西安科技大学化工学院。
—清水吸收空气中氨气的填料吸收塔。
设计者 xxx
学号：xxxxxxxxxx
班级： xxxxxxxx
指导教师：xxxxxxxx
设计时间：xxx-xxxxxxx
目录。绪论 - 4 -
化工单元过程课程设计的目的和要求 - 4 -
化工单元过程课程设计的主要内容 - 4 -
怎样进行课程设计 - 4 -
1计方案的选定 - 5 -
1.1 流程图 - 5 -
1.2 布置工艺流程 - 5 -
1.2.1 逆流操作 - 5 -
1.2.2 并流操作 - 5 -
1.2.3 吸收剂部分再循环操作 - 5 -
1.2.4 单塔或多塔串联操作 - 6 -
1.3 选择适宜的吸收剂 - 6 -
2 填料选择 - 6 -
2.1 填料要求 - 7 -
2.1.1 填料的性能参数 - 7 -
2.1.2 填料的使用范围 - 7 -
2.1.3 各种填料的应用 - 7 -
2.1.4 填料的选择 - 8 -
3 填料吸收塔工艺计算 - 9 -
3.1 基础数据： -9 -
3.1.1 液相物性的数据： -9 -
3.1.2 气相物性的数据 - 9 -
3.1.3 气液相平衡数据 - 10 -
3.2 工艺计算 - 10 -
3.2.1 物料衡算 - 10 -
3.2.2 塔径的计算 - 11 -
3.2.3 填料层高度计算 - 12 -
3.2.4 填料层的分段 - 13 -
3.2.5 料层压降的计算 - 13 -
3.2.6 填料层的附属高度 - 14 -
3.3 液体分布器简要设计 - 15 -
3.4 液相进出塔管径的计算 - 16 -
4 填料塔的附属设备 - 17 -
4.1 填料支承装置 - 18 -
4.2 填料压紧装置 - 18 -
4.3 除雾沫器 - 18 -
4.4 气体进口装置 - 19 -
4.5 气体出口装置 - 19 -
4.6 液体进口管 - 19 -
4.7 液体的出口装置 - 20 -
4.8 接管长度 - 20 -
4.9 填料压板 - 21 -
4.10 其他 - 22 -
4.10.1 填料卸出口 - 22 -
4.10.2 仪表接口 - 22 -
5 设计一览表 - 23 -
5.1 主要符号说明 - 24 -
6 参考文献 26
7 对设计过程的评述 27
附图 28化工单元操作设计是学生综合运用《流体流动与传热》和《传质与分离技术》等有关课程的基本知识去完成某一设计任务的实践性训练，也是为了更好的培养应用型技术人才而进行实践操练的教学环节。该训练的目的是使学生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结构和性能等知识去解决工程上的实际问题；是培养学生正确树立工程观念和严谨的科学作风。
虽然课程设计未能达到完整的工程设计要求，但也不同于平时的习题练习。在设计过程中不仅需要学生自己查阅文献资料，确定设计方案，选择工艺流程，进行工艺计算等。因此，化工单元操作设计是一门化工基础课程教学中综合性较强的教学环节，也是培养提高学生独立工作能力的有益实践，更是理论联系实际的有效手段。
通过课程设计，学生应该在以下几方面的能力得到提高。
熟悉查阅文献资料，搜集有关数据，运用计算公式的放法；
独立思考如何兼顾技术上的先进性，可行性，经济上的合理性；
综合分析设计的任务和要求，正确选定工艺流程，工艺设备型号等；
正确掌握过程计算以及工艺设备的设计计算方法；
学会用精练的语言，简洁的文字，清晰地图表来表达自己的设计思想和设计结果。
准备工作查阅资料，手册等有关物性数据。
选择设计方案包括工艺流程以及主要设备型式的选择。
主要设备的工艺设计计算包括工艺参数的选定，物料衡算，热量衡算，设备工艺尺寸计算。
辅助设备的选型和计算包括辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规定的选定。
设计论证包括计算结果的反复校核，技术上的可行性，生产上的安全性以及经济上的合理性等。
工艺流程简图的绘制包括物料流向以及化工参数测量点的标注。
主要设备结构简图的绘制包括工艺尺寸，技术特征表和接管表。
编写设计说明书包括以下几项：前言；目录；设计任务书；设计计算与说明；设计方案的说明和论证；设计数据汇总；工艺流程示意图；对设计的评述及有关问题的讨论；参考文献。
首先要明确设计任务，了解生产工艺流程。课程设计主要是强调工艺流程中主体设备的设计。主体设备是指在每个单元操作中处于核心地位的关键设备。
课程设计就是对主体设备的工艺尺寸以及结构设计的计算进行正确分析，筛选及论证，最终确定合理的工艺条件，并用一张总图表示出来。
其次是进行技术经济评价。最终可以确定最佳方案，达到化工过程最优化目的。
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，完成一定分离任务所需传质面积较小，工业生产中多用逆流操作。
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。
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：
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。
若吸收过程处理液量很大，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。实际生产中可采用多塔串联吸收操作流程。
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) 溶解度要大。以提高吸收速率并减少吸收剂的用量。
2) 选择性要好。对溶质组分以外其他组分的溶解度要很低或基本不吸收。
3) 挥发度要低 。以减少吸收和再生过程中吸收剂的挥发损失。
4) 操作温度下吸收剂应具有较低的黏度，且不易产生泡沫，以实现吸收塔内良好的气液接触状况。
5) 对设备的腐蚀性小或者无腐蚀性，尽可能无毒。
6) 考虑价廉，易得，化学稳定性好，便于再生，不易燃烧，经济和安全等因素。
7) 吸收剂用量。
填料具有优异的耐酸耐热性能，能耐除氢氟酸以外的各种无机酸、有机酸及有机溶剂的腐蚀，可在各种高，低场合使用，应用范围十分广泛可用于化工，冶金，煤气制氧等行业的干燥塔\吸收塔\洗涤塔\再生塔。按材料分可分为三类：陶瓷填料，塑料填料，金属填料，按结构与形状分为：
颗粒型填料与规整填料。颗粒型填料：拉西环，鲍尔环，鞍形填料，阶梯环等。
规整填料：波纹网填料，波纹板填料。
图ⅱ-ⅱ各种填料示意图。
：比表面积a 单位m2/m3 填料应具有尽可能多的表面积以提高液体铺张，形成较多的气液接触界面。对同种填料，小尺寸填料具有较大的比表面积，但填料过小不但造价高而且气体流动的阻力大。
：孔隙率ε 流体通过颗粒层的阻力与孔隙率ε密切相关。为了减少气体的流动阻力，提高填料塔的允许气速（处理能力），填料层应有尽可能大的孔隙率ε。
：填料因子f 其单位1/m 填料因子是比表面积与空隙率三次方之比。它表示填料的流体力学性能，f值越小，表明流动阻力越小。填料性能通常根据效率、通量及压三要素衡量。
表2-2 各种填料的应用。
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应大于8。结合填料塔设计的一般要求，综合分析各种填料的规格、材质以及本次设计的具体情况，本设计选用dn50。
塔径与填料公称直径的比值d/d的推荐值。
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