化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(附流程圖和設(shè)計(jì)圖)

徐州工程學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目水吸收氨過(guò)程填料吸收塔設(shè)計(jì)學(xué)生姓名指導(dǎo)老師學(xué) 院專業(yè)班級(jí)學(xué) 號(hào)完成時(shí)間目 錄第一節(jié)前言31.1填料塔的設(shè)計(jì)任務(wù)及步驟31.2填料塔設(shè)計(jì)條件及操作條件3第二節(jié)填料塔主體設(shè)計(jì)方案的確定32。1裝置流程的確定32。2 吸收劑的選擇32。3填料的類型與選擇32。3。1填料種類的選擇42。3.2填料規(guī)格的選擇42。3。3填料材質(zhì)的選擇42。4 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)42。4。1 液相物性數(shù)據(jù)42。4.2 氣相物性數(shù)據(jù)52。4。3 物料橫算5第三節(jié)填料塔工藝尺寸的計(jì)算63.1塔徑的計(jì)算73。2填料層高度的計(jì)算及分段73。2.1傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算73。2。2填料層的分段83.3填料層壓降的計(jì)算9第四節(jié)填料塔內(nèi)件的類型及設(shè)計(jì)104.1塔內(nèi)件類型104。2塔內(nèi)件的設(shè)計(jì)10注：1填料塔設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表10填料塔設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)一覽11參考文獻(xiàn)12附件一：塔設(shè)備流程圖12附件二：塔設(shè)備設(shè)計(jì)圖132第一節(jié)前言1.1 填料塔的設(shè)計(jì)任務(wù)及步驟設(shè)計(jì)任務(wù)：用水吸收空氣中混有的氨氣。設(shè)計(jì)步驟:（1)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和工藝要求，確定設(shè)計(jì)方案；感謝閱讀(2)針對(duì)物系及分離要求，選擇適宜填料;（3）確定塔徑、填料層高度等工藝尺寸（考慮噴淋密度）;(4）計(jì)算塔高、及填料層的壓降；（5）塔內(nèi)件設(shè)計(jì)。謝謝閱讀1.2 填料塔設(shè)計(jì)條件及操作條件1.氣體混合物成分：空氣和氨2?？諝庵邪钡暮?5.0%（體積分?jǐn)?shù)）,要求塔頂排放氣體中含氨低于0。02%；）感謝閱讀3?；旌蠚怏w流量6000m3/h4。操作溫度293K5.混合氣體壓力101。3KPa6.采用清水為吸收劑，吸收劑的用量為最小用量的1。5倍。精品文檔放心下載7。填料類型：采用聚丙烯鮑爾環(huán)填料第二節(jié)精餾塔主體設(shè)計(jì)方案的確定2.1 裝置流程的確定本次設(shè)計(jì)采用逆流操作：氣相自塔低進(jìn)入由塔頂排出，液相自塔頂進(jìn)入由塔底排出，即逆流操作.感謝閱讀逆流操作的特點(diǎn)是:傳質(zhì)平均推動(dòng)力大，傳質(zhì)速率快，分離效率高,吸收劑利用率高。工業(yè)生產(chǎn)中多采用逆流操作.謝謝閱讀2。2吸收劑的選擇因?yàn)橛盟鑫談什捎眉內(nèi)軇?。3填料的類型與選擇填料的種類很多，根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類.精品文檔放心下載32。3。1填料種類的選擇本次采用散裝填料。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，又可分為環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等。鮑爾環(huán)是目前應(yīng)用較廣的填料之一，本次選用鮑爾環(huán)。謝謝閱讀2。3。2填料規(guī)格的選擇工業(yè)塔常用的散裝填料主要有Dn16\Dn25\Dn38\Dn76等幾種規(guī)格。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減小，填料費(fèi)用也增加很多。而大尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中,又會(huì)產(chǎn)生液體分布不良及嚴(yán)重的壁流，使塔的分離效率降低。因此,對(duì)塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定.常用填料的塔徑與填料公稱直徑比值D/d的推薦值列于.謝謝閱讀表3-1填料種類 D/d的推薦值拉西環(huán) D/d20~30鞍環(huán) D/d15鮑爾環(huán) D/d10~15階梯環(huán) D/d〉8環(huán)矩鞍 D/d>82。3.3填料材質(zhì)的選擇工業(yè)上，填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類聚丙烯填料在低溫（低于0度)時(shí)具有冷脆性,在低于0度的條件下使用要慎重，可選耐低溫性能良好的聚氯乙烯填料。感謝閱讀綜合以上：選擇塑料鮑爾環(huán)散裝填料Dn502。4 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)2.4。1 液相物性數(shù)據(jù)對(duì)低濃度吸收過(guò)程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊(cè)查得20℃水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：謝謝閱讀1。2.4表面張力為：4。5。6。2。4.2 氣相物性數(shù)據(jù)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為(2—1)2。 混合氣體的平均密度由 (2-2）R=8.314混合氣體黏度可近似取為空氣黏度。查手冊(cè)得20時(shí)，空氣的黏度注：11Pa.。s=1kg/m.s謝謝閱讀2.4.3物料橫算1。 進(jìn)塔氣相摩爾比為(2-5）出他氣相摩爾比為(2-6）3. 進(jìn)塔惰性氣體流量： （2—7) 因?yàn)樵撐者^(guò)程為低濃度吸收,平衡謝謝閱讀關(guān)系為直線，最小液氣比按下式計(jì)算。即：(2—8)因?yàn)槭羌內(nèi)軇┪者^(guò)程,進(jìn)塔液相組成所以選擇操作液氣比為 （2—9)L=1.2676356×234.599=297。3860441kmol/h謝謝閱讀因?yàn)閂（Y—Y）=L（X—X） X1 2 1 2 1第三節(jié)填料塔工藝尺寸的計(jì)算填料塔工藝尺寸的計(jì)算包括塔徑的計(jì)算、填料能高度的計(jì)算及分段感謝閱讀3。1塔徑的計(jì)算51?？账馑俚拇_定——泛點(diǎn)氣速法對(duì)于散裝填料，其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值u/u=0。5~0。85貝恩(Bain)—霍根（Hougen)關(guān)聯(lián)式，即:謝謝閱讀=A—K （3—1）即：所以：/9.81（100/0.917）（1.1836/998.2）=0。246053756UF=3。974574742m/s謝謝閱讀其中:——泛點(diǎn)氣速，m/s;g-—重力加速度，9。81m/s，謝謝閱讀W=5358。89572㎏/h W=7056.6kg/h謝謝閱讀L VA=0。0942；K=1.75;u=0.7=2。78220m/s（3-2)圓整塔徑后D=0。8m泛點(diǎn)速率校核：m/s則在允許范圍內(nèi)2。根據(jù)填料規(guī)格校核：D/d=800/50=16根據(jù)表3-1符合精品文檔放心下載液體噴淋密度的校核:填料塔的液體噴淋密度是指單位時(shí)間、單位塔截面上液體的噴淋量。謝謝閱讀最小潤(rùn)濕速率是指在塔的截面上，單位長(zhǎng)度的填料周邊的最小液體體積流量。對(duì)于直徑不超過(guò)75mm的散裝填料,可取最小潤(rùn)濕速率。感謝閱讀（3—3)(3—4)經(jīng)過(guò)以上校驗(yàn)，填料塔直徑設(shè)計(jì)為D=800mm合理。謝謝閱讀3。2填料層高度的計(jì)算及分段（3-5)（3-6）3。2.1傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算6用對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法求傳質(zhì)單元數(shù)（3-7）（3-8）==0。0068953。2。2 質(zhì)單元高度的計(jì)算氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算:(3—9）即：αw/αt=0.37404748液體質(zhì)量通量為:=WL/0。785×0.8×0.8=10666。5918kg/(㎡?h）精品文檔放心下載氣體質(zhì)量通量為: =60000×1。1761/0。64=14045。78025kg/(㎡?h)謝謝閱讀氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：（3—10）=0。152159029kmol/(㎡hkpa)精品文檔放心下載液膜吸收數(shù)據(jù)由下式計(jì)算：（3—11)=0.566130072m/h因?yàn)?。15215×0。3740×1.451。1×100=8。565021kmol/（m3hkpa）（3-12）精品文檔放心下載=0。56613×100×0.37404×1。450.4 (3-13）謝謝閱讀=24。56912/h因?yàn)?=0.8346所以需要用以下式進(jìn)行校正：（3—14）=[1＋9。5（0。69999－0.5）1.4]8。56502=17。113580kmol/（m3h感謝閱讀kpa）(3—15）=［1＋2.6（0。6999－0。5)2.2］24。569123=26.42106/h謝謝閱讀(3-16）7=1÷(1÷17.1358+1÷0.725÷26。4210)謝謝閱讀=9.038478kmol/（m3hkpa）（3—17)=234.599÷9.03847÷101.3÷0。785÷0。64感謝閱讀=0.491182m（3—18）=0。491182×9。160434=4。501360m,得感謝閱讀=1.4×4.501=6.30m3.填料層的分段對(duì)于鮑爾環(huán)散裝填料的分段高度推薦值為h/D=5～10。感謝閱讀h=5×800～10×800=4～8m計(jì)算得填料層高度為7000mm,，故不需分段3。3填料層壓降的計(jì)算取Eckert（通用壓降關(guān)聯(lián)圖)；將操作氣速（＝2.8886m/s）代替縱坐標(biāo)中的查表，DG50mm塑料鮑爾環(huán)的壓降填料因子＝125代替縱坐標(biāo)中的．感謝閱讀則縱標(biāo)值為:=0。1652（3-19)橫坐標(biāo)為：=0。02606（3-20)查圖得981Pa/m（3—21)全塔填料層壓降 =981×7=6867Pa至此，吸收塔的物科衡算、塔徑、填料層高度及填料層壓降均已算出。精品文檔放心下載第四節(jié)填料塔內(nèi)件的類型及設(shè)計(jì)4。1塔內(nèi)件類型填料塔的內(nèi)件主要有填料支撐裝置、填料壓緊裝置、液體分布裝置、液體收集再分布裝置等.合理的選擇和設(shè)計(jì)塔內(nèi)件,對(duì)保證填料塔的正常操作及優(yōu)良的傳質(zhì)性能十分重要。感謝閱讀84.2塔內(nèi)件的設(shè)計(jì)液體分布器設(shè)計(jì)的基本要求：（1)液體分布均勻（2)操作彈性大(3）自由截面積大（4）其他精品文檔放心下載液體分布器布液能力的計(jì)算（1）重力型液體分布器布液能力計(jì)算(2）壓力型液體分布器布液能力計(jì)算1填料塔設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表塔徑0.8m填料層高度7m填料規(guī)格50mm鮑爾環(huán)操作液氣比1.26763561。7倍最小液氣比校正液體流速2。78220/s壓降6867Pa惰性氣體流量234。599kmol/h2填料塔設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)一覽E—亨利系數(shù),—?dú)怏w的粘度，1.73=6228—平衡常數(shù)0.7532-水的密度和液體的密度之比 1—重力加速度，9。81=1.27—分別為氣體和液體的密度，1.1836；998。2；感謝閱讀=5358。89572㎏/h =7056.6kg/h—分別為氣體和液體的質(zhì)量流量精品文檔放心下載—?dú)庀嗫傮w積傳質(zhì)系數(shù)，-填料層高度，-塔截面積，-氣相總傳質(zhì)單元高度,—?dú)庀嗫倐髻|(zhì)單元數(shù)9—以分壓差表示推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)，—單位體積填料的潤(rùn)濕面積10091.7%—以分壓差表示推動(dòng)力的氣膜傳質(zhì)系數(shù)，—溶解度系數(shù),0.725—以摩爾濃度差表示推動(dòng)力的液摩爾傳質(zhì)系數(shù),—?dú)怏w常數(shù),—氨氣在空氣中中的擴(kuò)散系數(shù)及氨氣在水中的擴(kuò)散系數(shù)；液體質(zhì)量通量為：=WL/0。785×0.8×0.8=10666。5918kg/(㎡?h）感謝閱讀氣體質(zhì)量通量為：=60000×1.1761/0.64=14045。78025kg/(