
在填料塔中，液体从顶部淋下，通过填料层时与气体充分 接触，实现传质和传热。气体在填料的缝隙中流动，与液 体进行逆流接触，完成传质和传热过程。
02 填料塔的工艺设计
工艺流程
提高解决问题能力
面对实际工程问题，学生需要 独立思考、分析和解决问题， 提高解决实际问题的能力。
培养团队协作精神
课程设计通常以小组形式进行 ，学生需要分工合作、相互配
合，培养团队协作精神。
填料塔的基本概念和原理
填料塔的定义
填料塔是一种常用的化工设备，主要用于气液传质和传热 过程。它由塔体、填料、液体分布器、气体分布器和再分 布器等组成。
填料塔的流体力学性能
流体阻力
化工原理课程设计填料塔
目录第1章概述 (3)1.1吸收技术概况 (3)1.2吸收设备的发展 (3)1.3吸收在工业生产中的应用 (4)1.4丙酮的性质 (5)第2章方案比选 (7)2.1方案选择与对比 (7)2.2吸收剂的比选 (8)2.3填料的作用以及选择 (9)2.4操作参数的选择 (12)2.5流向选择 (12)2.6吸收剂再生方法的选择 (12)2.7操作参数的选择 (13)第3章吸收塔的工艺计算 (14)3.1基础物性数据 (14)3.1.1 气液相物性数据 (14)3.1.2物料计算 (14)3.2塔径计算 (15)3.3填料层高度确定 (18)3.3.1. 传质单元数计算 (18)3.3.2 传质单元高度计算 (18)3.3.3填料层高度的计算 (20)第四章塔的结构设计 (21)4.1筒体的设计 (21)4.2封头设计 (21)4.3除沫器设计 (21)4.4液体进料管的设计 (22)4.5液体出料管的设计 (22)4.6气体进料管的设计 (22)4.7气体出料管的设计 (23)4.8填料支撑板设计 (23)4.9填料压板 (23)4.10体分布装置 (23)4.11再分布器 (24)4.12气体入塔分布器 (24)4.13法兰的设计 (25)4.14手孔的设计 (25)4.15吸收塔支座的设计 (25)4.16泵的选择 (26)4.17吸收塔高度的计算 (26)填料吸收塔主要尺寸 (27)课程设计心得 (28)参考文献 (29)第1章概述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，其基本原理是利用气体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。
在化工生产中，原料气的净化，气体产品的精制，治理有害气体保护环境等方面得到了广泛的应用。
在研究和开发吸收过程中，在方法上多从吸收过程的传质速率着手，希望在整个设备中，气液两相为连续微分接触过程，这一特点则与填料塔得到了较好的结合。
填料吸收塔课程设计(1)
一设计任务书（一）设计题目过程填料吸收塔的设计：试设计一座填料吸收塔，用于脱除焙烧水吸收SO2炉送出的混合气体(先冷却)中的SO2，其余为惰性组分，采用清水进行吸收。
（二）操作条件（1）操作压力常压混合气体的温度23℃（2）操作温度 20℃（三）设计内容（1）吸收塔的物料衡算；（2）吸收塔的工艺尺寸计算；（3）填料层压降的计算；（4）液体分布器简要设计；（5）吸收塔接管尺寸计算；（6）绘制吸收塔设计条件图；（7）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
二设计方案简介2.1方案的确定用水吸收SO属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流2不作为产品，故采用纯溶剂。
程。
因用水作为吸收剂，且SO22.2填料的类型与选择的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散对于水吸收SO2装填料。
在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用DN38聚丙烯阶梯环填料。
阶梯环是对鲍尔环的改进。
与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半，并在一端增加了一个锥形翻边。
由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。
锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。
阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。
2.3设计步骤本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计（一）吸收塔的物料衡算；（二）填料塔的工艺尺寸计算；主要包括：塔径，填料层高度，填料层压降；（三）设计液体分布器及辅助设备的选型；（四）绘制有关吸收操作图纸。
三、工艺计算3.1基础物性数据3.1.1 液相物性数据对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。
由手册查得，25℃时水的有关物性数据如下：密度为ρL=998.2 kg/m3粘度为μL=0.001Pa·s=3.6kg/(m·h)表面张力为σL =72.6×310-N/m=940896kg/h2SO2在水中的扩散系数为 DL=1.47×10-9m2/s=5.29×10-6m2/h（依Wilke-Chang0.518r0.6()1.85910M TDVφμ-=⨯计算，查《化学工程基础》）3.1.2 气相物性数据设进塔混合气体温度为23℃，混合气体的平均摩尔质量为M Vm=Σy i M i=0.05×64.06+0.95×29=30.75g/mol 混合气体的平均密度为ρVm =PM/RT=101.325×30.75/（8.314×298.15）=1.257kg/ m 3混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得25℃空气的粘度为 μV =1.83 ×10-5Pa•s=0.066kg/(m•h) 查手册得SO 2在空气中的扩散系数为 D V =1.422×10-5m 2/s=0.051 m 2/h （依 1.7500()P T D D P T =计算，其中273K 时，1.013×10-5Pa 时SO2在空气中的扩散系数为1.22×10-5m 2/s ，查《化学工程基础》）3.1.3 气液相平衡数据由手册查得，常压下25℃时SO 2在水中的亨利系数为 E=3.55×103kPa 相平衡常数为m=E/P=3.55×103/101.3=35.04溶解度系数为H=ρ/EM=998.2/3.55×103×18.02=0.0156kmol/kPa m33.1.4 物料衡算(l). 进塔混合气中各组分的量近似取塔平均操作压强为101.3kPa ，故： 混合气量＝ 273.1511800()72.93273.152322.4=+kmol ／h混合气SO 2中量＝72.93×0.05＝3.65kmol ／h＝3.65×64.06=233.82k g ／h设混合气中惰性气体为空气，则混合气中空气量＝72.93-3.65＝69.28kmol ／h＝69.28×29＝2009kg ／h(2)．混合气进出塔的摩尔组成120.053.65(10.97)0.0015869.28 3.65(10.97)y y =-==+- （3）混合气进出塔摩尔比组成 进塔气相摩尔比为111y 0.050.05261y 10.05Y ===-- 出塔气相摩尔比为21(1)0.0526(10.97)0.001578A Y Y ϕ=-=-=（4）出塔混合气量出塔混合气量=69.28+3.65×0.03=69.3895kmol/h （5）吸收剂（水）的用量L该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算12min 12()Y Y LY V X m-=-对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为X 2=0min 0.05260.001578()34.010.0526/35.040L V -==- 取操作液气比为min 1.3()L LV V = 1.334.0144.2LV=⨯= 44.269.283063.377L =⨯= kmol/h (6)塔底吸收液组成X 11212()()V Y Y L X X -=-169.28(0.05260.001578)0.001153063.377X ⨯-==(7)操作线方程 依操作线方程223063.377()0.00157869.28L L Y X Y X X V V =+-=+44.30.001578Y X =+3.2填料塔的工艺尺寸的计算 3.2.1塔径的计算采用Eckert 通用关联图计算泛点气速。
课程设计(填料塔).
填料塔课程设计设计题目：甲醇-水分离过程填料精馏塔设计院别：化学化工学院专业：化学工程与工艺姓名：钟阳飞1.甲醇水溶液填料塔设计1.设计题目甲醇溶液,组成为甲醇30%、水70%（质量分数），设计一精馏塔，塔顶馏出液含甲醇98%(质量分数),塔底废水中水含量为99%,处理量为20万吨/年。
2.操作条件(1)塔顶操作压力常压。
(2)进料热状态饱和液体进料(3)回流比 4:1(4)塔底压力 0.3MPa(表压)3.塔板类型填料塔4.设计内容(1)物料衡算；(2)平衡级数；(3)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；(4)精馏塔的塔体工艺尺寸（塔高、他经、填料的类型及填料量等）计算；（5）填料层压降的计算；（6）液体分布器的简要设计；（7）精馏塔接管尺寸的计算；cbi填料塔结构图塔体支撑板填料段固定压板液体分布器除雾器排液口液面计接口人孔吸入液入口测压口排气口测湿口进气口釜液出口654321符号意义ihgfedcba符号人图绘652b 填料塔结构图塔体支撑板填料段固定压板液体分布器除雾器排液口液面计接口人孔吸入液入口测压口排气口测湿口进气口釜液出口654321符号意义i h g f e d c b a 符号孙杰 吴国耀人图绘2.精馏塔的物料衡算2.1原料液及塔顶和塔底的摩尔分率甲醇的摩尔质量 A M =32.04kg/kmol 水的摩尔质量 B M =18.02kg/kmol194.002.18/7.004.32/3.004.32/3.0=+=F x965.002.18/02.004.32/98.004.32/98.0=+=D x006.002.18/99.004.32/01.004.32/01.0=+=W x2.2物料衡算图 名 绘图人 填料支撑装置原料处理量：34.134023.2224300200000000=⨯⨯=F kmol/h=7.716kg/h D=262.76kmol/h=2.307kg/sW=1077.58kmol/h=5.409kg/s 总物料衡算： F=D+W甲醇物料衡算： W D F Wx Dx Fx += 联立解得： D=28.54kmol/h W=58.97kmol/h3.由气液相图求出D t W t F t 精t 提t 全t图2.4（1）甲醇-水t-x-y 相图图2.4（2）甲醇-水x-y 相图塔顶：5.66=D t ℃ 釜液：5.99=W t ℃ 进料：5.83=F t ℃ 精馏段：75=dm t ℃ 提馏段：5.91=wm t ℃ 全塔：832=+=wd t t t ℃ 4.物性数据处理4.1平均摩尔质量1-mol .g 51.31)x 1(x =-+=B D A D M M M 液顶1-mol .g 5486.31y -1y =+=B D A D M M M ）（气顶-1mol .g 87.23)y 1(y =-+=B F A F M M M （气相进料）2464.20)x 1(x =-+=B F A F M M M 液相进料1-mol .g 08424.18x x -1=+=B W A W M M M ）（液釜1-mol .g 1-mol .g 294.18=气釜M4.2 气相密度的计算KPa P F 63.10797.033.101=⨯+= KPa P D 3.101=MPa P W 3.0=a 03.1032KP P P P FD =+=精a 82.2032KP P P P WF =+=提由公式）（15.273t +=R MPρ可求3m g 37.2K w =气相ρ3m g 866.0K D =气相ρ3m g 1317.1K F =气相ρ4.3液相密度计算内插关系式： )(10下下上下t t --+=ρρρρ液相混合物密度：BBA Aa a ρρρ+=1其中，a 、B a 分别为A ，B 组分的质量分率，A ρ 、B ρ分别为A ，B 纯组分的密度。
氨吸收填料塔的课程设计
氨吸收填料塔的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握氨吸收填料塔的基本结构和工作原理；2. 了解氨吸收填料塔在化工生产中的应用及重要性；3. 掌握氨吸收填料塔的物料平衡和热量平衡计算方法；4. 学会分析氨吸收填料塔的操作参数对吸收效果的影响。
技能目标：1. 培养学生运用化学知识解决实际问题的能力；2. 培养学生进行实验操作、数据收集和处理的能力；3. 提高学生分析、解决化工过程中填料塔相关问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化学学科的兴趣，激发他们探索科学奥秘的热情；2. 培养学生关注环保，认识到化学技术在环境保护中的重要作用；3. 培养学生的团队合作精神，提高他们沟通、交流的能力。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在通过理论教学和实验操作相结合的方式，使学生在掌握氨吸收填料塔相关知识的基础上，能够将其应用于实际问题的分析和解决。
通过本课程的学习，学生将具备以下具体学习成果：1. 能够描述氨吸收填料塔的结构、工作原理及应用场景；2. 能够正确进行氨吸收填料塔的物料平衡和热量平衡计算；3. 能够分析操作参数对氨吸收填料塔吸收效果的影响，并提出优化方案；4. 能够熟练操作实验设备，收集和处理实验数据，撰写实验报告；5. 能够积极参与团队合作，有效沟通，共同解决问题。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下几部分：1. 氨吸收填料塔的基本概念及分类- 氨吸收填料塔的定义及作用- 填料塔的分类及特点2. 氨吸收填料塔的结构与工作原理- 填料塔的结构组成- 氨吸收填料塔的工作原理- 填料塔在化工生产中的应用3. 氨吸收填料塔的物料平衡和热量平衡- 物料平衡计算方法- 热量平衡计算方法- 实际操作中的影响因素4. 操作参数对氨吸收填料塔吸收效果的影响- 气液两相流动特性- 填料塔操作参数的优化- 操作参数对吸收效果的影响分析5. 氨吸收填料塔的实验操作与数据处理- 实验设备的使用方法- 实验数据的收集与处理- 实验报告的撰写教学大纲安排如下：第一周：氨吸收填料塔的基本概念及分类第二周：氨吸收填料塔的结构与工作原理第三周：氨吸收填料塔的物料平衡和热量平衡第四周：操作参数对氨吸收填料塔吸收效果的影响第五周：氨吸收填料塔实验操作与数据处理三、教学方法针对本章节内容，采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：- 对于氨吸收填料塔的基本概念、结构、工作原理等理论性较强的内容，采用讲授法进行教学，使学生系统、全面地掌握相关知识；- 讲授过程中注重与实际应用相结合，通过举例说明，增强学生的理解和记忆。
填料塔的设计完整版
填料塔的设计HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】目录前言世界卫生组织和联合国环境组织发表的一份报告说：“空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实。
”如果人类生活在污染十分严重的空气里，那就将在几分钟内全部死亡。
工业文明和城市发展，在为人类创造巨大财富的同时，也把数十亿吨计的废气和废物排入大气之中，人类赖以生存的大气圈却成了空中垃圾库和毒气库。
因此，大气中的有害气体和污染物达到一定浓度时，就会对人类和环境带来巨大灾难，对有害气体的控制更必不可少。
一．设计任务书1.设计目的通过对气态污染物净化系统的工艺设计，初步掌握气态污染物净化系统设计的基本方法。
培养学生利用所学理论知识，综合分析问题和解决实际问题的能力、绘图能力、以及正确使用设计手册和相关资料的能力。
2.设计任务试设计一个填料塔，常压，逆流操作，操作温度为25℃，以清水为吸收剂，吸收脱除混合气体中的NH 3，气体处理量为1500m 3/h ，其中含氨%（体积分数），要求吸收率达到99%，相平衡常数m=。
3.设计内容和要求1）研究分析资料。
2）净化设备的计算，包括计算吸收塔的物料衡算、吸收塔的工艺尺寸计算、填料层压降的计算及校核计算。
3）附属设备的设计等。
4）编写设计计算书。
设计计算书的内容应按要求编写，即包括与设计有关的阐述、说明及计算。
要求内容完整，叙述简明，层次清楚，计算过程详细、准确，书写工整，装订成册。
设计计算书应包括目录、前言、正文及参考文献等，格式参照学校要求。
5）设计图纸。
包括填料塔剖面结构图、工艺流程图。
应按比例绘制，标出设备、零部件等编号，并附明细表，即按工程制图要求。
图纸幅面、图线等应符合国家标准；图面布置均匀；符合制图规范要求。
6）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
二．设计资料1.工艺流程采用填料塔设计，填料塔是塔设备的一种。
塔内填充适当高度的填料，以增加两种流体间的接触表面。
填料塔课课程设计书
填料塔课课程设计书一、教学目标本课程旨在让学生了解填料塔的基本概念、结构、工作原理和应用领域，掌握填料塔的设计计算方法，培养学生的工程实践能力和创新意识。
具体目标如下：1.知识目标：（1）掌握填料塔的定义、分类和基本结构。
（2）了解填料塔的工作原理和性能参数。
（3）学会填料塔的设计计算方法。
（4）了解填料塔在化工、环保等领域的应用。
2.技能目标：（1）能够运用所学知识对填料塔进行初步设计。
（2）具备分析解决填料塔实际问题的能力。
（3）具备查阅相关资料、文献的能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的环保意识，使学生在实际工程中能够充分考虑环保因素。
（2）培养学生团队合作精神，提高学生的沟通与协作能力。
（3）培养学生勇于创新、敢于实践的精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.填料塔的基本概念、分类和基本结构。
2.填料塔的工作原理和性能参数。
3.填料塔的设计计算方法。
4.填料塔在化工、环保等领域的应用实例。
5.填料塔的最新研究动态和发展趋势。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：用于传授填料塔的基本概念、理论和设计方法。
2.案例分析法：通过分析实际工程案例，使学生更好地理解填料塔的应用。
3.实验法：学生进行填料塔性能实验，提高学生的实践能力。
4.讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，培养学生的创新思维。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：《化工原理》、《填料塔设计与应用》等。
2.参考书：《化工设备设计手册》、《填料塔研究进展》等。
3.多媒体资料：相关视频、图片、动画等。
4.实验设备：填料塔性能实验装置。
5.网络资源：相关学术期刊、论文、企业案例等。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化的评估方式，以全面、客观地评价学生的学习成果。
评估方式包括：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等环节，评估学生的学习态度和积极性。
填料塔—化工原理课程设计
一、设计方案的确定1.1填料塔的结构填料塔的主要构件为包括：填料、液体分布器、填料支承板、液体再分布器、气体和液体进出口管等。
其塔体为一圆形筒体，筒体内分层装有一定高度的填料。
液体由塔顶自上而下沿填料的表面成膜状流下。
如填料层较高，一般设有液体再分布器，以减弱壁流现象带来的不良影响。
气液两相在塔内进行接触传质。
其填料塔的结构见图如下：1.2吸收剂的选择对于SO2的吸收，常用的吸收剂有浓碳酸、亚硫酸盐水溶液、柠檬水溶液，水，鉴于水对SO2具有一定程度的溶解度，蒸气压不高、粘度适中、不易发泡，具有良好的化学稳定性和热稳定性，不易燃、不易爆，安全可靠。
而且水平常易得，经济成本较低，吸收后的溶液相对较易处理，再生和循环性较好，易于实现无害化处理。
因而选择清水作为吸收SO2的吸收剂。
1.3吸收操作条件的确定吸收条件也即吸收塔的操作温度和操作压力。
在本设计中，清水的温度为20℃，气体的进口温度为25℃，吸收温度为20℃，为等温吸收。
操作压力为常压操作，也即101.325kPa。
1.4吸收操作流程气、液两相在塔内的流动有逆流和并流两种方式。
在逆流操作条件下，两相传质平均推动力最大，可以减少设备的尺寸，提高吸收率和吸收剂的使用效率，因而逆流操作优于并流操作。
但是，如果处理的气体溶解度大，并流和逆流的操作推动力相差不大，采用并流操作可以不受泛液的限制，提高操作气速，增大生产能力。
对于SO 2而言，当水温为20℃时，查《化工原理》（化学工业出版社）P187图5-2，可得20℃时SO 2在水中的溶解度大约为8)](1000/[)(22O H g SO g ，也即SO 2在水中的溶解度不大，此时应该选择逆流操作。
吸收流程如附图所示。
二、 填料塔吸收工艺计算2.1 物料衡算2.1.1 吸收剂（水）的流量计算 该设计中，矿石焙烧炉送出的气体流量为1800+95⨯10=2750 m 3/h 惰性气体流量为G=4.222750×2515.27315.273+×（1-0.005）=106.85kmol/hy 1=0.005，Y 1=y 1/(1-y 1)0526.0005.01005.0=- 吸收效率 η=1-Y 2/Y 1=0.96，Y 2=（1-0.96）Y 1=2.10×10-3 x 2=0，X 2=0 查表（《化工原理》P189表5-1）得SO 2水溶液在20℃时的亨利系数为 E=3550kPam=E/p=325.1013550=35.04其汽液相平衡近似服从亨利定律，则Y 1=mX 1*，X 1*=Y 1/m=50.104.330526.0=×10-3 最小液气比为（G L ）min =33111050.11010.20526.02*2--⨯⨯-=--X X Y Y =33.67 取G L =1.3（GL）min =1.3×33.67=43.77 L=43.77G=4676.82kmol/hG L =2121X X Y Y -- ⇒ X 1=GL Y Y /21-=1.15×10-3 操作线方程为Y=32221010.244.43])([-⨯+=-++X X GLY Y X G L 2.2 塔径的计算吸收塔的吸收为等温吸收，其温度为20℃。
化工课程设计填料塔设计
化工课程设计填料塔设计一、教学目标本节课的学习目标包括：知识目标：学生需要掌握填料塔的基本概念、类型和设计方法；了解填料塔在化工过程中的应用和重要性。
技能目标：学生能够运用所学的知识，独立完成填料塔的设计计算；能够分析并解决实际工程中的问题。
情感态度价值观目标：培养学生对化工行业的兴趣和热情，提高学生对工程实践的重视，培养学生的创新意识和团队合作精神。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括：1.填料塔的基本概念和类型：介绍填料塔的定义、结构和工作原理，分析不同类型填料塔的特点和应用范围。
2.填料塔的设计方法：讲解填料塔的设计步骤和方法，包括填料的选择、塔径的确定、塔高的计算等。
3.填料塔在化工过程中的应用：介绍填料塔在化工过程中的重要作用，分析其在不同领域的应用案例。
4.实际工程案例分析：通过分析实际工程中的填料塔设计案例，使学生能够将理论知识应用于实际问题解决。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课将采用多种教学方法：1.讲授法：教师通过讲解填料塔的基本概念、设计方法和应用案例，使学生掌握相关理论知识。
2.讨论法：学生进行小组讨论，分享不同类型的填料塔设计和应用经验，培养学生的团队合作精神和创新意识。
3.案例分析法：分析实际工程中的填料塔设计案例，引导学生运用所学知识解决实际问题。
4.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自操作填料塔设备，增强学生的实践能力和操作技能。
四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法，将采用以下教学资源：1.教材：选用权威的化工教材，为学生提供系统的理论知识。
2.参考书：推荐相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT课件，通过图片、图表和动画等形式，直观地展示填料塔的原理和设计方法。
4.实验设备：提供填料塔实验装置，让学生亲身体验填料塔的操作和应用。
五、教学评估本节课的评估方式包括：1.平时表现：通过观察学生的课堂参与、提问回答、小组讨论等，评估学生的学习态度和积极性。
填料塔课程设计模板
填料塔课程设计模板一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握填料塔的基本原理、结构类型、性能及其在化工、环保等领域的应用。
通过本课程的学习，学生应能理解填料塔的设计计算方法，并具备一定的实际工程应用能力。
1.了解填料塔的定义、分类及特点。
2.掌握填料塔的内部流动机理及其影响因素。
3.熟悉填料塔的设计计算方法及常用填料类型。
4.了解填料塔在化工、环保等领域的应用。
5.能够运用所学知识对填料塔进行基本设计计算。
6.具备分析填料塔运行性能的能力。
7.能够针对具体工程问题，提出合理的填料塔设计方案。
情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和团队协作精神。
2.增强学生对环保产业的关注和责任感。
3.培养学生热爱科学、追求真理的学习态度。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括填料塔的基本原理、结构类型、性能及其设计计算方法。
具体内容包括：1.填料塔的定义、分类及特点。
2.填料塔的内部流动机理及其影响因素。
3.填料塔的设计计算方法及常用填料类型。
4.填料塔在化工、环保等领域的应用实例。
教学大纲安排如下：第1-2课时：填料塔的基本原理及结构类型。
第3-4课时：填料塔的内部流动机理及其影响因素。
第5-6课时：填料塔的设计计算方法及常用填料类型。
第7-8课时：填料塔在化工、环保等领域的应用实例。
三、教学方法本课程采用讲授法、案例分析法、实验法等多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：通过讲解填料塔的基本原理、结构类型、设计计算方法等知识，使学生掌握课程的基本内容。
2.案例分析法：分析实际工程中的填料塔应用实例，培养学生解决实际问题的能力。
3.实验法：安排填料塔性能实验，使学生直观地了解填料塔的运行性能，提高学生的实践操作能力。
四、教学资源本课程所需教学资源包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。
1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、科学的学习资料。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
课程设计填料塔前言
课程设计填料塔前言一、教学目标本章节的教学目标分为三个维度：知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
1.知识目标：学生需要掌握填料塔的基本原理、结构及其在化工过程中的应用。
具体包括：了解填料塔的分类、特点及选用原则；理解填料塔的传质过程及影响因素；掌握填料塔的设计计算方法。
2.技能目标：学生能够运用所学知识对填料塔进行设计和分析，解决实际工程问题。
具体包括：学会使用相关软件进行填料塔的设计；能够根据实际需求，选择合适的填料塔类型和参数；具备对填料塔进行操作和维护的能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对化工行业的兴趣和责任感，提高学生的人文素养和社会责任感。
具体包括：认识化工行业在国民经济中的地位和作用，理解化工过程对人类生活的影响；注重环保，提高安全意识和职业操守。
二、教学内容本章节的教学内容主要包括四个部分：填料塔的基本原理、填料塔的结构与类型、填料塔的传质过程及设计计算方法。
1.填料塔的基本原理：介绍填料塔的工作原理、气液流动特点及其在化工过程中的应用。
2.填料塔的结构与类型：讲解填料塔的组成部分，如塔体、填料、塔内件等；介绍常见填料塔的类型及特点。
3.填料塔的传质过程：分析填料塔内的传质过程，包括质量传递、热量传递和动量传递；探讨传质过程的影响因素。
4.填料塔的设计计算方法：介绍填料塔的设计计算步骤，如塔径计算、填料层高度计算、塔内压降计算等；讲解填料塔的优化设计与放大原理。
三、教学方法本章节的教学方法采用讲授法、案例分析法和讨论法相结合。
1.讲授法：通过讲解填料塔的基本原理、结构、传质过程及设计计算方法，使学生掌握填料塔的相关知识。
2.案例分析法：分析实际工程中的填料塔案例，使学生能够将理论知识应用于实际问题的解决。
3.讨论法：学生进行小组讨论，分享学习心得和疑问，提高学生的主动性和合作精神。
四、教学资源本章节的教学资源包括教材、多媒体资料和实验设备。
1.教材：选用《化工原理》等权威教材，作为学生学习的主要参考资料。
本甲苯填料塔课程设计
本甲苯填料塔课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解本甲苯填料塔的基本结构和工作原理；2. 掌握本甲苯填料塔的物料平衡和热量平衡计算方法；3. 掌握本甲苯填料塔的工艺流程和操作要点。
技能目标：1. 能够运用本甲苯填料塔的相关知识解决实际问题，如物料和热量平衡计算；2. 能够分析并优化本甲苯填料塔的工艺流程；3. 能够正确操作本甲苯填料塔，并进行故障排查。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化工设备的兴趣和热情，增强对化学工程学科的认识；2. 培养学生的团队合作意识，提高沟通与协作能力；3. 增强学生的环保意识，使其认识到化工生产过程中环境保护的重要性。
课程性质：本课程为化学工程学科的专业课程，旨在帮助学生掌握本甲苯填料塔的相关知识，为实际工作奠定基础。
学生特点：学生为高中年级，具备一定的化学基础和数学基础，思维活跃，求知欲强。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，提高学生的动手操作能力和问题解决能力。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际工作中，为我国化工产业的发展贡献力量。
教学过程中，注重分解课程目标为具体学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 本甲苯填料塔的基本概念与结构：- 填料塔的定义、分类及应用；- 本甲苯填料塔的构造及各部分功能。
2. 本甲苯填料塔的工作原理：- 填料塔内气液两相的流动特点；- 传质和传热过程的基本原理；- 本甲苯填料塔的传质和传热效率。
3. 本甲苯填料塔的物料和热量平衡计算：- 物料平衡方程式的建立与求解；- 热量平衡方程式的建立与求解；- 影响因素分析及优化方法。
4. 本甲苯填料塔的工艺流程与操作：- 填料塔的工艺流程图绘制；- 常见操作方法及注意事项；- 故障分析与排除。
5. 本甲苯填料塔的应用案例：- 实际工业生产中的典型应用案例；- 案例分析与讨论。
教学内容安排与进度：第一周：本甲苯填料塔的基本概念与结构；第二周：本甲苯填料塔的工作原理；第三周：本甲苯填料塔的物料和热量平衡计算；第四周：本甲苯填料塔的工艺流程与操作；第五周：本甲苯填料塔的应用案例及讨论。
填料塔课程设计
填料塔课程设计的实践环节
实验目的和要求
熟悉填料塔的工艺流程和操 作规程
掌握填料塔的基本原理和设 计方法
学会填料塔的实验操作和数 据处理
了解填料塔的工业应用和实 际案例
实验设备和材料
实验设备：填料塔、离心泵、流量计、压力表等 实验材料：填料、液体原料、气体原料等 实验设备和材料的选用原则 实验设备和材料的维护与保养
实验步骤和方法
实验准备：检查实验设备、准备实验材料和试剂 实验操作：按照实验步骤进行实验，记录实验数据和现象 结果分析：对实验数据进行分析，得出实验结论 实验总结：总结实验过程中的问题和经验，提出改进措施
实验结果分析和讨论
实验数据的收集 和处理
实验结果与预期 结果的比较
实验结果的分析 和解释
实验结果的讨论 和改进建议
了解填料塔在工业生产中的 应用和重要性
提高实践操作和团队协作能 力
填料塔课程设计的基本原则
安全可靠：确 保填料塔的结 构安全，能够 承受正常操作 的压力和温度， 以及可能的异
常情况。
效率优先：优 化填料塔的设 计，提高传质、 传热效率，降 低能耗，提高
生产效率。
经济合理：在 满足工艺要求 的前提下，选 用价格合理、 易于维护的填 料，降低设备 投资和运行成
填料塔课程设计
汇报人：
填料塔课程设计概述 填料塔的原理和结构 填料塔课程设计的步骤 填料塔课程设计的优化 填料塔课程设计的实践环节
填料塔课程设计的总结与展望
填料塔课程设计概述
填料塔的定义和作用
填料塔是一种用于气体吸收、液体精馏和气体净化的设备，通过在塔内填充各种类型的 填料，实现传质、传热和流体均布的功能。
填料塔结构的优化
填料塔课程设计.
目录1.前言 (4)2.设计任务 (6)3.设计方案说明 (6)4.基础物性数据 (6)5.物料衡算 (6)6.填料塔的工艺尺寸计算 (8)7.附属设备的选型及设备 (14)8.参考文献 (19)9.后记及其他 (20)1.前言填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，它是化工类企业中最常用的气液传质设备之一。
而塔填料塔内件及工艺流程又是填料塔技术发展的关键。
聚丙烯材质填料作为塔填料的重要一类，在化工上应用较为广泛，与其他材质的填料相比，聚丙烯填料具有质轻、价廉、耐蚀、不易破碎及加工方便等优点，但其明显的缺点是表面润湿性能。
1.1填料塔技术填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。
填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。
液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。
气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。
填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。
当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。
壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。
因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。
液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。
填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。
填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。
1.2 填料的类型填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料。
课程设计填料塔吸收
课程设计填料塔吸收一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握填料塔吸收的基本原理、设计和计算方法。
知识目标包括：了解填料塔吸收的机理、结构和工作原理；掌握填料塔的设计计算方法和参数选择；熟悉填料塔在不同领域的应用。
技能目标包括：能够运用所学知识进行填料塔的设计和计算；能够分析并解决实际工程中的填料塔吸收问题。
情感态度价值观目标包括：培养学生对化工过程本质的认识，提高学生对环保产业的关注度；培养学生勇于探索、创新的精神，增强学生的工程实践能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括填料塔吸收的基本原理、设计和计算方法。
首先，介绍填料塔的定义、分类和特点，使学生了解填料塔在化工过程中的重要作用。
其次，讲解填料塔的吸收机理，包括质量传递、动量传递和热量传递三个方面，使学生掌握填料塔吸收的基本原理。
然后，介绍填料塔的设计计算方法，包括塔径计算、塔高计算和填料选择等，让学生学会如何进行填料塔的设计。
最后，通过实际案例分析，使学生了解填料塔在不同领域的应用，提高学生的工程实践能力。
三、教学方法为了实现本节课的教学目标，我们将采用多种教学方法，包括讲授法、案例分析法和实验法等。
首先，通过讲授法，向学生系统地传授填料塔吸收的基本原理、设计和计算方法。
其次，通过案例分析法，让学生了解填料塔在实际工程中的应用，提高学生的工程实践能力。
最后，通过实验法，使学生直观地了解填料塔的工作原理和操作过程，培养学生的动手能力。
四、教学资源本节课的教学资源包括教材、多媒体资料和实验设备。
教材方面，我们将选用国内权威出版的《化工原理》作为主教材，辅助以相关参考书籍。
多媒体资料方面，我们将制作PPT课件，通过图文并茂的形式，生动展示填料塔吸收的相关概念和实例。
实验设备方面，我们将安排学生在实验室进行填料塔吸收实验，让学生亲自动手，加深对填料塔吸收的理解。
五、教学评估本节课的教学评估将采用多元化评价方式，全面客观地评价学生的学习成果。
平时表现方面，将通过课堂提问、讨论和实验操作等方式，评价学生的参与度和动手能力。
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碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔的工艺设计工艺计算书化学工程与工艺系目录碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔的工艺设计 (4)一、设计题目 (4)二、操作条件 (4)三、设计内容 (5)四、基础数据 (5)一、计算前的准备 (6)1.CO2在PC中的溶解度关系 (6)2.PC密度与温度的关系 (7)3.PC蒸汽压的影响 (8)4.PC的粘度 (8)二、物料衡算 (8)1.各组分在PC中的溶解量 (8)2.溶剂夹带量Nm3/m3PC (9)3.溶液带出的气量Nm3/m3PC (9)4.出脱碳塔净化气量 (10)5.计算PC循环量 (10)6.验算吸收液中CO2残量为0.15 Nm3/m3PC时净化气中CO2的含量 (11)7.出塔气体的组成 (11)三、热量衡算 (12)1.混合气体的定压比热容 (12)2.液体的比热容 (13)3.CO2的溶解热 (14)4.出塔溶液的温度 (15)5.最终的衡算结果汇总 (15)四、设备的工艺与结构尺寸的设计计算 (16)（一）确定塔径及相关参数 (16)五、填料层高度的计算 (18)六、填料层的压降 (26)七、附属设备及主要附件的选型 (26)1.塔壁厚 (26)2．液体分布器 (26)3．除沫器 (26)4．液体再分布器 (26)5．填料支撑板 (27)6．塔的顶部空间高度 (27)八、设计概要表 (29)九、对本设计的评价 (30)参考文献 (31)碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔的工艺设计一、设计题目设计一座碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔，要求年产合成氨45500Yt/a。
二、操作条件1.每吨氨耗变换气取4300Nm3变换气/ t氨；2.变换气组成为：CO2：28.0；CO：2.5；H2：47.2；N2：22.3。
（均为体积%，下同。
其它组分被忽略）；3.要求出塔净化气中CO2的浓度不超过0.5%；4.PC吸收剂的入塔浓度根据操作情况自选；5.气液两相的入塔温度均选定为30℃；6.操作压强为1.6MPa；7.年工作日330天，每天24小时连续运行。
三、设计内容1.设计方案的确定及工艺流程的说明；2.填料吸收塔的工艺计算；3.塔和塔板主要工艺结构的设计计算；4.填料吸收塔附属结构的选型与设计；5.塔的工艺计算结果汇总一览表；6.吸收塔的工艺流程图；7.填料吸收塔与液体再分布器的设备总装图；8.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。
四、基础数据1.碳酸丙烯酯（PC）（1）分子式：CH3CHOCO2CH2（2）结构式： CH3—CH—2（3）物理性质（4）密度与温度的关系（5）比热计算式()C)kJ/(kg ︒⋅-+=1000181.039.1t c p2.CO 2在碳酸丙烯酯（PC ）中的溶解度3.CO 2在碳酸丙烯酯（PC ）中的溶解热 可近似按下式计算（以2CO H Δ表示）()676187.459.4=⨯=i i B B H KJ/kmol,2CO Δ4.其他物性数据可查化工原理附录。
一、计算前的准备依题意：年工作日以330天，每天以24小时连续运行计，有： 合成氨：45500t/y=137.88t/d=5.745t/h变换气：4300m 3（标）变换气/t 氨（简记为Nm 3/t ） 变换气组成及分压如下表1.CO 2在PC 中的溶解度关系 根据CO 2在碳酸丙烯酯的溶解度数据作图得：亨利系数与温度近似成直线，且()3.101594.396204.1⨯+=t E kPa因为高浓度气体吸收，故吸收塔内CO 2的溶解热不能被忽略。
现假设出塔气体的温度为C 352︒=V T ，出塔液体的温度为C ︒=401L T ，并取吸收饱和度（定义为出塔溶液浓度对其平衡浓度的百分数）为70%，然后利用物料衡算结合热量衡算验证上述温度假设的正确性在40℃下，CO 2在PC 中的亨利系数E 40=104.41×101.3 kPa=10576.733 kPa 出塔溶液中CO 2的浓度（可以验证其满足亨利定律）()()()0296.00427.07.0 10576.733/4487.0/7.07.011=====*E p x x （摩尔分数）根据吸收温度变化的假设，在塔内液相温度变化不大，可取平均温度35℃下的CO 2在PC 中溶解的亨利系数作为计算相平衡关系的依据。
即：()97563.101594.39356204.135=⨯+⨯=E kPa另外，有人关联出了CO 2在PC 中溶解的相平衡关系，即：112.425.644log log 22CO CO -+=Tp X 式中：2CO X 为摩尔比，kmolCO 2/kmolPC ；2CO p 为CO 2的分压，kgf/cm 2；T 为热力学温度，K 。
用上述关联式计算出塔溶液中CO 2的浓度有/kmolPCkmolCO 0403.0395.1112.415.31325.644568.4log log 2CO CO 22=-=-+=X X ()0271.00386.07.017.07.022CO CO 11==+⨯==*X X x x与前者结果相比要小，为安全起见，所以采用这个公式 2.PC 密度与温度的关系利用题给数据作图，得密度与温度的关联表达式为t 9858.01223-=ρ（式中t 为温度，℃；ρ为密度，kg/m 3）3.PC 蒸汽压的影响从题给数据知，PC 蒸汽压与操作总压及CO 2的气相分压相比均很小，故可忽略。
4.PC 的粘度1.1535.185822.0log -+-=T μ mPa ·s （T 为热力学温度，K ）5.其它物性将在后续计算中给出。
二、物料衡算1.各组分在PC 中的溶解量查各组分在操作压力为1.6MPa 、操作温度为40℃下在PC 中的溶解度数据，并取其相对吸收饱和度均为70%，将计算所得结果列于下表（亦可将除CO 2以外的组分视为惰气而忽略不计，而只考虑CO 2的溶解）：说明：进塔吸收液中CO 2的残值取0.15 Nm 3/m 3PC ，故计算溶解量时应将其扣除。
其他组分本身溶解度就很小，经解吸后的残值完全可被忽略。
CO 2溶解量的计算如下：前已算出CO 2在40℃的平衡溶解度/kmolPC kmolCO 0403.02CO 2=X44.101184/09.1024.220403.0/kmolPC kmolCO 0403.02CO 2=⨯==X Nm 3/m 3PC式中：1184为PC 在40℃时的密度，102.09为PC 的相对摩尔质量。
CO 2的溶解量为（10.44-0.15）×0.7=7.203 Nm 3/m 3PC 2.溶剂夹带量Nm 3/m 3PC以0.2 Nm 3/m 3PC 计，各组分被夹带的量如下： CO 2：0.2×0.28=0.056 Nm 3/m 3PC CO ：0.2×0.025=0.005 Nm 3/m 3PC H 2：0.2×0.472=0.0944 Nm 3/m 3PC N 2：0.2×0.223=0.0446 Nm 3/m 3PC 3.溶液带出的气量Nm 3/m 3PC 为夹带量与溶解量之和CO 2：0.056+7.203=7.259 Nm 3/m 3PC 93.96% CO ：0.005+0.011=0.016 Nm 3/m 3PC 0.21% H 2：0.0944+0.156=0.250 Nm 3/m 3PC 3.24% N 2：0.0446+0.156=0.201 Nm 3/m 3PC 2.60%7.726 Nm 3/m 3PC 100%4.出脱碳塔净化气量以321V V V 、、分别代表进塔、出塔及溶液带出的总气量，以321y y y 、、分别代表CO 2相应的体积分率，对CO 2作物料衡算有：321V V V += 332211y V y V y V +=联立两式解之得()()4.87268005.09396.0005.028.0745.54300232113=--⨯=--=y y y y V V Nm 3/h6.6174344.87268745.54300312=-⨯=-=V V V Nm 3/h5.计算PC 循环量因每1 m 3PC 带出CO 2为7.259 Nm 3 ，故有：7.8940259.79396.04.87268259.733=⨯==y V L m 3/h 操作的气液比为256.267.8940/745.54300/1=⨯=L V.524703745.54300=⨯6.验算吸收液中CO 2残量为0.15 Nm 3/m 3PC 时净化气中CO 2的含量 取脱碳塔阻力降为0.3kgf/cm 2，则塔顶压强为16.32-0.3=16.02 kgf/cm 2，此时CO 2的分压为0801.0005.002.162=⨯=CO p kgf/cm 2，已知入塔温度为30℃,与此分压呈平衡的CO 2液相浓度为：PC /m CO Nm 15.0PC /m CO Nm 216.01193/09.10222.40.0008257/kmolPCkmolCO 0008257.0083.3112.415.30325.6440801.0log log 3233232CO CO 22>=⨯==-=-+=X X式中：1193为吸收液在塔顶30℃时的密度，近似取纯PC 液体的密度值。
计算结果表明，要使得出塔净化气中CO 2的浓度不超过0.5%，则入塔吸收液中CO 2的极限浓度可达0.216 Nm 3/m 3PC ，本设计取值正好在其所要求的范围之内，故选取值满足要求。
7.出塔气体的组成出塔气体的体积流量应为入塔气体的体积流量与PC 带走气体的体积流量之差。
CO 2：.524703×0.28-7.259×7.8940=87.205Nm 3/h 0.5% CO ：.524703×0.025-0.016×7.8940=602.53Nm 3/h 3.46% H 2：.524703×0.472-0.250×7.8940=11424.83Nm 3/h 65.53% N 2：.524703×0.223-0.201×7.8940=5319.77Nm 3/h 30.51%17434.66 Nm 3/h 100%三、热量衡算在物料衡算中曾假设出塔溶液的温度为40℃，现通过热量衡算对出塔溶液的温度进行校核，看其是否在40℃之内。
否则，应加大溶剂循环量以维持出塔溶液的温度不超过40℃。
具体计算步骤如下：1.混合气体的定压比热容pV C因未查到真实气体的定压比热容，故借助理想气体的定压比热容公式近似计算。