化工原理填料塔课程设计

题目：填料吸收塔的设计。

教学院：化学与材料工程学院

专业：应用化工技术2011级(1)班

学号： 15 40 20 22

学生姓名：罗全海刘勇万丽蓉张硕

指导教师：胡燕辉屈媛。

2013 年 6 月 14 日。

目录。1 绪论 4

1.1吸收技术概况 4

1.2吸收过程对设备的要求及设备的发展概况 4

1.3吸收的应用概况 5

1.4设计方案介绍 5

1.5填料选择 6

1.5.1填料塔选择原则 6

1.5.2填料种类 7

1.6填料尺寸的的选择： 7

1.7填料材质的选择： 8

2 吸收塔的工艺计算 9

2.1 基础物性数据处理 9

2.1.1 液相物性数据 9

2.1.2气相物性数据 9

2.1.3气液平衡数据 9

2.1.4物料衡算 9

2.1.5 液气比的计算 10

2.1.6吸收剂的用量 11

2.2 塔径的计算及校核 11

2.2.1物性数据： 11

2.2.2 泛点气速、塔径的计算 12

2.2.3 数据校核 12

2.3 填料层高度的计算 13

2.3.1 传质单元高度计算 13

2.3.2 传质单元数的计算 15

2.3.3 总高度的计算 16

2.4流体力学参数计算 16

2.4.1 吸收塔的压力降 16

2.4.2 气体动能因子 17

2.4.3 吸收因子 17

3解吸塔工艺计算 17

3.1基础数据计算 17

3.1.1最小气液比及吸收剂用量 18

3.2塔径的计算及校核 18

3.2.1 塔径计算 18

3.2.2 数据校核 19

3.3 填料层高度的计算 20

3.3.1 传质单元高度计算 20

3.3.2传质单元数的计算 22

3.3.3 总高度的计算 22

3.4 流体力学参数的计算 23

3.4.1解吸塔的压力降 23

3.4.2气体动能因子 23

3.4.3解吸因子 24

3.5设计结果 24

3.5.1设计结果一览表 24

4附录 25

4.1主要符号说明： 25

4.2希腊字母： 25

参考文献 26

在化学工业中，利用不同气体组分在液体溶剂中的溶解度差异对其进行选择性溶解，从而将混合物各组分分类的传质过程称为吸收。

气体吸收过程是化工生产中常用的气体混合物的分离操作，其基本原理是利用混合物中各组分在特定的液体吸收剂中的溶解度不同，实现各组分分离的单元操作。

实际生产中，吸收过程所用的吸收剂常需**利用，故一般来说，完整的吸收过程应包括吸收和解吸两部分，因而在设计上应将两部分综合考虑，才能得到较为理想的设计结果。作为吸收过程的工艺设计，其一般性问题是在给定混合气体处理量、混合气体组成、温度、压力以及分离要求的条件下，完成以下工作：

1）根据给定的分离任务，确定吸收方案；

2）根据流程进行过程的物料和热量衡算，确定工艺过程中的物性参数；

3）依据物料及热量衡算进行过程的设备选型或设备设计；

4）绘制工艺流程图及主要设备的工艺条件图；

5）编写工艺设计说明书。

对于吸收过程，能够完成分离任务的塔设备有多种，如何从众多的塔设备中选择合适类型是进行工艺设计的首要任务。一般而言，吸收用塔设备与精馏过程所需要的塔设备具有相同的原则要求，用较小直径的塔设备完成规定的处理量，塔板或填料层阻力要小，具有良好的传质性能，具有合适的操作弹性，结构简单，造价低，便于安装、操作和维修等。

但是吸收过程，一般具有液气比大的特点，因而更适用填料塔。此外，填料塔阻力小，效率高，有利于过程节能。所以对于吸收过程来说，以采用填料塔居多。

近年来随着化工产业的发展，大规模的吸收设备已经广泛用于实际生产当中。具有了很高的吸收效率，以及在节能方面也日趋完善。填料塔的工艺设计内容是在明确了装置的处理量，操作温度及操作压力及相应的相平衡关系的条件下，完成填料塔的工艺尺寸及其他塔内件设计。

在今后的化学工业的生产中，对吸收设备的要求及效率将会有更高的要求，所以日益完善的吸收设备会逐渐应用于实际的工业生产中。

在化工生产中，原料气的净化，气体产品的精制等方面得到了广泛应用。在研究和开发过程中，在方法上多以吸收过程的传质速率着手。在整个设备中气液两相为连续微分接触过程，这一特点与填料塔得到了良好结合，由于填料塔的通量大，阻力小，使其在吸收设备中得到了广泛应用。

吸收在化工的应用中大致有以下几种：

（1）原料气的净化；

（2）有用组分的**；

（3）某些产品的制取；

（4）废气的处理。

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2%.除了吸收塔以外，还需其他的辅助设备构成完整的吸收-解吸塔。气液采用逆流流动，吸收剂循环再用，所设计的流程图如图1-1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送往右侧的解吸部分。解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解吸的贫油相互换热。换热而升温的富油进入解吸塔的顶部，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**现分层现象，然后将其分别分出。**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，从脱吸贮罐用离心泵打出，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。

1 单位体积填料表面积大；

2 单位体积填料孔隙率大；

3 有较好的液体分布性能，对吸收剂有较好的润湿；

4 填料层压降要低，且通量要大；

5 制造容易，耐腐蚀；

6 填料抗污阻性能强，拆装，检修方便；

7 传质效率要高；

8 对气体和液体有较好的化学稳定性。

工业上常用的填料有拉西环填料，鲍尔环填料，矩鞍形填料和阶梯环填料。

1)拉西环填料：拉西环是最早使用的一种形状简单的圆形环填料，高度与直径相等，这种填料的缺点是当横卧放置时，内表面不易被液体润湿，气体也不能从环内通过，致使流体阻力大，气液接触面大，因此拉西环的应用日趋减少。

2）鲍尔环填料：鲍尔环是在拉西环的环壁上沿周围方向冲出几个长方形。

的小孔，小孔的母材并不剪下，而是向中心弯入，该结构提高了环内空间及环内面积的利用程度，减少了流体阻力，增大了接触面积。因此鲍尔环是目前应用比较广泛地填料之一。

3）矩鞍形填料：矩鞍形是一种半圆形马鞍状结构，四个边角为直角这种。

结构的填料在堆放时相互之间的接触面积较小，因而孔隙率较大，流体阻力较小，气液接触面积较大，是一种性能优良的填料。

4）阶梯环填料：阶梯环是对鲍尔环的改进，与鲍尔环相比，其高度减小了一半，并在一段增加了一个锥形的翻边，由于高径比减小，似的气体绕填料外壁的平均路径大为缩短减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅提高了填料的机械强度，而且是填料之间由线接触为主变为点接触为主，这样不但增加了填料层之间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜表面更新，有利于传质效率的提高。

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