化原课设

课程设计说明书

题 目： 碳酸丙烯酯脱碳填料塔设计 学生姓名： 学 院： 化工学院 班 级： 化学工程与工艺 指导教师：

二〇一一 年 一 月 六 日

内蒙古工业大学课程设计任务书

课程名称：化工原理课程设计学院：化工学院班级：化09-2学生姓名：学号： _ 指导教师：

前言

吸收是利用气体在液体中的溶解度差异来分离气态均相混合物的一种单元操作。

塔设备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：生产能力大，分离效率高，操作弹性大，气体阻力小结构简单、设备取材面广等。

对于实际生产来讲，塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时需考虑物料的性质、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。

目录

第1章设计方案的确定 (1)

1.1设计方案的确定 (1)

1.1.1流程布置设计 (1)

1.1.2设备方案 (1)

1.2吸收剂的选择 (1)

1.3填料的选择 (1)

1.3.1填料的种类选择 (1)

1.3.2填料的尺寸选择 (2)

1.3.3填料的材质选择 (2)

第2章设计基础数据 (3)

2.1碳酸丙烯酯（PC） (3)

2.2变换气 (3)

第3章工艺计算 (4)

3.1气液平衡关系 (4)

3.2吸收剂用量及操作线关系 (4)

3.3设备尺寸计算 (5)

3.3.1塔径的计算 (5)

3.3.2塔高的计算 (8)

3.3.2.1传质系数的计算 (8)

3.3.2.2填料层高度的计算 (12)

第4章填料吸收塔附属装置及辅助设备选型 (14)

4.1填料吸收塔附属装置的选型 (14)

4.1.1 液体分布器 (14)

4.1.2 液体再分布器 (14)

4.1.3 填料支承板 (14)

4.2辅助设备选型 (14)

4.2.1 管径的计算 (14)

4.2.2 泵的选型 (15)

4.2.3 风机的选型 (16)

第5章设计数据汇总 (17)

5-1 数据汇总表 (17)

总结 (18)

参考文献： (19)

第1章设计方案的确定

1.1设计方案的确定

1.1.1流程布置设计

吸收过程的流程布置是指气体和液体进出吸收塔的流向安排。通常塔内液相作为分散剂，依靠重力的作用自上而下流动；而含有溶质的混合气体则靠压力差的作用通过填料层。

本次设计采用逆流操作：气相自塔低进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，即逆流操作。

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，溶质的吸收率高。工业生产中多采用逆流操作。

1.1.2设备方案

根据设计要求，选用填料塔。这是由于填料塔具有结构简单、容易加工，便于用耐腐蚀材料制造，以及压降小、吸收效果好、装置灵活等优点，尤其适用于小塔径的场合。

1.2吸收剂的选择

在吸收过程中，吸收剂性能的优劣，往往是决定吸收操作效果的关键。在选择吸收剂时，对溶质组分的溶解度要大；要对溶质组分有良好的吸收能力，而对混合气体中的其他组分无吸收或吸收甚微；操作温度下吸收剂的蒸汽压要低，即挥发度要小；吸收剂在操作温度下黏度要小；还应尽可能满足无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、廉价易得以及化学性质稳定等要求。

综合以上，本设计采用碳酸丙烯酯做吸收剂。

表1-1 工业常用吸收剂

1.3填料的选择

1.3.1填料的种类选择

本次采用散装填料。散装填料根据结构特点不同，又可分为环形填料、鞍形填料、

环鞍形填料及球形填料等。初选鲍尔环与阶梯环，比较，采用较好的。

1.3.2填料的尺寸选择

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直径塔中，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。因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一规定。

1.3.3填料的材质选择

工业上，填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类。

一般操作温度较高而物系无显著腐蚀性时，可选用金属材料；若温度较低可选用塑料填料；物系具有腐蚀性、操作温度又较高时，宜采用陶瓷填料。

综上，可选用d=50mm的金属鲍尔环与金属阶梯环进行比较选择，填料参数见表1-2。

表1-2 金属鲍尔环与金属阶梯环填料参数

第2章 设计基础数据

2.1碳酸丙烯酯（PC ）

①分子式：CH 3CHOCO 2CH 2。 ②物理性质见表2-1。

表2-1 碳酸丙烯酯的物理性质

③密度与温度的关系见表2-2。

表2-2 温度与密度的关系

利用上面数据作图，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

）

图2-1 密度与温度的关系

2.2变换气

变换气流量：9000Nm 3/h 变换气组成及分压见表2-3。

表2-3 变换气组成及分压