吸收解吸塔的设计

课程设计

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学生姓名：

指导教师：

年月日

课程设计任务书

2009 ～ 2010 学年第 2 学期

学生姓名：专业班级：

指导教师：工作部门：

一、课程设计题目

填料吸收塔的设计

二、工艺条件

1．煤气中含苯2%（摩尔分数），煤气分子量为19；

2．生产能力：每小时处理含苯煤气2000m3，连续操作；

3．吸收塔底溶液含苯≥0.15%（质量分数）；

4．吸收回收率≥95%；

5．吸收剂为洗油：分子量260，相对密度0.8；

6．吸收操作条件为：1atm、27℃；解吸操作条件为：1atm、120℃；

7．冷却水进口温度＜25℃，出口温度≤50℃。

8．吸收塔汽-液平衡y* = 0.125x；解吸塔汽-液平衡为y* = 3.16x；

9．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；

10.年工作日及填料类型：自选。

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3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

课程设计的目的及要求 (1)

课程设计方案的介绍 (2)

吸收塔的基础数据的计算 (3)

吸收塔的工艺计算 (4)

吸收塔的主体设备的设计 (10)

吸收塔辅助设备的计算及选型 (10)

解吸塔的基础数据的计算 (11)

解吸塔的工艺计算 (12)

解吸塔的主体设备的设计 (17)

解吸塔辅助设备计算及选型 (17)

吸收塔与解吸塔设计一览表 (18)

设计评述 (19)

参考文献 (20)

一·课程设计的目的

课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的环节，是理论联系实际的桥梁。通过课程设计，使我们学会如何运用化工单元操作的基本原理，基本规律以及常用设备的机构和性能等知识去解决工程上的实际问题，同时还能使我们树立正确的工程观念和严谨的科学作风。

通过课程设计，可以提高我们一下几个方面的能力：

1.1熟悉查阅文献资料，搜集有关证据·正确选用公式；

1.2在兼顾技术上的先进性，可行性，经济上合理性的前提下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常，安全运行所需的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施；

1.3正确掌握过程计算以及工艺设备的设计计算方法；

1.4用精炼的语言，简洁的文字，清晰的图表表达自己的设计思想和计算结果。

二、设计要求

1．工艺条件与数据

（1）煤气中含苯2%（摩尔分数），煤气分子量为19；

（2）吸收塔顶溶液含苯＞0.15%（质量分数）；

（3）吸收塔汽·液平衡y=0.125x；解吸塔汽·液平衡y=3.16x；

（4）吸收回收率≥95%；

（5）吸收剂为洗油，分子量260，相对密度0.8；

（6）生产能力为每小时处理含苯煤气2000m3；

（7）冷却水进口温度≤25℃，出口温度≤50℃。

2．操作条件

（1）吸收操作为1atm,27℃，吸收操作为1atm,120℃；

（2）连续操作；

（3）解吸气流为过热水蒸气；

（4）经解析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；(5) 过程中热效应忽略不计。

1设计方案的介绍

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A3图纸上的图所示。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(J0102)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（F0102）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（F0103）用离心泵(J0101)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。

2吸收塔基础数据的计算

基础数据的计算包括吸收剂用量的计算及最小液气比的计算。

2.1吸收剂用量：

吸收剂用量可以根据过程的物料衡算，依据混合气的组成情况可知吸收塔的进出口气相组成如下： Y 1=

2111004.202.0102

.01-?=-=-y y kmol （苯）/kmol （煤气） η=1

Y Y 1-

32121002.11004.2%)951()1(--?=??-=-=∴Y Y ηkmol （苯）/kmol(煤气)

22210019.110

02.111002.11---?=?+?=+=Y Y y 311098.4260

15.0178%15.078%15.0-?=-+=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 125.0=*

于是可得吸收塔进口液相的平衡浓度为：

2*2

1015.8125

.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：321000.6-?=x

)(/)(1004.61000.611000.613

3222洗油苯kmol kmol x x X ---?=?-?=-=

气体混合物的平均分子量为:20.18191.02)-(1780.02M _

=?+?=kg/kmol 2000=v q (h m /3)

h kmol q n /81.2527

273273

22.42000G =+?=

h kg M q q nG mG /625.163918.2025.81_

=?==

2.2液气比的计算：

123.01004.6125

.01004.21002.11004.23

2322121min =?-??-?=--=???? ??----X m Y Y Y q

q nG

nL 取实际液气比为最小液气比的1.5倍，则可以得到吸收剂用量为：

h kmol q q

q q nG nG

nL /99.1425.815.1123.05.1min

=??=?????? ??= h t h kg M q q nL m L /897.3/4.389726099.14==?=?=洗油 s m h m q q mL

rL /1035.1/872.4800

.3897333-?===

洗

3吸收塔的工艺计算

工艺计算包括塔径的计算，填料层高度的计算，总高度的计算和流体力学参数计算。

3.1塔径计算

取P=101.325Kpa

33/8198.0)27327(314.818

.2010325.101m kg

RT M P G =+???==ρ

液相密度可以近似取为： 33/108.0m kg L ?==洗油ρρ 液体黏度为： s mpa s pa L ?=??=-2.1102.13η

利用贝恩-霍根公式计算泛点气速可得：

412

.032)()(75.1)lg(L G mG mL L L G f

q q A a a g u ρρηρρ?-=?? (3—1)

由公式（3—1）可得：

8249

.0)800

8198.0()163906254.3897(75.10942.0)()(75.1)lg(8

412.032-=?-=?-=??L

G mG mL L L G f

q q A a a g u ρρηρρ

a=155 89.0=ε

s m

u a g u a a g u f L

G L

f L L

G f /507.22.18198.015580089.081.91497.01497.0102

.032

.038249

.02.032=?????=?????=

=??

-ηρρεηρρ

m u q D s m q q s

m u u VS G

vs f 635.07549

.114.35556

.044/5556.03600

8198.0625

.1639/7549.1507.27.07.03=??==

=?=

=?==πρ取

圆整的取D=650mm.

23317.04

)1000650(14.34m d S =?==π 的范围内）

在泛点率校正：）（实际气速：0080~0050(0081.666681.0507

.2675

.1/675.11000650414.35556

.042

2===?=

f vs

u u s

m d q u π 满足径比条件

）填料规格校核(1511.1738650D >==d 喷淋量的校核：

吸收剂的喷淋密度U=L/S （3—2)

U =S

q vL

（3—3）由公式（3—3）可得： )/(69.143317

.0875

.423h m m S q U vL ?===

润湿率： t W a U L /m i n = （3—4) 由公式（3—4)可得：

)/(095.0155

.14/3min h m m at U L W ?==

= 对于直径小于75mm 的环形填料，必须满足润湿率的的最小值L min W >0.08

满足最小喷淋密度要求。经以上校对可知填料塔径选用650mm 合理。

3.2填料层高度的计算

3.2.1传质单元高度计算

塔内的液相及气象物性如下.

L /800m kg =ρ

/8198.0m kg G =ρ

s pa ??=-3L 101.2η

s pa G ??=-51068.1η m N cm dyn L /02.0/20==σ

苯在煤气中的扩散系数近似取苯在空气中的扩散系数，已知：

s cm D G //075.02=s m /1051.726-?=

苯在洗油中的扩散系数查取得：s m s cm D L /1002.1/1002.12925--?=?= 气相及液相的流速为： s

q G mG

G 3600= (3—5) 由公式（3—5）可得： )./(3731.1)/(3317

.03600625

.1639360022G s m kg s m kg s q G m G =??==

? s

q G mL

L 3600= （3—6）由公式（3—6）可得： )/(2638.3)/(3317

.036004

.3897360022s m kg s m kg s q G mL L ?=??==

气相传质系数：

1.13

.0237.0φρηη??? ?

????? ?????

??=RT aD D a G K G G G G G

G （3—7）

由公式（3—7）可得：

.163

165

.0545.1300314.81051.71551051.78198.01068.11068.11553731.1237.0??

? ?????????? ????????

?????=----G K )/(10871.125kpa s m kmol K G ???=- 液相传质系数：

4.03

.03

20095

.0ψρηρηη???

? ?????

? ?????? ??=-L L L L L L w L

L g D a G K （3—8）由公式（3—8)可得：s m K L 51021.5-?=

????

?????????????

? ?????

?????? ???-?-=-2

.02

.0221

.075.045.11θσρρησσσL L L L L L c w G g a G a p e a (3—9）由公式（3—9可得； 32/34.135m m a w =

将得到的传质系数换算成以摩尔分数差为推动力的传质系数：

w G ya a Pk k = (3—10）由公式（3—10）可得：

)(34.13510871.1325.10135s m kmol a Pk k w G ya ????==- ()

s m k m o l k ya ?=32566.0

w G xa a Ck k = （3—11）由公式（3—11）可得： 0217.034.1351021.5260

800

5=???=

=-w L xa a CK k ya

OG k G

H = （3—12）由公式（3—12）可得： s

k m q s k q k Gm

k G k G H xa nG ya nG xa ya ya OG 36003600+

=+== m H OG 6571.03317

.00217.03600125

.025.813317.02566.0360025.81=???+??=

考虑到计算公式的偏差，实际上取：

m H O G 78852.06571.02.1=?=

3.2.2.传质单元数的计算：全塔的物料衡算方程为：

()()2121X X q Y Y q nL nG -=- 依据该方程可以确定吸收塔底洗油中苯的组成： ()2211X Y Y q q X nL

+-= ()111.01004.600102.00204.099

.1425

.8131=?+-?=

-X 于是，可以计算该塔的塔底、塔顶以及平均传质推动力分别为：

006525.0111.0125.00204.0*111=?-=-=?Y Y Y 000265.01004.6125.000102.03*222=??-=-=?-Y Y Y 001954.0000265.0006525

.0ln 000265

.0006525.0ln

121=-=???-?=

?Y Y Y Y Y m 92.9001954

.000102

.00204.021=-=?-=

m OG Y Y Y N 则，填料层高度

m N H Z O G O G 723.778852.092.9=?=?=

圆整后实际填料层高度取为8m.依据鲍尔环塔填料的分段要求： Z/D=5~10 m h 6max ≤

取h/D=6,h=3.9依此可将填料分为两段.每段4m ，两段间设置一个液体再分

布器

3.3总高度的计算

塔上部空间高度可取为1.2m ，液体再分布器的空间高度约为1m 。塔底液相停留时间按5min 考虑，则塔釜液所占高度为：

m d t

q h v 22.1)1000

650(414.35601035.142

3212=????==

-π 塔内塔釜液到填料支撑板的高度可取为 1.2m ，裙式支座的高度可取为

2.5m ，所以塔的总高度为：

h=Z+h 1+1.2+1+1.2+2.5=8+1.22+1.2+1+1.2+2.5=15.12m

3.4流体力学参数计算

3.4.1吸收塔的压力降

（1）.气体进出口压力降取气体进出口接管的内径为219mm ，则气体进出口流速近似为16.52m/s ，则进口压力降为：

pa u p 11252.168198.02

121221

=??==?ρ 出口压力降为：

pa u p 5652.168198.02

5.0215.0222=???=?=?ρ

（2）.填料层压力降，气体通过填料层的压力降采用Eckert 关联图计算，其中实际操作气速为： s m u /675.1)1000

650(414.35556

.02

=?=

)(L q q X G mG mL ρρ= （3—13）

由公式（3—13）可得：

076.0)800

8198

.0(625.16394.3897)(21

21=?==L G mG mL q q X ρρ

2)(L G g u Y ρρ?Φ= (3—14）

由公式（3—14）可得：

0433.02.1800

81.98198.08001000

114675.1)(2.022

2=????

?=Φ=L

g u Y ρρ? 查Eckert 图得每米填料的压力降为300pa ，所以填料层的压力降为：

pa p 240083003=?=?

（3）.其他塔内件的压力降，其他塔内件的压力降∑?p 较小，在此可以忽略。于是得吸收塔德压力降为：

pa p p p p f 2568240056112321=++=++=????

3.4.2.气体动能因子：

吸收塔内气体动能因子为： G u F ρ= (3—15）

由公式（3—15）可得：

)/(5166.18198.0675.12

121m s kg u F G ?=?==ρ

气体动能因子在常用的范围内。

3.4.3.吸收因子：

吸收塔内气体吸收因子为： nG

mq q A = （3—16）又公式(3—16）可得： 476.125

.81125.099

.14=?==

nG nL mq q A 在吸收因子适宜的范围内。从以上的各项指标分析，该吸收塔的设计合理，可以满足解吸塔操作的工艺要求。

4吸收塔的主体设备

吸收塔填料所选用的规格为聚丙烯鲍尔环（38?38?1.4）散堆填料,气体进出口尺寸为：φ219?6，液体进出口尺寸为：φ50?2.5。

5吸收塔辅助设备计算及选型

5.1．液体初始分布器和再分布器

5.1.1..液体初始分布器：

（1）.布液孔数，根据该物系性质可选用莲蓬式喷洒器取布液孔数为100个/m 2。则总布液孔数为：

n=0.3317?100=34个

（2）.液位保持管高度，取布液孔直径5mm ，则液位保持管中的液位高度为：

)2/()4(

2g nk

l q h v π= （3—17）由公式（3—17）可得：

m g nk d q h v 5428.0)81.92/()62

.034005.014.31035.14()2/()4(2

322=??????==-π 则液位保持高度为：'h =1.15?542.8=624.22mm 其他尺寸计算从略。

5.1.2.液体再分布器：采用截锥式再分布器

5.2.其他附属塔内件

支撑装置选用栅板式，填料压板选用栅条形压板，气体分布装置采用简单的气体分布装置，同时，对排放的净化气体中的液相夹带要求不严。

6解吸塔的基础数据的计算

基础数据的计算包括吸收剂用量的计算及最小液气比的计算。再生塔德设计条件为：

洗油处理量为 3897.4kg/h

洗油中苯的摩尔比为 0.111kmol 苯/kmol 洗油

再生后洗油中苯的摩尔比为6.04310-?kmol 苯/kmol 惰性气体所用的汽提气入口苯含量近似为0。

6.1.吸收剂用量的计算

再生汽提气用量与吸收塔设计一样，首先要缺定最小汽提气用量，依据物

料衡算方程，求取最小气液比，但需注意这里的 X 11,Y 表示的是塔顶的液相和气相摩尔比，而11,Y X 表示的是塔底的液气相摩尔比，于是得：

21min )(

Y Y

X q q nL nG -= 洗油苯kmol kmol mX Y /35076.0111.03161*1=?==

2992

.0035076.01004.6111.0)(3

min =-?-=-nL nG q q 取： 4488.02992.05.1)(5.1)(

m i n =?==nL

nG nL nG q q

q q 则汽提气的实际用量为：

nL nG q q 4488.0==h Kmol q nL /7275.6260

.38974488.04488.0=?=? h m q vG /93.216273

273

1204.227275.63=+?

?= h kg h kg M q q G nG m G /23.121/02.187275.6=?=?=

h kg q m L /4.3897=

h m q q L

vL /1658.53==

7解吸塔的工艺计算

工艺计算包括塔径的计算，填料层高度的计算，总高度的计算和流体力学参

数计算。

7.1.塔径计算

取P=101.325kpa 3/5588.0)

273120(314.802

.18325.101m kg RT M P G =+??==

ρ 液相密度可以近似取为：水ρρ8.0=L 查表可知120℃时 3/1.943m kg =水ρ

33/48.754/1.9438.0m kg m kg L =?=ρ 液体黏度为：s pa L ??=-3108.0η 利用贝恩-霍根泛点气速方程可得：

412.032)()(75.1]lg[L

mG mL L L G f

q q A a

g u ρρηρρε-=??

取A=0.204

4885.1)48

.7545588.0()23.1214.3897(75.1204.0]lg[8

141

2.032-=?-=??L L G f

g u ηρρε

取a=228 9.0=ε

4885.12

.03

210-=?

L L

G f a

u ηρρε s m a g u L

G L

f /1997.18

.05588.022848

.7549.081.90325.00325.02

.032

.03=?????=?????=

ηρρε 取u=0.7u f =0.7?1.1997m/s=0.8398m/s

q D s

m s m q q vs

vs 302.08398

.014.30603

.044/0603.0/3600

5588.023

.121=??==

=?=

πρ

圆整后取D=300mm

07065.04

)1000300(14.34m d S =?==π 实际气速：s m d q u vs

/8525.007065

.00603

.04

泛点率校正

的范围内）

在0080~0050(7114.01997

.18535

.0==f u u 填料规格校正D/d=

满足径比条件）(81225

300

>= 喷淋量的校核：吸收剂的喷淋密度U=L/S

)/(12.7307065

.01658

.523h m m S q U vs ?===

润湿率：)/(32.0228

.73/3min h m m at U L W ?==

= 对于直径小于75mm 的环形填料，必须满足润湿率最小值08.0min >W L 满足最小喷淋密度要求。

经以上校核可知填料塔径选用300mm 。

7.2.填料层高度计算

7.2.1.传质单元高度计算

塔内的气液相物性如下：

348.754m kg L =ρ 35588.0m kg G =ρ s pa G ??=-410374.2η s pa L ??=-3108.0η cm dyn L 15=σ 气相扩散系数为

()()2

31312

75.13100.1??

????∑+∑???? ??+?=

-B A B A B

A G V V P M

M M M T D ()()2313175.1368.195.1667.1212102.18787802.181********.1??

????

?+?+???? ???+?+??=

- s m D G 251078.1-?=

液相扩散系数

()

6.02

8104.7A

B B L v T

M D μφ??

?=-

()()

()

s m D L 296

.02

181048.398.165.1668.02731202601104.7--?=?+??+???

气相及液相的流速为 )(477.007065.0360023

.12136002s m kg S q G mG G ?=?==

)(32.1507065

.036004

.389736002s m kg S q G mL L ?=?==

气相传质系数

1.13

.0237.0φρηη

??? ?

????? ?????

? ???=RT aD D a G k G G

G G G

.0445.1393314.81078.12281078.15588.010374.210374.2228477.0237.0???

? ?????????? ????????

?????=----G k ()

k p a s m k m o l k G ???=-261085.5 液相传质系数

?????

????????? ?????

? ?????

????? ??--=-2

.02

.022

.075.045.1exp 1a L L

L L L c w G g a G a G a a σρρησσ??

?????????????????????

??????? ??????? ??--=--2.0205.02

1.0375.0228015.048.7543

2.1581.948.75422832.15108.022832.15155445.1exp 1228w a )(64.2262m m a w =

4.03

.03

20095.0φρηρηη???

? ?????

? ??=-L L L L L L

w L

L g D a G K 4.03

.093

2345.148.75481.9108.01048.348.75410

8.0108.064.22632.150095.0???

???????

? ????????

????=-----L K s m K L 41065.2-?=

将得到的传质系数换算成以摩尔分数差为推动力的传质系数 )(1343.064.2261085.5325.10136s m kmol a pk k w G ya ?=???==- )(1743.064.2261065.2260

.75434s m kmol a ck k w L xa ?=???=

=- S

k m q S k q k Gm

k G k G H xa nG ya nG xa ya ya OG 36003600+

=+== m H OG 6765.007065

.01743.0360016

.37275.607065.01343.036007275.6=???+??=

考虑到计算公式的偏差，实际上取

m H O G 8118.0067652.1=?=

7.2.2传质单元数的计算：全塔的物料衡算方程为

()()2121X X q Y Y q nL nG -=-

依据该方程可以确定解释塔底洗油中苯的组成 ()2211Y X X q q Y nG

+-=

()

)(2339.001004.6111.07275

.62604

.389731水蒸气（苯）kmol kmol Y =+?-=-

于是，可以计算该塔德塔底、塔顶以及平均传质推动力分别为

1168

6.02339.0111.016.31*11=-?=-=?Y Y Y 0190864.01004.616.332*22=??=-=?-Y Y Y

05396.00190864.011686

.0ln 0190864

.011686.0ln

121=-=???-?=

?Y Y Y Y Y m 3347.405396

.02339

.021==?-=

m OG Y Y Y N 则解吸塔高度：

m N H Z O G O G 52.38118.03347.4=?=?=

圆整实际填料层高度取为4m ，依据阶梯环塔填料的分段要求Z/D=5~15h m 6max ≤。故，可以不进行分段。

7.3．总高度的计算

塔上部空间高度，可取为1.2m ，塔底液相停留时间按3min 考虑，则塔釜所占高度为： h=3.52+1.2+3.66+0.7+2.5=11.58m

7.4．流体力学参数计算

7.4.1.解吸塔的压力降.

（1）.气体进出口压力降.取气体进出口接管内径为50mm ，则气体的进出口液速近似为37m/s ，则进口压力降为：

pa u p 382375588.02

21221=??==?ρ

出口压力降为：

pa u p 191315588.05.02

215.0222=???=?=?ρ

（2）.填料层压力降. 气体通过填料层的压力降采用Eckert 关联图计算，

吸收塔的相关设计计算

烟气脱硫工艺主要设备吸收塔设计和选型（2）喷淋塔吸收区高度设计（二）对于喷淋塔，液气比范围在8L/m 3-25 L/m 3之间[5]，根据相关文献资料可知液气比选择12.2 L/m 3是最佳的数值。逆流式吸收塔的烟气速度一般在2.5-5m/s 范围内[5][6]，本设计方案选择烟气速度为3.5m/s 。湿法脱硫反应是在气体、液体、固体三相中进行的，反应条件比较理想，在脱硫效率为90%以上时（本设计反案尾5%），钠硫比(Na/S)一般略微大于1，本次选择的钠硫比(Na/S)为1.02。（3）喷淋塔吸收区高度的计算含有二氧化硫的烟气通过喷淋塔将此过程中塔内总的二氧化硫吸收量平均到吸收区高度内的塔内容积中,即为吸收塔的平均容积负荷――平均容积吸收率，以ζ表示。首先给出定义，喷淋塔内总的二氧化硫吸收量除于吸收容积，得到单位时间单位体积内的二氧化硫吸收量 ζ＝h C K V Q η0= (3) 其中 C 为标准状态下进口烟气的质量浓度，kg/m 3 η为给定的二氧化硫吸收率,％;本设计方案为95％ h 为吸收塔内吸收区高度，m K 0为常数，其数值取决于烟气流速u(m/s)和操作温度(℃) ; K 0=3600u ×273/(273+t) 按照排放标准，要求脱硫效率至少95%。二氧化硫质量浓度应该低于580mg/m 3 （标状态） ζ的单位换算成kg/( m 2.s),可以写成 ζ=3600× h y u t /*273273*4.22641η+ (7) 在喷淋塔操作温度10050752 C ?+=下、烟气流速为 u=3.5m/s 、脱硫效率η=0.95 前面已经求得原来烟气二氧化硫SO 2质量浓度为 a (mg/3m )且 a=0.650×

2 吸收与解吸(讲稿)

第二节吸收与解吸 2.1 概述吸收(absorption)是依据不同组分在溶剂中溶解度不同，让混合气体与适当的液体溶剂相接触，使气体中的一个或几个组分溶解于溶剂中形成溶液，难以溶解的组分保留在气相中,从而达到混合气体初步分离的操作。所用液体称为吸收剂(或溶剂)。气体中能被溶解的组分称为溶质或吸收质。不被溶解的组分称为惰性气体或载体。使溶质从溶液里脱除的过程称为解吸或脱吸。它是吸收操作的逆过程，一个完整的吸收过程往往包括吸收与解吸两个部分。为实现气体吸收过程，需要解决的问题是： ①选择合适的溶剂(吸收剂)； ②溶剂的再生，这项费用往往占整个吸收操作费用的很大比例； ③设计或选用合适的传质设备。吸收操作根据物系气—液组分间是否发生发生化学反应分为化学吸收和物理吸收；根据吸收过程热效应是否显著分为等温吸收和非等温吸收；根据混合气体浓度高低分为低浓度吸收和高浓度吸收；根据被吸收组分数分为单组分吸收和多组分吸收。本节主要讨论单组分、低浓度、等温、物理吸收。

2.2 气液相平衡 2.2.1 气体在液体中的溶解度在恒定温度和压力下气液两相接触时将发生溶质气体向液相转移，使其在液相中的浓度增加，当充分接触，两相达到相平衡。此时，溶质在液相中的浓度称为平衡溶解度，简称溶解度；溶解度随温度和溶质气体的分压而不同，平衡时溶质在气相中的分压称为平衡分压。平衡分压p ﹡与溶解度间的关系曲线，这些曲线称为溶解度曲线。加。故加压和降温有利于吸收操作。反之，升温和减压则有利于解吸过程。 2.2.2 亨利定律亨利定律：当总压不太高(一般约小于500kPa)时，在一定温度下，稀溶液（或理想溶液）上方气相中溶质的平衡分压与液相中溶质的摩尔分数成正比。 Ex p A =* 式中——* A p 溶质A 在气相中的平衡分压，kPa ； x ——液相中溶质的摩尔分数； E ——称为亨利系数，kPa 。采用其他的气、液相组成时，亨利定律有如下几种表达形式： (1)气相组成用溶质A 的分压*A p ，液相组成用溶质的浓度c A 表示时，亨利定律可表示为 H c p A A =* 式中c A ——液相中溶质的浓度kmol/m 3； H ——溶解度系数，kmol/(m 3﹒kPa)。易溶气体H 值很大，难溶气体H 值很小。H 值一般随温度升高而减小。 (2)气、液两相组成分别用溶质A 的摩尔分数y 与x 表示，则亨利定

精馏塔设计流程

在一常压操作的连续精馏塔内分离水—乙醇混合物。已知原料的处理量为2000吨、组成为36%（乙醇的质量分率，下同），要求塔顶馏出液的组成为82%，塔底釜液的组成为6%。设计条件如下：操作压力 5kPa(塔顶表压)；进料热状况自选；回流比自选；单板压降≤0.7kPa；根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。【设计计算】（一）设计方案的确定本设计任务为分离水—乙醇混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预料器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.5倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。（二）精馏塔的物料衡算 1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 M=46.07kg/kmol 乙醇的摩尔质量 A M=18.02kg/kmol 水的摩尔质量 B

F x =18.002 .1864.007.4636.007.4636.0=+= D x =64.002 .1818.007.4682.007.4682.0=+= W x =024.002.1894.007.4606.007.4606.0=+= 2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 F M =0.18×46.07+(1-0.18)×18.02=23.07kg/kmol D M =0.64×46.07+(1-0.64)×18.02=35.97kg/kmol W M =0.024×46.07+(1-0.024)×18.02=18.69kg/kmol 3.物料衡算以每年工作250天，每天工作12小时计算原料处理量 F = 90.2812 25007.2310002000=???kmol/h 总物料衡算 28.90=W D + 水物料衡算 28.90×0.18=0.64D+0.024W 联立解得 D =7.32kmol/h W =21.58kmol/h （三）塔板数的确定 1. 理论板层数T N 的求取水—乙醇属理想物系，可采用图解法求理论板层数。 ①由手册查得水—乙醇物系的气液平衡数据，绘出x —y 图，如图。 ②求最小回流比及操作回流比。采用作图法求最小回流比。在图中对角线上，自点e(0.18 , 0.18)作垂线ef 即为进料线（q 线），该线与平衡线的交点坐标为 q y =0.52 q x =0.18 故最小回流比为 min R =q q q D x y y x --=35.018 .0-52.052.0-64.0=3 取操作回流比为 R =min R =1.5×0.353=0.53 ③求精馏塔的气、液相负荷 L =RD =17.532.753.0=?=kmol/h V =D R )1(+=（0.53+1）20.1132.7=?kmol/h

吸收塔的计算

第4节吸收塔的计算吸收过程既可在板式塔内进行，也可在填料塔内进行。在板式塔中气液逐级接触，而在填料塔中气液则呈连续接触。本章对于吸收操作的分析和计算主要结合连续接触方式进行。填料塔内充以某种特定形状的固体填料以构成填料层。填料层是塔实现气、液接触的主要部位。填料的主要作用是：①填料层内空隙体积所占比例很大，填料间隙形成不规则的弯曲通道，气体通过时可达到很高的湍动程度；②单位体积填料层内提供很大的固体表面，液体分布于填料表面呈膜状流下，增大了气、液之间的接触面积。通常填料塔的工艺计算包括如下项目：（1）在选定吸收剂的基础上确定吸收剂的用量；（2）计算塔的主要工艺尺寸，包括塔径和塔的有效高度，对填料塔，有效高度是填料层高度，而对板式塔，则是实际板层数与板间距的乘积。计算的基本依据是物料衡算，气、液平衡关系及速率关系。下面的讨论限于如下假设条件：（1）吸收为低浓度等温物理吸收，总吸收系数为常数；（2）惰性组分B在溶剂中完全不溶解，溶剂在操作条件下完全不挥发，惰性气体和吸收剂在整个吸收塔中均为常量；（3）吸收塔中气、液两相逆流流动。吸收塔的物料衡算与操作线方程式全塔物料衡算图2－12所示是一个定态操作逆流接触的吸收塔，图中各符号的意义如下：

V －惰性气体的流量，kmol （B ）／s ； L —纯吸收剂的流量，kmol （S ）／S ； Y 1；、Y 2—分别为进出吸收塔气体中溶质物质量的比，kmol （A ）／kmol （B ）；X 1、X 2——分别为出塔及进塔液体中溶质物质量的比，kmol （A ）／kmol （S ）。注意，本章中塔底截面一律以下标“l ”表示，塔顶截面一律以下标“2”表示。在全塔范围内作溶质的物料衡算，得： VY 1＋LX 2＝VY 2＋LX 1 或V （Y 1－Y 2）＝L （X 1－X 2）（2－38）一般情况下，进塔混合气体的流量和组成是吸收任务所规定的，若吸收剂的流量与组成已被确定，则V 、Y 、L 及X 2。为已知数，再根据规定的溶质回收率，便可求得气体出塔时的溶质含量，即： Y 2＝Y l （1－фA ）（2－39）式中фA 为溶质的吸收率或回收率。通过全塔物料衡算式2－38可以求得吸收液组成X 1。于是，在吸收塔的底部与顶部两个截面上，气、液两相的组成Y 1、X l 与Y 2、X 2均成为已知数。 2．吸收塔的操作线方程式与操作线 2 1 图2-12 物料衡算示意图

板式精馏塔设计方案

板式精馏塔设计方案一、设计方案确定 1.1 精馏流程精馏装置包括精馏塔，原料预热器，再沸器，冷凝器，釜液冷却器和产品冷却器等,为保持塔的操作稳定性，流程中用泵直接送入塔原料，乙醇、水混合原料液经预热器加热至泡点后，送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后经分配器一部分回流，一部分经过冷却器后送入产品储槽，塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷却后为冷却水循环利用。塔板是板式塔的主要构件，分为错流式塔板和逆流式塔板两类，工业中以错流式为主，常用的错流式塔板有：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，其主要的优点是操作弹性较大，液气比围较大，不易堵塞；但由于生产能力及板效率底，已逐渐被筛孔塔板和浮阀塔板所替代。筛孔塔板优点是结构简单，造价低，板上液面落差小，气体压强底，生产能力大；其缺点是筛孔易堵塞，易产生漏液，导致操作弹性减小，传质效率下降。而浮阀塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了前述两种塔板的优点。浮阀塔板结构简单，制造方便，造价底；塔板开孔率大，故生产能力大；由于阀片可随气量变化自由升降，故操作弹性大；因上升气流水平吹入液层，气液接触时间长，故塔板效率较高。但浮阀塔板也有缺点，即不易处理易结焦、高粘度的物料，而设计的原料是乙醇-水溶液，不属于此类。故总结上述，设计时选择的是浮阀塔板。 1.2设计方案论证及确定 1.2.1 生产时日及处理量的选择：设计要求塔年处理11.5万吨乙醇—水溶液系统，年工作日300d，每天工作24h。 1.2.2 选择用板式塔不用填料塔的原因：因为精馏塔精馏塔对塔设备的要求大致如下：（1）生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。

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

精馏塔工艺工艺设计方案计算

第三章精馏塔工艺设计计算塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形势穿过板上的液层，进行传质与传热，在正常操作下，气象为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。本次设计的萃取剂回收塔为精馏塔，综合考虑生产能力、分离效率、塔压降、操作弹性、结构造价等因素将该精馏塔设计为筛板塔。 3.1 设计依据[6] 3.1.1 板式塔的塔体工艺尺寸计算公式（1）塔的有效高度 T T T H E N Z )1( -= （3-1）式中 Z –––––板式塔的有效高度，m ； N T –––––塔内所需要的理论板层数； E T –––––总板效率； H T –––––塔板间距，m 。（2）塔径的计算 u V D S π4= （3-2）式中 D –––––塔径，m ； V S –––––气体体积流量，m 3/s u –––––空塔气速，m/s u =（0.6~0.8）u max （3-3） V V L C u ρρρ-=max （3-4）式中 L ρ–––––液相密度，kg/m 3

V ρ–––––气相密度，kg/m 3 C –––––负荷因子，m/s 2 .02020?? ? ??=L C C σ （3-5）式中 C –––––操作物系的负荷因子，m/s L σ–––––操作物系的液体表面张力，mN/m 3.1.2 板式塔的塔板工艺尺寸计算公式 (1) 溢流装置设计 W OW L h h h += (3-6) 式中 L h –––––板上清液层高度，m ； OW h –––––堰上液层高度，m 。 3 2100084.2??? ? ??=W h OW l L E h （3-7）式中 h L –––––塔内液体流量，m ； E –––––液流收缩系数，取E=1。 h T f L H A 3600= θ≥3~5 (3-8) 006.00-=W h h (3-9) ' 360000u l L h W h = (3-10) 式中 u 0ˊ–––––液体通过底隙时的流速，m/s 。 (2) 踏板设计开孔区面积a A ： ??? ? ??+-=-r x r x r x A a 1222sin 1802π （3-11）

板式精馏塔课程设计

《化工原理》课程设计报告苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计学院专业班级学号姓名合作者指导教师

化工原理设计任务书一、设计题目: 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计二、设计任务 1）进精馏塔的原料液中含氯苯为38%（质量百分比，下同），其余为苯。 2）塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。 3）生产能力为日产纯度为99.8%的氯苯Z吨产品。年工作日300天，每天24小时连续运行。（设计任务量为3.5吨/小时）三、操作条件 1.塔顶压强4kPa（表压）； 2.进料热状况，自选； 3.回流比，自选； 4.塔釜加热蒸汽压力0.5MPa； 5.单板压降不大于0.7kPa； 6. 设备型式：自选 7．厂址天津地区四、设计内容 1.精馏塔的物料衡算； 2.塔板数的确定； 3.精馏塔的工艺条件及有关五行数据的计算； 4.精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 5.塔板的主要工艺尺寸计算； 6.塔板的流体力学计算； 7.塔板负荷性能图； 8.精馏塔接管尺寸计算； 9.绘制生产工艺流程图； 10.绘制精馏塔设计条件图； 11.绘制塔板施工图； 12.对设计过程的评述和有关问题的讨论

五、基础数据 1.组分的饱和蒸汽压 i p （mmHg ） 2.组分的液相密度ρ（kg/m 3）纯组分在任何温度下的密度可由下式计算苯 t A 187.1912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-= ρ 式中的t 为温度，℃。 3.组分的表面张力σ（mN/m ）双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算： A B B A B A m x x σσσσσ+= （B A x x 、为A 、B 组分的摩尔分率） 4.氯苯的汽化潜热常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol 。纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示： 38 .01212??? ? ??--=t t t t r r c c （氯苯的临界温度：C ?=2.359c t ） 5.其他物性数据可查化工原理附录。

板式精馏塔设计书.doc

板式精馏塔设计任务书4-3 一、设计题目：苯―甲苯精馏分离板式塔设计二、设计任务及操作条件 1、设计任务：生产能力（进料量） 6万吨／年操作周期 7200 小时／年进料组成 48.0％（质量分率，下同）塔顶产品组成 98.0％塔底产品组成 3.0% 2、操作条件操作压力常压进料热状态泡点进料冷却水 20℃ 加热蒸汽 0.19MPa 3、设备型式筛板塔 4、厂址安徽省合肥市三、设计内容： 1、概述 2、设计方案的选择及流程说明 3、塔板数的计算(板式塔) ( 1 ) 物料衡算; ( 2 ) 平衡数据和物料数据的计算或查阅; ( 3 ) 回流比的选择; ( 4 ) 理论板数和实际板数的计算; 4、主要设备工艺尺寸设计 ( 1 ) 塔内气液负荷的计算; ( 2 ) 塔径的计算; ( 3 ) 塔板结构图设计和计算； ( 4 )流体力学校核； ( 5 )塔板负荷性能计算； ( 6 )塔接管尺寸计算； ( 7 )总塔高、总压降及接管尺寸的确定。 5、辅助设备选型与计算 6、设计结果汇总 7、工艺流程图及精馏塔装配图 8、设计评述

目录 1、概述 (3) 1.1 精馏单元操作的简介 (3) 1.2 精馏塔简介 (3) 1.3 苯-甲苯混合物简介 (3) 1.4设计依据 (3) 1.5 技术来源 (3) 1.6 设计任务和要求 (4) 2、设计计算 (4) 2.1确定设计方案的原则 (4) 2.2操作条件的确定 (4) 2.2.1操作压力 (4) 2.2.2进料状态 (5) 2.2.3加热方式的选择 (5) 2.3设计方案的选定及基础数据的搜集 (5) 2.4板式精馏塔的简图 (6) 2.5常用数据表： (6) 3、计算过程 (8) 3.1 相关工艺的计算 (9) 3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (9) 3.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (9) 3.1.3 物料衡算 (9) 3.1.4 最小回流比及操作回流比的确定 (9) 3.1.5精馏塔的气、液相负荷和操作线方程 (10) 3.1.6逐板法求理论塔板数 (10) 3.1.7精馏塔效率的估算 (12) 3.1.8实际板数的求取 (12) 3.2精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (12) 3.2.1操作压力计算 (12) 3.2.2操作温度计算 (13) 3.2.3平均摩尔质量计算 (13) 3.2.4平均密度计算 (14) 3.2.5液体平均表面张力计算 (15) 3.2.6液体平均粘度计算 (16) 3.3 精馏塔的主要工艺尺寸的计算 (17) 3.3.1 塔内气液负荷的计算 (17) 3.3.2 塔径的计算 (17) 3.3.3 精馏塔有效高度的计算 (19) 3.4 塔板结构尺寸的计算 (19) 3.4.1 溢流装置计算- (19) 3.4.2塔板布置 (21) 3.5筛板的流体力学验算 (23) 3.5.1 塔板压降相当的液柱高度计算 (23) 3.5.2液面落差 (24)

吸收塔的设计

课程设计任务书 1.设计题目：水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计矿石焙烧炉送出的气体冷却到25℃后送入填料塔中，用20℃清水洗涤除去其中的SO2。入塔的炉气流量为2250m3/h，其中进塔SO2的摩尔分数为0．05，要求SO2的吸收率为96％。吸收塔为常压操作，因该过程液气比很大，吸收温度基本不变，可近似取为清水的温度。吸收剂的用量为最小量的1．4倍。 2.工艺操作条件： (1) 操作平均压力常压101.325kpa (2) 操作温度t=20℃ (4) 所用填料为D N38聚丙烯阶梯环形填料。 3.设计任务完成填料吸收塔的工艺设计与计算，有关附属设备的设计和选型，绘制吸收系统工艺流程图和吸收塔工艺条件图，编写设计说明书。

目录摘要 (1) 1绪论 (2) 1.1吸收技术概况 (2) 1.2吸收过程对设备的要求及设备的发展概况 (2) 1.3吸收在工业生产中的应用 (2) 1.3.1吸收的应用概况 (3) 1.3.2典型吸收过程 (3) 2设计方案 (4) 2.1吸收方法及吸收剂的选择 (4) 2.1.1吸收方法 (4) 2.1.2吸收剂的选择: (4) 2.2吸收工艺的流程 (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操作参数的选择 (6) 2.3.1操作温度的选择 (6) 2.3.2操作压力的选择 (6) 2.3.3吸收因子的选择 (7) 2.4吸收塔设备及填料的选择 (8) 2.4.1吸收塔的设备选择 (8) 2.4.2填料的选择 (8) 3吸收塔的工艺计算 (9) 3.1基础物性数据 (9) 3.1.1液相物性数据 (9) 3.1.2气相物性数据 (9) 3.1.3气液平衡数据 (9) 3.2物料衡算 (10) 3.3塔径的计算 (10) 3.3.1塔径的计算 (10) 3.3.2泛点率校核 (11) 3.3.3填料规格校核: (11) 3.3.4液体喷淋密度校核 (11) 3.4填料层高度计算 (11) 3.4.1传质单元高度 H计算 (11) OG

板式精馏塔实验报告

板式精馏塔实验报告学院：广州大学生命科学学院班级：生物工程121班分组：第一组姓名：其他组员：学号：

指导老师：尚小琴吴俊荣实验时间2014.11.15 摘要：此次实验是对筛板精馏塔的性能进行全面的测试，实验主要对乙醇正丙醇精馏过程中的研究不同条件下改变参量时的实验结果，根据实验数据计算得出塔釜浓度、回流比、进料位置等与全塔效率的关系，确定该筛板精塔的最优实验操作条件。关键词：精馏；回流比；全塔效率；塔釜浓度 Abstract:The sieve plate distillation column performance comprehensive testing, mainly on ethanol isopropyl alcohol distillation process in the different experimental conditions were discussed, the reactor concentration, reflux ratio, feed location and the entire towerThe relationship between the efficiency of sieve plate tower, determine the optimal experimental conditions of fine. Key words: Distillation;reflux ratio;the tower efficiency 引言：精馏是利用混合液中两种液体的沸点差异来分离两种液体的过程。精馏装置有精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。精馏过程的节能措施一直是人们普遍关注的问题。精馏操作是化工生产中应用非常广泛的一种单元操作，也是化工原理课程的重要章节[2]。分析运行中的精馏塔，当某一操作条件改变时的分离效果变化，属于精馏的操作型问题[4]。本研究从塔釜浓度、回流比、进料位置、全回流和部分回流等操作因素对数字型筛板精馏塔进行全面考察[1]，得出一系列可靠直观的结果，加深对精馏操作中一些工程概念的理解，对工业生产有一定的指导意义通过本实验我们得出了大量的实验数据，由计算机绘图找出最优一组实验参数,在这组参数下进行提纯将会节约大量能源，同时为今后开出的设计型、综合型、研究型的实验项目，为学生的创新性科研项目具有重要的教改意义[3]。 1.实验部分

脱硫装置吸收塔的设计计算

（一）设计方案的确定用水吸收S02，为提高传质效率，选用逆流吸收过程。因用水作为吸收剂，且S02不作为产品，故采用纯溶剂。（二）填料的选择该系统不属于难分离的系统，操作温度及压力较低，可采用散装填料，系统中有S02，有一定的腐蚀性，故考虑选用塑料鲍尔环，由于系统压降无特殊要求，考虑到不同尺寸鲍尔环的传质性能选用D g38塑料鲍尔填料。（三）设计步骤本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计（1）吸收塔的物料衡算；（2）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；（3）设计液体分布器及辅助设备的选型；（4）绘制有关吸收操作图纸。（四）基础数据 1、液相的物性数据对于低浓度的吸收过程，溶液的物性数据可以近似取水的物性数据，由手册查得，20℃时水的有关物性数据如下：密度 ρ=998.2 kg/m3 L 粘度 μ=0.001 Pa·s=3.6 kg/(m·h) L

表面张力 L σ=73 dyn/cm=940 896 kg/h 2 S02在水中的扩散系数 L D =1.47×10-5 cm 2 /s=5.29×10-6 m 2 /h 2、气相的物性数据混合气体的平衡摩尔质量 M =0.04×64.06+0.96×29=30.40 g/mol 混合气体的平均密度 G ρ=101.330.408.31427330??+（） =1.222 kg/m 3 混合气体的粘度可以近似取空气的粘度，查手册20℃时空气的粘度为 G μ=1.81×10-5 Pa ·s=0.065 kg/(m ·h) 查手册得S02在空气中的扩散系数为 G D =0.108 cm 2 /s =0.039 m 2 /h 3、气液相平衡数据查手册，常压下20℃时： S02在水中的亨利系数 E=3.55×1O 3 kPa 相平衡常数为 m E P = =3.55×1O 3 /101.3=35.04 溶解度系数 L L H EM ρ= =998.2/3.55×1O 3 /18.02=0.0156 kmol/h 4、填料的填料因子及比表面积数据泛点填料因子 F φ=184 /m

吸收与解吸实验

一、实验目的 12 3 4 二、实验原理㈠、吸收实验根据传质速率方程，在假定Kxa 低浓、难溶等] 条件下推导得出吸收速率方程： Ga=Kxa ·V ·Δx m 则： Kxa=Ga/(V ·Δx m ) 式中：Kxa ——体积传质系数 [kmolCO 2/m 3hr Ga ——填料塔的吸收量 [Kmol CO 2 V ——填料层的体积 [m 3] Δx m ——填料塔的平均推动力 1、Ga 的计算已知可测出：Vs[m 3/h]、V B [m 3/h]（可由色谱直接读出） Ls[Kmol/h]=Vs ×ρ水/M 水 101 1'29]/[ρρρρV M V h Kmol G B B B =?=?= 空气标定情况：T 0=273+20 P 0=101325 测定情况：T 1=273+t1 P 1=101325+ΔP 因此可计算出L S 、G B 。又由全塔物料衡算：G a =Ls(X 1-X 2)=G B (Y 1-Y 2) 2 2 21 1111y y Y y y Y -= -= 且认为吸收剂自来水中不含CO 2，则X 2=0，则可计算出G a 和X 1 2、Δx m 的计算根据测出的水温可插值求出亨利常数E[atm]，本实验为P=1[atm] 则 m=E/P m y x m y x x x x x x x x x x x x e e e e m 1 1221 112221 2 1 2ln = = -=?-=????-?= ?

㈡、解吸实验低浓、难溶等] Ga=K Y a ·V 则： K Y a=Ga/(V 式中：K Y a Ga V ΔY m 1、Ga 的计算已知可测出：y 2 ]/[h Kmol G B 标定情况：T 0 测定情况：T 1因此可计算出L S 、G B 。又由全塔物料衡算：G a =Ls(X 1-X 2)=G B (Y 1-Y 2) 0112 2 21 11=-= -= y y Y y y Y 且认为空气中不含CO 2，则y 2=0；又因为进塔液体中X 1有两种情况，一是直接将吸收后的液体用于解吸，则其浓度即为前吸收计算出来的实际浓度X 1；二是只作解吸实验，可将CO 2用文丘里吸碳器充分溶解在液体中，可近似形成该温度下的饱和浓度，其X 1*可由亨利定律求算出： m m y x 1 *1== 则可计算出G a 和X 2 2、ΔY m 的计算根据测出的水温可插值求出亨利常数E[atm]，本实验为P=1[atm] 则 m=E/P 1 12 21112221 2 1 2ln x m y x m y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y e e e e m ?=?=-=?-=????-?= ? 根据 e e Y y y y Y 换算成将-= 1 三、实验装置

精馏塔计算方法

目录 1 设计任务书 (1) 1.1 设计题目……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1.2 已知条件……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1.3设计要求………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2 精馏设计方案选定 (1) 2.1 精馏方式选择………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.2 操作压力的选择………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.4 加料方式和加热状态的选择…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.3 塔板形式的选择………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.5 再沸器、冷凝器等附属设备的安排…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.6 精馏流程示意图………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3 精馏塔工艺计算 (2) 3.1 物料衡算………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3.2 精馏工艺条件计算……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3.3热量衡算………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4 塔板工艺尺寸设计 (4) 4.1 设计板参数………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

丙烯—丙烷板式精馏塔设计1讲解

过程工艺与设备课程设计丙烯——丙烷精馏塔设计课程名称：化工原理课程设计班级：姓名：学号：指导老师：完成时间：

前言本设计说明书包括概述、流程简介、精馏塔、再沸器、辅助设备、管路设计和控制方案共7章。说明中对精馏塔的设计计算做了详细的阐述，对于再沸器、辅助设备和管路的设计也做了正确的说明。鉴于设计者经验有限，本设计中还存在许多错误，希望各位老师给予指正感谢老师的指导和参阅！

目录第一节：标题丙烯—丙烷板式精馏塔设计第二节：丙烯—丙烷板式精馏塔设计任务书第三节：精馏方案简介第四节：精馏工艺流程草图及说明第五节：精馏工艺计算及主体设备设计第六节：辅助设备的计算及选型第七节：设计结果一览表第八节：对本设计的评述第九节：工艺流程简图第十节：参考文献第一章任务书设计条件 1、工艺条件：饱和液体进料进料丙烯含量%65x F (摩尔百分数)。

塔顶丙烯含量% x 98 ≥ D 釜液丙烯含量% ≤ x 2 W 总板效率为0.6 2、操作条件：塔顶操作压力1.62MPa(表压) 加热剂及加热方法：加热剂——热水加热方法——间壁换热冷却剂：循环冷却水回流比系数：R/Rmin=1.2 3、塔板形式：浮阀 4、处理量：F=50kml/h 5、安装地点：烟台 6、塔板设计位置：塔顶安装地点：烟台。处理量：64kmol/h 产品质量：进料65% 塔顶产品98% 塔底产品<2% 1、工艺条件：丙烯—丙烷饱和液体进料进料丙烯含量65% (摩尔百分数) 塔顶丙烯含量98% 釜液丙烯含量<2% 总板效率为0.6 2、操作条件：塔顶操作压力1.62MPa(表压)

吸收塔的设计1

大庆师范学院《化工原理》课程设计说明书设计题目学生姓名指导老师学院专业班级完成时间

目录第一节前言 (6) 1.1 填料塔的主体结构与特点 (6) 1.2 填料塔的设计任务及步骤 (6) 1.3 填料塔设计条件及操作条件 (6) 第二节填料塔主体设计方案的确定 (7) 2.1 装置流程的确定 (7) 2.2 吸收剂的选择 (7) 2.3填料的类型与选择 (7) 2.3.1 填料种类的选择 (7) 2.3.2 填料规格的选择 (7) 2.3.3 填料材质的选择 (8) 2.4 基础物性数据 (8) 2.4.1 液相物性数据 (8) 2.4.2 气相物性数据 (8) 2.4.3 气液相平衡数据 (9) 2.4.4 物料横算 (9) 第三节填料塔工艺尺寸的计算 (10) 3.1 塔径的计算 (10) 3.2 填料层高度的计算及分段 (11) 3.2.1 传质单元数的计算 (11) 3.2.3 填料层的分段 (13) 3.3 填料层压降的计算 (13) 第四节填料塔内件的类型及设计 (14) 4.1 塔内件类型 (14) 4.2 塔内件的设计 (14) 4.2.1 液体分布器设计的基本要求： (14) 4.2.2 液体分布器布液能力的计算 (14) 注：15

1填料塔设计结果一览表 (15) 2 填料塔设计数据一览 (15) 3 参考文献 (17) 4 后记及其他 (17) 附件一：塔设备流程图 (17) 附件二：塔设备设计图 (18)

大庆师范学院本科学生化工原理课程设计任务书设计题目苯和氯苯的精馏塔塔设计系（院）、专业、年级化学化工学院、化学工程与工艺专业、08级化工四班学生姓名学号指导教师姓名下发日期任务起止日期：2010 年日6 月21 日至2010 年7 月20

苯--甲苯板式精馏塔塔的设计

《化工原理》课程设计 ------苯--甲苯板式精馏塔塔的设计专业：化学工程与工艺班级：1014101 学号：101410122 姓名：陈延超指导教师：赵海鹏

日期 2013-01-09 序言化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。

目录一、化工原理课程设计任书 (3) 二、设计计算 (4) 1.设计方案的确定 (4) 2.精馏塔的物料衡算 (7) 3.塔板数的确定 (7) 4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (11) 5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (16) 6.塔板主要工艺尺寸的计算 (17) 7.筛板的流体力学验算 (21) 8.塔板负荷性能图 (23) 9.接管尺寸确定 (29) 三、个人总结 (31) 四、参考书目 (31)

吸收解吸

一、实训目的 1.认识吸收解吸设备结构 2.认识吸收解吸装置流程及仪表 3.掌握吸收解吸装置的运行操作技能 4.学会常见异常现象的判别及处理方法二、吸收与解吸实训装置功能： 1开车前准备和正常开停车实训任务 1.1工艺文件准备能识记吸收、解吸生产过程工艺文件（能识读吸收岗位的工艺流程图、实训设备示意图、实训设备的平面和立面布置图，能绘制工艺配管简图，能识读仪表联锁图。熟悉吸收塔、解吸塔、填料及附属设备等主要设备的结构和布置）。 1.1.1吸收与解吸基本原理气体吸收是典型的化工单元操作过程，其原理是根据气体混合物中各组分在选定液体吸收剂中物理溶解度或化学反应活性的不同而实现气体组分分离的传质单元操作。前者称物理吸收，后者称化学吸收。吸收操作所用的液体溶剂称为吸收剂，以S表示；混合气体中，能够显著溶解于吸收剂的组分称为吸收物质或溶质，以A表示；而几乎不被溶解的组分统称为惰性组分或载体，以B表示。吸收操作所得的溶液称为吸收液或溶液，它是溶质A在溶剂S中的溶液；被吸收后排除出的气体称为吸收尾气，其主要成分为惰性气体B，但仍含有少量未被吸收的溶质A。吸收操作在石油化工、天然气化工以及环境工程中有极其广泛的应用，按工程目的可归纳为： ①净化原料气或精制气体产品； ②分离气体混合物以获得需要的目的组分； ③制取气体溶液作为产品或中间产品； ④治理有害气体的污染、保护环境。与吸收相反的过程，即溶质从液相中分离出来而转移到气相的过程（用惰性气体吹扫溶液或将溶液加热或将其送入减压容器中使溶质放出），称为解吸或提馏。吸收与解吸的区别仅仅是过程中物质传递的方向相反，它们所依据的原理一样。

精馏塔的设计详解-共21页

目录一.前言 (3) 二.塔设备任务书 (4) 三.塔设备已知条件 (5) 四.塔设备设计计算 (6) 1、选择塔体和裙座的材料 (6) 2、塔体和封头壁厚的计算 (6) 3、设备质量载荷计算 (7) 4、风载荷与风弯距计算 (9) 5、地震载荷与地震弯距计算 (12) 6、偏心载荷与偏心弯距计算 (13) 7、最大弯距计算 (14) 8、塔体危险截面强度和稳定性校核 (14) 9、裙座强度和稳定性校核 (16) 10、塔设备压力试验时的应力校核 (18) 11、基础环设计 (18) 12、地脚螺栓设计 (19) 五.塔设备结构设计 (20) 六.参考文献 (21) 七.结束语 (21)

前言苯(C6H6)在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。苯可燃，有毒，也是一种致癌物质。它难溶于水，易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。苯具有的环系叫苯环，是最简单的芳环。苯分子去掉一个氢以后的结构叫苯基，用Ph表示。因此苯也可表示为PhH。苯是一种石油化工基本原料。苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。甲苯是有机化合物，属芳香烃，分子式为C6H5CH3。在常温下呈液体状，无色、易燃。它的沸点为110．8℃，凝固点为－95℃，密度为0．866克／厘米3。甲苯不溶于水，但溶于乙醇和苯的溶剂中。甲苯容易发生氯化，生成苯—氯甲烷或苯三氯甲烷，它们都是工业上很好的溶剂；它还容易硝化，生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯，它们都是染料的原料；它还容易磺化，生成邻甲苯磺酸或对甲苯磺酸，它们是做染料或制糖精的原料。甲苯的蒸汽与空气混合形成爆炸性物质，因此它可以制造梯思梯炸药。甲苯与苯的性质很相似，是工业上应用很广的原料。但其蒸汽有毒，可以通过呼吸道对人体造成危害，使用和生产时要防止它进入呼吸器官。苯和甲苯都是重要的基本有机化工原料。工业上常用精馏方法将他们分离。精馏是分离液体混合物最早实现工业化的典型单元操作，广泛应用于化工，石油，医药，冶金及环境保护等领域。它是通过加热造成汽液两相体系，利用混合物中各组分挥发度的差别实现组分的分离与提纯的目的。实现精馏操作的主要设备是精馏塔。精馏塔主要有板式塔和填料塔。板式塔的核心部件为塔板，其功能是使气液两相保持密切而又充分的接触。塔板的结构主要由气体通道、溢流堰和降液管。本设计主要是对板式塔的设计。

吸附法和吸收法的不同

1、概述吸收法是利用液态吸收剂处理气体混合物以除去其中某一种或几种气体的过程，一般采用物理吸附。在这过程中会发生某些气体在溶液中溶解的物理作用，这是物理吸收。也有气液中化学物质之间发生化学反应，这是化学吸收。吸收作用常用于气体污染物的处理与回收，如用石灰乳液吸收烟气中的二氧化硫，生成石膏；用碱性溶液或稀硝酸吸收硝酸厂尾气中的氮氧化物，回收再用；还有用碳酸钠等碱性溶液吸收硫化氢。我国研究成功的APS法以苦味酸为催化剂，以煤气中的氨为吸收剂，可同时吸收脱除硫化氢、氰化氢，效率较高。吸收法还广泛作为有机废气的预处理，如除尘、除油雾、除水溶性组成，为进一步净化做准备。吸附法是对溶解态污染物的物理化学分离技术。废水处理中的吸附处理法，主要是指利用固体吸附剂的物理吸附和化学吸附性能，去除废水中多种污染物的过程，处理对象为剧毒物质和生物难降解污染物。吸附法可分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三种类型。不论是吸附法还是吸收法都对处理VOC废气有很大的作用，实际上，很多人总是分不清吸附法和吸收法的区别，下面就为大家介绍一下这两种处理方法的异同点。 2、异同点吸收：物质吸取其他实物或能量的过程。气体被液体或固体吸取，或液体被固体所吸取。在吸收过程中，一咱物质将另一种物质吸进体

内与其融和或化合，例如，硫酸或石灰吸收水分，血液吸收营养。吸附：当流体与多孔固体接触时，流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄，此现象称为吸附。吸附也指物质（主要是固体物质）表面吸住周围介质（液体或气体）中的分子或离子现象。吸附属于一种传质过程，物质内部的分子和周围分子有互相吸引的引力，但物质表面的分子，其中相对物质外部的作用力没有充分发挥，所以液体或固体物质的表面可以吸附其他的液体或气体，尤其是表面面积很大的情况下，这种吸附力能产生很大的作用，所以工业上经常利用大面积的物质进行吸附，如活性炭，水膜等。吸收法是用水或者其他溶液吸收烟气中的NOx。该法工艺简单，能够以硝酸盐等形式回收N进行综合利用，但是吸收效率不高。尾部脱氮又称烟气净化技术，即把尾部烟气中已经生成的氮氧化物还原或吸附，从而降低NOx排放。烟气脱氮的处理方法可分为:催化还原法、液体吸收法和吸附法三大类。