化工原理课程设计

化工原理与化工设备课程设计任务书 5

1 吸收简介 5

1.1 吸收技术概况 5

1.2 塔设备在化工生产中的作用和地位 6

2 设计方案简介 7

2.1吸收剂的选择 7

2. 2吸收工艺流程的确定 8

2.2.1吸收工艺流程 8

2.2.2吸收工艺流程图及工艺过程说明 9

2.3吸收塔设备及填料的选择 9

2.3.1吸收塔的设备选择 9

2.3.2填料的选择 10

3 吸收塔的工艺计算 11

3.1基础物性数据 11

3.1.1液相物性数据 11

3.1.2气相物性数据 11

3.1.3气液相平衡数据 12

3.2物料衡算 12

3.3填料塔的工艺尺寸的计算 13

3.3.1塔径的计算 13

3.3.2泛点率校核 14

3.3.3填料规格校核 14

3.3.4液体喷淋密度校核 14

3.4填料塔填料高度计算 14

3.4.1传质单元高度计算 14

3.4.2传质单元数的计算 16

3.4.3填料层高度的计算 17

3.5填料塔附属高度计算 17

3.6液体分布器计算和再分布器的选择和计算 17

3.6.1液体分布器 17

3.6.2布液孔数 18

3.6.3 液体保持管高度 19

3.7其他附属塔内件的选择 19

3.7.1液体分布器 19

3.7.2液体再分布器 20

3.7.3填料支承板 20

3.7.4填料压板与床层限制板 20

3.7.5气体进出口装置与排液装置 20

3.8吸收塔的流体力学参数的计算 21

3.8.1吸收塔的压力降 21

3.8.2吸收塔的泛点率 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离心泵的选择与计算 23

3.9.2进出管工艺尺寸的计算举例 24

工艺设计计算结果汇总与主要符号说明 25

学生。指导教师：梅丽

班级： 2011级励志班

专业：应用化学

专业应用化学班级 2011级班设计人

课程设计任务书。

1、设计题目：水吸收丙酮过程填料吸收塔的设计；

试设计一座填料吸收塔，用于脱除混于空气中的丙酮气体。

生产能力：在101.3kpa、25℃的操作条件下，丙酮含量为5%（摩尔分数）的混合气以0.

521m3/s的流量（1875.6m3/h）进入吸收塔，要求塔内的吸收率达到98%。（其他参数自行根据实际条件进行合理确定）

2、工艺操作条件：

1）操作平均压力常压。

2）操作温度 t=25℃

3）填料类型及规格自选。

3、设计任务：

设计方案简介：根据设计任务书所提供的条件和要求，通过对现有生产现场调查或对现有资料的分析对比，选定适宜的设备附件类型。

设备的工艺设计计算：包括工艺参数的选定、物料衡算、塔设备的工艺尺寸计算及结构设计。

设备的机械设计计算：包括强度设计和结构设计。

设备工艺条件图，包括设备的主要工艺尺寸、技术特性表和管口表。

设备结构装配详图，按化工设备装配图的要求绘制完成。

在化工生产中，经常要处理各种原料、中间产物、粗产品。这些物料几乎都是混合物，而且大部分都是均相物系，往往不能满足生产要求，需要把它们分离成较为纯净的物质。为了实现这种分离，常利用均相物系中不同组分的某种性质差异，使其中的一种组分(或几种组分),在分离设备所提供的两相物系界面上，通过充分的接触，从一相转移到另一相，其它组分仍保留在原物系中，从而实现了分离。

这种分离是物质在相际间的转移过程，即物质传递过程，也是化工生产中的单元操作。吸收就是这种以物质分离为目的的单元操作。

吸收是用来分离气体混合物的，是利用混合气体中各组分在吸收剂中的溶解度的差异而实现分离的操作。在吸收过程中，混合气体与合适的液体吸收剂在吸收设备中充分接触，气体中易溶解的组分被溶解，不能溶解的组分仍保留在气相中，这样混合气体就实现了分离。

吸收剂将混合气体中溶质组分吸收后所得到的溶液是混合溶液，在生产中常需要使溶质从吸收后的溶液中重新释放出来，实现最终分离，而液相的吸收剂有可得以再生重新使用。这种使溶质组分从溶液中脱出的过程称为解吸，是吸收的逆过程，也是一种通过相际间传质而实现物质分离的单元操作。在化工生产中，吸收和解吸是常用的联合操作，共同构成了一个完整的工艺流程。

塔设备是化学工业、石油工业、石油化工等生产中最重要的设备之一。在塔设备中能进行的单元操作有：精馏、吸收、解吸、气体的增浓及冷却等。

吸收设备有多种形式，但以塔式最为常见。按气、液两相接触方式的不同可将吸收设备分为级式接触和微分接触两大类。

在级式接触设备中，气体与液体逐级逆流接触。气体自下而上通过板上小孔，在。

每一板上与溶剂接触，其中可溶组分被部分的溶解。气体每上升一块塔板，其可溶组分的浓度阶越式的降低；溶剂逐板下降，其可溶组分的浓度则阶越式的升高。但是，在级式接触过程中所进行的吸收过程仍可不随时间而变，为定态连续过程。

在微分接触设备中，液体自塔顶均匀流下，气体通过填料间的空隙上升与液体做连续接触，气体中的可溶组分不断的被吸收，其浓度自下而上连续的降低；液体则相反，其中可溶组分的浓度则有上而下连续的增高。

化工生产中吸收主要用于**或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品；还用于出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，以免污染空气。

实际过程往往同时兼有净化和**的双重目的。

吸收过程的设计方案主要包括吸收剂的选择、吸收流程的选择、解吸方法选择、设备类型选择、操作参数的选择等内容。

在填料吸收塔的设计中，选择合适的吸收剂，对物系的有效分离、流程的确定、溶剂的用量或循环量、设备的尺寸大小等都有至关重要的影响，也直接决定了分离操作的经济效益。对吸收剂的选择，一般遵循以下原则：

一)对溶质的溶解度大。

选用溶解度大的溶剂，可大大降低溶剂用量，溶剂的循环量和再生处理量都随之减小，这意味着日常操作费用的降低。在吸收剂同样用量的情况下，完成一定的分离任务，选用溶解度大的溶剂，则可减小吸收设备的尺寸，从而降低设备费用。

二）对溶质有较高的吸收选择性。

对溶质有较高的选择性，即吸收剂应对溶质有较大的溶解度，而对其他组分则溶解度要小，这样不但可以减小惰性气体组分的损失，还可以提高解吸后溶质气体的纯度。

三)不易挥发。

吸收剂在操作条件下应具有较低的蒸气压，避免吸收过程中吸收剂的损失，提高吸收过程的经济性。

四)再生性能好。

由于在吸收剂再生过程中，一般要对其进行升温或气提等处理，能量消耗较大，因而，吸收剂再生性能的好坏，对吸收过程能耗的影响极大，选用具有良好再生性能的吸收剂，往往能有效地降低过程的能量消耗。

以上四个方面是选择吸收剂时应考虑的主要问题，其次，还应注意所选择的吸收剂应具有良好的物理、化学性能和经济性。其良好的物理性能主要指吸收剂的粘要小，不易发泡，以保证吸收剂具有良好的流动性能和分布性能。良好的化学性能主要指其具有良好的化学稳定性和热稳定性，以防止在使用中发生变质，同时要求吸收剂尽可能无毒、无易燃易爆性，对相关设备无腐蚀性(或较小的腐蚀性).

吸收剂的经济性主要指应尽可能选用廉价易得的溶剂。

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