填料塔课程设计--填料吸收塔的设计

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化工原理课程设计甲醇填料吸收塔设计

经济评价与环保考虑
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。

填料吸收塔的设计

摘要本次课程设计内容为：洗油吸收苯煤气填料吸收塔的简单设计；吸收塔是用于进行吸收操作的设备完整的吸收过程应包括吸收和解吸两部分，在此文献就针对吸收塔进行一个设计。

工业吸收塔应具备：塔内液体和气体应有足够接触时间和接触面积；气液两相应有足够强烈扰动，减少传质阻力，提高吸收效率；设备阻力小，能耗低；结构简单，便于制造和检修的特点。

近年来，大规模的吸收设备已经广泛用于实际生产过程中，对于吸收过程，能够完成分离任务的塔设备有多种。

课程设计是化工原理课程中综合性和实践性较强的一个环节，通过化工原理课程设计，要求学生能综合运用所学课程的基本知识，进行融会贯通。

关键词：填料吸收；设计；实践；效率；AbstractThe design content of this course is simple: Design of wash oil absorb Benzene Gas packed absorption tower; absorption tower is used to absorb the equipment operation. The absorption process should be included in the integrated absorption and desorption of the two part, in this literature is in the absorption tower for a design. Industrial absorption tower: Tower of liquids and gases should have sufficient contact time and the contact area of the gas-liquid two; have a strong enough disturbance, reduce the mass transfer resistance, to improve the absorption efficiency; small resistance, low energy consumption, simple structure, convenient; manufacturing and maintenance. In recent years, large-scale absorption equipment has been widely used in the actual production process, for the absorption process, there are many able to complete the task of separating tower equipment. Curriculum design is the principle of chemical engineering course in comprehensive and practical step, through the principle of chemical engineering course design, basic knowledge of students can use the course, mastery. Keywords: the absorption efficiency; design; practice;字母与符号说明f u ----泛点气速，m/s ；g ---重力加速度, m/s 2；3εt a ---干填料因子，1-m ，其中a ，ε分别为比表面积，孔隙率；R---气体常数，8.314kj/(kmol.k)N---开孔数目G ρ,L ρ---分别为气，液相密度 kg/m ³；L μ---液相粘度，s mPa ⋅ml q ,mG q ---分别为气，液相流体的质量流量，h kg /vs q ----操作条件下混合气体的体积流量，m/sA ---与填料形状和材质有关的常数，w a ---单位体积填料层的润湿表面积，32/m mt a ---单位体积填料层的总表面积，32/m mc σσ,---分别为液体的表面张力计填料层材质的临界表面张力，m N /l μ---液体的黏度，s pa .l ρ---液体的密度， kg/m ³g ---重力加速度，9.812/smin U ---最小喷淋密度，m 3/m 2•h ；t a ---填料的比表面积，32/m mH ∆---开孔上方的液位高度，mK G---气膜吸收系数kmol/(m 2•s.a KP目录第一章绪论 (1)1.1吸收塔设备 (1)1.2吸收塔对设备的设计步骤 (1)1.3吸收塔对设备的发展概况 (2)1.4 课程设计的重要性 (3)第二章设计流程及说明 (4)2.1 设计方案的确定 (4)2.1.1 吸收技术概况 (4)2.1 .2流程布置 (4)2.1.3流程方案 (5)第三章吸收塔的工艺计算 (6)3.1 基础物性数据计算 (6)3.1.1 物料衡算 (6)3.1.2 液气比的计算 (7)3.1.3 吸收剂的用量 (7)3.2 塔径的计算及校核 (7)3.2.1 填料类型的选择 (8)3.2.2 填料规格的选择 (9)3.2.3 泛点气速、塔径的计算 (9)3.2.3 数据校核 (11)3.3 填料层高度的计算 (13)3.3.1 传质单元高度计算 (13)3.3.2 传质单元数的计算 (16)3.3.3 总高度的计算 (17)3.4 流体力学参数计算 (18)3.4.1 吸收塔的压力降 (18)3.5 吸收塔辅助设备计算及选型 (21)3.5.1液体初始分布器 (21)3.5.2 液体再分布器 (21)3.5.3 填料支承装置 (22)3.5.4填料压紧装置 (22)第一章绪论1.1吸收塔设备吸收塔是用于进行吸收操作的设备，利用气体混合物在液体吸收剂中的溶解度的不同，使易溶组分溶于吸收剂中，并与其它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。

水吸收硫化氢过程填料吸收塔设计

水吸收硫化氢过程填料吸收塔设计
1. 引言
本文档讨论了水吸收硫化氢过程中填料吸收塔的设计。

我们将重点关注塔的尺寸、填料选择、塔顶除气系统和液体泵的选择等方面。

2. 塔的尺寸设计
塔的尺寸设计是确保吸收过程的高效性和经济性的关键。

在确定塔的直径时，需要考虑流速和气液相交换的效率。

同时，还需要根据处理的硫化氢气体的流量确定塔的高度。

这样可以确保气体在填料层中有足够的停留时间，以使硫化氢被充分吸收。

3. 填料选择
填料是填充在吸收塔中的物质，用于增加气液接触表面积，从而提高吸收效率。

根据硫化氢气体的特性，我们建议选择具有较大表面积和良好润湿性的填料。

常用的填料包括环形填料和菱镁砖填料等。

4. 塔顶除气系统设计
塔顶除气系统用于去除塔顶产生的气体，同时防止塔内的液体波动。

在设计过程中，我们需要考虑除气系统的排放浓度要求、塔顶流速和静压等因素。

适当设计除气系统可以有效地降低溢流损失并确保操作安全。

5. 液体泵选择
液体泵的选择是确保吸收塔正常运行的关键。

我们建议选择适用于所处理溶液的耐腐蚀材料和合适功率的泵。

此外，泵的容量应根据流量要求和泵头计算确定。

6. 结论
水吸收硫化氢过程中的填料吸收塔设计是确保吸收效率和经济性的关键。

通过合理设计塔的尺寸、选择适当的填料、设计有效的塔顶除气系统，并选择合适的液体泵，我们可以实现高效、稳定、安全的吸收过程。

建议在实际设计中遵循以上原则，并根据具体情况进行合理调整。

填料吸收塔设计

山东农业大学环境工程原理课程设计题目清水吸收二氧化硫填料吸收塔的设计学院资源与环境学院专业班级环境工程09级学生姓名XXXX学生学号********指导教师孙老师2011年12月28 日第一章前言.............................................................................................................................. - 1 - 第一节填料塔的主体结构与特点.................................................................................. - 1 - 第二节填料塔的设计任务及步骤.................................................................................. - 1 - 第三节填料塔设计条件及操作条件.............................................................................. - 2 - 第二章吸收塔主体设计方案的确定........................................................................................ - 2 - 第一节吸收剂选择.......................................................................................................... - 2 - 第二节填料的类型与选择.............................................................................................. - 2 - 第三章吸收塔的工艺计算................................................... - 3 -第一节基础物性数据...................................................................................................... - 3 -一、液相物性数据...................................................................................................... - 3 -二、气相物性数据...................................................................................................... - 3 -三、气液相平衡数据.................................................................................................. - 4 -第二节物料衡算.............................................................................................................. - 4 - 第四章填料塔的工艺尺寸的计算............................................................................................ - 5 - 第一节填料塔直径的计算............................................... - 5 -一、确定空塔气速.................................................................................................... - 5 -二、塔径计算：.......................................................................................................... - 6 -三、塔径校核.............................................................................................................. - 6 -第二节传质单元的计算.................................................................................................... - 8 -一、传质单元数计算.................................................................................................. - 8 -二、传质单元高度计算.............................................................................................. - 8 -第三节高度的计算.......................................................................................................... - 11 -一、填料层高度的计算............................................................................................ - 11 -二、塔附属高度的计算............................................................................................ - 12 -第四节填料层压降的计算.............................................................................................. - 12 - 第五章塔内件设计........................................................................................................ - 14 - 第一节液体分布器计算................................................................................................ - 14 -一、液体分布器........................................................................................................ - 14 -二、布液孔数............................................................................................................ - 14 -第二节填料塔内件的选择............................................................................................ - 14 -一、液体分布器........................................................................................................ - 14 -二、液体再分布器.................................................................................................... - 15 -三、填料支撑板...................................................................................................... - 15 -四、填料压板与床层限制板.................................................................................... - 16 -五、气体进出口装置与排液装置............................................................................ - 16 - 主要参考文献.............................................................. - 16 -附录一：工艺设计计算结果汇总............................................. - 17 -附录二：主要符号说明............................................................................................................ - 18 - 附录三：二氧化硫填料塔设计图（单位：mm）.................................................................... - 20 -第一章前言第一节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，有腐蚀性的物料及要求压降小的场合。

化工原理填料吸收塔课程设计

化工原理填料吸收塔课程设计引言：填料吸收塔是化工工艺中常用的一种设备，用于将气体中的有害物质通过吸收剂吸附或反应的方式去除。

本次课程设计旨在通过对填料吸收塔的设计和工艺参数的优化，实现高效的气体净化效果。

一、填料吸收塔的基本原理及结构填料吸收塔是利用填料表面积大、内部通道多、与气体充分接触的特点，通过物理吸附或化学吸收的方式将气体中的有害成分去除。

其基本结构包括进气口、出气口、填料层和液体循环系统等。

二、填料的选择及特性填料是填料吸收塔中起到关键作用的部分，其选择应根据气体的性质和处理效果的要求来确定。

常用的填料包括球状填料、骨架填料和网状填料等，它们具有不同的表面积、孔隙率和液体分布性能，对吸收效果和塔内气液分布起到重要影响。

三、填料吸收塔的设计步骤及要点1. 确定气体的物理和化学性质，包括流量、温度、压力、组成等；2. 选择合适的填料类型和尺寸，考虑填料的表面积、孔隙率和液体分布性能；3. 确定填料层数和塔径高比，以及液体循环系统的设计参数；4. 进行塔内气液分布的模拟和优化，保证填料与气体充分接触；5. 进行设备的结构设计和材料选择，考虑耐腐蚀性和操作安全性；6. 进行设备的动态模拟和优化，确定最佳操作条件和效果。

四、填料吸收塔的性能评价及优化填料吸收塔的性能评价主要包括吸收效率、压降和能耗等指标。

通过调整填料层数、液体循环系统和操作条件等参数，可以实现吸收效率的提高和能耗的降低。

同时，还应考虑填料的寿命和维护等方面的因素，以保证设备的稳定运行和经济性。

五、填料吸收塔的应用及发展趋势填料吸收塔广泛应用于化工、环保和能源等行业，用于废气处理、脱硫和脱硝等工艺。

随着环保要求的提高和技术的进步，填料吸收塔的设计和优化将更加注重能耗和运行成本的降低，同时也将更加重视对废气中微量有害物质的去除效果。

结论：填料吸收塔作为一种重要的气体净化设备，在化工工艺中发挥着重要作用。

通过合理的设计和优化，可以实现高效的气体净化效果和能耗降低。

化工原理课程设计--填料吸收塔的设计

化工原理课程设计--填料吸收塔的设计《化工原理》课程设计填料吸收塔的设计学院南华大学船山学院专业制药工程班级 10级姓名龙浩学号 20109570111指导教师王延飞2012年11月25日1.水吸收氨气填料塔工艺设计方案简介任务及操作条件①混合气(空气、NH3 )处理量：10003/m h；②进塔混合气含NH3 7% (体积分数)；温度:20℃；③进塔吸收剂(清水)的温度:20℃；④NH3回收率：96%；⑤操作压力为常压101.3k Pa。

1设计方案的确定用水吸收氨气属于等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收过程。

因用水做座位吸收剂，且氨气不作为产品，股采用纯溶剂。

该填料塔中，氨气和空气混合后，经由填料塔的下侧进入填料塔中，与从填料塔顶流下的清水逆流接触，在填料的作用下进行吸收。

经吸收后的混合气体由塔顶排除，吸收了氨气的水由填料塔的下端流出。

2填料的选择对于水吸收氨气的过程，操作温度计操作压力较低。

工业上通常是选用塑料散装填料。

在塑料散装中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，见下图：根据所要处理的混合气体，可采用水为吸收剂，其廉价易得，物理化学性能稳定，选择性好，符合吸收过程对吸收剂的基本要求。

设计选用填料塔，填料为散装聚丙烯DN50阶梯环填料。

国内阶梯环特性数据52. 工艺计算2.1基础物性数据 2.1.1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。

由手册查的，20℃水的有关物性数据如下：密度为 ρ1 =998.2Kg ／m 3粘度为 μL =1.005mPa ·S =0.001Pa ·S=3.6Kg ／（m ·h ）表面张力为 σL =72.6dyn ／cm=940 896Kg ／h 2氨气在水中的扩散系数：D L =1.80×10-9 m 2/s=1.80×10-9×3600 m 2/h=6.480 ×10-6m 2/h2.1.2气相物性的数据混合气体平均摩尔质量为M VM =Σy i M i =0.101×17+0.899×28=26.889混合气体的平均密度为ρvm =RTPM VN=101.3×26.889／(8.314×293)=1.116Kg ／m 3 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册的20℃空气的粘度为μV =1.81×10—5Pa ·s=0.065Kg ／（m ·h ）查手册得氨气在20℃空气中扩散系数为D v = 0.189 cm 2/s=0.068 m 2/s2.1.3气液相平衡数据20C 下氨在水中的溶解度系数：)/(725.03kpa m kmol H ⋅=,常压下20℃时亨利系数：SLHM E ρ==998.2／(0.725×18.02)=76.40Kpa相平衡常数为755.01.10140.76===P E m溶解度系数为717.02.184.762.98=⨯==SLEM H ρ998.20.7540.72518101.3s S E m P HM P ρ====⨯⨯ 2.1.4 物料衡算进塔气相摩尔比为Y 1=11y 1y —=0.101／（1—0.101）=0.11235 出塔气相摩尔比为Y 2=Y 1（1—φ）=0.11235×（1—0.9996）=0.000045进塔惰性气相流量为V=1000／22.4×273／（273+20）×（1—0.101）=34.29Kmol ／h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，即；（V L ）min =2121m X Y Y Y —／— 对纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为 X 2=0（VL）min =（0.11235—0.000045）／[0.11235／(0.754—0)]=0.753 取操作液气比为最小液气比1.8VL=1.8×0.753=1.355 L=1.355×34.29=46.516Kmol ／hV （Y 1—Y 2）=L （X 1—X 2）X 1=34.29×(0.11235—0.000045) ／46.516=0.08278 5填料塔的工艺尺寸的计算 1) 塔径的计算采用Eckert 通用关联图计算泛点气速塔径气相质量流量为V ω=1000×1.103=1103Kg ／h液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即:L ω=46.516×18.02=838.218㎏/hEckert 通过关联图的横坐标为025.0)2.998116.1(1103218.838)(5.05.0=⨯=L V V L w w ρρ 21.02.02=ψΦL LV F F g u μρρ1170-=Φm F95.01116.111702.99881.921.021.02.02.0=⨯⨯⨯⨯⨯=ψΦ=L V F L F g u μρρ729.0665.014.33600/100044=⨯⨯==uV D Sπ圆整塔经，取D=0.8ms m u u F /665.095.07.07.0=⨯==泛点率校核：)%(69%1008.0785.03600/10002在允许范围内=⨯⨯=u填料规格校核：805.2138800>==d D112480.23lg f t v v L L L v L u a W A K g W ρρμρρε⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-⎢⎥ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦即()20.231184223 1.166lg () 1.0049.81998.20.90 1.1660.204 1.750.666998.20.476f u ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎛⎫=-⨯⨯ ⎪⎝⎭=-3.017/f u m s = ()0.50.85f u u =-取泛点率为0.8 取u =0.8u F =0.8×3.017m/s =2.41m/sD =u4πSV = [（4×1000／3600）／（3.14×2.41）] 0.5=0.38m 圆整后取 ()()0.4400D m mm ==2.泛点率校核：210003600 2.212/0.7850.4u m s ==⨯ 2.2120.7333.017F u u ==（在0.5到0.85范围之间） 3.填料规格校核：40016825D d ==> 4.液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为：U min =（L W ）min · a t =0.101×114.2=11.534m 3／m 2·h 查常用散装填料的特性参数表，得at=114.2m 2/m 3 U=46.516×18.02／998.2／（0.785×0.42）=6.717>U min经以上校核可知，填料塔直径选用D= 400mm 是合理的。

填料吸收塔课程设计

填料吸收塔课程设计填料吸收塔（PackedBedAbsorptionTower）是一种通过向填料塔内注入流体，利用其中的填料来吸收溶液的设备。

由于填料塔内部有填料，可以大大降低流体压力，保证流体流动情况，使其达到理想的效果。

这与传统的搅拌式设备有很大不同，其中使用的填料可以在一定温度和压力条件下进行吸收，不仅可以大大提高吸收效率，而且可以简化过程，降低清洁检查成本。

填料吸收塔课程设计主要涉及填料吸收塔的基本原理，填料流体流动原理，填料吸收效能的研究，以及吸收塔的设计与调试。

首先，填料吸收塔基本原理要求学生掌握填料吸收塔的基本原理，包括填料塔的工作原理，填料塔及其结构，以及填料塔内部填料的性能参数。

学生根据填料吸收塔的结构和性能特点，能够运用正确的工作原理概念，研究填料吸收塔的工作原理，了解其工作数据及其影响条件。

其次，填料流体流动原理要求学生掌握填料流体流动的基本原理，要熟悉填料气液两相流的影响因素，包括填料表面物理性质、流体性质、填料形状等。

同时，学生要了解填料塔内外部条件对填料流体流动的影响，并能够综合考虑各种影响因素，正确分析吸收效率并提出改进措施，以提高填料吸收塔的工作效率。

第三，填料吸收效能的研究要求学生掌握吸收效能研究方法，了解吸收塔中各项指标影响吸收塔的工作效率，能够从流体物理学角度准确计算吸收过程中各种参数，如流体压力、吸收效率、物质转换速度等参数，根据不同操作条件，能够正确计算吸收塔内外部条件下吸收效能。

最后，填料吸收塔设计与调试要求学生掌握填料吸收塔的设计与调试能力，能够按照设计要求，结合工程实际，正确选择和设计吸收塔原料，并能够在工程建设中进行调试，实现合格的吸收塔运行状态。

填料吸收塔课程设计可以帮助学生掌握填料吸收塔的基本原理和设计原理，提高学生的工程设计能力，从而更好地应用到实际的工程设计中。

同时，课程设计还可以提高学生的实验技能，强化学生在实际工程操作中的熟练度，同时促进学生对填料吸收塔的理解，提高其设计诊断的能力。

吸收塔课程设计

目录(一) 设计任务 (1)(二) 设计简要 (2)2.1 填料塔设计的一般原则 (2)2.2 设计题目与要求 (2)2.3 设计条件 (2)2.4 工作原理 (2)(三) 设计方案 (2)3.1 填料塔简介 (2)3.2填料吸收塔的设计方案 (3).设计方案的思考 (3).设计方案的确定 (3).设计方案的特点 (3).工艺流程 (3)（四）填料的类型 (4)4.1概述 (4)4.2填料的性能参数 (4)4.3填料的使用范围 (4)4.4填料的应用 (5)4.5填料的选择 (5)（五）填料吸收塔工艺尺寸的计算 (6)5.1塔径的计算 (6)5.2核算操作空塔气速u与泛点率 (7)5.3液体喷淋密度的验算 (8)5.4填料层高度的计算 (8)5.5填料层的分段 (8)5.6填料塔的附属高度 (9)5.7液相进出塔管径的计算 (9)5.8气相进出塔管径的计算 (9)（六）填料层压降的计算 (10)（七）填料吸收塔内件的类型与设计 (10)7.1 填料吸收塔内件的类型…………………………………………………………107.2 液体分布简要设计………………………………………………………………12（八）设计一览表 (13)（九）对设计过程的评述 (13)（十）主要符号说明 (14)参考文献 (17)（二）设计简要（1）填料塔设计的一般原则填料塔设计一般遵循以下原则:①:塔径与填料直径之比一般应大于15：1，至少大于8：1；②：填料层的分段高度为：金属:6.0-7.5m，塑料：3.0-4.5；③：5-10倍塔径的填料高度需要设置液体在分布装置，但不能高于6m；④：液体分布装置的布点密度，Walas推荐95-130点/m2,Glitsh公司建议65-150点/m2⑤：填料塔操作气速在70%的液泛速度附近；⑥：由于风载荷和设备基础的原因，填料塔的极限高度约为50米（2）设计题目与要求常温常压下，用20℃的清水吸收空气中混有的氨，已知混合气中含氨10%（摩尔分数，下同），混合气流量为3000m3/h，吸收剂用量为最小用量的1.3倍，气体总体积吸收系数为200kmol/m3.h，氨的回收率为95%。

化工原理课程设计说明书---填料吸收塔设计

化工原理课程设计目录摘要-----------------------------------------------------------3 前言-----------------------------------------------------------4 一填料吸收塔工艺尺寸的设计计算-------------------------------5 1.1 工艺流程及设计指标--------------------------------------5 1.1.1 工艺流程------------------------------------------51.1.2 设计参数，指标------------------------------------51.2 物性参数的计算-----------------------------------------5 1.2.1 原料气物性参数------------------------------------51.2.2 吸收液物性参数------------------------------------61.2.3 填料物性参数--------------------------------------71.3 吸收塔的物料衡算---------------------------------------7 1.4 塔体的计算---------------------------------------------8 1.4.1 塔径的计算----------------------------------------8（1）液泛气速----------------------------------------8（2）塔径--------------------------------------------9 1.4.2 填料层高度的计算----------------------------------9（1）传质单元数--------------------------------------9（2）传质单元高度-----------------------------------10 二吸收塔优化设计--------------------------------------------13 2.1 系统的年总费用----------------------------------------13 2.2 吸收塔塔体和平台扶梯年折旧及维修费用------------------13 2.3 填料年折旧费用----------------------------------------13 2.4 离心泵年折旧和维修费用及操作费用----------------------13 2.5 风机年折旧和维修费及操作费用--------------------------15 2.6 吸收剂费用--------------------------------------------15 三内部结构设计----------------------------------------------16 3.1 液体分布装置------------------------------------------16 3.2 填料支撑装置------------------------------------------16 3.3 液体分布装置------------------------------------------16 3.4 除沫器------------------------------------------------16 四设计校核--------------------------------------------------17 4.1 主要工艺参数校核--------------------------------------17 4.1.1 塔直径与塔中填料直径之比--------------------------174.1.2 液体喷淋密度--------------------------------------174.1.3 实际气速与液泛气速比------------------------------174.2 强度校核---------------------------------------------174.2.1 筒体材料的选用与计算-----------------------------174.2.2 封头厚度的计算-----------------------------------184.2.3 塔体的强度与稳定计算-----------------------------184.2.4 质量载荷计算-------------------------------------184.2.5 塔体的风载荷和风力矩-----------------------------19(1)、风力矩的计算公式-------------------------------19(2)、总弯矩的计算-----------------------------------19(3)、塔的自振周期计算-------------------------------20(4)、地震载荷计算-----------------------------------20 4.2.6 塔体的强度与稳定校核-----------------------------21(1)、塔体危险截面(1-1)的轴向应力计算----------------21(2)、塔体危险截面(1-1)抗压强度及轴向稳定性计算------214.2.7 裙座的强和稳定计算、校核-------------------------224.2.8 水压试验时塔的强度和稳定性验算-------------------22(1)、水压试验时塔体(1-1)截面的强度校核--------------22(2)、水压试验时裙座底部(0-0)截面强度和轴向稳定要求--234.2.9 基础环板的设计-----------------------------------23(1)、基础环板内外径的确定---------------------------23(2)、基础环板厚度的设计-----------------------------234.2.10 地脚螺栓的设计----------------------------------244.2.11 混凝土的强度校核--------------------------------24五主要符号说明---------------------------------------------25六优化程序及其运行结果-------------------------------------296.1 传质单元数的计算程序及运算结果-----------------------296.2 液气比优化程序及运算结果-----------------------------31小结---------------------------------------------------------35参考文献-----------------------------------------------------36摘要[中文摘要]PC作为工业化脱二氧化碳的吸收剂，有着很大的优势。

化工原理课程设计

化工原理课程设计任务书目录一前言 (3)二设计任务 (4)三设计条件 (4)四设计方案 (5)1．吸收剂的选择 (5)2．流程图及流程说明 (5)3．塔填料的选择 (7)五工艺计算 (11)1．物料衡算,确定塔顶、塔底的气液流量和组成 (11)2．塔径的计算 (12)3. 填料层高度计算 (14)4. 填料层压降计算 (16)5. 液体分布装置 (17)6. 液体再分布装置 (19)7. 填料支撑装置 (20)8. 流体进出口装置 (21)9. 水泵及风机的选型 (22)六设计一览表 (23)七对本设计的评述 (23)八参考文献 (24)九主要符号说明 (24)十致谢 (25)一前言在石油化工、食品医药及环境保护等领域,塔设备属于使用量大应用面广的重要单元设备;塔设备广泛用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中;所以塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题;在化学工业中,经常需要将气体混合物中的各个组分加以分离,其主要目的是回收气体混合物中的有用物质,以制取产品,或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中的有害成分,以免污染空气;吸收操作是气体混合物分离方法之一,它是根据混合物中各组分在某一种溶剂中溶解度不同而达到分离的目的;塔设备按其结构形式基本上可分为两类：板式塔和填料塔;以前在工业生产中,当处理量大时多用板式塔,处理量小时采用填料塔;近年来由于填料塔结构的改进,新型的、高负荷填料的开发,既提高了塔的通过能力和分离效能又保持了压降小、性能稳定等特点;因此,填料塔已经被推广到大型气、液操作中,在某些场合还代替了传统的板式塔;如今,直径几米甚至几十米的大型填料塔在工业上已非罕见;随着对填料塔的研究和开发,性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中;氨是化工生产中极为重要的生产原料,但是其强烈的刺激性气味对于人体健康和大气环境都会造成破坏和污染, 氨对接触的皮肤组织都有腐蚀和刺激作用,可以吸收皮肤组织中的水分,使组织蛋白变性,并使组织脂肪皂化,破坏细胞膜结构;氨的溶解度极高,所以主要对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用,常被吸附在皮肤粘膜和眼结膜上,从而产生刺激和炎症;可麻痹呼吸道纤毛和损害粘膜上皮组织,使病原微生物易于侵入,减弱人体对疾病的抵抗力;氨通常以气体形式吸入人体,氨被吸入肺后容易通过肺泡进入血液,与血红蛋白结合,破坏运氧功能;进入肺泡内的氨,少部分为二氧化碳所中和,余下被吸收至血液,少量的氨可随汗液、尿液或呼吸排出体外; 短期内吸入大量氨气后会出现流泪、咽痛、咳嗽、胸闷、呼吸困难、头晕、呕吐、乏力等;若吸入的氨气过多,导致血液中氨浓度过高,就会通过三叉神经末梢的反射作用而引起心脏的停搏和呼吸停止,危及生命;因此,吸收空气中的氨,防止氨超标具有重要意义;本次课程设计的目的是根据设计要求采用填料吸收塔吸收的方法来净化含有氨气的空气;设计采用填料塔进行吸收操作是因为填料可以提供巨大的气液传质面积而且填料表面具有良好的湍流状况,从而使吸收过程易于进行,而且,填料塔还具有结构简单、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点,从而可以使吸收操作过程节省大量人力和物力;二设计任务完成填料塔的工艺设计与计算,有关附属设备的设计和选型,绘制吸收系统的工艺流程图和填料塔装置图,编写设计说明书;三设计条件查表知,25C 下水的饱和蒸气压为,干空气的密度为m 3,20C 下氨气的密度为m 3; 水蒸气的饱和分压为：KPa P P S V 2183.27.0169.3=⨯=⨯=ϕ 湿空气的湿度：绝干气水汽kg /01393.02183.23.1012183.2622.0622.0kg P P P H VV =-⨯=-= 湿空气的比体积：绝干气湿空气kg m t H v H /8621.012732984.221801393.02913.1013.1012732734.22182913=⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⨯+⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+= 标准状态下,湿空气干空气339359.02982730216.11m m =⨯=氨气的体积分数=%68.19%1009359.07601.014.0=⨯⨯ 回收率=%64.99%1001968.00007.01968.0=⨯- 综上所述,本课程设计中填料塔的主要设计参数如下：1、气体混合物成分：空气和氨气；2、氨的含量：％体积；3、混合气体流量： 5000m 3/h ；4、操作温度：303K ；5、混合气体压力：；6、回收率：％;四设计方案吸收剂的选择吸收过程是依靠气体溶质在吸收剂中的溶解来实现的,因此,吸收剂性能的优劣,是决定吸收操作效果的关键之一,选择吸收剂时应着重考虑以下几方面;1溶解度吸收剂对溶质组分的溶解度要大,以提高吸收速率并减少吸收剂的用量; 2选择性吸收剂对溶质组分要有良好的吸收能力,而对混合气体中其他组分不吸收或吸收甚微,否则不能直接实现有效分离;3挥发度要低操作温度下吸收剂的蒸气压要低,以减少吸收和再生过程中吸收剂的挥发损失;4黏度吸收剂在操作温度下的黏度越低,其在塔内的流动性越好,有助于传质速率和传热速率的提高;5其他所选用的吸收剂应尽可能满足无毒性、无腐蚀性,不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得以及化学性质稳定等要求;吸收剂对溶质的组分要有良好地吸收能力,而对混合气体中的其他组分不吸收,且挥发度要低;所以本课程设计选择用清水作吸收剂,氨气为吸收质;水廉价易得,物理化学性能稳定,选择性好,符合吸收过程对吸收剂的基本要求;且氨气不作为产品,故采用纯溶剂;流程选择及流程说明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塔顶排出,液相自塔顶进入由塔底排出,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;工业生产中多用逆流操作;2并流操作气、液两相均从塔顶流向,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,流向对推动力影响不大；易溶气体的吸收或处理的气体不需吸收很完全；吸收剂用量特别大,逆流操作易引起液泛;3吸收剂部分再循环操作在逆流操作系统中,用泵将吸收塔排除液体的一部分冷却后与补充的新鲜吸收剂一同送回塔内,即为部分再循环操作;通常用于以下操作：当吸收剂用量较小,为提高塔的液体喷淋密度；对于非等温吸收过程,为控制塔内的温升,需取出一部分热量;该流程特别适宜于相平衡常数m值很小的情况,通过吸收液的部分再循环,提高吸收剂的使用效率;应当指出,吸收剂部分再循环操作较逆流操作的平均推动力要低,且需设置循环泵,操作费用增加;4多塔串联操作若设计的填料层高度过大,或由于所处理物料等原因需经常清理填料,为便于维修,可把填料层分装在几个串联的塔内,每个吸收塔通过的吸收剂和气体量都相等,即为多塔串联操作;此种操作因塔内需留较大空间,输液、喷淋、支撑板等辅助装置增加,使设备投资加大;5串联-并联混合操作若吸收过程处理的液量很大,如果用通常的流程,则液体在塔内的喷淋密度过大,操作气速势必很小否则易引起塔的液泛,塔的生产能力很低;实际生产中可采用气相作串联、液相作并联的混合流程；若吸收过程处理的液量不大而气相流量很大时,可采用液相作串联、气相作并联的混合流程;列出几种常见的吸收过程如图1;（a）并流 b逆流图1 吸收流程属高溶解度的吸收过程,为提高传质效率和分离效率,所以本设计选用用水吸收NH3逆流吸收流程;该填料塔中,氨气和空气混合气体,经由填料塔的下侧进入填料塔中,与从填料塔顶流下的水逆流接触,在填料的作用下进行吸收;经吸收后的混合气体由塔顶排除,吸收了氨气的水由填料塔的下端流出;塔填料选择塔填料简称为填料是填料塔的核心构件,它提供了气、液两相相接触传质与传热的表面,其性能优劣是决定填料塔操作性能的主要因素;填料的比表面积越大,气液分布也就越均匀,传质效率也越高,它与塔内件一起决定了填料塔的性质;因此,填料的选择是填料塔设计的重要环节;塔填料的选择包括确定填料的种类、规格及材料;填料的种类主要从传质效率、通量、填料层的压降来考虑,填料规格的选择常要符合填料的塔径与填料公称直径比值D/d;填料种类的选择要考虑分离工艺的要求,通常考虑一下几个方面：1传质效率传质效率即分离效率,它有两种表的方法：一是以理论级进行计算的表示方法,以每个理论级当量的填料层高度表示,即HETP值；另一方面是以传质速率进行计算的表示方法,以每个传质单元相当高度表示,即HTU值;在满足工艺要求的前提下,应选用传质效率高,即HEYP或HTU值低的填料;对于常用的工业填料,其HEYP或HTU值可由有关手册或文献中查到,也可以通过一些经验公式来估算;2通量在相同的液体负荷下,填料的泛点气速愈高或气相动能因子愈大,则通量愈大,塔的处理能力亦越大;因此在选择填料种类时,在保证具有较高传质效率的前提下,应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料;对于大多数常用填料其泛点气速或气相动能因子可由有关手册或文献中查到,也可以通过一些经验公式来估算;3填料层的压降填料层的压降是填料的主要应用性能,填料层的压降越低,动力消耗越低,操作费用越小;选择低压降的填料对热敏性物系的分离尤为重要;比较填料的压降有两种方法,一是比较填料层单位高度的压降△P/Z；另一是比较填料层单位传质效率的比压降△P/NT;填料层的压降可用经验公式计算,亦可从有关图表中查出;4填料的操作性能填料的操作性能主要指操作弹性、抗污堵性及抗热敏性等;所选填料应具有较大的操作弹性,以保证塔内气、液负荷发生波动时维持操作稳定;同时,还应具有一定的抗污堵、抗热敏能力,以适应物料的变化及塔内温度变化;此外,所选的填料要便于安装、拆卸和检修;填料种类很多,根据填料方式不同,可分为散装填料和规整填料两大类;1、散装填料散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体,一般以随机的方式堆积在塔内,又称为乱堆填料或颗粒填料;散装填料根据结构特点不同,可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等;现介绍几种典型的散装填料;1拉西环填料其结构为外径与高度相等的圆环,可用陶瓷、塑料、金属等材质制造;拉西环填料的气液分布较差,传质速率低,阻力大,通量小,目前工业上已很少用了;2鲍尔环填料鲍尔环是在拉西环的基础上改进而得;其结构为在拉西环的侧壁上开出两排长方形的窗孔,被切开的环壁的一侧仍与壁面相连,另一侧向环内弯曲,形成内伸的舌叶,诸舌叶的侧边在环中心相搭,可用陶瓷、塑料、金属等材质制造;鲍尔环由于环壁开孔,大大提高了环内空间及环内表面的利用率,气体阻力小,液体分布均匀;与拉西环相比,其通量可增加50%左右;鲍尔环是目前应用较广的填料之一;3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间隙,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,成为目前使用的环形填料中最为优良的一种;4弧鞍填料弧鞍填料属鞍形填料的一种,其形状如同马鞍,一般采用瓷质材料制成;弧鞍填料的特点是表面全部敞开,不分内外,液体在表面来那个侧均匀的流动,表面利用率高,流道呈弧形,流动阻力小;其缺点是易发生套叠,致使一部分填料表面被重合,使传质效率降低;弧鞍填料强度较差,容易破碎,工业生产应用不多;5矩鞍填料将弧鞍填料两端的弧形面改成矩形面,且两面大小不等,即成为矩鞍填料;矩鞍填料堆积时不会套叠,液体分布较均匀;矩鞍填料一般采用瓷质材料制成,其性能优于拉西环;目前国内绝大多数应用瓷拉西环的场合,均已被矩鞍填料所取代;6环矩鞍填料环矩鞍填料是兼顾环形和鞍形结构特点而设计出的一种新型填料,该填料一般以金属材质制成,故又称为金属环矩鞍填料;环矩鞍填料将环形填料和鞍形填料两者的优点集于一体,其综合性能优于鲍尔环和阶梯环,是工业应用最为普遍的一种金属散装填料;下图为几种实体填料：拉西环鲍尔环阶梯环弧鞍形填料矩鞍形填料图2 几种实体填料2、规整填料规整填料是按一定的几何图形排列,整齐堆砌的填料;规整填料种类很多,根据几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等;工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填料;波纹填料按结构分为网波纹填料和板波纹填料两大类,可用陶瓷、塑料、金属等材质制造;金属丝网波纹填料是网波纹填料的主要形式,是由金属丝网制成的;其特点是压降低、分离效率高,特别适用于精密精馏及真空精馏装置,为难分离物系、热敏性物系的精馏提供了有效的手段;尽管其造价高,但因性能优良仍得到广泛使用;金属板波纹填料是板波纹填料的主要形式;该填料的波纹板片上冲压有许多φ的小孔,可起到粗分配板片上的液体,加强横向混和作用;波纹板片上轧成4φmm6~mm细小沟纹,可起到细分配板片上的液体、增强表面润湿性能的作用;金属孔板波纹填料强度高,耐腐蚀性强,特别适用于大气直径塔及气、液负荷较大的场合;波纹填料的优点是结构紧凑,阻力小,传质效率高,处理能力大,比表面积大;其缺点是不适用于处理黏度大、易聚合或有悬浮物的材料,且装卸、清理困难,造价高;综上所述,经分析各填料特点、性能,本课程设计选择散装阶梯环填料;工业上,填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类;1陶瓷填料陶瓷填料具有良好的耐腐蚀性及耐热性,一般能耐除氢氟酸以外的常见的各种无机酸、有机酸的腐蚀,对强碱介质,可以选用耐碱配方制造的耐碱陶瓷填料;陶瓷填料因其质脆、易碎,不易在高冲击强度下使用;陶瓷填料价格便宜,具有很好的表面润湿性,工业上,主要用于气体吸收、气体洗涤、液体萃取等过程;2金属填料金属填料可用多种材质制成,金属材料的选择主要根据物系的腐蚀性和金属材质的耐腐蚀性来综合考虑;碳钢填料造价低,且具有良好的表面湿润性能,对于无腐蚀或低腐蚀性物系应优先考虑使用；不锈钢填料耐腐蚀性强,一般能耐cl 以外常见物系的腐蚀,但其造价较高；钛材、特种合金钢等材质制成的填料造价级高,一般只在某些腐蚀性极强的物系下使用;,与同种类型、同种规格的陶瓷、塑料填料相比,它的通量金属填料可制成薄壁结构~大、气体阻力小,且具有很高的抗冲击性能,能在高温、高压、高冲击强度下使用,工业应用主要以金属填料为主;3塑料填料塑料填料的材质主要包括聚丙烯、聚乙烯及聚氯乙烯等,国内一般多采用聚丙烯材质;塑料填料的耐腐蚀性能较好,可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐蚀;其耐温性良好,可长期在100℃以下使用;聚丙烯填料在低温低于0℃时具有冷脆性,在低于0℃的条件下使用要谨慎,可选用耐低温性能好的聚氯乙烯填料;塑料填料具有轻质、廉价、耐冲击、不易破碎等优点,多用于吸收、解吸、萃取、除尘等装置中;塑料填料的缺点是表面润湿性能较差,在某些特殊应用场合,需要对其表面进行处理,以提高表面润湿性能;所以本次课程设计选用聚丙烯填料;通常,散装填料与规整填料的规格标示方法不同,选择地方法亦不尽相同;①散装填料规格的选择散装填料的规格通常是指填料的公称直径;工业塔常用的散装填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等几种规格;同类填料,尺寸越小,分离效率越高,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塔径中,又会产生液体分布不良及严重的壁流,使塔的分离效率降低;本课程设计处理量不大,所用的塔直径不会太大,故选用38mm;②规整填料规格的选择工业上常用规整填料的型号和规格的表示方法很多,国内习惯用比表面积表示,主要有125、150、250、350、500、700等几种规格;同种类型的规整填料,其比表面积越大,传质效率越高,但阻力增加,通量减小,填料费用也明显增加;选用时应从分类要求、通量要求、场地要求、物料性质及设备投资、操作费用等方面综合考虑,使所选填料既能满足工艺要求,又具有经济合理性;应当指出,一座填料塔可以选用同种类型、同一规格的填料,也可以使用同种类型、不同规格的填料；可以选用同种类型的填料,也可以选用不同类型的填料；有的塔段可选用规整填料,而有的塔段可选用散装填料;综上所述选用38mm 聚丙烯阶梯环塔填料,其主要性能参数查表1得：比表面积a ：32/m m空隙率ε：干填料因子Φ：16.175-m表1 国内阶梯环特性数据五工艺计算查表知,30C 下空气和水的物理性质常数如下：空气：)/(067.01086.1/165.153h m kg s Pa m kg ⋅=⋅⨯==-μρ粘度：密度：水：253kg/h 940896dyn/cm 72.61007.80/7.995==⋅⨯==-L L L sPa m kg σμρ表面张力：粘度：密度：物料衡算,确定塔顶、塔底的气液流量和组成查表知,30C 下氨在水中的溶解度系数)/(4146.03kpa m kmol H ⋅= 亨利系数SLHM E ρ=相平衡常数3156.13.10102.184146.07.995=⨯⨯===P HM PE m S Lρ;进塔气相摩尔比为：2450.01968.011968.01=-=Y出塔气相摩尔比为：0008821.01968.01)9964.01(1968.02=--⨯=Y对于纯溶剂吸收过程,进塔液相组成为：02=X 清水混合气体的平均摩尔质量为：混合气体的密度为：333/037.1313314.81064.26103.101m kg RT M P v =⨯⨯⨯⨯==-ρ 混合气体流量：)/(688.1944.2213132735000h kmol =⨯⨯惰性气体流量：)/(373.156)1968.01(688.194h kmol V =-⨯=最小液气比：3109.103156.12450.00008821.02450.0)(21212121min =--=--=--=*X m Y Y Y X X Y Y V L 取实际液气比为最小液气比的倍,则可得吸收剂用量为：液气比 069.1037.1500002.18484.307=⨯⨯=V L ωω经计算该吸收过程为低浓度吸收过程,溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据;混合气体的黏度可近似取为空气的黏度;塔径计算采用贝恩Bain-霍根Hougen 泛点关联式计算泛点速度：气体质量流量：液相质量流量可近似按纯水的流量计算,即：填料总比表面积：32/5.132m m a t = 水的黏度：s mPa L ⋅=8007.0μA 、K 取值可由表2查得;取泛点率为,即s m u u F /781.2973.37.07.0=⨯== 则 m uV D S7976.0781.214.33600/500044=⨯⨯==π圆整后取 D=常用的标准塔径为400、500、600、700、800、1000、1200、1400、1600、2000、2200 泛点率校核：s m u /765.28.0785.03600/50002=⨯=6959.0973.3/765.2/==F u u 对于散装填料,其泛点率的经验值为85.0~5.0/=F u u填料规格校核：805.2138800>==d D 液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为：)/(08.0)(3min h m m L W ⋅= 所以 )/(6.105.13208.0)(23min min h m m a L U t W ⋅=⨯=⋅=经以上校核可知,填料塔直径选用m D 8.0=合理;填料层高度计算查表知, 0C , kpa 下,3NH 在空气中的扩散系数s cm D /17.02=o由23))((oo o T TP P D D G =,则303k ,kpa 下,3NH 在空气中的扩散系数为：液相扩散系数s m D L /10105.229-⨯=液体质量通量为)/(785.110288.0785.002.18484.30722h m kg U L ⋅=⨯⨯= 气体质量通量为)/(462.103208.0785.0037.1500022h m kg U V ⋅=⨯⨯= 脱吸因数为6691.05.13109.13156.1=⨯==L mV S气相总传质单元数为：气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：不同材质的бc 值见表3;表3 不同材质的бc 值查表知,2/427680/33h kg cm dyn c ==σ所以,3560.0})5.1329408967.995785.11028()1027.17.9955.132785.11028()883.25.132785.11028()940896427680(45.1exp{12.0205.08221.075.0=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯--=-t w a a气膜吸收系数由下式计算：)/(1206.0)303314.81036001988.05.132()3600101988.0037.1067.0()067.05.132462.10320(237.0)()()(237.0243147.0317.0kpa h m kmol RTDa D a U V t V V V v t V G ⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=--ρμμκ液膜吸收系数由下式计算：6524.0)7.9951027.1883.2()360010105.27.995883.2()883.25.1323560.0785.11028(0095.0)()()(0095.031821932312132=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅⋅⋅⋅=---LL L L L L w L L gD a U ρμρμμκ表4 各类填料的形状系数查表4得：45.1=ψ 则ha a kpa h m kmol a a w L L w G G 170.3545.15.1323560.06524.0)/(561.845.15.1323560.01206.04.04.031.11.1=⨯⨯⨯=⋅⋅=⋅⋅=⨯⨯⨯=⋅⋅=ψκκψκκ由a u ua a u ua L FLG FGκκκκ⋅-⋅+='⋅-⋅+='])5.0(6.21[])5.0(5.91[2.24.1 得,则)/(173.826.384146.0186.16111113kpa h m kmol a H a a L GG ⋅⋅=⨯+='⋅+'=κκκ由m P a V a K V H G Y OG 3759.08.0785.03.101173.8373.1562=⨯⨯⨯=Ω⋅⋅=Ω⋅=κ由 m N H Z OG OG 142.568.133759.0=⨯=⋅= 设计取填料层高度为：m Z 7= 对于阶梯环填料,m h Dh615~8max ≤=，将填料层分为2段设置,每段,两段间设置一个液体再分布器; 取12=Dh,则填料塔总高度为：m D h 6.98.01212=⨯== 填料层压降计算采用Eckert 通用关联图计算填料层压降：横坐标为：03449.0)7.995037.1(037.1500002.18484.307)(5.05.0=⨯⨯⨯=L V V L ρρωω 查表知：1116-=Φm P纵坐标为：09006.08007.07.995037.181.91116765.22.022.02=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅ΦL L V P g u μρρψ查图3得,m pa ZP/8.735=∆ 填料层压降为：kpa pa P 151.578.735=⨯=∆图3 通用压降关联图液体分布装置液体分布器的作用：液体分布装置设于填料层顶部,用于将塔顶液体均匀分布在填料表面上,液体的分布装置性能对填料塔效率影响很大,特别是大直径、低填料层的填料塔,尤其需要性能良好的液体分布装置;由于液体在填料塔内分布均匀,可以增大填料的润湿表面积,以提高分离效果;因此,液体在塔顶的初始均匀喷淋,是保证填料塔达到预期分离效果的重要条件;从喷淋密度考虑,应保证每602m 的塔截面上约有一个喷淋点,这样,可以防止塔内壁流和沟流现象; 常用的液体分布装置有莲蓬式、盘式、齿槽式及多孔管式分布器等;莲蓬式喷淋器：液体经半球形喷头的小孔喷出;小孔直径为3~10m,做同心圆排列,喷洒角不超过︒80;这种喷淋器结构简单,但只适用于直径小于600mm 的塔中,且小孔易堵塞;盘式分布器：盘低开有筛孔的称为塞孔式,盘底装有垂直短管的称为溢流管式;液体加至分布盘上,经筛孔或溢流短管流下;筛孔式的液体分布效果好,而溢流管式自由截面积较大,且不易堵塞;盘式分布器常用于直径较大的塔中,基本可保证液体分布均匀,但其制造较麻烦;齿槽式分布器：液体先经过主干齿槽向其下个条形做第一级分布,然后再向填料层上面分布;这种分布自由截面积大,不易堵塞,多用于直径较大的填料塔;多孔环管式分布器：由多孔圆形盘管、联接管及中央进料管组成;这种分布器气体阻力小,特别使用于液量小而气量大的填料吸收塔;液体分布装置的安装位置,须高于填料层表面200mm,以提供足够的自由空间,让上升气流不受约束地穿过分布器;根据氨气易溶解的性质,可选用目前应用较为广泛的多孔型布液装置中的排管式喷淋器;多孔型布液装置能提供足够均匀的液体分布和空出足够大的气体通道自由截面一般在70%以上,也便于制成分段可拆结构;液体引入排管喷淋器的方式采用液体由水平主管一侧引入,通过支管上的小孔向填料层喷淋;排管式喷淋器采用塑料制造; 分布点密度计算：为了使液体初始分布均匀,原则上应增加单位面积上的喷淋点数;但是,由于结构的限制,不可能将喷淋点设计得很多;根据Eckert 建议,当mm D 750≈时,每260cm 塔截面设一个喷淋点;则总布液孔数为：布液计算：由 H g n d L o S ∆Φ=242π取60.0=Φ,mm H 160=∆则 mmm Hg n L d So 70.4004696.016.081.926.08414.3001546.0424==⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∆⋅Φ=π液体再分布装置实践表明,当喷淋液体沿填料层向下流动时,不能保持喷淋装置所提供的原始均匀分。

填料吸收塔的课程设计

课程设计报告题目填料吸收塔的设计课程名称化工原理课程设计专业班级学生姓名学号设计地点指导教师设计起止时间：2011 年8月 29日至 2011 年 9 月 9 日目录一、前言 (4)1.1设计方案简介 (4)1.2 吸收剂的选择 (4)1.3 填料的选择 (5)1.4 工艺流程说明 (6)二、平衡关系及物料衡算 (6)2.1 平衡关系的计算 (6)2.2 物料衡算 (7)三、填料塔工艺尺寸计算 (9)3.1 塔径的计算 (9)3.2 填料层高度的计算 (10)3.3 填料层压降的计算 (11)3.4 填料层喷林密度的核算 (11)四、填料塔内件的类型和计算 (12)4.1 支撑装置 (12)4.2 分布装置 (12)4.3 进出口管的计算 (13)4.4 附属空间 (13)五、附属设备的选型 (14)5.1 风机 (14)5.2 离心泵 (14)5.3 换热器 (15)六、附录 (16)6.1 设计结果一览表 (16)6.2 主要符号说明 (17)6.3 设计总结 (19)6.4 参考文献 (21)附图X-Y相图 (23)流程图 (24)设备图 (24)一、前言1.1 设计方案简介（1）填料塔简介：填料塔是提供气-液、液-液系统相接触的设备。

吸收塔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，填料塔的特性也正是体现在这几个方面。

①生产能力填料塔的生产能力大于同直径的筛板塔和浮阀塔。

②分离效率填料塔的分离效率可和相同高度的板式塔相比。

③操作弹性设计合理的填料塔，其操作弹性一般好于筛板塔，大致和浮阀塔相当。

④压降（阻力）除非在很高的液相流率下操作，填料塔中每一个理论板的压降通常小于板式塔。

⑤成本填料的制造成本较高，但填料塔比板式塔容易安装，因此可导致总体上较低的安装成本。

填料塔存在的两个主要缺点是容易堵塞设备及容易造成液体和气体分布的不良。

水吸收_低浓度二氧化硫_填料吸收塔_设计

水吸收低濃度SO2填料吸收塔設計第一部分設計任務、依據和要求一、設計任務及操作條件1、混合氣體（空氣中含SO2氣體的混合氣體）處理量為90 kmol/h2、混合氣體組成：SO2含量為7.6%（摩爾百分比），空氣為：92.4%（mol/%）3、要求出塔淨化氣含SO2為：0.145%（mol/%），H2O為：1.172 kmol/h4、吸收劑為水，不含SO25、常壓，氣體入塔溫度為25°C，水入塔溫度為20°C。

二、設計內容1、設計方案的確定2、填料吸收塔的塔徑、填料層高度及填料層壓強的計算。

3、填料塔附屬結構的選型與設計。

4、填料塔工藝條件圖。

三、H2O- SO2 在常壓20 °C下的平衡數據x y x y0.00281 0.0776 0.000423 0.007630.001965 0.0513 0.000281 0.00420.001405 0.0342 0.0001405 0.001580.000845 0.0185 0.0000564 0.000660.000564 0.0112四、氣體與液體的物理性質數據氣體的物理性質：氣體粘度()0.0652/G u kg m h =⋅氣體擴散係數20.0393/G D m s =氣體密度31.383/G kg m ρ=液體的物理性質：液體粘度 3.6/()L u kg m h =⋅液體擴散係數625.310/L D m s -=⨯液體密度 3998.2/L kg m ρ=液體表面張力 4273/92.7110/L dyn cm kg h σ==⨯五、設計要求1、設計計算說明書一份2、填料塔圖（2號圖）一張第二部分 SO2淨化技術和設備一、SO2的來源、性質及其危害：1、二氧化硫的來源二氧化硫的來源很廣泛，幾乎所有企業都要產生二氧化硫，最主要途徑是含硫化石燃料的燃燒。

大約一噸煤中含有5-50kg硫，一噸石油中含有5-30kg硫。

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。

混合气体的处理量m3/h 1800含量（体积分数）5%混合气体SO2的回收率不低于97%SO2（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填料的类型和选择的过程，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。

和鲍尔环相比，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。

化工原理课程设计——填料吸收塔设计

化工原理课程设计——填料吸收塔设计化工原理课程设计——填料吸收塔设计化工原理课程设计设计题目：班级：姓名：学号：指导教师：完成日期：年月日化工系设计内容及要求一、设计内容1．设计方案的选定对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述；2．主要设备的工艺设计计算选定工艺参数，物料衡算，热量衡算，单元操作的工艺计算并绘制相应的工艺流程图，标出物流量及主要测量点；3．设备设计设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，并绘制设备的工艺条件图。

图面应包括设备的主要工艺尺寸、技术特性和接管表；4．辅助设备选型典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备规格、型号的选定；二、设计说明书编写（1）封面课程设计题目、班级、姓名、指导教师、时间（2）设计任务书（3）目录（4）设计方案简介（5）设计条件及主要物性参数表（6）填料塔的化工计算（7）填料塔的结构设计及核算（8）填料塔的简单结构及辅助设备的计算、选型（9）设计结果汇总表（10）设计评述,设计者对本设计的评述及通过设计的收获体会（11）附图（带控制点的工艺流程简图、主题设备设计条件图）（12）参考文献（13）主要符号说明图纸要求：工艺流程图采用4号图纸，设备装置图采用3号图纸，要求布局美观，图面整洁，图表清楚，尺寸标识准确，各部分线形精细符合国家化工制图标准。

报告内容必须齐全，打印或手写。

打印用A4纸，字号为宋体、小四，标题加黑。

三、参考资料1．陈英南，刘玉兰．常用化工单元设备的设计.华东理工大学出版社.2005 2．上海医药设计院编．化工工艺设计手册(第二版).化学工业出版社.1996 3．江体乾等．化工工艺手册．上海科学技术出版社.1992 4．茅晓东，李建伟．典型化工设备机械设计指导．华东理工大学出版社．1995 5．化学工程手册编委．化学工程手册(第1篇)化工基础数据．化学工业出版社.1980 6．化工制图8．陈敏恒等．化工原理(第三版)．化学工业出版社．2006 ９．化工设备技术全书编辑委员会．化工设备全书—塔设备设计．上海：上海科学技术出版1988 设计任务书：化工原理课程设计任务书一一、设计题目：清水吸收变换气的填料塔装置设计二、设计任务及条件：（1）进入系统的变换气为：____Nm3/h（标准状况）；（2）变换气的组成（体积）：组分CO2 CO H2 N2 进塔气体，（V ol％）28 2.5 47.2 22.3 （3）塔顶出口净化气中CO21.6MPa(绝) 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 处理量(Nm3/h) 1500 1500 1500 2000 2000 2000 2500 2500 2500 21000 3000 3000 吸收剂用量L/Lmin 1.4 1.6 1.8 1.4 1.6 1.8 1.4 1.6 1.8 1.4 1.6 1.8 化工原理课程设计任务书二一、设计题目：碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔的工艺设计二、操作条件（1）设计一座碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔，要求年产合成氨t/a。

填料塔课程设计--填料吸收塔的设计

课程设计题目：填料吸收塔的设计教学院：化学与材料工程学院专业：应用化工技术2010级（1）班学号：学生姓名：指导教师：2012年6 月3 日课程设计任务书2011 ～ 2012 学年第 2 学期一、课程设计题目填料吸收塔的设计二、工艺条件1．处理能力：1500m3/h混合气（空气、SO2）2．年工作日：300天3．混合气中含SO2： 3%（体积分数）4．SO2排放浓度：0.16％5．操作压力：常压操作6．操作温度：20℃7．相对湿度：70%8．填料类型：自选(塑料鲍尔环，陶瓷拉西环等)9．平衡线方程：(20℃)三、课程设计内容1．设计方案的选择及流程说明；2．工艺计算；3．主要设备工艺尺寸设计；（1）塔径的确定；（2）填料层高度计算；（3）总塔高、总压降及接管尺寸的确定。

4．辅助设备选型与计算。

四、进度安排1．课程设计准备阶段：收集查阅资料，并借阅相关工程设计用书；2．设计分析讨论阶段：确定设计思路，正确选用设计参数，树立工程观点，小组分工协作，较好完成设计任务；3．计算设计阶段：完成物料衡算、流体力学性能验算及主要设备的工艺设计计算；4. 课程设计说明书编写阶段：整理文字资料计计算数据，用简洁的文字和适当的图表表达自己的设计思想及设计成果。

五、基本要求1．格式规范，文字排版正确；2. 主要设备的工艺设计计算需包含：物料衡算，能量衡量，工艺参数的选定，设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算；3．工艺流程图：以2号图纸用单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料方向，物流量、能流量，主要测量点；4. 填料塔工艺条件图：以2号图纸绘制，图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表；5. 按时完成课程设计任务，上交完整的设计说明书一份。

教研室主任签名：年月日第一章概述1.1设计依据本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计1、填料的选择由于水吸收S0的过程、操作、温度及操作压力较低，工业上通常选用所了散装填238金属鲍尔环料。

化工原理课程设计-填料吸收塔的设计

化工原理课程设计-填料吸收塔的设计课程设计题目：填料吸收塔的设计教学院：化学与材料工程学院专业：化学工程与工艺（精细化工方向）学号：学生姓名：指导教师：2012 年 5 月31 日目录1 绪论 (1)1.1吸收技术概况 (1)1.2吸收过程对设备的要求及设备的发展概况 (1)2 课程设计任务 (2)2.1设计内容 (2)2.2设计要求 (2)2.3设计方案介绍 (3)3 吸收塔的工艺计算 (4)3.1 基础物性数据计算 (4)3.1.1 物料衡算 (4)3.1.2 液气比的计算 (5)3.1.3 吸收剂的用量 (5)3.2 塔径的计算及校核 (5)3.2.1 填料选择 (5)3.2.2 泛点气速、塔径的计算 (6)3.2.3 数据校核 (7)3.3 填料层高度的计算 (7)3.3.1 传质单元高度计算 (7)3.3.2 传质单元数的计算 (9)3.3.3 总高度的计算 (10)3.4流体力学参数计算 (10)3.4.1 吸收塔的压力降 (10)3.4.2 气体动能因子 (11)3.4.3 吸收因子 (11)3.5 吸收塔辅助设备计算及选型 (12)3.5.1 液体初始分布器 (12)3.5.2 液体再分布器 (12)3.5.3 其他附属塔内件 (12)4 解吸塔工艺计算 (13)4.1基础数据计算 (13)4.1.1 最小气液比及吸收剂用量 (13)4.2塔径的计算及校核 (14)4.2.1 填料的选择 (14)4.2.2 塔径计算 (14)4.2.3 数据校核 (15)4.3.1 传质单元高度计算 (16)4.3.2 传质单元数的计算 (17)4.3.3 总高度的计算 (18)4.4 流体力学参数的计算 (18)4.4.1 解吸塔的压力降 (19)4.4.2 气体动能因子 (19)4.4.3 解吸因子 (19)4.5解吸塔的辅助设备的计算与选型 (20)4.5.1 液体初始分布器 (20)4.5.2 其他附属内件 (20)5设计结果及评述 (21)5.1设计结果一览表 (21)5.2设计评述 (22)6 参考文献 (23)1 绪论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。

填料吸收塔设计(附图)

填料吸收塔课程设计说明书专业化学制药班级制药061班姓名 X X X 班级序号 49 指导老师 X X 日期 2008 – 5 – 18成绩Xuzhou College of Industrial Technology目录前言 (2)水吸收丙酮填料塔设计 (2)一任务及操作条件 (2)二吸收工艺流程的确定 (2)三物料计算 (3)四热量衡算 (4)五气液平衡曲线 (5)六吸收剂(水)的用量Ls (5)七塔底吸收液浓度X1 (6)八操作线 (6)九塔径计算 (6)十填料层高度计算 (9)十一填科层压降计算 (13)十二填料吸收塔的附属设备 (13)十三课程设计总结 (15)十四主要符号说明 (16)十五参考文献 (17)十六附图 (18)前言塔设备是炼油、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。

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。

水吸收丙酮填料塔设计一任务及操作条件①混合气(空气、丙酮蒸汽)处理量：12493/m h。

②进塔混合气含丙酮 2.34％(体积分数)；相对湿度:70％；温度:35℃；③进塔吸收剂(清水)的温度25℃；④丙酮回收率：90％；⑤操作压力为常压。