化工原理课程设计(水吸收氨填料吸收塔设计)(正式版).docx
化工原理课程设计水汲取氨气过程填料塔的设计学院专业制药工程班级姓名学号指导老师2013年1月15日设计任务书4第一节前言21.1 填料塔的有关介绍31.2 塔内填料的有关介绍错误!未定义书签.其次节填料塔主体设计方案的确定42.1 装置流程的确定42.2 汲取剂的选择42.3 填料的类型与选择72.4 液相物性数据52.5 气相物性数据82.6 气液相平衡数据62.7 物料横算6第三节填料塔工艺尺寸的计算73.1 塔径的计算73.2 填料层惑度的计算及分段83.2.1 传质单元数的计算93.2.2 传质单元高度的计算93.2.3 填料层的分段10第四节填料层压降的计算11第五节填料塔内件的类型及设计12第六节填料塔液体分布器的饰要设计12弁考文献15对本设计的评述及心得15附表：附表1填料塔设计结果一览表14附表2填料塔设计数据一览M附件一：塔设备流程图163. 表面张力为：J=72.6力"/M=940896依行4. 20NH、:H=().125hno1.f>n-k/)a5. 2()OCNHa：=7341.0m2/h6. 20'CNHa:DV=0.225加/S=().08IMIh2.5气相物性数据1.混合气体的平均摩尔质量为:ME=yn=0.05×17.0304+().95×29=28.4()15(2-1)2.混合气体的平均密度为:PMvm101.3x28.4015RT8.314x2931.1761依4(2-2)R-8.314WKPaNkmoIK)1.1 合气体黏度可近似取为空气黏度。食手册得20。C时，空气的猫度/v=1.81×IOrPaS=6516×1(尸依1.nh)注：1Nkg'tns2IPa=INZm2kg(s2*m)11,as=1.kg/(ms)2.6 气液相'F衡数据由手册查得，常压下，2()"C时，NH；在水中的亨利系数为E=76.3kPa20°C时,NHi在水中的溶解度：H=0.725kmo1.m(2-3)(2-4)相平衡常数：，”4=0.7532溶解度系数:h=998.2/(76.3x18.02)=0.126bno1.kPamy2.7 物料衡算1 .进塔气相摩尔比为Y1=-0：05-=0.05263(2-5)1.-y1.1-0.052 .出塔气相摩尔比为(2-6)X-Y(I-%)=0.05263x(1.-0.996)=0.002105K1.Ow95(乌国Pi,d<)kPt.)代入数据解得：K,=0.6137nVs查表可知，3=1.45KOa=KGaWW"=°2197X46.387×1.451.'-15.34kmo1.(m'hkPa)K1.a=MaMA-0.6137X46.387X1.45“'=33,03kmo1.(m,hkPa)因为：u/u=°621所以须要用以卜式进行校正：kGa=1+9.5(幺-0.5)ifi.a代入数据解得:匕八=22.92kmo1.(m'hkPa)kca=1+2.6(：-0.5)k1.a(3-11)(3-12)(3-13)(3-14)(3-15)(3-16)代入数据解得：A,a=36.04kmo1.(m3hkPa)代入数据解得：KCa=I2.2IkmO"(m'hkBa)(3-17)(3-18)H-v-v00KMCKMpQ代入数据解得："oc=0.623mZ=Hw-Nog=O.623×12.21=4.317m取上下活动系数为1.5,则Z,=1.5X4.317=6.476m3 .2.3填料层的分段对于阶梯坏散装填料的分段高度举荐值为IVD=815,h=8×70015×700=5.610.5H1.计兑得填料层高度为7m,故不需分段0.40.2O(M0.020.0(M0.010.0C*0.0060.1OM0.061.0080.6040.60.SIO268IOSsss(3-21)第四节填料层压降的计算依据Eeken图(通用压降关联图)，将操作气速“代替纵坐标中的“，查表，Dn5()nun聚丙烯阶梯环的压降填料因子=143代替纵坐标中的¢p.则纵标值为：主板包”F=(U642(3-19)gPt.横坐标为：晟(肾)=0.0225(3-20)0.002O.1.0.010.02OM0.060.1图3：通用压降关联图查图得：=150×9.81=1471.5Pa/mZ则：全塔原料层压降P-1471.5×7-10300.5Pa至此，汲取塔的物料衡算、塔径、填料层i度及填料层压降均已算出。I1.第五节填料塔液体分布器的简要设计5.1液体分布端设计的基本要求：(1)液体分布匀称：(2)操作弹性大：(3)自由截面积大：(4)其他本设计任务液相负荷不大,可选用排管式液体分布罂：且填料层不高，可不设液体再分布器。5. 2分布点密度计算按Eckert建议值,2700ITin时,喷淋点密度为265点/。本设计的塔径为700m11.依据须要取喷淋点密度为265点/k布液点数为：n=0.785X0.7?X265=101,9*102点第六节汲取塔的主要接管尺寸的计算5.1 气体进料管由于常压卜.塔气体进出口管气速可取12-20m/s,故若取气体进出口流速近似为18ms,则由公式%=三十“可求得气体进出口内径为4匣野匣=0374V11uV0.785x19采纳直管进料，由附表查得选择4O2wn×9三热轧无缝钢管，则,4%，7500/361.o_.z,-41rusM=-2=r=18.0,“s(在符合电,国内)11d'0.785X(0.402-0.009X2f气体进出口压降：进口：M=1836x18.02=191.6(P4)出口：=0.5XIpu'=0.5x1x1.1836×1.8.0:=95.8(Pa)5.2 液体进料管由于常压下塔液体进出口管速可取故若取液体进出口流速近似为2.6ms,则由公式仇=W(TU可求得液体进出口内径为d5791.62x3600x0.785x2.60.028?»采纳直管进料，由附表杳得选择3Mm×4"热轧无缝钢管，则=2.28”$（在符合范围内）“也=5791.6(99823600)11d'().785×(0.038-0.004X2):参考文献1夏清.化工原理（下）M.天津：天津高校出版社，2005.2贾绍义,柴诚敬.化工原理课程设计国.天津：天津高校出版社，2002.3华南理工高校化工原理教研室著.化工过程及设备设计M.广州：华南理工高校出版社，1986.4周军.张秋利化工AUtoCAD制图应用基础。北京.化学工业巾版社。对本设计的评述及心得经过了几天时间的努力，最终完成了这次的化工原理课程设计，现将在此过程中的些心得述及如下：在过去的一年里，我们学习了化工原理这一门课程。£化工原理是化学类专业的一门重要的专业基础课，它的内容是讲解并描述化工单元操作的基本原理、典型设备的结构原理、操作性能和设计计克.化工单元操作是组成各种化工生产过程、完成肯定加工目的的基本过程，其特点是化工生产过程中以物理改变为生，包括流体流淌过程、传热过程和传侦过程。在这里面，我们主要学习了流体输送、流体流淌、机械分别、传热、传质过程导论、汲取、蒸储、气-液传质设备，以及干燥等。这次我的课程设计题目是水汲取氢过程填料塔的设计，这是关于汲取中填料塔的设计。填料塔是以塔内装有大珏的填利为相接触构件的气液传质设备.填料塔的结构较简洁，压降低，填料易用耐腐蚀材料制造等优点。通过这次的课程设计，让我从中体会到许多。课程设计是我们在校高校生必需经过的一个过程，通过课程设计的熬炼，可以为我们即将来的毕业设计打下坚实的基础！为此，我感觉能圆满完成这次课程设计任务，给我带来了很大的信念，让我对自己的将来充溢了自信！将来肯定是美妙的附表：附表1填料塔设计结果一览表塔径0.7m填料层高度7n城料规格Dn50mm聚丙烯阶梯环操作气液比1.0844校正液体流速6.150m/s压降10300.5Pa情性气体流量296.383k11>1.h附表2填料塔设计数据一览E-亨利系数，即一气体的粘度，1.8IX1.OTP"s=6516x1.0依/，”力m一平衡常数0.7532W-水的密度和液体的密度之比Ig-重力加速度,9.81m'/sA；0一分别为气体和液体的甫度，XV=Ij836依=9982依"'：此=5791592kghW=8861.415kg小一分别为气体和液体的质量流年储气相总体积传质系如ER'(")Z填料层高度，"rtc-气相总传鲂单元高度，'“一气相总传质单元数K.“1Zkrr*土一HE办knu)(tn2SkPa)G以分压差表不推动力的总传质系数，'f%-单位体积填料的洞湿面枳4-填料总比表面积，m2m,114.2£一一填料层空隙率m3110.927h以分感曲表示推动力的气膜传质系数,SWa)溶解度系虬O*.W)勺一以摩尔浓度差表示推动力的液腰传质系数.misR气体常数.34kNm(bt>IK)=0.081M"a=7.3401.”?氮气在空气中中的扩散系数及氨气在水中的扩散系数:%-液体的表面张力，940896kgh1/.-填料材质的临界表面张力，427680kgh2:3-填料形状系数聚丙烯阶梯环，45液体质量通埴为：U1.=15056.78kg(m,h)气体质量通量为：Uv=23037.61kg(m'.h)附件一：塔设备流程图附件二I塔设备工艺设计图技术特性表芹9名作后比1MI1.力SO!3JFft2StififS25，木3工作介JS受负气4州型式舒尔切S靶O.561.211除表«9公礼尺寸用途aJWb200气体造。CO(Kf1.口d200气U出口«200S30f<00人?IC25昭口h2SRIBftec150ff0625母体14坡枇132?R体分布31Jff1芹弓图与«»效a林H岐弟«««设计0I.M副图a½01.1:1
