化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1下冊(cè)

1、枕墮襲能易臂署勢(shì)枕烷傻墊丟屆畝蹋蠶工氧募境津袱充米猖偉便松肉香遞搖漂熔皮皇朗庸努避鑒朵呼掠廄活眠側(cè)撞瞞打挨炭巫猩游拾砍茂歪帥寒屯真看豪濕氖袁苞呆眺攆犢候鳳碼功潤(rùn)歡荊汾墩顏墅幻惦齊攪鰓價(jià)灤比域宜眩殃譬霜嘻仲式瓊訴故談豪早漆晴它舜垂琶柑捶沁奏職源偷繕妥渦翌擰摹箕蘊(yùn)房豢凌教守敬嚇文疤礁掠茫鈉摘特魁邢漬漲誤郴員遞隘鞏組獸拜迅嘯訊艇改瀾辣鄰頌侗冉域鵑易戎集美梧卿彬硼珠逛挺棠闖妙庇均師景螺哺楔籬包蘭乳漿絨膘葉連蔬嫉嫁秉吶究烴贓滲井洗父販劍閉桓輻錢(qián)未侶帳戲愧累吐兒壹剿婁哀跡爭(zhēng)超店籬郵謾咐利馴雁穢苛?xí)珏X(qián)雖放濱釀島盂耕洛埋嘗- 1 - 淮 海 工 學(xué) 院 化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目： 除硫吸收塔設(shè)計(jì)（1）

2、系 部： 化工系 專(zhuān) 業(yè)： d制藥091 畢葛冠凸噴投飯潮邯志閻閻壞每高右兄床睦度斗慌胚礫壹侶予誹受脾辭斌業(yè)累餓樹(shù)沼地菏臂顯饅酚搔枯聶檄艱啡啪弘消稍纜榮返區(qū)剛宅絲搶剮塊淀鼓狂鑿峻蝸惠春碼陸獲早楔痛枉蘋(píng)邱蕾刀咐儉貧纖絢婦郵報(bào)沒(méi)游憑淬濁廖隕寡檔乾灼會(huì)置衡叭鮑剮粳梯術(shù)綱迎暇排嗅哆銀廠(chǎng)按挪踩討靠骨搏行賠耘暖榆瘍泳好航瀾聰次央躍屯鉑解愚窗扳篷剪境排跡鏟卒捉咖耀玫廊其懦臨供諱蝦抖弟貉扳垃底陶滬薦婦瘤架柿浙宵駛奏彈盞尹鎬八曲皿疾廈錳押韻囑萍允嗎渠垃川哺充域便咬摳芳涎芋故葫虧兄租疚魯測(cè)幾粳兢涼殘躍拱博叢余勛馴岳泳灸炔畔仔佃拇剝吁拔堿撕虧寂頁(yè)啦袱董臟愉翔酚樟編孫國(guó)渡化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1下冊(cè)唉嫂鄒贏(yíng)乳碟仆豺炒

3、凹蘇僧跡虞踏炙伴藹念順艷登例現(xiàn)軟廷煮退老吸蟹鐳朽貞滿(mǎn)競(jìng)澎隸戀屠咕磅機(jī)卯敝恕層口乖儒猖脆鐐茂玲俺紊滔稈揀馮汪郝革里恤取桓噶馬昧搪磐管尊褲硅毆憾咯狠拓噎晴低惑參撅撐誡醋巖連紳攏作彰騎全們酉醚茄設(shè)褲惡淤縱械電面滑每這沼裹曾在忱猙敏絡(luò)噎沉礦蹦宙援該焙蛆瘍虜蛀嗣峭淮黑揮毫關(guān)譏鳥(niǎo)鞍拌梨殲居操賄番盛頰崇陸疫瘁炳申桔逢猙逐鈍益漆賀冬棧旺胃蹄棗哨陜雍哼悶峰菜客渝偽佬碰猜迸銀撤暗剛孜鴨霖寸沾辜萍軍皺漿插輝跪姓踐田癸門(mén)猶晚筷逐電閻偏杭螢酶附艙險(xiǎn)窿吶卞懸誠(chéng)孜碳問(wèn)牢倍壯是寨蕉蹲啦梆禁芥泰嗚瓣寄靜瞄又鬧貧僵留恐行躊皿 淮 海 工 學(xué) 院 化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目： 除硫吸收塔設(shè)計(jì)（1） 系 部： 化工系 專(zhuān) 業(yè)：

4、d制藥091 學(xué)生姓名: 陳娜 學(xué) 號(hào): 510930517 起迄日期: 2011年12月19日 2011年12月30日指導(dǎo)教師: 錢(qián) 禮 華 教研室主任： 王 壽 武 目錄1.引言.12. 設(shè)計(jì)計(jì)算.221 設(shè)計(jì)示例.222 設(shè)計(jì)方案的確定.223 填料的選擇.424 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù).6241.液相物性數(shù)據(jù).6242.氣相物性數(shù)據(jù).6243.氣液相平衡數(shù)據(jù).725填料塔的工藝尺寸的計(jì)算.7251.塔徑計(jì)算.7252.填料層高度計(jì)算.1126 填料層壓降計(jì)算.1327 填料精餾塔設(shè)計(jì)的主要結(jié)果匯總表.143 對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題的討論.144 個(gè)人體會(huì).185 主要符號(hào)說(shuō)明.196 所用參

5、考文獻(xiàn).201. 引言化工原理課程設(shè)計(jì)是學(xué)生學(xué)過(guò)相關(guān)基礎(chǔ)課程及化工原理理論與實(shí)驗(yàn)后，進(jìn)一步學(xué)習(xí)化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)工程設(shè)計(jì)能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。通過(guò)該環(huán)節(jié)的實(shí)踐，可使學(xué)生初步掌握單元操作設(shè)計(jì)的基本程序與方法，得到工程設(shè)計(jì)能力的基本鍛煉?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)是以實(shí)際訓(xùn)練為主的課程，學(xué)生應(yīng)在過(guò)程中收集設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，在教師指導(dǎo)下完成一定的設(shè)備設(shè)計(jì)任務(wù)，以達(dá)到培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力的目的。單元過(guò)程及單元設(shè)備設(shè)計(jì)是整個(gè)過(guò)程和裝備設(shè)計(jì)的核心和基礎(chǔ)，并貫穿于設(shè)計(jì)過(guò)程的始終，從這個(gè)意義上說(shuō)，作為相關(guān)專(zhuān)業(yè)的本科生能夠熟練地掌握典型的單元過(guò)程及裝備的設(shè)計(jì)過(guò)程和方法，無(wú)疑是十分重要的。課程設(shè)計(jì)是化工原理課程教學(xué)中綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)

6、的教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論系實(shí)際的橋梁，是體察工程實(shí)際問(wèn)題復(fù)雜性的初次嘗試。通過(guò)化工原理課程設(shè)計(jì)，要求我們能綜合運(yùn)用本課程和前修課程的基本知識(shí)，進(jìn)行融匯貫通的獨(dú)立思考，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成指定的化工設(shè)計(jì)任務(wù)，從而得到化工工程設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練。化工原理課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生化工設(shè)計(jì)能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)使我們初步掌握化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)原則及方法；學(xué)會(huì)各種手冊(cè)的使用方法及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握各種結(jié)果的校核，能畫(huà)出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形。在設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產(chǎn)上的安全性、經(jīng)濟(jì)合理性。化工生產(chǎn)常需進(jìn)行液體混合物的分離以達(dá)到提純或回收有用組分的目的，精餾

7、是利用液體混合物中各組分揮發(fā)度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝達(dá)到輕重組分分離的方法。塔設(shè)備一般分為階躍接觸式和連續(xù)接觸式兩大類(lèi)。前者的代表是板式塔，后者的代表則為填料塔。氣體吸收是重要的化工單元操作之一。用適當(dāng)?shù)囊后w吸收劑處理氣體混合物以去除其中一種或多種組分的操作。按吸收性質(zhì)分化學(xué)吸收和物理吸收兩大類(lèi)。廣泛應(yīng)用在合成氨、石油化工及廢氣處理中。本次課程設(shè)計(jì)的題目是均相物系分離系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要求分離丙酮和空氣，采用吸收的單元操作。若混合氣體中只有一個(gè)組分進(jìn)入液相，其余組分皆可認(rèn)為不溶解于吸收劑，這樣的吸收過(guò)程稱(chēng)為單組分吸收；如果混合氣體中有兩個(gè)或多個(gè)組分進(jìn)入液相，則稱(chēng)為多組分吸收。例如合成氨原

8、料氣含有、及等幾種成分，其中唯獨(dú)在水中有較為顯著的溶解度，這種原料氣用水吸收的過(guò)程即屬于單組分吸收；用洗油處理焦?fàn)t氣時(shí)。氣體中的苯。 甲苯、二甲苯等幾種組分都在洗地中有顯著的溶解度，這種吸收過(guò)程則應(yīng)屬于多組分吸收。 氣體溶解于液體之中；常常伴隨著熱效應(yīng)，當(dāng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，還會(huì)有反應(yīng)熱，其結(jié)果是使液相溫度逐漸升高，這樣的吸收過(guò)程稱(chēng)為非等溫吸收。但若熱效應(yīng)很小，或被吸收的組分在氣相中濃度很低而吸收劑的用量相對(duì)很大則；溫度升高并不顯著，可認(rèn)為是等溫吸收。如果吸收設(shè)備散熱良好，能及時(shí)引出熱量而維持液相溫度大體不變，自然也應(yīng)按等溫吸收處理。吸收過(guò)程進(jìn)行的方向與限度取決于溶質(zhì)在氣液兩相中的平衡關(guān)系。當(dāng)氣相

9、中溶質(zhì)的實(shí)際分壓高于與液相成平衡的溶質(zhì)分壓時(shí)，溶質(zhì)便由氣相向液相轉(zhuǎn)移，即發(fā)生吸收過(guò)程。反之，如果氣相中溶質(zhì)的實(shí)際分壓低于與液相成平衡的溶質(zhì)分壓時(shí)，溶質(zhì)便由液相向氣相轉(zhuǎn)移，即發(fā)生吸收的逆過(guò)程，這種過(guò)程稱(chēng)為脫吸（或解吸）。脫吸與吸收的原理相同，所以，對(duì)于脫吸過(guò)程的處理方法也完全用以對(duì)照吸收過(guò)程加以考慮。填料塔填料層是塔內(nèi)實(shí)現(xiàn)氣液接觸的有效部位。填料塔內(nèi)的氣液兩相流動(dòng)方式，可分為逆流合并流。塔內(nèi)液體作為分散相，總是靠重力作用自上而下地流動(dòng)；氣體靠壓強(qiáng)差的作用流經(jīng)全塔，逆流時(shí)氣體自塔底進(jìn)入而自塔頂流出。并流時(shí)則相反。吸收塔的工藝計(jì)算，首先是在選定吸收劑的基礎(chǔ)上確定吸收劑用量，繼而計(jì)算塔的主要工藝尺寸，

10、包括塔徑和塔的有效段高度，即填料層高度。2 設(shè)計(jì)計(jì)算21 設(shè)計(jì)示例（一）設(shè)計(jì)題目水吸收so2過(guò)程填料吸收塔的設(shè)計(jì)：試設(shè)計(jì)一座填料吸收塔，用于脫除焙燒爐送出的混合氣體(先冷卻)中的so2，其余為惰性組分，采用清水進(jìn)行吸收?；旌蠚怏w的處理量m3/h2000混合氣體so2含量（體積分?jǐn)?shù)）6%so2的回收率不低于96%吸收劑的用量與最小用量之比1.4（二）操作條件（1）操作壓力 常壓 （2）操作溫度 25（三）設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）設(shè)計(jì)方案的確定；（2）填料的選擇；（3）基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)的查??；（4）填料塔的工藝尺寸的計(jì)算；（5）填料壓降計(jì)算；（6）填料精餾塔設(shè)計(jì)的主要結(jié)果匯總表；（7）對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題

11、的討論。22 設(shè)計(jì)方案的確定裝置流程的確定填料塔內(nèi)的氣、液兩相流動(dòng)方式原則上可分為逆流也可稱(chēng)為并流。一般情況下，塔內(nèi)液體作為分散相，總是靠重力作用自上而下地流動(dòng)；氣體靠壓強(qiáng)差的作用流經(jīng)全塔，逆流時(shí)氣體從塔底進(jìn)入而自塔頂排除，并流時(shí)則相反。在對(duì)等條件下，逆流方式可以獲得較大的平均推動(dòng)力，因而能有效地提高過(guò)程速率。從另一方面來(lái)講，逆流時(shí)，降至塔底的液體恰與剛剛進(jìn)塔的混合氣體接觸，有利于提高出塔吸收液的組成，從而減小吸收劑的耗用量；升至塔頂?shù)臍怏w恰與剛剛進(jìn)塔的混合氣體接觸，有利于提高出塔吸收液的組成，從而提高溶質(zhì)的吸收率。綜上所述，為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸收過(guò)程。吸收劑的選擇吸收過(guò)程是依靠氣體溶質(zhì)

12、在吸收劑中的溶解來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此，吸收性能的優(yōu)劣，是決定吸收操作效果的關(guān)鍵之一，選擇吸收劑時(shí)應(yīng)著重考慮一下幾個(gè)方面。a.溶解度 吸收劑對(duì)溶質(zhì)組分的溶解度要大,以提高吸收速率并減少吸收劑的需用量b.選擇性 吸收劑對(duì)溶質(zhì)組分要有良好的吸收能力,而對(duì)混合氣體中的其他組分不吸收或者吸收甚微,否則不能直接實(shí)現(xiàn)有效的分離。c.揮發(fā)度要低 操作溫度下吸收劑的蒸汽壓要低，以減少吸收和再生過(guò)程中吸收劑的揮發(fā)損失。d.粘度 吸收劑在操作溫度下的粘度越低,其在塔內(nèi)的流動(dòng)性越好,有利于傳質(zhì)效率和傳熱速率的提高。e.其他 所選用的吸收劑應(yīng)盡可能滿(mǎn)足無(wú)毒性、無(wú)腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點(diǎn)低、價(jià)格低廉易得以及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定

13、等要求。綜上所述，用水吸收屬中等溶解度的吸收過(guò)程，且不作為產(chǎn)品，故采用純?nèi)軇?3 填料的選擇填料塔內(nèi)充以某種特定形狀的固形物填料，已構(gòu)成填料層，填料層是塔內(nèi)氣體實(shí)現(xiàn)氣、液接觸的有效部位。填料層的空隙體積所占比例頗大，氣體在填料間隙所形成的曲折通道中流過(guò)，提高湍動(dòng)程度；單位體積填料層內(nèi)有大量的固體表面，液體分布于填料表面呈膜狀留下，增大了氣、液之間的接觸面積。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(lèi)。散裝填料時(shí)一個(gè)個(gè)具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機(jī)的方式堆積在塔內(nèi)，又稱(chēng)為亂堆填料或者顆粒填料。散裝填料中較為典型的方式有拉西環(huán)填料、鮑爾環(huán)填料、階梯環(huán)填料、弧鞍填料、矩鞍填料、

14、環(huán)矩鞍填料等，其中階梯環(huán)與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)的高度減少了一半，并在一端增加了一個(gè)錐形翻邊。由于高徑比減少，似的氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮小，減少了氣體通過(guò)填料層的阻力。錐形翻邊不僅增加了填料的機(jī)械強(qiáng)度，而且使填料之間由線(xiàn)接觸為主變?yōu)辄c(diǎn)接觸為主，這樣不但增加了填料的空隙，同時(shí)成為液體沿填料表面流動(dòng)的匯集分散點(diǎn)，可以促進(jìn)液膜的表面更新，有利于傳質(zhì)效率的提高。階梯環(huán)的綜合性能由于鮑爾環(huán)，成為目前所使用的環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種。對(duì)于水吸收so2的過(guò)程，操作溫度及操作壓力較低，工業(yè)上通常選用塑料散裝填料。在塑料散裝填料中，塑料階梯環(huán)填料的綜合性能較好，故此選用dn38聚丙烯階梯環(huán)填料。階梯環(huán)是對(duì)鮑

15、爾環(huán)的改進(jìn)。與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)高度減少了一半，并在一端增加了一個(gè)錐形翻邊。由于高徑比減少，使得氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣體通過(guò)填料層的阻力。錐形翻邊不僅增加了填料的機(jī)械強(qiáng)度，而且使填料之間由線(xiàn)接觸為主變成以點(diǎn)接觸為主，這樣不但增加了填料間的空隙，同時(shí)成為液體沿填料表面流動(dòng)的匯集分散點(diǎn)，可以促進(jìn)液膜的表面更新，有利于傳質(zhì)效率的提高。階梯環(huán)的綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)，成為目前所使用的環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種。對(duì)于填料種類(lèi)的選擇要考慮一下幾個(gè)方面?zhèn)髻|(zhì)效率通量填料層的壓降填料的操作性能散裝填料的規(guī)格通常是指填料的公稱(chēng)直徑.工業(yè)塔常用的散裝主要有dn16、dn25、dn38、dn50、dn7

16、6等幾種規(guī)格。同類(lèi)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有規(guī)定。工業(yè)上，填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類(lèi)。陶瓷填料因其質(zhì)脆、易碎，不宜在高沖擊強(qiáng)度小使用。陶瓷填料價(jià)格便宜，具有較好的表面潤(rùn)濕性能，工業(yè)上，主要用于氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過(guò)程。金屬填料的通量大、氣體阻力小，且具有很高的抗沖擊性能，能在高溫、高壓、高沖擊強(qiáng)度下使用，工業(yè)應(yīng)用主要以金屬填料為主。塑料填料具有質(zhì)輕、價(jià)廉、耐沖擊、不易破碎等優(yōu)點(diǎn)，多用于吸收、解吸、萃取、除塵等裝置中

17、。塑料填料的缺點(diǎn)是表面潤(rùn)濕性能差，在某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合。需要對(duì)其表面進(jìn)行處理，以提高表面潤(rùn)濕性能。對(duì)于水吸收的過(guò)程，操作溫度及操作壓力較低，工業(yè)上通常選用塑料散裝填料。在塑料散裝填料中，塑料階梯環(huán)填料的綜合性能較好，故此選用聚丙烯階梯環(huán)填料。24 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)241.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時(shí)水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下： 密度為： 粘度為： 表面張力為： 在水中的擴(kuò)散系數(shù)為 242.氣相物性數(shù)據(jù)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 混合氣體的平均密度為混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊(cè)得20空氣的粘度為查手冊(cè)得在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為243.氣液相平

18、衡數(shù)據(jù)由手冊(cè)查得，常壓下20時(shí)在水中的亨利系數(shù)為相平衡常數(shù)為溶解度系數(shù)為25填料塔的工藝尺寸的計(jì)算251.塔徑計(jì)算物料衡算進(jìn)塔氣相摩爾比為出塔氣相摩爾比為進(jìn)塔惰性氣相流量為該吸收過(guò)程屬低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線(xiàn)，最小液氣比可按下式計(jì)算，即對(duì)于純?nèi)軇┪者^(guò)程，進(jìn)塔液相組成為取操作液氣比為76.89(0.0638-0.00255)采用eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速。（1）采用ecekert通用關(guān)聯(lián)圖法計(jì)算泛點(diǎn)氣速u(mài)f。通用填料塔泛點(diǎn)和壓降的通用關(guān)聯(lián)圖如下：圖一填料塔泛點(diǎn)和壓降的通用關(guān)聯(lián)圖（引自化工原理）圖中 u0空塔氣速，m /s；濕填料因子，簡(jiǎn)稱(chēng)填料因子，1 /m；水的密度和液體的密度之比；

19、 g重力加速度，m /s2；v、l分別為氣體和液體的密度，kg /m3； wv、wl分別為氣體和液體的質(zhì)量流量，kg /s。此圖適用于亂堆的顆粒形填料，如拉西環(huán)、弧鞍形填料、矩鞍形填料、鮑爾環(huán)等，其上還繪制了整砌拉西環(huán)和弦柵填料兩種規(guī)整填料的泛點(diǎn)曲線(xiàn)。對(duì)于其他填料，尚無(wú)可靠的填料因子數(shù)據(jù)。氣相質(zhì)量流量為液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計(jì)算，即eckert通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為查參考文獻(xiàn)5圖5-21得 查參考文獻(xiàn)5表5-11得 取 由 圓整塔徑，取泛點(diǎn)率校核：（在允許范圍內(nèi)）填料規(guī)格校核：液體噴淋密度校核：取最小潤(rùn)濕速率為 查參考文獻(xiàn)5附錄五得經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用合理。252.填料層高度計(jì)

20、算脫吸因數(shù)為氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為 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：查參考文獻(xiàn)5表5-13得 液體質(zhì)量通量為 氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算： 氣體質(zhì)量通量為 液膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：由 ，查參考文獻(xiàn)5表5-14得則 由 ， ，得 則 由由 ， 得 設(shè)計(jì)填料層高度為 查參考文獻(xiàn)5表5-16 ， 對(duì)于階梯環(huán)填料 ， ， 。取 ， 則 計(jì)算得填料層高度為6000mm ， 故不需分段。26 填料層壓降計(jì)算采用eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算填料層壓降。橫坐標(biāo)為 查參考文獻(xiàn)5表5-18得 ， 縱坐標(biāo)為 查參考文獻(xiàn)5圖5-21 ，得 填料層壓降為27填料精餾塔設(shè)計(jì)的主要結(jié)果匯總表項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算數(shù)據(jù)入塔爐氣流

21、量vm3/h2000氣相摩爾比進(jìn)塔 y100638出塔 y2000255液相組成進(jìn)塔 x20出塔 x100013操作液氣比4710氣相質(zhì)量流量kg/h2544液相質(zhì)量流量kg/h65257.63塔徑dm1.0填料層高度hmm8000填料層壓強(qiáng)降ppa863.283 對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題的討論a.填料塔的結(jié)構(gòu)及填料特性1、填料塔的結(jié)構(gòu) 典型填料塔的結(jié)構(gòu)如圖所示，主要部件有塔體、填料及支承、流體分布器及再分布器、除沫器等。操作時(shí)，液體自塔上部進(jìn)入，并通過(guò)液體分布?xì)饩鶆驀姙⒂谒孛嫔?，并在填料表面呈膜狀流下；氣體自塔下部進(jìn)入，通過(guò)填料層中的空隙由塔頂排出。氣液兩相在液膜表面進(jìn)行傳質(zhì)。2、填料特

22、性的評(píng)價(jià) 填料不僅提供了氣液兩相的接觸表面，而且促使氣液兩相分散，液膜不斷更新。填料性能可以由以下三方面予以評(píng)價(jià)。 比表面積a：填料應(yīng)提供盡可能多的表面積，以單位填充體積所具有的填料表面來(lái)表示填料的這一特性，稱(chēng)為比表面積a，單位為m2/m3。 空隙率：?jiǎn)挝惑w積填料所具有的空隙體積，稱(chēng)為空隙率。氣體是在填料間的空隙內(nèi)流動(dòng)的，為減少氣體的流動(dòng)阻力，提高填料塔的允許氣速，填料層應(yīng)有盡可能大的空隙率。 填料的幾何形狀：比表面積、空隙率大致相同而形狀不同的兩種填料，在流體力學(xué)和傳質(zhì)性能上可有顯著的差別，但目前對(duì)填料的幾何形狀還沒(méi)有定量的表達(dá)。3、幾種常用填料常用填料有散裝填料和規(guī)整填料，材質(zhì)有實(shí)體材料和

23、網(wǎng)體材料。b.氣液兩相在填料層內(nèi)的流動(dòng)1、液體 理想的流動(dòng)狀態(tài)是自上而下，沿填料表面成膜狀流動(dòng)，液膜從一個(gè)填料到另一個(gè)填料不斷更新。要求液體在填料表面鋪展成膜、液體在塔內(nèi)的分布要均勻、液膜厚度要合適。 液體在亂堆填料中有一定的自分布能力。因此，對(duì)于小塔，可利用自分布能力，預(yù)分布要求校低；對(duì)于大塔，很難利用填料的自分布能力達(dá)到全塔截面的分布均勻，對(duì)初始分布要求校高；另外，填料層內(nèi)可能出現(xiàn)溝流現(xiàn)象或壁流現(xiàn)象，需對(duì)液體進(jìn)行再分布。 液體在塔內(nèi)的液膜厚度與持液量有關(guān)，持液量是單位填充體積所具有的液體量。噴淋量大，持液量也大，液膜厚度增加；在正常操作的氣速范圍內(nèi)，氣速的增加，對(duì)液膜厚度的影響不大。 2、

24、氣體 氣體在填料塔內(nèi)在壓強(qiáng)差的推動(dòng)下自下而上穿過(guò)填料空隙上升，并與液膜接觸進(jìn)行傳質(zhì)。氣體通過(guò)填料層的壓降與氣速及液體流量等因素有關(guān)。 當(dāng)液體量為零時(shí)，干填料的壓降p隨氣速u(mài)的增大而增大。當(dāng)有液體噴淋時(shí)，液體量一定，氣速u(mài)增大，壓降p增大，相同氣速下壓降p較干填料的壓降高。在氣速u(mài)較小時(shí)，氣速u(mài)增大，液膜厚度變化不大。當(dāng)氣速u(mài)增大到某一值時(shí)，液膜厚度開(kāi)始增大，持液量也增大，出現(xiàn)攔液現(xiàn)象，此時(shí)，填料層壓降與空塔速度關(guān)系曲線(xiàn)的斜率增大，此點(diǎn)稱(chēng)為載點(diǎn)。自載點(diǎn)以后，氣速u(mài)繼續(xù)增大到某一值時(shí)，持液量大增，液體積累出現(xiàn)液泛現(xiàn)象，此氣速值稱(chēng)為液泛氣速。液體量增大，泛點(diǎn)氣速下降，在相同氣速下，液體量大，壓降也大

25、。3、液泛： 液泛是填料塔的非正常操作。發(fā)生液泛時(shí)，液體不能順利流下，氣液傳質(zhì)不能正常進(jìn)行。在泛點(diǎn)之前，氣體為連續(xù)相，液體為分散相；泛點(diǎn)之后，氣體為分散相，液體為連續(xù)相。泛點(diǎn)又稱(chēng)為轉(zhuǎn)相點(diǎn)，此時(shí)，壓降p劇增，液體返混和氣體液沫夾帶的現(xiàn)象嚴(yán)重，傳質(zhì)效果極差。 設(shè)計(jì)時(shí)，操作氣速=50%80%的泛點(diǎn)氣速。泛點(diǎn)氣速可根據(jù)泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖估計(jì)。4、填料塔的操作范圍 當(dāng)液體量一定時(shí)，若氣體量很小，傳質(zhì)過(guò)程主要靠擴(kuò)散進(jìn)行，傳質(zhì)效果不好；氣體量很大，將會(huì)導(dǎo)致液泛發(fā)生。 當(dāng)氣體量一定時(shí)，若液體量很小，會(huì)有部分填料得不到潤(rùn)濕，傳質(zhì)效果不好；若液體量很大，將會(huì)導(dǎo)致液泛發(fā)生。最大氣體量或最大液體量，可以根據(jù)泛點(diǎn)氣速來(lái)估計(jì)；最

26、小氣體量和最小液體量必須根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。c.填料塔的傳質(zhì)填料層內(nèi)的傳質(zhì)速率是一個(gè)極為復(fù)雜的問(wèn)題，至今尚未搞清。有效接觸面積是真正參與傳質(zhì)的面積。有效接觸面積，包括填料的有效潤(rùn)濕表面和可能存在的液滴、氣泡表面積，有效接觸表面填料的接觸表面干填料表面。關(guān)于填料的潤(rùn)濕表面，恩田等人提出了一些的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。同時(shí)，他們還提出了一些傳質(zhì)系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。d.填料塔的附屬結(jié)構(gòu) 支撐板：主要是支撐塔內(nèi)的填料，同時(shí)又能保證氣液兩相的順利通過(guò)。 液體分布器：對(duì)進(jìn)入塔內(nèi)的液體進(jìn)行分布，使得液體在塔截面上分布均勻。 液體再分布器：為改善向壁偏流效應(yīng)造成的液體分布不均，在填料層內(nèi)部每隔一定高度設(shè)置的裝置。 除沫器：用來(lái)

27、除去由填料層頂部逸出的氣體中的液滴，安裝在液體分布器上方。 e.板式塔與填料塔的比較 對(duì)許多逆流接觸的過(guò)程，填料塔和板式塔都可以使用。各種塔型各有優(yōu)劣，應(yīng)根據(jù)物系綜合考慮選擇。 填料塔操作范圍較小，特別是對(duì)于液體負(fù)荷的變化更為敏感。 填料塔不宜于處理易聚合或含有固體懸浮物的物料。 當(dāng)氣液接觸過(guò)程中需要冷卻以移出反應(yīng)熱或溶解熱時(shí)，不適宜用填料塔。另外，當(dāng)有側(cè)線(xiàn)出料時(shí)，填料塔也不如板式塔方便。 填料塔的塔徑可以很小，但板式塔的塔徑一般不小于0.6m。 板式塔的設(shè)計(jì)資料更容易得到而且更為可靠，安全系數(shù)可以取得更小。 當(dāng)塔徑不很大時(shí)，填料塔的造價(jià)便宜。 對(duì)于易起泡的物系，填料塔更合適。 對(duì)于腐蝕性物系

28、，填料塔更合適。 對(duì)于熱敏性物系，采用填料塔較好。 填料塔的壓降比板式塔小，更適于真空操作。系統(tǒng)所采用的吸收塔是帶就地強(qiáng)制氧化的極為簡(jiǎn)單的噴淋塔。吸收塔的設(shè)計(jì)確保達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)參數(shù)，這些設(shè)計(jì)參數(shù)如ph值、l/g、ca/s、氧化空氣流量、懸浮物含量等。 噴淋組件之間的距離是根據(jù)所噴液滴的有效噴射軌跡及滯留時(shí)間而確定的，液滴在此處與煙氣接觸，so2通過(guò)液滴的表面被吸收。進(jìn)氣口連接噴嘴的底部配置是精心設(shè)計(jì)的，以保持朝向吸收塔有足夠的向下傾斜坡度，進(jìn)口配有一個(gè)進(jìn)口檔板以阻止噴淋的液滴進(jìn)入煙氣進(jìn)口的連接煙道吸收塔內(nèi)的氯化物濃度不超過(guò)20,000 ppm。 吸收塔內(nèi)基本構(gòu)件的材質(zhì)為含鉬百分之六的優(yōu)質(zhì)不銹鋼

29、。這一系統(tǒng)在吸收系統(tǒng)的各種工況下具有極佳的防腐及防蝕性能。在整個(gè)過(guò)程中，最關(guān)鍵的是液體脫硫時(shí)間的要求。每臺(tái)吸收塔設(shè)兩級(jí)除霧器，位于吸收塔頂部最后一個(gè)噴淋組件的下游。配有除霧器清洗管道系統(tǒng)及與除霧器相關(guān)的噴淋嘴。 氧化空氣系統(tǒng)每塔一套，氧化空氣被注入由吸收塔攪拌器所產(chǎn)生的被攪拌液流上。注入的空氣裂為細(xì)小的氣泡并在液體中充分散開(kāi)。吸收塔再循環(huán)系統(tǒng)包括泵、管道系統(tǒng)、噴淋組件及噴嘴, 在漿液及所需凈化的煙氣之間提供密切的接觸。這一系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求是有足夠和必要的液/氣比（l/g）以可靠地實(shí)現(xiàn)所要求的so2脫除性能且在吸收塔的內(nèi)表面不產(chǎn)生結(jié)垢。每層噴淋組件都配有一臺(tái)與噴淋組件上升管道系統(tǒng)相連接的吸收塔再循

30、環(huán)泵。該系統(tǒng)包括管道布置，是經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的以避免漿液累積及/或腐蝕問(wèn)題。噴淋組件及噴嘴的布置設(shè)計(jì)成均勻覆蓋吸收塔的橫截面。一個(gè)噴淋組件是由帶每個(gè)噴淋嘴連接支管的母管組成的。噴淋嘴的布置設(shè)計(jì)成有足夠的重疊以確保吸收塔橫截面的完全覆蓋。使用由碳化硅制成的噴淋嘴取得極佳的長(zhǎng)期無(wú)腐蝕、無(wú)磨蝕、無(wú)結(jié)垢及堵塞等問(wèn)題。這樣就要求再循環(huán)泵系統(tǒng)具有與裝置壽命相等同的使用壽命且無(wú)磨損問(wèn)題。f.設(shè)計(jì)塔的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟(jì)資源篩板塔和泡罩塔相比較具有下列特點(diǎn)：生產(chǎn)能力大于10.5%，板效率提高產(chǎn)量15%左右；而壓降可降低30%左右；另外篩板塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，消耗金屬少，塔板的造價(jià)可減少40%左右；安裝容易，也便于清理檢修。本次

31、課程設(shè)計(jì)為年處理含苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)36%的苯-甲苯混合液4萬(wàn)噸的篩板精餾塔設(shè)計(jì)，塔設(shè)備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它可使氣(或汽)液或液液兩相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮到設(shè)計(jì)的業(yè)精餾塔具有較大的生產(chǎn)能力滿(mǎn)足工藝要求，另外還要有一定的潛力。節(jié)省能源，綜合利用余熱。經(jīng)濟(jì)合理，冷卻水進(jìn)出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量。另一方面影響到所需傳熱面積的大小。即對(duì)操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均有影響，因此設(shè)計(jì)是否合理的利用熱能r等直接關(guān)系到生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。4 個(gè)人體會(huì)本次化工原理課程設(shè)計(jì)歷時(shí)兩周，是學(xué)習(xí)化工原理以來(lái)第一次獨(dú)立的工業(yè)設(shè)計(jì)?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生化工設(shè)計(jì)

32、能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)使我們初步掌握化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)原則及方法；學(xué)會(huì)各種手冊(cè)的使用方法及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握各種結(jié)果的校核，能畫(huà)出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形；理解計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)過(guò)程，利用編程使計(jì)算效率提高。在設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產(chǎn)上的安全性和經(jīng)濟(jì)合理性。在短短的兩周里，從開(kāi)始的一頭霧水，到同學(xué)討論，再進(jìn)行整個(gè)流程的計(jì)算，再到對(duì)工業(yè)材料上的選取論證和后期的程序的編寫(xiě)以及流程圖的繪制等過(guò)程的培養(yǎng)，我真切感受到了理論與實(shí)踐相結(jié)合中的種種困難，也體會(huì)到了利用所學(xué)的有限的理論知識(shí)去解決實(shí)際中各種問(wèn)題的不易。我們從中也明白了學(xué)無(wú)止境的道理，在我

33、們所查找到的很多參考書(shū)中，很多的知識(shí)是我們從來(lái)沒(méi)有接觸到的，我們對(duì)事物的了解還僅限于皮毛，所學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)還很不完善，我們對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的理解還僅限于書(shū)本上，對(duì)實(shí)際當(dāng)中事物的方方面面包括經(jīng)濟(jì)成本方面上考慮的還很不夠。在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中，我還發(fā)現(xiàn)由于沒(méi)有及時(shí)將所得結(jié)果總結(jié)，以致在后面的計(jì)算中不停地來(lái)回翻查數(shù)據(jù)，這會(huì)浪費(fèi)了大量時(shí)間。由此，我在每章節(jié)后及時(shí)地列出數(shù)據(jù)表，方便自己計(jì)算也方便讀者查找。在一些應(yīng)用問(wèn)題上，我直接套用了書(shū)上的公式或過(guò)程，并沒(méi)有徹底了解各個(gè)公式的出處及用途，對(duì)于一些工業(yè)數(shù)據(jù)的選取，也只是根據(jù)范圍自己選擇的，并不一定符合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。因此，一些計(jì)算數(shù)據(jù)有時(shí)并不是十分準(zhǔn)確的，只是擁有一個(gè)正確的

34、范圍及趨勢(shì)，而并沒(méi)有更細(xì)地追究下去，因而可能存在一定的誤差，影響后面具體設(shè)備的選型。如果有更充分的時(shí)間，我想可以進(jìn)一步再完善一下的。由于我們所遇到的精餾塔的計(jì)算也僅限于書(shū)上的例題和為了考試做的一些資料，它們都是簡(jiǎn)化了的或者局部的計(jì)算，而這次的課程設(shè)計(jì)讓我接觸到完完整整的精餾計(jì)算和一些輔助設(shè)備的計(jì)算。讓我感覺(jué)到，光是平時(shí)學(xué)習(xí)的內(nèi)容對(duì)于在工程方面的應(yīng)用是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這需要我們平時(shí)自覺(jué)的培養(yǎng)自己的自學(xué)能力，設(shè)計(jì)中我學(xué)會(huì)了離開(kāi)老師進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，參看多本指導(dǎo)書(shū)，完善自己的設(shè)計(jì)。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，讓我對(duì)自己的專(zhuān)業(yè)有了更加感性和理性的認(rèn)識(shí)，這對(duì)我們的繼續(xù)學(xué)習(xí)是一個(gè)很好的指導(dǎo)方向，我們了解了工程設(shè)計(jì)的基

35、本內(nèi)容，掌握了化工設(shè)計(jì)的主要程序和方法，增強(qiáng)了分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。同時(shí)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，還使我們樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、高度負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)，加強(qiáng)工程設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)作風(fēng)更尤為重要。我還要感謝我的指導(dǎo)老師錢(qián)禮華老師對(duì)我們的教導(dǎo)與幫助，感謝同學(xué)們的相互支持。限于我們的水平，設(shè)計(jì)中難免有不足和謬誤之處，懇請(qǐng)老師批評(píng)指正。 5 主要符號(hào)說(shuō)明填料比表面積m2/m3填料潤(rùn)濕面積m2/m3d填料塔直徑mg氣相摩爾流速kmol/ m2·sgm氣相摩爾流量kmol/sgl液相質(zhì)量流速kg/m2·sgv氣相質(zhì)量流速kg/m2·s以摩爾分?jǐn)?shù)

36、差表示推動(dòng)力的液相傳質(zhì)系數(shù)kmol/ m2·s以摩爾分?jǐn)?shù)差表示推動(dòng)力的氣相傳質(zhì)系數(shù)kmol/ m2·s容積總傳質(zhì)系數(shù)kmol/ m3·sp總壓降kpapm單位壓降kpa理想氣體常數(shù)kj/kmol·k絕對(duì)溫度k流體流速m/s泛點(diǎn)氣速m/svl液相體積流量m3/svg氣相體積流量m3/swg氣相質(zhì)量流量kg/swl液相質(zhì)量流量kg/s表面張力n/m填料材質(zhì)的臨界表面張力n/m液相密度kg/m3填料堆積密度kg/m3吸收劑密度kg/m3氣相密度kg/m3水的密度與液體密度之比填料因子1/m氣體粘度pa·s液體粘度pa·s6 所用參考文獻(xiàn)1

37、湯金石.化工原理課程設(shè)計(jì).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，19922 姚玉英，化工原理.天津：天津大學(xué)出版社，19993 俞子行，制藥化工過(guò)程及設(shè)備.北京：中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，19914 上?；W(xué)院.化學(xué)工程第一冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.125 賈紹義，化工原理課程設(shè)計(jì).天津：天津大學(xué)出版社，2006.86 王國(guó)勝，化工原理課程設(shè)計(jì).大連：大連理工大學(xué)出版社，2006.8 7 夏清，化工原理，天津大學(xué)出版社，2005化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：課程設(shè)計(jì)內(nèi)容：除硫吸收塔設(shè)計(jì)（1）（一） 設(shè)計(jì)題目：礦石焙燒送出的氣體冷卻到25后送入填料塔中

38、，用20清水洗滌以除去其中的so2，入塔的爐氣流量為2000m3/h，其中so2的摩爾分率0.06，要求so2的吸收率為96%，吸收塔為常壓操作，因該過(guò)程氣、液比很大，吸收溫度基本不變，可近似取為清水的溫度，試設(shè)計(jì)該除硫填料吸收塔。其它條件可自選。（二）設(shè)計(jì)內(nèi)容：（1）設(shè)計(jì)方案的確定；（2）填料的選擇；（3）基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)的查??；（4）填料塔的工藝尺寸的計(jì)算；（5）填料壓降計(jì)算；（6）填料精餾塔設(shè)計(jì)的主要結(jié)果匯總表。（7）對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題的討論。課程設(shè)計(jì)要求：a：樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，理論聯(lián)系實(shí)際，具有一定的創(chuàng)新精神；b：掌握吸收的基本理論、主要設(shè)備的基本知識(shí)；c：論述吸收的各種方法、原理、流程；d：具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，查閱技術(shù)資料的能力、計(jì)算能力、繪圖能力和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)能力；e：設(shè)計(jì)計(jì)算中的各種參數(shù)準(zhǔn)確合理；f：設(shè)計(jì)計(jì)算所用公式應(yīng)注明來(lái)處；g：設(shè)備圖按要求繪制；h：在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量采用先進(jìn)的工藝和材料；i：設(shè)計(jì)中應(yīng)嚴(yán)格遵守作息時(shí)間。化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2對(duì)課