化工原理课程设计 吸收塔.docx

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1、化工原理课程设计课题：设计水汲取半水煤气体混合物中的二氧化碳的填料汲取塔设计者：王涛学号：1043082002指导老师：曹丽淑书目第章设计任务311设计题H31.2设计任务及操作条件31.3设计内容3其次章设计方案42.1设计流程的选择及流程图4第三章填料塔的工艺设计43.1 气液平衡关系43.2 汲取剂用量53.3 计算热效应53.4 定塔径63.5 喷淋密度的校核63.6 体积传质系数的计算73.7 填料层高度的计算83.8 附属设备的选择9第四章设计结果概要15第五章设计评价以下计*以第一组数据(1.nXn)为例3.3、计算物效应水汲取C02的量:Gt=V(Y1-Y2)=186.9509

2、X(0.1223-0.0063)=21.6863Kmo1/h三化工原理设计导论图4-5得C02的溶解热q=97Kca1./Kg杳化工原理上册附录5,得水的Cp=4.174KJ/(KgK)则由1.18Cpt=GA44q4.18.21.6863X44X97X4.18.CC得:AtI=28192.1957、TBX1.174-0.1827C同理可求得At2=。.1583,t3=0.13190C,由于Ah,t2,At3均小于1。以所以温度改变不大，故此过程可视为等温汲取过程。3.4、 确定塔径a,确定混合气体的密度混合气体平均摩尔质量:查化工原理上册附录4得各组分的临界压力匕与临界温度1.：(如表二所示

3、)COjH2CH,CO0,Pt(MPa)7.381.303.394.623.505.04Tf(K)30433.3126：.1133155各组分临界压力与临界温度(表二)混合气体的平均摩尔痂量：M-O.10944+0.6532+0.21X28+0.00516+0.02228+0.1.32=12.71OOKgZKmo1.混合气体假临界压P,.=0.109X7.38+0.6531.30+0.213.39+0.005X4.62+0.022X3.50+0.0015.04=2.4470MPa混合气体假临界温度：T.=0.109304+0.653X33.3+0.21X126+0.005191+0.022X1

4、33+0.001X155=85.3769K-T303.15则对比湿度T尸仁二话所而-3.5507P18对比压力Pr=西07356由化工原理设计导论图2-1得压缩系数Z=I,*PMIBOOX12.7100混合气体密度Pv=而=1.X83MX303.150772Kgmb确定填料：选择塑料维尔环填料，规格：外径xx厚mm=38X38X1.干填料因T220m1.比表面积a=15Sm2m3关联系数A=0.0942C.计算泛点空塔气速uf:由6化工原理3上册附录查得汲取剂水在30C的液体粘度：=0.8007mPas混合气体痂量流速：G1=MV=12.7100X4700/22.4=2666.8304Kg/h

5、汲取剂质量流速：G111=M1.=1828192.1957=507459.5226Kgh.同理可求得G=585530.2188Kg/h.GE=7026362622Kgh由Ba1.n-Hougen关联式：用：，；阳=h.75(：)(疗代入数据：.IUf901.7021./7521962.402s.0772x0,25IgHr220菽70.80072=0.0942-1.75(瓯而)()求得：Uf1.=o.0785ms.同理可求得Uf2=0.0675ms,u1.3=0.0552msd.取1=0.8山刚U1.=o.8Uf=0.80.0785=0.0628ms,同理可得，u2=0.0540ms,u3=0.

6、0442ms该操作条件下气体体积流量：4700x(30+273,15)x101.3253,YS=273.15x1800x3600三816mIS则DI=忌=Jd黑8=1.2866例整后(化工原理设计导论P123):D】=1.3m,同理可得，D2=1.而，D3=1.6m3.5、 喷淋密度的校核对于直径小于76三的环形填料，其最低润湿率1.W=o.08m3(mh)则最小喷淋密度UmiWa-0.08155=12.4m3(m2h)G1.ii1i-4X507459.5226,1.1.UI=Q1.x中！=5X3.14X!3?=384.1639m(m2h)umi11,同理可得，u2=382.2039m3(m2

7、h)umin,u3=351.1498m3(m2h)um*11故符合要求，3.6、 体积传质系数的计算由于传质阻力IJ要集中在液相，即此过程为液膜限制过程，则有与产口故此处计算液相传质系数口即可.采纳恩田式计算：液相扩散系数(化工原理设计导论式2-36)：1.173x1.(i(M)sT1.173XIOrSX(X6X川严X303.151.M1.Vb060JMO7340*=2.3106109m2s4G1.1i4X507459.5226,液相流率：W1.I=FrhIta3_=382511.9833Kg(m2h),同理可得，w2=380560.3918Kg(m2h),Wu=349639.8598K(m2

8、h)由化工原理附录知：水在30C时,水的表面张力G726X103Nm=9O896kgh)城利材质的临界表面张力：.=33O336()02=427680%填料总比表面积；0,=155%；水的黏度：由工=80.07IOiPaS=2.8825Kg(mh)重力加速改：g=9.81x3600=1271376(X)/2水的密度：P1.=0=995.7%,填料潮湿表面积(参考书目式6-40)：(Of0-7三W1.1O1.Wif1.-005Wj%aw1.=1-ep-1,45(一)(一)(),.一，427680、075(38251.1.S01/382511.9S3315S-1=155(1-ep-1.45X(94

9、0896)X(155i882sJX(995.72i27i376)/382511.SSJf(995.794096X=127.2645m2m3同理可得，aw2-i27.1668m2m3,aw3=i25.5274m2m3由此可得液相传质系数(参考书目t6-46)雾滴。且由于操作塔径为1.3m,故采纳盘式液体分布器。a.2设计计算：&2.1液体进出口管径：液体进出管接口：4=,1.=1BX7，57=509.6510m3h由于是泵输送，所以取u=2.5ms)*41.j4S09.6510则：d1.=(有=7114x2,5x3600H02686111根据热轧无缝钢管标准(GB8163-87),液体进出管接口

10、尺寸0299mmX15mm,无缝钢管0299mm15mm的内径：d=299-152=269mm,校验液体进出管接口速度:41.4509.6510液体在管中的实际流速：U1.=嬴=*丽薪=24923ms,故选用0299mmX15mm钢管a.2.2分布板宣役：分布板直径D1=O.81.3m=1040mma.2.3分布板开孔数：月,液体流量：1.=O.141611rs流量系数*=0.6盘上小孔直径4=0.008板上液体高度66I0.14161.,则扎数：n三0785硒PdOz=0.785x0.6x0.0082xj2x1.3x9.81v=2279其结构图如图2和图3所示:盘式液体分布涔簿孔式（图2）喷

11、头俯视图ES3）b.填料支撑板：填料支撑装置的作用是支撑塔内的填料和塔上的持液量，同时又能保证气液两相倾当通过。支撑板应有足够的机械强度和耐腐蚀实力。刷板式支掾装置是有直立的扁钢条饵接而成.扁钢条的间距应为填料外径的060.7倍.为防止填料从棚板条间空隙漏下，在装填料时，先在桶板上铺上一层孔眼小于填料直径的粗金属丝网。其结构如图4所示：柳板式支掾装置（图4）C-，体入口装置:填料塔的气体进口既要防止液体倒灌，更要有利于气体的匀称分布。本设计采纳进气管伸到塔中心位置，管端切成45度向下斜口或切成向下切口，使气潦折转向上。其结构图如图5所示：2气体入口装置(图S)气体进出管接口直径：4=居303.

12、15x101.325.且VS二4700X=293.6286ms因为操作压力为P=18OOKNm2,属高压操作，则UV取20ms,I4x293.6286得：=416x7=721m液体进出管接口：&=层1.18x28192.1957一“，一八,且，1.=9957=509.651011h而I4S09.6510取u=2.5ms得：儿=Jr=Ji4君7*600=2686m由化工原理上册附录知：根据热轧无缝钢管标准(GB8163-87),气体进出管接口尺J选83nn5mm；液体进出管接口尺寸299nn15三校验气体进出管接口速度：气体进出管接口尺寸选083mmX5mm选择险算：083mmX5mm无缝钢管的

13、内径：d=83-52=731.1.ra4V4X293.6286气体在管中的实际流速：Uv=m1.;=3Mx0.0734i丽=19.4976ms校验液体进出管接口速度：41.4X509.6510液体在管中的实际流速：U1.=嬴=而而嬴点=24923ms,d.封头：封头为压力容器的主要受压元件，此处采纳桶圆形封头，其由半个椭球和具有肯定高度的圆筒形亮体组成，此例简形壳体高度般称为直边高度设置直边高度的目的是为避开在封头和圆筒形壳体相交的这一结构不连续处出现饵缝，从而避开焊缝边缘应力问题。在制造难以程度上，由于椭圆形封头的深度较浅,冲压成形较易，是目前国内广泛应用的中低压容器的封头形式。如图6封头结构图（图6）由化工原理课程设计导论JB1.I54-73查表知:当塔径D=1.3m时，h=10mmmm.H=325ran泵的选择：由由299InnX15mm1U1.=*,=0.8007X10叩S算得雷诺数:0.8007io-,=833703ku1.p1.0.2692,4923x995.7Re=K三化工原理（上册）P65表2.3得新的无缝钢管的肯定粗糙度=0.2mm1.0.2=269=O-00074S化工原理（上册）3P64图2.原得4=0.017且取塔高Z=4.5+1.5+0325X2=6.65m1.R=15w取局部阻力系数1.x1828192.1957