化工原理填料塔课 程 设 计.docx
湖举花化工原理课程设计题目：填料汲取塔的设计教学院：化学与材料工程学院专业：应用化工技术2011级班学号：15402022学生姓名：罗全海刘勇万丽蓉张硕指导老师：胡燕辉屈媛2013年6月14日书目I绪论41.1.汲取技术概况41.2 汲取过程对设备的要求及设备的发展概况41.3 汲取的应用概况51.4 设计方案介绍51.5 填料选择6151填料塔选择原则6152填料种类71.6 填料尺寸的的的的:71.7 填料材质的选择：82汲取塔的工艺计算92.1 基珈物性数据处理92.1.1 液相物性数据92.1.2 气相物性数据92.1.3 气液平衡数据92.1.4 物料衡算92.1.5 液气比的计算IO2.1.6 取剂的用量I1.2.2 塔径的计算及校核112.2.1 物性数据：II2.2.2 泛点气速、塔径的计第12223数据校核122.3 填料层高度的计算132.3.1 传质单元高度计算132.3.2 传质单元数的计算152.3.3 息高度的计算162.4 流体力学参数计算162.4.1 汲取塔的压力降162.4.2 气体动能因子172.4.3 汲取因子173解吸塔工艺计算173.1 基础数据计算173.1.1 最小气液比及汲取剂用量183.2 塔径的计尊及校核18321塔径计算183.2.2数据校核193.3 填料层高度的计算203.3.1 传质单元高度计算20332传质的元数的计算223.3.3 总高度的计算223.4 流体力学参数的计算23填料层压降要低，且通地要大：制造简洁，耐腐蚀；填料抗污阻性能强，拆装，检修便利:传后效率要高；对气体和液体有较好的化学稳定性。1.5.2填料种类工业上常用的填料有拉西环境料，篦尔环填料，矩鞍形填料和阶梯环填料。(1)拉西环填料：拉西环是最早运用的一种形态简洁的圆形环境料，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削减。(2)鲍尔环境料：鲍尔环是在拉西环的环壁上沿四周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枳的利用程度，削减了流体阻力，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：矩载形是一种半圆形马鞍状结构，四个边角为直用这种结构的填料在堆放时相比之间的接触面枳较小，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，井在一段增加了一个锥形的翻边，由于庙径比减小，似的气体绕填料外壁的平均路径大为缩短削减r气体通过填料M的阻力锥形翻边不仅提高r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U之间的空隙,同时成为液体沿填料表面流淌的汇合分敢点,可以促进液膜表面更新，有利于传质效率的提高。1.6 填料尺寸的的选择：工业上常用的散装填料主要有直径为16三,25m,38mm,50mm,70mm,等几种规格，同类填料尺寸越小,分别效率越高。但阻力增加，通量削减.填料费用也增加。大尺寸的填料应用于小直径的塔中，乂会产生液体分布不良及严竣的壁流是他的分别效率降低。(+)×<zm1.x；-&丫.y1-2.4×0-2,n0.125r2.01x102-1.01IO3=0.1232.1.6汲取剂的用*由文献筏知实际液气比通常取最小液气比的I."2.0倍，这里取1.5倍:=.5×)=1.5×0.123=0.1S45GIg1.</nG=O.I845×8I.25=14.99kino1./hqm1.=qn1.×M(f,n=14.99X260=3897.56kg/h¾97.568=4.872m2.2 塔径的计算及校核工艺计算包括塔径的计算，填料层高度的计第，总高度的计算。2.2.1 物性数据：IRP=101.325Kpa=0.8194kgm,PM101.325x20.18RT8.314x(27+273.15)液相密度可以近似取为：,=/h冲=800kgm'查文献得液体黏度为：力=120'Pas2.2.2 泛点气速、塔径的计算查文献利用贝恩-霍根公式计.比泛点气速可得：Ig也X：X包吸)=A-1.75x(也)；(月卬(2-1)SaP1.-A由公式(2-1)可得：189756-08194-0.2m-1.75x(xwz3°)*(±1Z1.)h=-0.71541639.625SX)其中=132.5r=0.91.代入计算得:IOj927xgxX0.1927×91×0.9I×8(M)CoC,uf=,k1.=.1z-=3282nVsVaX%XdV1325×0B194×12o-宣文献取操作气速是泛点气速的06倍“=0.6“,=0.6x3282=1.9692m=o三n=5558mizs上蹩匚5.3.14X1.9tt)2阙整后取塔径D=600mm.2.2.3 数据校核“r600Y3.14×S=I1.t)OOJ=02826m244实际气速：M=&=-5558r=1.6758m/s。3.14/60044I1.ooOJ泛点率校正：×.00%=51%（由文献知在50%T0%的范围内）城料规格校核:D½=60038=1.5.79>15(由文献知满意径比条件喷淋量的校核：汲取剂的喷淋箔U=US(2-2)U=色1.5由公式(2-3)可得：U=似=17.24m,m2hS0.2826(2-3)涧湿率：4min=Uq(2-4)由公式(2-4)可得：1.ma=-=0.131m,m-h«1132.5对于直径小于75mm的环形填料，必需满意润湿率的的最小值Iwmto>0.08满意最小喷淋密度要求。经以上校对可知填料塔径选用60On1.m合理。2.3填料层高度的计算23.1 传质单元高度计算查文献得塔内的液相及气象物性如下：pt=8(X)kgn3pG=0.8194kgm'粘度,1.=.2X。乎as表面张力G1.=20dynCm=O.02Nm粘度>G=1.2×105Pas米在煤气中的扩散系数近似取不在空气中的扩散系数：OG=7.511.n%苯在洗油中的扩散系数：(2-5)气相及液相的流速：36()()51639.625由公式(2-5)可得:Ge=iii*a=c360Os3600x0.2826G1.=Qw1.360Os(2-6)由公式(2-6)可得:3897.56360053600x0.2826=3.831(kgm2s)气相传质系数：由文献得(2-7)卜。23停11彘）偿卜查文献得中=1.45由公式<2-7)可得：=0.2374炉F(132.5x7.51x1.0-nx1.451.1.U32.5x1.2x1.0-J(0.8194x7.51x1(Fj(8.314×3)Kg=2.268IO-sKmo1.Zm2-S-Pa查文献响卜中皿(守僚傍隰力(2-8)由公式(2-8)代入数据计算可得«,.=118.71m2m3液相传质系数：由文献得(2-9)由公式（2-9）代入数据可得：K,=6.（MX1.,nVs将得到的传质系数换算成以摩尔分数差为推动力的传质系数:(2-10)由公式(2-10)可得：k>a=PQi=101.325×2.268×IO5×118.71K11o1.m3s<n=0.2728Kmo1.Zm5-SK=CkM,(2-11)由公式(2-11)可得：Soo*1.,=CK.<,=×6.04XIO5×117.71=0.0221Wt260气相总传质单元离度HoC=r=且早<2-12)kSZ匕由公式(2-12)可得：HOC=色+%=-»3AN匕3600ft360M浦f1.81.2581.25×0.125HoG=+=0.7459ma36(X)0.271.50.282636OOO.O22O.28262.3.2传质单元数的计算全塔的物料衡算方程为：(r1.-)=<711t(x1-x2)依据该方程可以确定汲取塔底洗油中苯的组成:Q1”X1=X(0.0204-0.(X)1.)+5.0250i=0.1.06是，可以计兑该塔的塔底、塔顶以及平均传历推动力分别为:AV1=rt-yj=0.02(M-O.I25×O.IO6=O.7I93K=K-K'=0.00102-0.125×5.025×103=0.000372=0.002487Ay1.-Ah_。财193-0.0003721X,O.OQ5775In-In轨0.000372则，填料层高度Z=HoGNoG=0.7459×7.80=5.82m圆整后实际填料层高度取为6m.依据阶梯环填料的分段要求：(文献明ZD=5-0nax6m可将原料分为两段,每段3m,两段间设置一个液体再分布器.2.3.3总高度的计售塔上部空间高度可取为1.2m,液体再分布器的空间高度约为Inu塔底液相停留时间按5min考虑，则塔釜液所占而度为:f,I.353x1O3x5×6O3.14/600丫-4-xkjJ=1.436m其中qvi.=4.872m3/h=1.353X1.'m½塔内塔釜液到填料支捽板的高度可取为1.2m,裙式支座的高度可取为2.5m,所以塔的总高度为：h=ho+h1.+1.2+1+1.2+2.5=6+1.436+1.2+1+1.2+2.5=13.34m2.4流体力学参数计算2.4.1 汲取塔的压力降（1）填料层压力降.气体通过填料层的压力降采纳文献ECken关联图计豌,其中实际操作气速为：q,_05558苧W儡厂侬(2-13)由公式2-1.3）可得:3897.56,0.8194S_XIIJ=1639.6258000.076由公式（2-14）可得:丫=也结武SP1.u2pfi,21=HKPi(2-14)1.9672×1I5×-x0.8194：X1.2o2=0.06029.81x80()由文献查ECkCr图可得每米填料的压力降为500pa,所以填料层的压力降为:>1.=500×6=3000Pa(3)其他塔内件的压力降，其他塔内件的压力降较小，在此可以忽视。于是得汲取塔的压力降为：Z><=）+/?,+p3=11
