化工原理课程设计-填料吸收塔的设计
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。
水吸收二氧化硫填料吸收塔_课程设计完整版
吉林化工学院化工原理课程设计题目处理量为2500m3/h水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计教学院化工与材料工程学院专业班级化学工程与工艺0804班学生姓名学生学号 08110430指导教师徐洪军2010 年 12 月 15 日化工原理课程设计任务书专业化学工程与工艺班级化工0804 设计人郑大朋一．设计题目处理量为2500m3/h水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计二．原始数据及条件生产能力：年处理空气—二氧化硫混合气2.3万吨（开工率300天／年）。
原料：二氧化硫含量为5%（摩尔分率，下同）的常温气体。
分离要求：塔顶二氧化硫含量不高于0.26% 。
塔底二氧化硫含量不低于0.1% 。
建厂地址：河南省永城市。
三．设计要求（一）编制一份设计说明书，主要内容包括:1. 摘要；2. 流程的确定和说明（附流程简图）；3. 生产条件的确定和说明；4. 吸收塔的设计计算；5. 附属设备的选型和计算；6. 设计结果列表；7. 设计结果的讨论和说明；8. 主要符号说明；9. 注明参考和使用过的文献资料；10. 结束语(二) 绘制一个带控制点的工艺流程图。
（三）绘制吸收塔的工艺条件图]1[。
四．设计日期： 2010 年 11 月 22 日至 2010 年 12 月 15 日目录摘要 (IV)第一章绪论 (1)1.1 吸收技术概况 (1)1.2 吸收设备发展 (1)1.3 吸收在工业生产中的应用 (3)第二章吸收塔的设计方案 (4)2.1 吸收剂的选择 (4)2.2 吸收流程选择 (5)2.2.1 吸收工艺流程的确定 (5)2.2.2 吸收工艺流程图及工艺过程说明 (6)2.3 吸收塔设备及填料的选择 (7)2.3.1 吸收塔设备的选择 (7)2.3.2 填料的选择 (8)2.4 吸收剂再生方法的选择 (10)2.5 操作参数的选择 (11)2.5.1 操作温度的确定 (11)2.5.2 操作压强的确定 (11)第三章吸收塔工艺条件的计算 (12)3.1 基础物性数据 (12)3.1.1 液相物性数据 (12)3.1.2 气相物性数据 (12)3.1.3 气液两相平衡时的数据 (12)3.2 物料衡算 (12)3.3 填料塔的工艺尺寸计算 (13)3.3.1 塔径的计算 (13)3.3.2 泛点率校核和填料规格 (14)3.3.3 液体喷淋密度校核 (15)3.4 填料层高度计算 (15)3.4.1 传质单元数的计算 (15)3.4.2 传质单元高度的计算 (16)3.4.3 填料层高度的计算 (17)3.5 填料塔附属高度的计算 (18)3.6 液体分布器的简要设计 (18)3.6.1 液体分布器的选型 (18)3.6.2 分布点密度及布液孔数的计算 (19)3.6.3 塔底液体保持管高度的计算 (20)3.7 其他附属塔内件的选择 (21)3.7.1 填料支撑板 (21)3.7.2 填料压紧装置与床层限制板 (21)3.7.3 气体进出口装置与排液装置 (21)3.8 流体力学参数计算 (22)3.8.1 填料层压力降的计算 (22)3.8.2 泛点率 (23)3.8.3 气体动能因子 (23)3.9 附属设备的计算与选择 (23)3.9.1 吸收塔主要接管的尺寸计算 (23)3.9.2 离心泵的计算与选择 (24)工艺设计计算结果汇总与主要符号说明 (26)设计方案讨论 (31)附录（计算程序及有关图表） (32)参考文献 (34)结束语 (35)带控制点的工艺流程图 (36)设备条件图 (37)化工原理课程设计教师评分表 (38)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合物的一种单元操作。
化工原理课程设计-水吸收氨填料吸收塔设计
化工原理课程设计-水吸收氨填料吸收塔设计一、背景介绍氨是一种重要的化学制品，用于制造各种类型的化学产品，也可用作氨加热系统的燃料，但它作为强氧化剂挥发到大气中，有害环境，因此必须采取对策进行处理，以保护我们的环境。
水吸收氨填料吸收塔是一种典型的操作过程，通过在塔内部放入一定量的吸收填料，使得氨气更有效地与液体相混合，从而降低氨的挥发率，防止它的溢出。
二、设计目的本设计的目的是设计一种能够有效降低氨气挥发率的水吸收氨填料吸收塔系统。
三、塔结构设计1.水吸收塔的形式：此水吸收塔采用真空反应塔的形式，包括加热装置、塔体及其重要部件。
2.水吸收塔的尺寸：该水吸收塔直径为3m，高度为12m，采用真空式反应塔设计。
3.吸收填料：此设计采用纤维吸收填料，其密度为180 kg/m3，吸附能力0.5％，并选择优质的、耐磨的材料，保证耐久性。
4.液相：选择介质为硝酸钠溶液，介质比重1.1，温度在25℃以下，以确保氨吸收剂的低温稳定性。
5.混合器：采用有效搅拌，减少氨气挥发，氨气完全溶于液体，增加氨气的反应机会，增加吸6.塔内设备：除了加热器，还设有安全阀等设备，以防出现意外。
四、设计步骤1.根据氨吸收水填料吸收塔的工艺特点，研究氨挥发的特性，确定反应条件，估算反应速率和塔的大小及包装密度。
2.确定吸收填料的类型，以保证其对氨气的特性挥发特性。
3.细化设计，考虑塔内混合器及其优势，同时留意水塔设计具体内容，计算安全阀等设备的大小，以及确定塔内设备的位置。
4.确认成本，包括：原材料、安装和实际操作。
五、最终结论本文研究了一套水吸收氨填料吸收塔，设计了其安全阀及其它设备，以及填料的特性，确定了反应条件，估算反应速率，详细设计了塔的形式，尺寸，位置等，通过认真的工作，可以提出设计方案，完成水吸收氨填料吸收塔的设计任务。
化工原理课程设计(氨气填料吸收塔设计)
化工原理课程设计(氨气填料吸收塔设计)1000字氨气填料吸收塔是一种常见的化工工艺设备，用于从氨气等气体中去除二氧化碳等有害成分。
在这篇课程设计中，我们将重点讨论氨气填料吸收塔的设计原理和实现方法。
一、设计原理氨气填料吸收塔的设计原理基于物理吸收法，它通过填充物（如泡沫塑料、陶瓷、金属等）将气相物质传递到液相解吸剂中，以达到去除气体中有害成分的目的。
其中，填充物的种类、形状和大小会影响到吸收效率和压力损失。
塔顶设置进口气流分布器，塔底设置液体分布器，使操作稳定，保证吸收效果。
二、实现方法1. 确定设计参数氨气填料吸收塔的设计需要涉及到多项因素，包括：（1）吸收剂的化学性质：吸收剂的化学性质会影响到塔内化学反应的速率和吸收效率。
因此，需要选择合适的吸收剂，并对其进行物性参数测定。
（2）气体流量：气体流量会影响到塔内的混合程度和扩散速率。
因此，需要确定气体流量范围和变化规律。
（3）操作温度和压力：操作温度和压力会直接影响到化学反应的速率和吸收效率。
因此，需要选择合适的操作温度和压力，并对其进行测定。
（4）塔体高度和直径：塔体高度和直径会影响到填充物的分布、气液流动情况和压降。
因此，需要按照实际需要确定塔的高度和直径。
（5）填充物种类和数量：填充物的种类和数量对吸收效率和压力损失有较大影响。
因此，需要选择合适的填充物，并确定填充层数和填充物粒径。
2. 填充物选型填充物的种类是影响氨气填料吸收塔吸收效率和压力损失的一个关键因素。
选用填充物时需要考虑以下方面：（1）物理性能：填充物的物理性能直接影响其在吸收塔内的分布、气液流动情况和压降。
因此，需要选择合适的物理性能（如比表面积、孔隙率、容重等）的填充物。
（2）化学特性：填充物的化学特性对气液反应速率和吸收效率有较大影响。
因此，需要选择符合需要的化学特性的填充物。
（3）成本和耐久性：填充物的成本和耐久性也是选型时需要考虑的因素，以确保经济可行和长期稳定运行。
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SO2填料吸收塔课程设计说明书
化工原理课程设计任务书专业班级：姓名：学号：指导老师：目录一·目的和要求二·设计任务三·设计方案1.吸收剂的选择2.塔内气液流向的选择3.吸收系统工艺流程（工艺流程图及说明）4.填料的选择四·工艺计算1.物料衡算，吸收剂用量，塔底吸收液浓度2.塔径计算3.填料层高度计算4.填料层压降计算5.填料吸收塔的主要附属构件简要设计6.动力消耗的计算与运输机械的选择（对吸收剂）五·设备零部件管口的设计计算及选型六·填料塔工艺数据表填料塔结构数据表物性数据表七·对本设计的讨论八·主要符号说明九·参考文献一·目的和要求1．进行查阅专业资料、筛选整理数据及化工设计的基本训练；2．进行过程计算及主要设备的工艺设计计算，独立完成吸收单元的设计；用简洁的文字和图表清晰地表达自己的设计思想和计算结果；3.建立和培养工程技术观点；4.初步具备从事化工工程设计的能力,掌握化工设计的基本程序和方法。
5.独立完成课程设计任务。
二·设计任务1.题目：SO2填料吸收塔2 生产能力：SO2炉气的处理能力为1500 m³/h（1atm,30℃时的体积）3 炉气组成：原料气中含SO2为9%（v）,其余为空气4 操作条件：P=1atm(绝压）t=30 ℃5 操作方式：连续操作6 炉气中SO2的回收率为95％三·设计方案1.吸收剂的选择用水做吸收剂。
水对SO2有较大的溶解度，有较好的化学稳定性，有较低的粘度，廉价、易得、无毒、不易燃烧2.塔内气液流向的选择在填料塔中，SO2从填料塔塔底进入，清水从塔顶由液体喷淋装置均匀淋下。
3.吸收系统工艺流程（工艺流程图及说明）二氧化硫炉气经由风机从塔底鼓入填料塔中，与由离心泵送至塔顶的清水逆流接触，在填料的作用下进行吸收。
经吸收后的尾气由塔顶排除，吸收了SO2的废水由填料塔的下端流出。
化工原理课程设计水吸收氨填料吸收塔设计(1)
化工原理课程设计水吸收氨填料吸收塔设计
(1)
化工原理课程设计——水吸收氨填料吸收塔设计
一、选择填料
本设计所选用的填料为塔形环状填料，其主要优点在于能够提高氨气
与水接触的时间和接触面积，从而提高吸收效率。
其次，填料的表面
积大，对氨气的吸附强度较高。
二、计算填料高度
根据质量平衡公式，吸收塔中氨气的质量=进入氨气的质量-出口氨气
的质量-吸收氨气的质量。
结合我们所设计的填料种类和工艺流程，可
以得到计算填料高度的公式：
θ=（W/N） ln [(C0-C)/(Co-Ct)]
其中，W是空气中氨气的质量流量，单位为kg/h；N是塔形环状填料每立方米的比表面积，单位为m²/m³；C0是氨气从入口口进入吸收器的
浓度，单位为mg/Nm³；Ct是出口处氨气的平均浓度，单位为mg/Nm³；
C是入口处水的浓度，单位为mg/L。
三、塔的直径
根据经验公式可得：填料在瞬间液晶表面液流速等于液降的经验公式。
v=1.2/(μ)½ (ΔP/ρ) ¼
其中，v是液体在塔体内部的平均流速，单位为m/s；μ是液体的粘度，单位为Pa*s；ΔP是液体在塔体内产生的液降，单位为Pa；ρ是液体
的密度，单位为kg/m³。
四、结论
经过以上各个方面的计算和分析，我们得到了适合本工艺流程，并且
具有高效的填料塔高度及塔直径，使本工艺流程吸收效率达到最优化
程度。
我们所选用的填料塔设计方案具有成本低、效率高及运行稳定
等特点，非常符合实际工序的需要。
化工原理课程设计(水吸收氨填料吸收塔设计)
水吸收氨填料吸收塔设计1 题目含氨为5%的混合气体, 处理量为500m3/h, 尾气中含氨低于0.02%,采用清水进行吸收, 吸收剂的用量为最小用量的1.5倍. (均为体积分数).,2 设计任务和操作条件:(1)操作压力常压。
(2)操作温度 20℃(3)年工作300天,每天24小时运行.3 填料类型 聚丙烯阶梯环填料,规格自选.4 设计内容(1)吸收塔的物料衡算(2)填料层压降的计算(3)液体分布器的简单设计(4)吸收塔塔体工艺尺寸的计算(5)绘制分布器施工图(6)对本设计进行评述5 基础数据20℃下氨在水中的溶解度系数为0.725Kmol/( m3. kpa)一吸收工艺流程的确定采用常规逆流操作流程．流程如下。
二物料计算(l). 进塔混合气中各组分的量取塔平均操作压强为101.3kPa，故：混合气量＝ 500（）×＝ 20.80kmol／h混合气中氨量＝20.80×0.543 ＝1.129 kmol／h ＝ 19.2kg／h混合气中空气量＝20.80-1.129 = 19.671kmol／h＝570.5kg／h (2)．混合气进出塔的（物质的量）组成==0.05430;（3）．混合气进出塔（物质的量比）组成Y1==0.0574Y2=(1-)=0.0574×=0.0002296(以塔顶排放气体中氨含量0.02%计)三 平衡曲线方程查表知:20℃时,氨在水中的亨利系数E=277.3Kpa;m = = = 2.737故操作线方程为:Y=2.737X.吸收剂(水)的用量Ls由操作线方程知:当Y1＝0.0574时,X1*=0.021,计算最小吸收剂用量=19.671×＝53.77 kmol／h取安全系数为1.5，则Ls＝1.5×53.77＝80.65kmol／h = 1451.7kg/h依物料衡算式塔底吸收液浓度= 19.671×= 0.014四塔径计算塔底气液负荷大，依塔底条件(混合气20℃)，101.325kPa图1 通用压降关联图（1）.采用Eckert通用关联图法(图1)计算泛点气速①有关数据计算塔底混合气流量V`S＝570.5＋19.2＝589.7kg／h吸收液流量L`＝1451.7kg／h进塔混合气密度＝×＝1.206kg／(混合气浓度低，可近似视为空气的密度)吸收液密度＝998.2kg/吸收液黏度＝1.005 mP a·s经比较，选DN38mm聚丙烯阶梯环。
化工原理课程设计水吸收氨填料吸收塔设计-V1
化工原理课程设计水吸收氨填料吸收塔设计-V1化工原理课程设计——水吸收氨填料吸收塔设计化工生产中，氨气是一种常见的化学气体，亦是一种毒性气体。
为了保证生产安全，常常需要使用填料吸收塔对氨气进行处理。
本次化工原理课程设计的主题是水吸收氨填料吸收塔设计，下面将从设计的流程、填料选择、设备选型及操作控制方面进行详细阐述。
一、设计流程1.确定设计要求：包括氨气的进入浓度、出口浓度、进入流量、处理效率要求等。
2.确定填料种类：选择适合水吸收氨的填料种类。
3.塔体设计：根据进入流量和处理效率要求计算出塔体高度，以及塔体的内径和壁厚。
4.设备选型：根据填料种类和塔体设计的要求选型。
5.操作控制：确定运行参数和控制策略等。
二、填料选择1.氨气水解和物理吸收的填料：骨炭、石英、聚丙烯、陶瓷、活性炭等。
2.氨气化学吸收的填料：硫酸铵、硝酸铵、硫酸钙、硝酸钙、硫酸钠等。
综合考虑吸附容积、吸附速度、吸附效率、化学稳定性等因素，本设计选择硝酸铵作为填料。
三、设备选型1.填料吸收塔：根据设计要求和填料种类选择适合的填料吸收塔。
2.进气风机：根据进气流量和风阻要求选型。
3.冷却器：为了防止氨气过热，常常需要在进入填料吸收塔前，在氨气进风口处安装冷却器。
四、操作控制1.进气速度：进气速度过快会导致氨气不能充分吸收，进气速度过慢则会影响处理效率。
一般控制在0.5-1.5m/s。
2.水位控制：为了保证填料的湿润度，需要控制水的流量和水位。
3.塔体温度控制：为了保证填料吸收效率，需要控制塔体温度，一般保持在20-35℃。
4.出口浓度控制：通过调节水的流量和塔体内填料的密度，控制出口浓度。
结语：本次化工原理课程设计通过设计流程、填料选择、设备选型及操作控制方面的详细阐述，较为全面地介绍了水吸收氨填料吸收塔的设计过程。
对于化工领域的实践和专业知识积累具有一定的参考价值。
填料塔化工原理课程设计
填料塔化工原理课程设计IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】摘要在化工生产中，气体吸收过程是利用气体混合物中，各组分在液体中溶解度或化学反应活性的差异，在气液两相接触是发生传质，实现气液混合物的分离。
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中的有害物，以免污染大气。
实际过程往往同时兼有净化和回收双重目的。
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。
气液两相的分离是通过它们密切的接触进行的，在正常操作下，气相为连续相而液相为分散相，气相组成呈连续变化，气相中的成分逐渐被分离出来。
填料塔是气液呈连续性接触的气液传质设备，属微分接触逆流操作过程。
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。
填料层的空隙率超过90%，一般液泛点较高，单位塔截面积上填料塔的生产能力较高，研究表明，在压力小于时，填料塔的分离效率明显优于板式塔。
这次课程设计的任务是用水吸收空气中的二氧化硫，然后再进行解吸处理得到二氧化硫。
要求设计包括塔径、填料塔高度、塔管的尺寸等，需要通过物料衡算得到所需要的基础数据，然后进行所需尺寸的计算得到各种设计参数，为图的绘制打基础，提供数据参考。
目录第一章设计方案的内容流程方案指完成设计任务书所达的任务采用怎样的工艺路线，包括需要哪些装置设备，物料在个设备间的走向，哪些地方需要有观测仪表、调节装置，那些取样点以及是否需要有备用设备等，按上述内容绘制流程图。
设备方案根据设备要求，确定选用什么形式的设备。
如吸收塔选用板式塔还是填料塔，为什么选用填料塔。
填料吸收塔课程设计
设计任务书(一)设计题目水吸收SO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(2)操作温度25C(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，选用逆流吸收流程。
因用水作为吸收剂，且SQ不作为产品，故采用纯溶剂。
2.2填料的类型与选择对于水吸收SO的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料。
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。
(依Wilke-Cha ng D 1.859 10 18 ( MJ。
"，0.6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 C时水的有关物性数据如下：密度为p L=997.1 kg/m 3粘度为卩L=0.0008937 Pa - s=3.2173kg/(m • h)2表面张力为c L=71.97 dyn/cm=932731 kg/hSO在水中的扩散系数为D L=1.724为0-9m2/s=6.206 10-6m2/h3.1.2气相物性数据设进塔混合气体温度为25 C,混合气体的平均摩尔质量为M vm = ^y M i=0.1 64.06+0.9 29=32.506g/mol混合气体的平均密度为p vm=PM/RT=1O1.325X3 2.506/ (8.314 X 298.15) =1.3287kg/ m查《化学工程基础》混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得25 r空气的粘度为卩V=1.83 X-5Pa?s=0.066kg/(m?h)查手册得SO2在空气中的扩散系数为-5 2 2D V =1.422 X 10 m/s=0.051 m / h(依D D0-P0(T)1.75计算，其中273K时，1.013 X 10-5Pa时SO在空气中的扩散系数为1.22 X10-5m/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25T时SO在水中的亨利系数为3E=4.13 X10 kPa相平衡常数为m=E/P=4.13 X03/101.3=40.76溶解度系数为3H=p /EM=997.2/4.13 X03X18.02=0.0134kmol/kPa m3.1.4物料衡算(1).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= 2000(273.15)丄81.80 kmol/ h 273.15 25 22.4混合气SQ 中量=81.80X 0.1 = 8.18 kmol / h=8.18X 64.06=542.01k g/h设混合气中惰性气体为空气，则混合气中空气量=81.8-8.18 = 73.62kmol/h=73.62X 29= 2135kg/ h (2).混合气进出塔的摩尔组成丫0.1 1 0.10.11出塔气相摩尔比为匕 Y(1 A )0.11(10.97) 0.0033(4) 出塔混合气量出塔混合气量=73.62+8.18 x 0.03=73.7836kmol/h=2135+542.01 X 0.03=2151.26kg/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 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为X 2=0 取操作液气比为LVL V1.3("L)min1.3 39.54 51.40 L 51.4 73.62 3784.07 kmol/h (6) 塔底吸收液组成X 1V(Y 1 丫2)L(X 1 X 2)X 1 九62⑴1°.0033)0.002083784.07(7) 操作线方程y i 0.18.18(1 0.97) cccccc y 2 0.0033273.62 8.18(1 0.97)(3)混合气进出塔摩尔比组成进塔气相摩尔比为m0.11 0.0033 0.11/40.76 0依操作线方程丫扣(V2 V L X2)霊X0.0033Y 51.4X 0.00333.2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。
化工原理课程设计吸收塔
化工原理课程设计吸收塔(总18页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--《化工原理》课程设计课题: 设计水吸收半水煤气体混合物中的二氧化碳的填料吸收塔设计者：王涛学号： 02指导老师：曹丽淑目录第一章设计任务3设计题目3设计任务及操作条件3设计内容3第二章设计方案4设计流程的选择及流程图4第三章填料塔的工艺设计4气液平衡关系4吸收剂用量5计算热效应5定塔径6喷淋密度的校核6体积传质系数的计算7填料层高度的计算8附属设备的选择第四章设计结果概要第五章设计评价17第一章设计任务、设计题目设计水吸收半水煤气体混合物中的二氧化碳的填料吸收塔、设计任务及操作条件（一）气体混合物1.组成（如表1所示）：2.气体量：4700Nm3∕h3.温度：30°C4.压力：1800KN∕m2(二)气体出口要求（V%）：CO2≤%(三)吸收剂：水、设计内容设计说明书一份，其内容包括：1.目录2.题目及数据3.流程图4.流程和方案的选择说明与论证5.吸收塔的主要尺寸的计算，注明计算依据的公式、数据的来源6.附属设备的选型或计算7.设计评价8.设计结果9.参考文献第二章设计方案、吸收流程的选择及流程图本设计混合原料气溶质浓度不高，同时过程分离要求不高，选用一种吸收剂（水）一步流程即可完成吸收任务。
由于逆流操作传质推动力大，这样可减少设备尺寸，并且能提高吸收率和吸收剂使用效率，故选择逆流吸收。
由于本任务吸收后的CO2要用以合成尿素，则需对吸收后的溶液解吸以得到CO2,同时溶剂也可循环使用。
水吸收CO2工艺流程图(图1)1-吸收塔；2-富液泵；3-贫液泵；4-解吸塔第三章填料塔的工艺设计、气液平衡关系由于此操作在高压下进行,高压环境对理想气体定律有偏差,故需对压力进行校核:由《化工原理设计导论》查得CO2的临界温度Tc=304K，临界压力Pc=则其对比温度Tr== =对比压力Pr= = =查《化工原理设计导论》图2-4得在此温度压力下:逸度系数则逸度f=p=1800×=1656KPa查《化工原理》下册得CO2气体在30℃时溶于水的亨利系数E=188000KPa相平衡常数m= = =则可得在此条件下气液平衡关系为：Y= =、吸收剂用量进塔CO2摩尔分数：=%=进塔CO2摩尔比：Y1= =出塔CO2摩尔分数：=%=出塔CO2摩尔比：Y2==混合气体体积流量：=4700N/h混合气体中惰性气体流量:V=×（）=∕h出塔液相浓度最大值: X1*=X1max= = =对于纯水吸收过程：X2=0则最小液气比：（）min= = =由 = ~2)（）min：取L11==××=∕hL21==××=∕hL31==××=∕h则由物料衡算公式V(Y1-Y2)=L(X1-X2)：X= = =X21= = =X31= = =以下计算以第一组数据(L11,X11)为例、计算热效应水吸收CO2的量：G A=V(Y1-Y2)=×（）=∕h查《化工原理设计导论》图4-5得CO2的溶解热q=97Kcal∕Kg查《化工原理》上册附录5，得水的Cp=∕（Kg·K）则由L×18×Cp×Δt=GA×44×q×得：Δ=同理可求得Δ=，Δ=由于Δ，Δ，Δ均小于1。
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。
齐大化工原理课程设计-水吸收丙酮填料吸收塔设计
齐齐哈尔大学化工原理课程设计题目水吸收丙酮填料吸收塔设计学院化学与化学工程学院专业班级制药工程学生姓名指导教师成绩年月日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丙酮的混合物，使其达到排放标准。
在设计中,主要以水吸收混合气中的丙酮，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；填料塔；吸收；丙酮；低浓度AbstractAbsorption is the unit operation Of using mixed gas in the liquid component in the solubility of isolated differences to a gaseous mixture of homogeneous . In the production ,it is being used in producing of chemical raw materials, gas purification and recycling of useful components and so on.The absorption chamber was mad that the fluid assumes the continuous contact the gas fluid mass transfer equipment. On base plate's padding has entire builds with the chaotic pile of two ways. The padding level's place above has the liquid to distribute the installment, thus causes the liquid to spray evenly on the padding level.The chemical principle curriculum project's goal is to use the padding absorption tower according to the design requirements method processing to include the acetone mixture. In the design, mainly by the water absorption mixture air's in acetone, under the operating condition which assigns to the padding absorption tower carries on the material balance. This design including design proposal selection, major installation's technological design , equipment's structural design and craft size design calculation, flow chart, major installation's contents and so on technological conditions chart.Key words：Water;Absorption chamber;Absorption;Acetone;Low concentration目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 吸收技术概况 (1)1.2 吸收设备的发展 (2)1.3 吸收在工业生产中的应用 (4)1.3.1 吸收的应用 (4)1.3.2 塔设备在化工生产中的作用和地位 (5)1.3.3 化工生产对塔设备的要求 (5)第2章设计方案 (7)2.1 吸收剂的选择 (7)2.2 吸收工艺流程确定 (8)2.3 吸收塔设备及填料选择 (9)2.3.1 吸收塔的设备选择 (9)2.3.2 填料的选择 (10)2.4 操作参数的选择 (11)2.4.1 操作温度的选择 (11)2.4.2 操作压力的选择 (11)第3章吸收塔的工艺计算 (12)3.1 基础物性数据 (12)3.1.1 液相物性数据 (12)3.1.2 气相物性数据 (12)3.1.3 气液相平衡数据 (12)3.1.4 物料衡算 (13)3.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (14)3.2.1 塔径的计算 (14)3.2.2 泛点率校核 (15)3.2.3 填料规格核算 (15)3.2.4 液体喷淋密度校核 (15)3.3 填料塔填料高度计算 (16)3.3.1 传质单元高度计算 (16)3.3.2 传质单元数的计算 (18)3.3.3 填料层高度的计算 (18)3.3.4 填料塔附属高度计算 (19)3.4 填料层压降计算 (19)3.4.1 填料层压降 (19)3.4.2 气体进出管压降 (21)3.4.3 其他塔内件压降及总压降 (21)3.5 进出管工艺尺寸计算 (21)3.5.1 液体进出料管 (22)3.5.2 气体进出料管 (22)3.6 液体分布器 (22)3.7 其他附属塔内件的选择 (23)3.7.1 填料支承板的选择 (23)3.7.2 除沫器的选择 (23)工艺设计计算结果汇总 (24)设计总结 (25)参考文献 (26)致谢 (27)第1章绪论1.1 吸收技术概况在化工生产中,经常要处理各种原料、中间产物、粗产品。
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℃时水吸收二氧化硫填料塔的设计
化⼯原理课程设计℃时⽔吸收⼆氧化硫填料塔的设计《化⼯原理》课程设计报告题⽬：处理量为1000m3/h清⽔吸收⼆氧化硫填料吸收塔设计系别：环境科学与⼯程学院专业班级：环境⼯程11（2）班姓名：陈新林学号：指导教师：郑育英（课程设计时间：2013年12⽉30⽇——2014年1⽉5⽇）⼴东⼯业⼤学⽬录1．课程设计⽬的 (1)2．课程设计题⽬描述和要求 (1)3．课程设计报告内容 (4)3.1基础物性数据 (4)3.1.1液相物性数据 (4)3.1.2⽓相物性数据 (5)3.1.3⽓液相平衡数据 (6)3.2物料衡算 (6)3.3塔径计算 (7)3.3.1塔径的计算 (8)(8)(9)(9)3.4填料层⾼度的计算 (9)3.4.1传质单元数的计算 (9)(10)(11)3.5填料塔附属⾼度的计算 (11)3.6液体分布器计算 (12)3.6.1液体分布器的选型 (12)(13)3.7其他附属塔内件的选择 (13)3.7.1填料⽀承装置的选择 (13)3.7.2填料压紧装置 (16)3.7.3塔顶除雾器 (17)3.8吸收塔的流体⼒学参数计算 (17)3.8．1吸收塔的压⼒降 (17)3.8.2吸收塔的泛点率 (18)3.8.3⽓体动能因⼦ (18)3.9附属设备的计算与选择 (18)3.9.1离⼼泵的选择与计算 (18)3.9.2吸收塔主要接管尺⼨选择与计算……………………………………⼯艺设计计算结果汇总与主要符号说明 (24)4．总结 (26)参考⽂献 (27)1. 课程设计⽬的化⼯原理课程设计是学⽣学过相关基础课程及化⼯原理理论与实验后，进⼀步学习化⼯设计的基础知识，培养⼯程设计能⼒的重要教学环节。
通过该环节的实践，可使学⽣初步掌握单元操作设计的基本程序与⽅法，得到⼯程设计能⼒的基本锻炼。
化⼯原理课程设计是以实际训练为主的课程，学⽣应在过程中收集设计数据，在教师指导下完成⼀定的设备设计任务，以达到培养设计能⼒的⽬的。
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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《化工原理课程设计》任务书2011～2012 学年第2学期学生姓名：专业班级：化学工程与工艺(2009) 指导教师：工作部门：化工教研室一、课程设计题目：填料吸收塔的设计二、课程设计内容（含技术指标）1. 工艺条件与数据煤气中含苯2%（摩尔分数），煤气分子量为19；吸收塔底溶液含苯≥0.15%（质量分数）；吸收塔气-液平衡y*=0.125x；解吸塔气-液平衡为y*=3.16x；吸收回收率≥95%；吸收剂为洗油，分子量260，相对密度0.8；生产能力为每小时处理含苯煤气2000m³；冷却水进口温度＜25℃，出口温度≤50℃。
2. 操作条件吸收操作条件为：1atm、27℃，解吸操作条件为：1atm、120℃；连续操作；解吸气流为过热水蒸气；经解吸后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充新鲜吸收剂；过程中热效应忽略不计。
3. 设计内容①吸收塔、解吸塔填料层的高度计算和设计；②塔径的计算；③其他工艺尺寸的计算。
三、进度安排1．5月14日：分配任务；2．5月14日-5月20日：查询资料、初步设计；3．5月21日-5月27日：设计计算，完成报告。
四、基本要求1. 设计计算书1份：设计说明书是将本设计进行综合介绍和说明。
设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设计主要技术数据，对有关工艺流程和设备选型作出技术上和经济上的论证和评价。
应按设计程序列出计算公式和计算结果，对所选用的物性数据和使用的经验公式、图表应注明来历。
设计说明书应附有带控制点的工艺流程图。
设计说明书具体包括以下内容：封面；目录；绪论；工艺流程、设备及操作条件；塔工艺和设备设计计算；塔机械结构和塔体附件及附属设备选型和计算；设计结果概览；附录；参考文献等。
2. 图纸1套：包括工艺流程图(3号图纸)。
教研室主任签名：年月日目录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。
实际生产中，吸收过程所用的吸收剂常需回收利用，故一般来说，完整的吸收过程应包括吸收和解吸两部分，因而在设计上应将两部分综合考虑，才能得到较为理想的设计结果。
作为吸收过程的工艺设计，其一般性问题是在给定混合气体处理量、混合气体组成、温度、压力以及分离要求的条件下，完成以下工作：（1）根据给定的分离任务，确定吸收方案；（2）根据流程进行过程的物料和热量衡算，确定工艺参数；（3）依据物料及热量衡算进行过程的设备选型或设备设计；（4）绘制工艺流程图及主要设备的工艺条件图；（5）编写工艺设计说明书。
1.2吸收过程对设备的要求及设备的发展概况近年来随着化工产业的发展，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，如何从众多的塔设备中选择合适类型是进行工艺设计的首要任务。
一般而言，吸收用塔设备与精馏过程所需要的塔设备具有相同的原则要求，用较小直径的塔设备完成规定的处理量，塔板或填料层阻力要小，具有良好的传质性能，具有合适的操作弹性，结构简单，造价低，便于安装、操作和维修等。
但是吸收过程，一般具有液气比大的特点，因而更适用填料塔。
此外，填料塔阻力小，效率高，有利于过程节能。
所以对于吸收过程来说，以采用填料塔居多。
近年来随着化工产业的发展，大规模的吸收设备已经广泛用于实际生产当中。
具有了很高的吸收效率，以及在节能方面也日趋完善。
填料塔的工艺设计内容是在明确了装置的处理量，操作温度及操作压力及相应的相平衡关系的条件下，完成填料塔的工艺尺寸及其他塔内件设计。
在今后的化学工业的生产中，对吸收设备的要求及效率将会有更高的要求，所以日益完善的吸收设备会逐渐应用于实际的工业生产中。
2 课程设计任务2.1设计内容1. 工艺条件与数据煤气中含苯2%（摩尔分数），煤气分子量为19；吸收塔底溶液含苯≥0.15%（质量分数）；吸收塔气-液平衡y*=0.125x；解吸塔气-液平衡为y*=3.16x；吸收回收率≥95%；吸收剂为洗油，分子量260，相对密度0.8；生产能力为每小时处理含苯煤气2000m³；冷却水进口温度＜25℃，出口温度≤50℃。
2. 操作条件吸收操作条件为：1atm、27℃，解吸操作条件为：1atm、120℃；连续操作；解吸气流为过热水蒸气；经解吸后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充新鲜吸收剂；过程中热效应忽略不计。
3. 设计内容①吸收塔、解吸塔填料层的高度计算和设计；②塔径的计算；③其他工艺尺寸的计算。
4. 进度安排5月14日：分配任务；5月14日-5月20日：查询资料、初步设计；5月21日-5月27日：设计计算，完成报告。
2.2设计要求1. 设计计算书1份：设计说明书是将本设计进行综合介绍和说明。
设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设计主要技术数据，对有关工艺流程和设备选型作出技术上和经济上的论证和评价。
应按设计程序列出计算公式和计算结果，对所选用的物性数据和使用的经验公式、图表应注明来历。
设计说明书应附有带控制点的工艺流程图。
设计说明书具体包括以下内容：封面；目录；绪论；工艺流程、设备及操作条件；塔工艺和设备设计计算；塔机械结构和塔体附件及附属设备选型和计算；设计结果概览；附录；参考文献等。
2. 图纸1套：包括工艺流程图(3号图纸)。
2.3设计方案介绍本设计为填料吸收塔，设计中说明吸收剂为洗油，被吸收的气体是含苯的煤气，且混合气中含苯的摩尔分数为0.02.除了吸收塔以外，还需其他的辅助设备构成完整的吸收-脱吸塔。
气液采用逆流流动，吸收剂循环再用，所设计的流程图如图所示。
图中左侧为吸收部分，混合气由塔底进入吸收塔，其中混合气中的苯被由塔顶淋下的洗油吸收后，由塔顶送出（风机在图中未画出来）。
富液从富油贮罐由离心泵送往右侧的脱吸部分。
脱吸常用的方法是溶液升温以减小气体溶质的溶解度。
故用换热器使送去的富油和脱吸的贫油相互换热。
换热而升温的富油进入脱吸塔的顶部，塔底通入过热蒸汽，将富油中的苯逐出，并带出塔顶，一道进入冷凝器，冷凝后的水和苯在贮罐中出现分层现象，然后将其分别引出。
回收后的苯进一步加工。
由塔顶到塔底的洗油的含苯量已脱的很低，从脱吸贮罐用离心泵打出，经过换热器、冷凝器再进入吸收塔的顶部做吸收用，完成一个循环。
3 吸收塔的工艺计算[1]3.1 基础物性数据计算基础数据的计算包括最小液气比的计算及吸收剂用量的计算。
3.1.1 物料衡算进口气相组成摩尔分数 y 1=0.02出口气相组成摩尔分数 y 2 =（1-0.95）y 1=0.001进口气相组成 21111004.202.0102.01-⨯=-=-=y y Y kmol （苯）/kmol （煤气） 出口气相组成322210001.1001.01001.01-⨯=-=-=y y Y kmol （苯）/kmol （煤气） 塔底出口液体浓度最低要求 310984260150178150781501-⨯=-+=.%.%.%.x 吸收塔液相进口的组成应低于其平衡浓度，该系统的相平衡关系可以表示为x .y 1250=*于是可得吸收塔进口液相的平衡浓度为：332*21015.8125.010019.1--⨯=⨯==m y x 吸收剂入口浓度应低于31015.8-⨯，其值的确定应同时考虑其吸收和解吸操作，兼顾两者，经优化计算后方能确定，这里取：3210005-⨯=.x333222100255100051100051---..-.-x x X ⨯=⨯⨯== kmol （苯）/kmol （煤气） 入口气体混合物的平均分子量为:182019021178020.).-(.M _=⨯+⨯=kg/km olQ vG =2000m 3/h25.81272732734.222000=+⨯=nG q kmol/h 625163918202581...M q q _nG mG =⨯==kg/h3.1.2 液气比的计算求最小液气比，进而确定适宜的液气比:2*121min X X Y Y q q nG nL --=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛m Y X 1*1=1230100255125010042100111004232322*121min ......X X Y Y q q nG nL =⨯-⨯⨯-⨯=--=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----3.1.3 吸收剂的用量实际液气比通常取最小液气比的1.2~1.5倍[2]，这里取1.4倍： 99.1325.814.1123.04.1min=⨯⨯=⨯⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛=nG nG nL nL q q q q kmol/h73.363726099.13=⨯=⨯=洗油M q q nL mL kg/h547.480073.3673===洗ρmL vL q q m 3/h3.2 塔径的计算及校核工艺计算包括塔径的计算，填料层高度的计算，总高度的计算。