化工原理吸收塔课程设计.doc

1、湖南师范大学化工原理课程设计说明书设计题目 年产1.5107m3丙酮吸收塔的设计 学生姓名 柳思 指导老师 杨春明 学 院 化学化工学院 专业班级 化工06级4班 完成时间 2008年10月 化工原理课程设计成绩评定栏评定基元评审要素评审内涵满 分指导教师实评分评阅教师实评分设计说明书，40%格式规范设计说明书是否符合规定的格式要求5内容完整设计说明书是否包含所有规定的内容5设计方案方案是否合理及符合选定题目的要求10工艺计算过 程工艺计算过程是否正确、完整和规范20设计图纸，40%图纸规范图纸是否符合规范5标注清晰标注是否清晰明了5与设计吻合图纸是否与设计计算的结果完全一致10图纸质量设计图

2、纸的整体质量的全面评价20平时成绩，10%上课出勤上课出勤考核5制图出勤制图出勤考核5答辩成绩，10%内容表述答辩表述是否清楚5回答问题回答问题是否正确5100综合成绩 成绩等级 指导教师 评阅教师 答辩小组负责人(签 名) (签 名) (签 名)年 月 日 年 月 日 年 月 日说明: 评定成绩分为优秀(90-100)，良好(80-89)，中等(70-79)，及格（60-69）和不及格(8环矩鞍 D/d8对于水吸收丙酮气体的过程，操作温度及操作压力较低，故此采用拉西环DN50填料3.3 设计方案补充说明在该填料塔中，丙酮和空气混合后， 经由填料塔的下侧进入填料塔中，与从 填料塔顶流下的清水逆

3、流接触，在填料的作用下进行吸收。经吸收后的混合气体由塔顶排出，吸收了丙酮的水由填料塔的下端流出。（如右图1所示） 图1 逆流吸收塔 4 基础物性数据 4.1液相物性数据对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，20时水的有关物性数据如下： 密度为 粘度为 表面张力为 丙酮在水中的扩散系数为4.2气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为 混合气体的平均密度为 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得20空气的粘度为 查手册得丙酮在空气中的扩散系数为 4.3 气液相平衡数据 由手册查得，常压下20时丙酮在水中的亨利系数为 相平衡常数为 溶解度系数为 5 物料衡算进塔气相

4、摩尔比为 出塔气相摩尔比为 进塔惰性气相流量为 该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算，即 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为 取操作液气比为 全塔物料衡算数据如下表2：表2 全塔物料衡算总表进 塔出 塔气相中的丙酮的量 402.85 kg/h气相中丙酮的量 3.704 kg/h惰性气体的量 2312.025 kg/h 惰性气体的量 2312.025 kg/h水中丙酮的量 0水中丙酮的量 399.156 kg/h水的量 4327.14 kg/h水的量 4327.14 kg/hINPUT 7042.015 kg/hOUTPUT 7042.025 kg/h 6 填料塔的工艺

5、尺寸的计算 3-56.1塔径计算 采用图2 Eckert通用关联图计算泛点气速。 气相质量流量为 液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即 图2 Eckert通用关联图Eckert通用关联图的横坐标为 查图2得： 散装填料泛点填料因子平均值由下表3可得（填料规格为DN50）表3 散装填料泛点填料因子平均值填料类型填料因子,1/mDN16DN25DN38DN50DN76金属鲍尔环金属环矩鞍306-138114 93.498 71- 36金属阶梯环-11882-塑料鲍尔环34323211412562塑料阶梯环-17611689-瓷 矩 环700215140160-瓷拉西环1050576450288-

6、所以 取由圆整塔径，取。 泛点率校核： (在允许范围内)填料规格校核： 液体喷淋密度校核： 取最小润湿速率为 查拉西环（DN50）的比表面积为 经以上校核可知，填料塔直径选用合理。 6.2 填料层高度计算 脱吸因数为 气相总传质单元数为 气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算： 查表4常见材质的临界表面张力值得 表4 常见材质的临界表面张力值材质碳瓷玻璃聚丙烯聚氯乙烯钢石蜡表面张力，dyn/cm56617333407520液体质量通量为 气膜吸收系数由下式计算：气体质量通量为 液膜吸收系数由下式计算： 由，查表5得 表5 常见填料的形状系数填料类型球形棒形拉西环弧鞍开孔环值0.720.75

7、11.191.45则 由， ，得 :则 由 由，得 设计取填料层高度为 查表6，表6 散装填料分段高度推荐值填料类型h/Dhmax拉西环2.54m鞍环586m鲍尔环5106m阶梯环8156m环矩鞍8156m对于拉西环填料，。 由，则 计算得填料层高度为，分2段。 6.3 填料层压降计算 采用图2计算填料层压降。 横坐标为 查表7得，表7 散装填料压降填料因子平均值填料类型填料因子,1/mDN16DN25DN38DN50DN76金属鲍尔环金属环矩鞍306-138114 93.498 71- 36金属阶梯环-11882-塑料鲍尔环34323211412562塑料阶梯环-17611689-瓷 矩 环

8、700215140160-瓷拉西环1050576450288-纵坐标为 查图2得 填料层压降为 7 附属设备的设计7.1 液体分布器简要设计（1）液体分布器的选型该吸收塔液相负荷较大，而气相负荷相对较低，故选用槽式液体分布器。（2） 分布点密度计算按Eckert建议值，D=750时，喷淋点密度为 170 点/m2，因该塔液相负荷较大，当D=700时设计取喷淋点密度为210点/m2。布液点数为 点，液体分布器的简要设计6如下图3： 按分布点集合均匀与流量均匀的原则，进行布点设计。设计结果为二级槽共设五道，在槽侧面开孔，槽宽度为70 mm，槽高度为210 mm，两槽中心距为140 mm。分布点采用

9、三角形排列，实际设计布点数为n=80点。7.2 布液计算由取， 圆整取7.3塔附属高度的计算塔上部空间高度可取1.0m.液体分布器高度约为1.0m.液体再分布器所占空间高度取0.63m.考虑到气相接管所占空间高度，底部空间高度可取1.3m.若塔底液相停留时间按1min考虑，则塔釜液所占空间高度为：取h=0.19 m所以塔的附属高度为得塔总高度: 即塔总高为10.03m8 其他附属设备的选型及计算8.1 其他附属设备的选型在对填料塔的附属设备选择中，依次选用丝网除沫器，床层限制板，孔管型支承装置，截锥式再分布器。8.2填料塔接管尺寸计算为防止流速过大引起管道冲蚀，磨损，震动和噪音，液体流速一般为

10、0.53m/s ，气体流速一般为10-30m/s。由于该填料塔吸收在低浓度下进行，故气液体进出口的管径相同。丙酮与空气混合气体：由于气体流量为2083.33m3/h，取u=20m/s，所以由公式：查表（GB8163-87）管子规格表，可选取219mm9.5mm的无缝钢管，内径为：对气体流速进行校核：对于液体进出口，取液体流速为1.0m/s， 所以由公式：查表（GB8163-87）管子规格表，可选取45mm2.5mm的无缝钢管，内径为：对液体流速进行校核：9 计算结果总表表8 计算结果总表项目数 据各段平均压强P/kPa104.06各段平均温度 tm/20塔径 D/mm700塔高 h/mm100

11、30空塔流速/(m/s)1.82填料层压强 P/Pa2736.99气相总传质单元数NOG8.408气相传质单元高度HOG/m0.5032布液点数n/点80孔径d0 /mm 510 参考文献1 石油化学工业规划设计院。塔的工艺计算。北京：石油化工工业出版社，1997 2 王树楹。现代填料塔技术指南.中国石化出版社，1997 2 贾绍义，柴诚敬。化工原理课程设计.天津大学出版社20023 柴诚敬，刘国维，李阿娜，化工原理课程设计，天津，天津科学技术，19954 潘国昌，郭庆丰.化工设备设计. 清华大学出版社19965 大连理工化工原理教研室,化工原理课程设计,大连，大连理工大学出版社, 19946

12、 王志魁。化工原理.北京：化学工业出版社,200411 后记在经历了一个月的学习与计算，课程设计现在终于接近尾声了。回想设计过程的始末，我感觉收获很多，感触也颇深。上个学期，在赵老师的的精心辅导下，我学习了化工原理这一门课程。在课程上，赵老师为我们详细的介绍了流体输送、流体流动、机械分离、传热、传质过程导论、吸收、蒸馏、气-液传质设备，以及干燥等内容。而这些内容却同样也是我们课程设计的主要内容，是我们今后进入社会必然认识与接触的操作设备。这次系统的学习，为我这次的设计奠定了坚实的基础。学期末，老师们更是不辞劳苦的带领全班同学前往岳阳氮肥厂进行见习。通过零距离的观察企业的运作过程，我不仅学到了实

13、践知识，同时进一步加深了对理论知识的记忆与理解，使理论与实践知识都有所提高。同时也使我深刻的反省到自身在本专业学习过程缺乏宝贵的实践经验。所以尽管见习只有短短的三天，但是却让我真正的衡量了一下自己的份量，对比实践与理论的联系与差距，让我看到在学校看不到的东西，让我感受到在学校感受不到的地方，让我渴望的种子埋得更加的坚定。见习对于我是一个缓冲，亦是一件幸事。但是要真正的领悟到化工操作过程所遇到的问题和锻炼自己的动手与思考的能力，单靠系统的学习与纯粹的见习是远远不够的。这次的课程设计给了我锻炼的平台。我无比的珍惜这次来之不易的机会，力求将设计做到最好。但是看似简单的设计过程也会有意想不到的难题。尽

14、管困难摆在眼前，但是我有明确的目标，我把自己的行动与目标不断加以对照，不断提醒自己自己的行进速度与目标之间的距离，从而使我的信心得到维持和加强，自觉地去克服困难，努力达到目标。同时，我频繁的与同学进行相互交流与学习，共同讨论在设计过程中遇见的困难与问题，努力寻求解决的最佳途径。而遇到不能解决的难题，老师又可以提供最为有效的解决方法。尽管是通过相互交流合作完成的设计计算，但是，交流合作并不意味着缺乏独立思考。在整个设计过程中，每一步公式的编写与计算，每一种条件的确立与选择，都经历了综合了每一种可能方案的优劣，资料的仔细查阅，系统的分析等环节，最后选择最佳方案。这次课程设计为我提供了一个锻炼自己的

15、平台。他让我了解到在整个设计环节中要努力去发现问题，研究问题，解决问题，认真、细心的去发现、去解决。他让我更加理智的调整自己的学习方法与人生态度。学习过程中不能存有侥幸的心理，抛掉传统的应试教育观念。考试只是检测，临时抱佛脚是不可取的，看清楚深层次的一面，弥补当前不足，知己知彼。无论何时，都要坚守着自己的目标，否则就将迷失在自己的不思进取，在前进的路上惨淡经营。前进的辛苦程度与欲望的指向紧密相连，沉迷得有多深，前进的路途就有多辛苦；只有超然的多广，前进的路途才会阳光明媚。一个海浪打上礁石,海鸟惊逃,以为是一次谋杀; 一个海浪扑上海滩,孩子喜欢,以为是大海开出了鲜花。同样的事物,不同的感受,所以

16、世界是什么样子, 往往取决于你对待事物的心。认真、用心、虔诚的对待每一件事，不放弃、不气馁，毫不迟疑的前进、前进、再前进。 总而言之，这次的设计让我学到很多，也让我改变很多。它让我更加的热爱化工这个专业，让我理解磨难和挫折，也是一种给予。在今后的学习中，我将努力保持良好心态积极参与互动，充分体验学习乐趣。坚定决心，相信自己。争取在今后的学习与生活方面又更重大的突破!12 附录附录1重要符号说明符号意义法定单位a填料的有效比表面积m2/ m3at填料总比表面积m2/ m3aw填料的湿润比表面积m2/ m3d填料直径mdo筛孔直径mD塔径mDL液体扩散系数m2/sDV气体扩散系数m2/sH填料层分段高度mhmax允许的