填料吸收塔课程设计(1)
一设计任务书
（一）设计题目
过程填料吸收塔的设计：试设计一座填料吸收塔，用于脱除焙烧水吸收SO
2
炉送出的混合气体(先冷却)中的SO2，其余为惰性组分，采用清水进行吸收。
（二）操作条件
（1）操作压力常压混合气体的温度23℃
（2）操作温度 20℃
（三）设计内容
（1）吸收塔的物料衡算；
（2）吸收塔的工艺尺寸计算；
（3）填料层压降的计算；
（4）液体分布器简要设计；
（5）吸收塔接管尺寸计算；
（6）绘制吸收塔设计条件图；
（7）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
二设计方案简介
2.1方案的确定
用水吸收SO
属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流
2
不作为产品，故采用纯溶剂。
程。因用水作为吸收剂，且SO
2
2.2填料的类型与选择
的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散对于水吸收SO
2
装填料。在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用DN38聚丙烯阶梯环填料。
阶梯环是对鲍尔环的改进。与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半，并在一端增加了一个锥形翻边。由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。
2.3设计步骤
本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计
（一）吸收塔的物料衡算；（二）填料塔的工艺尺寸计算；主要包括：塔径，填料层高度，填料层压降；（三）设计液体分布器及辅助设备的选型；（四）绘制有关吸收操作图纸。
三、工艺计算
3.1基础物性数据
3.1.1 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，25℃时水的有关物性数据如下：
密度为ρ
L
=998.2 kg/m3
粘度为μ
L
=0.001Pa·s=3.6kg/(m·h)
表面张力为σ
L =72.6×3
10-N/m=940896kg/h2
SO
2在水中的扩散系数为 D
L
=1.47×10-9m2/s=5.29×10-6m2/h
（依Wilke-Chang
0.5
18r
0.6
()
1.85910
M T
D
V
φ
μ
-
=?计算，查《化学工程基础》）
3.1.2 气相物性数据
设进塔混合气体温度为23℃，
混合气体的平均摩尔质量为
M Vm=Σy i M i=0.05×64.06+0.95×29=30.75g/mol 混合气体的平均密度为
ρVm =PM/RT=101.325×30.75/（8.314×298.15）=1.257kg/ m 3
混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得25℃空气的粘度为 μV =1.83 ×10-5Pa?s=0.066kg/(m?h) 查手册得SO 2在空气中的扩散系数为 D V =1.422×10-5
m 2/s=0.051 m 2/h （依 1.7500
()P T D D P T =计算，其中273K 时，1.013×10-5
Pa 时SO
2
在空气中的扩
散系数为1.22×10-5
m 2
/s ，查《化学工程基础》）
3.1.3 气液相平衡数据
由手册查得，常压下25℃时SO 2在水中的亨利系数为 E=3.55×103
kPa 相平衡常数为
m=E/P=3.55×103/101.3=35.04
溶解度系数为
H=ρ/EM=998.2/3.55×103×18.02=0.0156kmol/kPa m
3
3.1.4 物料衡算
(l). 进塔混合气中各组分的量
近似取塔平均操作压强为101.3kPa ，故： 混合气量＝ 273.151
1800(
)72.93273.152322.4
=+kmol ／h
混合气SO 2中量＝72.93×0.05＝3.65kmol ／h
＝3.65×64.06=233.82k g ／h
设混合气中惰性气体为空气，则混合气中空气量＝72.93-3.65＝69.28kmol ／h
＝69.28×29＝2009kg ／h
(2)．混合气进出塔的摩尔组成
120.05
3.65(10.97)
0.00158
69.28 3.65(10.97)y y =-==+- （3）混合气进出塔摩尔比组成 进塔气相摩尔比为
111y 0.05
0.05261y 10.05
Y =
==-- 出塔气相摩尔比为
21(1)0.0526(10.97)0.001578A Y Y ?=-=-=
（4）出塔混合气量
出塔混合气量=69.28+3.65×0.03=69.3895kmol/h （5）吸收剂（水）的用量L
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
12min 12()Y Y L
Y V X m
-=-
对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为X 2=0
min 0.05260.001578()34.010.0526/35.040L V -==- 取操作液气比为
min 1.3()L L
V V = 1.334.0144.2L
V
=?= 44.269.283063.377L =?= kmol/h (6)塔底吸收液组成X 1
1212()()V Y Y L X X -=-
169.28(0.05260.001578)
0.001153063.377
X ?-=
=
(7)操作线方程 依操作线方程223063.377()0.00157869.28
L L Y X Y X X V V =
+-=+
44.30.001578Y X =+
3.2填料塔的工艺尺寸的计算 3.2.1塔径的计算
采用Eckert 通用关联图计算泛点气速。 气相质量流量为w v =1800×1.257=2262.6kg/h 液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即 W L =3063.377×18.02=55202.05kg/h 其中：
ρL =998.2kg/m 3 ρV =1.257kg/m 3
g = 9.81 m/s 2 = 1.27×108 m/h 2 W V =2262.6 kg/h W L = 55202.05 kg/h μL =0.001 Pa·s
（1）采用Ecekert 通用关联图法计算泛点气速u F 。 通用填料塔泛点和压降的通用关联图如下：
图一填料塔泛点和压降的通用关联图（引自《化工原理》）
图中u0——空塔气速，m /s；
φ——湿填料因子，简称填料因子，1 /m；
ψ——水的密度和液体的密度之比；
g——重力加速度，m /s2；
ρV、ρL——分别为气体和液体的密度，kg /m3；
w V、w L——分别为气体和液体的质量流量，kg /s。
此图适用于乱堆的颗粒形填料，如拉西环、弧鞍形填料、矩鞍形填料、鲍尔环等，其上还绘制了整砌拉西环和弦栅填料两种规整填料的泛点曲线。对于其他填料，尚无可靠的填料因子数据。
Eckert通用关联图的横坐标为
0.50.5
w 55202.051.257()()0.866w 2262.6998.2
V L V L ρρ== 查图一查得纵坐标值为
20.2u ()0.022g V
F L L
ρφμρ= 表一 散装填料泛点填料因子平均值
（ 《化工原理课程设计》附录十一）
查得：
1170F m φ-= 0.96/F u m s =
=
= （2）操作气速
由以下公式计算塔径：（《化工原理课程设计》）
D =
对于散装填料，其泛点率的经验值为u /u F =0.5~0.85 取 u =0. 6u F =0.6×0.987=0.58m/s （3）塔径
由 1.048D m =
==
圆整塔径，取D =l.1m 。 （4）泛点率校核：
2
41800/3600
0.53/3.14 1.1u m s ?=
=?
0.53100%55.21%(0.96
F u u =?=在允许范围内） （5）填料规格校核：
110028.95838D d ==> （6）液体喷淋密度校核： 取最小润湿速率为 （L w ）min=0.08 m 3/m·h 查填料手册得
塑料阶梯环比表面积a t =132.5m 2/m 3
U min=（L w ）min a t =0.08×132.5=10.6m 3/ m 2·h
32
min 2
55202.05/998.258.22m /0.785 1.1
U m h U =
=>? 经以上校核可知，填料塔直径选用D =1100mm 合理。
3.2.2填料层高度计算 (1)传质单元数N OG
1135.040.001150.04Y mX *==?= 220Y mX *==
解吸因数为:
35.0469.28
0.7923063.377
mV S L ?=
== 气相总传质单元数为:
1222
1
ln[(1)]110.05260
ln[(10.792)0.792]9.83
10.7920.0015780
OG Y Y N S S S Y Y **-=-+---=
-+=--
（2）传质单元高度的计算
气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算
0.10.20.750.052221exp 1.45w C L t L L t L t L L L L t a U a U U a a g a σσμρρσ-????????????=--?? ? ? ? ?????????????
查表二:
常见材质的临界表面张力值
得 C σ= 33 dyn/cm = 427680 kg/h 2 液体质量通量为:
22
55202.05
58116.597/()0.785 1.1
L U kg m h =
=? 气膜吸收系数由下式计算：
0.050.20.750.1222842768058116.59758116.597132.558116.5971exp 1.45940896132.5 3.6998.2 1.2710998.2940896132.50.57
w t a a -?????????????
=--?? ? ? ? ??????????????????=
气体质量通量为:
10.7
3
0.237V V t V G t V V V U a D k a D RT μμρ??????
= ? ? ???????
气体质量通量:
22
1800 1.257
2382.06/()0.785 1.1
V U kg m h ?=
=? 10.7
3
22382.060.066132.50.0510.237132.50.066 1.2570.0518.3142960.033/()
G k kmol m hkPa ???????
= ? ? ?
?????????=
液膜吸收系数由下式计算:
211323
1218
3
3
2
60.009558116.597 3.6 3.6 1.27100.00950.57132.5 3.6998.2 5.2910998.21.013/L L L L w L L L L U g k a D m h μμμρρ---??????
= ? ? ?
????
????
??????= ? ? ???????????= 查表三:
常见填料塔的形状系数
本设计填料类型为开孔环 所以 Ψ=1.47,则
()
1.1
1.130.03313
2.50.57 1.47
3.81kmol / m kPa G G w k a k a h ψ==???=
0.4
0.4
1.01313
2.50.57 1.4789.25/L L w k a k a l h
ψ==???=
又因
u/u F =55.21﹪＞50﹪ 需要按下式进行校正，即
1.4
'
2.2
'
19.50.51 2.60.5G G F L L F u k a k a
u u k a k a u ??????=+- ???????
??
????=+- ?
?????
?
可得：
()()()1.4
'32.2
'
19.50.55210.5 3.81 4.39kmol / m kPa 1 2.60.55210.589.2589.60/G L k a h k a l h
??=+-?=??
??=+-?=??
则
()3''11
1.06kmol / m kPa 11114.390.015689.60
G G L K a h k a
Hk a
=
=
=++
?
由
2
69.28
1.06101.30.785 1.10.68OG Y G V V
H K a K aP m
==
ΩΩ
=
???= （3）填料层高度的计算
由0.689.83 6.69OG OG Z H N m ==?= 根据设计经验，填料层的设计高度一般为
Z ′＝(1.2~1.5)Z (4-19)
式中 Z ′——设计时的填料高度，m ；
Z ——工艺计算得到的填料层高度，m 。 得:
'Z = 1.25×6.69=8.36 m 设计取填料层高度为
'8.4Z m =
查：
表四 散装填料分段高度推荐值
对于阶梯环填料， 8~15m h
D
=， max 6h m ≤ 取
8h
D
= ，则h =8×1100=8800 mm 84008800mm mm <
故需分为两段，每段高4.2m 。 3.2.3填料层压降计算
采用Eckert 通用关联图计算填料层压降。
横坐标为: 0.5
0.866V L
V
L w
w ρρ??= ???
表五 散装填料压降填料因子平均值
查表得，Φp =116 m -1
纵坐标为:
220.20.2
0.581161 1.25710.0059.81998.2V P L L u g ρψμρΦ??=??=
查Eckert 通用关联图得: △P/Z = 98.25Pa/m 填料层压降为: △P=98.25×8.4=825.3Pa 四、筒体的厚度计算及封头的选取 4.1 筒体的选材
本设计的温度小于30℃，常压操作SO2对容器的腐蚀性较小，腐蚀性可以忽略不计，根据设计条件可以选用Q345R ，该材料强度为345MPa ，它具有良好的综合力学性能和制造工艺性能。
4.2 筒体厚度的计算
取设计压力为0.11MPa，采用双面焊，全焊透形式焊接，焊接系数为φ=0.85,在设计温度条件下，材料的许用应力为[]tδ=189MPa。
由此可知，Pc≤0.4[]tδφ=0.4X189X0.85=64.26MPa
所以厚度可按δ=PcDi/2[]tδφ-Pc计算
即δ=PcDi/2[]tδφ-Pc=0.11X1100/2X189X0.85-0.11=0.39
设计厚度δd=0.37+
2
C=0.37+2=2.37
对于Q345R，钢板的负偏差
1
C=0.3mm因而可取名义厚度为δn=3mm，规定不包括腐蚀裕量的最小厚度不小于3mm，若加上2mm腐蚀裕量，名义厚度为5mm，由于钢材的标准规格，名义厚度取为6mm。
当δn=6mm时[]tδ没有变化，故取6mm的名义厚度。
4.3封头的选取
已知D=1100mm，δ=6mm。
选用标准椭圆形封头，材料为Q345R，有
δ=PcDi/2[]tδφ-0.5Pc=0.11X1100/2X189X0.85-0.5X0.11=0.37
去设计厚度为δd=0.37+
2
C=2.37
Q345R的负偏差为0.3mm，因而取名义厚度为3mm。
考虑裕量，取封头厚度为6mm。
δn=6mm时，[]tδ没有变化，取6mm合理。
质量M封头=130.9Kg，hδ=325mm，筒体质量M筒体=1533.40Kg。
4.4水压试验
水压试验的压力为
[]
[]
189
1.25 1.25 1.110.125
189
T t
P P X X MPa
δ
δ
===
压力试验时筒体的薄膜应力为
()()
22()
T i e T i n
T
e n
P D P D C
C
δδ
δ
δδ
++-==
-
=0.125（1100+6-2）/2（6-2）
=17.36MPa≤0.9φ
s
δ
=0.9X345X0.85=263.93MPa
所以满足水压试验要求。
五、塔内件辅助装置及附件
5.1.1填料支承装置
填料支承装置的作用是支承塔内的填料及填料上的持液量，同时又能保证气液两相顺利通过。对填料支承装置的要求是1、有足够的强度；2、有足够大的自由截面；3、有利于液体再分布；4、耐腐蚀、易制造、易装卸等。常用的有栅板型、孔管型、驼峰型等。
梁型气体喷射式支承板式目前性能最优越的大塔支承板，使用最大直径达12m，这种支承板由于若干条支撑梁组装而成，各条支承梁除长度不同外，其余结构尺寸均相同。特点是气体通道大，可提供大于100%的自由截面。根据本设计的尺寸塔径为D=1100mm应选择如下尺寸的支承板。
因SO2在潮湿耳朵环境下具有轻微的腐蚀性，选用不锈钢材质，梁式单元体的尺寸为宽290mm，高为300mm，各梁式单元体之间定距凸台保持100mm的间隙供排液用，驼峰上具有条形侧孔，不锈钢的板厚为4mm，支撑装置的总高度为
314mm，记h
支
=314mm。
5.1.2填料限定装置
四、辅助设备的计算及选型
1. 除雾沫器
穿过填料层的气体有时会夹带液体和雾滴，因此需在塔顶气体排出口前设置
除沫器，以尽量除去气体中被夹带的液体雾沫，SO
2
溶于水中易于产生泡沫为了防止泡沫随出气管排出，影响吸收效率，采用除沫装置，根据除沫装置类型的使
用范围，该填料塔选取丝网除沫器。
丝网除雾沫器：一般取丝网厚度H=100~150 mm，气体通过除沫器的压降约为120~250pa。
通过丝网除沫器的最大速
===
u m s
0.085 2.3277/
实际气速为最大气速的0.75~0.8倍所以实际气速u=0.75×2.3277=1.75m/s
2.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
表六 Eckert的散装填料塔分布点密度推荐值
按Eckert建议值，因该塔液相负荷较大，设计取喷淋点密度为140点/m2。
布液点数为n=0.785×1.12×140=132.9≈133点
按分布点几何均匀与流量均匀的原则，进行布点设计。
设计结果为：二级槽共设七道，在槽侧面开孔，槽宽度为80mm ，槽高度为210mm 。两槽中心矩为 160mm 。
分布点采用三角形排列，实际设计布点数为 n=132点.
图二 槽式液体分布器二级槽的布液点示意图
（3）布液计算
由重力型液体分布器布液能力计算
由204
S L d n π
=
式中 L s ——液体流量，m 3/s ；
n ——开孔数目(分布点数目)；
φ——孔流系数，通常取φ＝0.55～0.60； d 0——孔径，m ；
△H ——开孔上方的液位高度，m 。
取φ=0.60， H ?=160mm,
则0.5
00.5
0.0131d m
??===
设计取014d mm =
液体分布器的安装一般高于填料层表面150~300 mm (取决于操作弹性)，槽式分布器主槽分槽高度均取210mm ，主槽宽度为塔径的0.7~0.8，这里取塔径的
0.7，分槽宽度由液体量及停留时间确定，最低液位为50mm为宜，最高液位由操作弹性塔内允许高度及造价确定，一般为200 mm 左右。
2.液体再分布器----------升气管式液体再分布器
在离填料顶面一定距离处，喷淋的液体便开始向塔壁偏流，然后沿塔壁下流，塔中心处填料的不到好的润湿，形成所谓的“干锥体”的不正常现象，减少了气液两相的有效接触面积。因此每隔一定的距离设置液体再分布装置，以克服此现象。
由于塔径为1100mm，因此可选用升气管式再分布器，分布外径1180mm，升气管数8。
3 填料支承装置
填料支承结构用于支承塔内填料及其所持有的气体和液体的重量之装置。对填料的基本要求是：有足够的强度以支承填料的重量;提供足够的自由截面以使气液两相流体顺利通过，防止在此产生液泛；有利于液体的再分布；耐腐蚀，易制造，易装卸等。常用填料支承板有栅板式和气体喷射式。这里选用分块梁式支承板。
4.填料限定装置
为防止在上升气流的作用下填料床层发生松动或者跳动，需在填料层上方设置填料压紧装置。
对于塑料散装填料，本设计选用创层限制板。
3．气体和液体的进出口装置
（1）气体和液体的进出口直径的计算
由公式d=
Vs 为流体的体积流量，m3/s
u 为适宜的流体流速，m/s .
常压气体进出口管气速可取10~20m/s；液体进出口速度可取0.8~1.5 m/s （必要时可加大）。
选气体流速为15 m/s 由V S =2000/3600=0.556 m 3/s 代入上公式得d=217mm 圆整之后，气体进出口管径为d=235mm
选液体流速为2.0 m/s ，由V S =3784.07×18.02／（3600×997.1）=0.019m 3/s 代入上公式得 d=110 mm,圆整之后液体进出口管径为d=120 mm （2）底液出口管径：选择 d= 75 mm
（3）泵的选型由计算结果可以选用：IS100-80-125型的泵 （4）塔附属高的确定
塔的附属空间高度主要包括塔的上部空间高度，安装液体分布器和液体再分度器所需的空间高度，塔的底部空间高度以及塔的群坐高度。塔的上部空间高度是指塔填料层以上，应有一足够的空间高度，以使随气流携带的液滴能够从气相中分离出来，该高度一般取1.2-1.5。安装液体再分布器所需的塔空间高度依据所用分布器的形式而定一般需要1-1.5m 的高度。
塔的底部空间高度是指塔底最下一块塔板到塔底封头之间的垂直距离。该空间高度含釜液所占的高度及釜液面上方的气液分离高度的两部分。釜液所占空间高度的确定是依据塔的釜液流量以及釜液在塔内的停留时间确定出空间容积，然后根据该容积和塔径计算出塔釜所占的空间高度。
塔底液相液相停留时间按1min 考虑，则塔釜液所占空间为
12
1603784.9718.02
10.7853600997.1 1.1h m ???=
=???
考虑到气相接管所占的空间高度，底部空间高度可取1.5米，所以塔的附属空间高度可以取3.7米。 （5）人孔
五、设计结果汇总
六、工艺流程图
下图是本设计的工艺流程简图
图二工艺流程简图
水吸收_低浓度二氧化硫_填料吸收塔_设计
水吸收低浓度SO2填料吸收塔设计 第一部分设计任务、依据和要求 一、设计任务及操作条件 1、混合气体（空气中含SO 2 气体的混合气体）处理量为90 kmol/h 2、混合气体组成：SO 2 含量为7.6%（摩尔百分比），空气为：92.4%（mol/%） 3、要求出塔净化气含SO 2为：0.145%（mol/%），H 2 O为：1.172 kmol/h 4、吸收剂为水，不含SO 2 5、常压，气体入塔温度为25°C，水入塔温度为20°C。 二、设计内容 1、设计方案的确定 2、填料吸收塔的塔径、填料层高度及填料层压强的计算。 3、填料塔附属结构的选型与设计。 4、填料塔工艺条件图。 三、H2O- SO2 在常压20 °C下的平衡数据
四、 气体与液体的物理性质数据 气体的物理性质： 气体粘度()0.0652/G u kg m h =? 气体扩散系数20.0393/G D m s = 气体密度31.383/G kg m ρ= 液体的物理性质：液体粘度 3.6/()L u kg m h =? 液体扩散系数625.310/L D m s -=? 液体密度 3998.2/L kg m ρ= 液体表面张力 4273/92.7110/L dyn cm kg h σ==? 五、 设计要求 1、设计计算说明书一份 2、填料塔图（2号图）一张
第二部分 SO2净化技术和设备 一、SO2的来源、性质及其危害： 1、二氧化硫的来源 二氧化硫的来源很广泛，几乎所有企业都要产生二氧化硫，最主要途径是含硫化石燃料的燃烧。大约一吨煤中含有5-50kg硫，一吨石油中含有5-30kg硫。这些燃料经燃烧都产生并排放出二氧化硫，占所有排放总量的96%. 二氧化硫的来源包括微生物活动，火山活动，森林火灾以及海水飞沫。主要有自然来源和人为来源两大类： 自然来源主要是火山活动，喷出的火山气体中含有大量的二氧化硫气体，地质深处的天然硫元素在火山喷发过程中燃烧氧化为二氧化硫，随火山灰一起喷射到大气中。地球上57%的二氧化硫来自自然界，沼泽、洼地、大陆架等处所排放的硫化氢，进入大气，被空气中的氧氧化为二氧化硫。自然排放大约占大气中全部二氧化硫的一半，通过自然循环过程，自然排放的硫基本上是平衡的。 人为来源则指在人类进行生产、生活活动中，使用含硫及其化合物的矿石进行燃烧，以及硫矿石的冶炼和硫酸、磷肥纸浆的生产等产生的工业废气，从而使其中一部分或全部的硫以二氧化硫的形式排放到大气中，形成二氧化硫污染。这部分二氧化硫占地球上二氧化硫来源的43%。随着化石燃料消费量的不断增加，全世界认为排放的二氧化硫在不断在增加，其中北半球排放的二氧化硫占人为排放总量的90%。我国的能源主要依靠煤炭和石油，而我国的煤炭、石油一般含硫量较高，因此，火力发电厂、钢铁厂、冶炼厂、化工厂和炼油厂排放出的大量二氧化硫和二氧化碳是造成我国大气污染的主要原因。由于我国部分地区燃用高硫煤，燃煤设备未能采取脱硫措施，致使二氧化硫排放量不断增加，造成严重的环境污染。 2、二氧化硫的性质 (1)物理性质： 二氧化硫又名亚硫酸酐，英文名称： sulfur dioxide 。无色气体，有强烈刺激性气味。分子量64.07 密度为1.4337kg/m3 （标准状况下），密度比空气大。溶解度：9.4g/mL（25℃）熔点－76.1℃（200.75K）沸点－10℃ （263K）
111水吸收二氧化硫填料吸收塔设计说明书完整版
吉林化工学院 化工原理课程设计 题目处理量为3100m3/h水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计 教学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2011 年 12 月 5 日
课程设计任务书 1、设计题目：处理量为2550~3200m3/h水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计 。 矿石焙烧炉送出的气体冷却到20℃后送入填料塔中，用20℃清水洗涤洗涤除去其中的SO 2入塔的炉气流量为3100m3/h，其中进塔SO2的摩尔分率为0.05，要求SO2的吸收率为95％。吸收塔为常压操作，因该过程液气比很大，吸收温度基本不变，可近似取为清水的温度。吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。 2、工艺操作条件： （1）操作平均压力常压 （2）操作温度t=20℃ （3）选用填料类型及规格自选。 3、设计任务： 完成吸收塔的工艺设计与计算，有关附属设备的设计和选型，绘制吸收系统的工艺流程图和吸收塔的工艺条件图，撰写设计说明书。 处理量为3100m3/h水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计 化工原理教学与实验中心 2011年11月
目录 摘要.................................................................................................................................IV 第一章绪论. (1) 1.1 吸收技术概况 (1) 1.2 吸收设备发展 (1) 1.3 吸收在工业生产中的应用 (3) 第二章吸收塔的设计方案 (4) 2.1 吸收剂的选择 (4) 2.2 吸收流程选择 (5) 2.2.1 吸收工艺流程的确定 (5) 2.2.2 吸收工艺流程图及工艺过程说明 (6) 2.3 吸收塔设备及填料的选择 (7) 2.3.1 吸收塔设备的选择 (7) 2.3.2 填料的选择 (8) 2.4 吸收剂再生方法的选择 (10) 2.5 操作参数的选择 (11) 2.5.1 操作温度的确定 (11) 2.5.2 操作压强的确定 (11) 第三章吸收塔工艺条件的计算 (12) 3.1 基础物性数据 (12) 3.1.1 液相物性数据 (12) 3.1.2 气相物性数据 (12) 3.1.3 气液两相平衡时的数据 (12) 3.2 物料衡算 (12) 3.3 填料塔的工艺尺寸计算 (13)
水吸收二氧化硫填料塔课程设计..
《化工原理课程设计》报告 设计任务书 （一）设计题目 试设计一座填料吸收塔，用于脱除混于空气中的SO2，混合 气体的处理为2500m3/h,其中SO2（体积分数）8﹪。要求塔 板排放气体中含SO2低于0.4％，采用清水进行吸收。（二）操作条件 常压，20℃ （三）填料类型 选用塑料鲍尔环、陶瓷拉西环填料规格自选 （四）设计内容 1、吸收塔的物料衡算 2、吸收塔的工艺尺寸计算 3、填料层压降的计算 4、吸收塔接管尺寸的计算 5、绘制吸收塔的结构图
6、对设计过程的评述和有关问题的讨论 7、参考文献 8、附表 目录 一、概述 (4) 二、计算过程 (4) 1. 操作条件的确定 (4) 1.1吸收剂的选择 (4) 1.2装置流程的确定 (4) 1.3填料的类型与选择 (4) 1.4操作温度与压力的确定 (4) 2. 有关的工艺计算 (5) 2.1基础物性数据 (5) 2.2物料衡算 (6) 2.3填料塔的工艺尺寸的计算 (6) 2.4填料层降压计算 (11) 2.5吸收塔接管尺寸的计算 (12) 2.6附属设备……………………………………………… ..12 三、评价 (13) 四、参考文献 (13) 五、附表 (14)
一、概述 填料塔不但结构简单，且流体通过填料层的压降较小，易于用 耐腐蚀材料制造，所以它特别适用于处理量小，有腐蚀性的物 料及要求压降小的场合。液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料 顶部，并在填料的表面呈膜状流下，气体从塔底的气体口送入，流过填料的空隙，在填料层中与液体逆流接触进行传质。因气 液两相组成沿塔高连续变化，所以填料塔属连续接触式的气液 传质设备。 二、设计方案的确定 (一) 操作条件的确定 1．1吸收剂的选择 因为用水作吸收剂，同时SO2不作为产品，故采用纯溶剂。 1．2装置流程的确定 用水吸收SO2属于中等溶解度的吸收过程，故为提高传 质效率，选择用逆流吸收流程。 1．3填料的类型与选择 用不吸收SO2的过程，操作温度低，但操作压力高，因 为工业上通常选用塑料散堆填料，在塑料散堆填料中，塑
苯-甲苯精馏塔课程设计报告书
课程设计任务书 一、课题名称 苯——甲苯混合体系分离过程设计 二、课题条件（原始数据） 1、设计方案的选定 原料：苯、甲苯 年处理量：108000t 原料组成（甲苯的质量分率）：0.5 塔顶产品组成：%99>D x 塔底产品组成：%2 设计容 摘要：精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工﹑炼油﹑石油化工等工业中得到广泛的应用。本设计的题目是苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计。在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，设计说明书。关键词：板式塔；苯--甲苯；工艺计算；结构图 一、简介 塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。 工业上对塔设备的主要要：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。 板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。 苯的沸点为80.1℃，熔点为5.5℃，在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体，易挥发。苯比水密度低，密度为0.88g/ml，但其分子质量比水重。苯难溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。 甲苯是最简单，最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。甲苯的熔点为-95 ℃，沸点为111 ℃。甲苯带有一种特殊的芳香味（与苯的气味类似），在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体，密度为0．866克／厘米3，对光有很强的折射作用（折射率：1,4961）。甲苯 一设计任务书 （一）设计题目 过程填料吸收塔的设计：试设计一座填料吸收塔，用于脱除焙烧水吸收SO 2 炉送出的混合气体(先冷却)中的SO2，其余为惰性组分，采用清水进行吸收。 （二）操作条件 （1）操作压力常压 （2）操作温度25℃ （三）设计内容 （1）吸收塔的物料衡算； （2）吸收塔的工艺尺寸计算； （3）填料层压降的计算； （4）液体分布器简要设计； （5）吸收塔接管尺寸计算； （6）绘制吸收塔设计条件图； （7）对设计过程的评述和有关问题的讨论。 二设计方案简介 2.1方案的确定 用水吸收SO 属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流 2 不作为产品，故采用纯溶剂。 程。因用水作为吸收剂，且SO 2 2.2填料的类型与选择 的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散对于水吸收SO 2 装填料。在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用DN38聚丙烯阶梯环填料。 阶梯环是对鲍尔环的改进。与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半，并在一端增加了一个锥形翻边。由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。 2.3设计步骤 本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计 （一）吸收塔的物料衡算；（二）填料塔的工艺尺寸计算；主要包括：塔径，填料层高度，填料层压降；（三）设计液体分布器及辅助设备的选型；（四）绘制有关吸收操作图纸。 三、工艺计算 3.1基础物性数据 3.1.1 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，25℃时水的有关物性数据如下： 密度为ρ L =997.1 kg/m3 粘度为μ L =0.0008937 Pa·s=3.2173kg/(m·h) 表面张力为σ L =71.97 dyn/cm=932731 kg/h2 SO 2在水中的扩散系数为 D L =1.724×10-9m2/s=6.206×10-6m2/h （依Wilke-Chang 0.5 18r 0.6 () 1.85910 M T D V φ μ - =?计算，查《化学工程基础》） 3.1.2 气相物性数据 设进塔混合气体温度为25℃， 混合气体的平均摩尔质量为 M Vm=Σy i M i=0.1×64.06+0.9×29=32.506g/mol 混合气体的平均密度为 课程设计 题目：填料吸收塔的设计 教学院：化学与材料工程学院 专业：应用化工技术2010级（1）班学号： 学生姓名： 指导教师： 2012年6 月3 日 课程设计任务书 2011 ～ 2012 学年第 2 学期 一、课程设计题目 填料吸收塔的设计 二、工艺条件 1．处理能力：1500m3/h混合气（空气、SO2） 2．年工作日：300天 3．混合气中含SO2： 3%（体积分数） 4．SO2排放浓度：0.16％ 5．操作压力：常压操作 6．操作温度：20℃ 7．相对湿度：70% 8．填料类型：自选(塑料鲍尔环，陶瓷拉西环等) 9．平衡线方程：(20℃) 三、课程设计内容 1．设计方案的选择及流程说明； 2．工艺计算； 3．主要设备工艺尺寸设计； （1）塔径的确定； （2）填料层高度计算； （3）总塔高、总压降及接管尺寸的确定。 4．辅助设备选型与计算。 四、进度安排 1．课程设计准备阶段：收集查阅资料，并借阅相关工程设计用书； 2．设计分析讨论阶段：确定设计思路，正确选用设计参数，树立工程观点，小组分工协作，较好完成设计任务； 3．计算设计阶段：完成物料衡算、流体力学性能验算及主要设备的工艺设计计算； 4. 课程设计说明书编写阶段：整理文字资料计计算数据，用简洁的文字和适当的图表 表达自己的设计思想及设计成果。 五、基本要求 1．格式规范，文字排版正确； 2. 主要设备的工艺设计计算需包含：物料衡算，能量衡量，工艺参数的选定，设备的结 构设计和工艺尺寸的设计计算； 3．工艺流程图：以2号图纸用单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料方向，物流量、能流量，主要测量点； 4. 填料塔工艺条件图：以2号图纸绘制，图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表 和接管表； 5. 按时完成课程设计任务，上交完整的设计说明书一份。 教研室主任签名： 年月日 化工原理课程设计说明书 设计题目：甲醇—水连续填料精馏塔 设计者： 专业： 学号： 指导老师： 2007年7 月13日 目录 一、设计任务书 (1) 二、设计的方案介绍 (1) 三、工艺流程图及其简单说明 (2) 四、操作条件及精熘塔工艺计算 (4) 五、精熘塔工艺条件及有关物性的计算 (14) 六、精馏塔塔体工艺尺寸计算 (19) 七、附属设备及主要附件的选型计算 (23) 八、参考文献 (26) 九、甲醇－水精熘塔设计条件图 一、设计任务书 甲醇散堆填料精馏塔设计： 1、处理量：12000 吨/年(年生产时间以7200小时计算) 2、原料液状态：常温常压 3、进料浓度：41.3%(甲醇的质量分数) 塔顶出料浓度：98.5%(甲醇的质量分数) 塔釜出料浓度：0.05%(甲醇的质量分数) 4、填料类型：DN25金属环矩鞍散堆填料 5、厂址位于沈阳地区 二、设计的方案介绍 1、进料的热状况 精馏操作中的进料方式一般有冷液加料、泡点进料、汽液混合物进料、饱和蒸汽进料和过热蒸汽加料五种。本设计采用的是泡点进料。这样不仅对塔的操作稳定较为方便，不受厦门季节温度影响，而且基于恒摩尔流假设，精馏段与提馏段上升蒸汽的摩尔流量相等，因此塔径基本相等，在制造上比较方便。 2、精熘塔的操作压力 在精馏操作中，当压力增大，混合液的相对挥发度减小，将使汽相和液相的组成越来越接近，分离越来越难；而当压力减小，混合液的相对挥发度增大，α值偏离1的程度越大，分离越容易。但是要保持精馏塔在低压下操作，这对设备的要求相当高，会使总的设备费用大幅度增加。在实际设计中，要充分考虑这两 课程设计任务书 一、设计题目：水吸收氨气过程填料吸收塔的设计； 试设计一座填料吸收塔，采用清水吸收混于空气中的氨气。混合气体的处理量为2600m3/h，其中含氨为7%（体积分数），混合气体的进料温度为25℃。要求：氨气的回收率达到98%。（20℃氨在水中的溶解度系数为H＝0.725kmol/（m3.kPa） 二、工艺操作条件： （1）操作平均压力常压 （2）操作温度 : t=20℃ （3）吸收剂用量为最小用量的倍数自己确定 （4）选用填料类型及规格自选。 三、设计容 （1）设计方案的确定和说明 （2）吸收塔的物料衡算； （3）吸收塔的工艺尺寸计算； （4）填料层压降的计算； （5）液体分布器简要设计； （6）绘制液体分布器施工图 （7）吸收塔接管尺寸计算； （8）设计参数一览表； （9）绘制生产工艺流程图（A4号图纸）； （10）绘制吸收塔设计条件图（A4号图纸）； （11）对设计过程的评述和有关问题的讨论。 目录 1. 设计方案简介 (1) 1.1设计方案的确定 (1) 1.2填料的选择 (1) 2. 工艺计算 (1) 2.1 基础物性数据 (1) 2.1.1液相物性的数据 (1) 2.1.2气相物性的数据 (1) 2.1.3气液相平衡数据 (1) 2.1.4 物料衡算 (1) 2.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (2) 2.2.1 塔径的计算 (2) 2.2.2 填料层高度计算 (3) 2.2.3 填料层压降计算 (6) 2.2.4 液体分布器简要设计 (7) 3. 辅助设备的计算及选型 (8) 3.1 填料支承设备 (8) 3.2填料压紧装置 (8) 3.3液体再分布装置 (8) 4. 设计一览表 (9) 5. 后记 (9) 6. 参考文献 (9) 7. 主要符号说明 (10) 8. 附图（工艺流程简图、主体设备设计条件图） 4.3 填料精馏塔设计示例 4.3.1 化工原理课程设计任务书 1 设计题目 分离甲醇-水混合液的填料精馏塔 2 设计数据及条件 生产能力：年处理甲醇-水混合液0.30万吨（年开工300天） 原料：甲醇含量为70%（质量百分比，下同）的常温液体 分离要求：塔顶甲醇含量不低于98%，塔底甲醇含量不高于2% 建厂地址：沈阳 3 设计要求 （1）编制一份精馏塔设计说明书，主要内容： ①前言； ②流程确定和说明； ③生产条件确定和说明； ④精馏塔的设计计算； ⑤主要附属设备及附件的选型计算； ⑥设计结果列表； ⑦设计结果的自我总结评价与说明； ⑧注明参考和使用的设计资料。 （2）编制一份精馏塔工艺条件单，绘制一份带控制点的工艺流程图。 4.3.2 前言 在炼油、石油化工、精细化工、食品、医药及环保等部门，塔设备属于使用量大，应用面广的重要单元设备。塔设备广泛用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中。所以塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题。 塔设备按其结构形式基本上可分为两类：板式塔和填料塔。以前，在工业生产中，当处理量大时多用板式塔，处理量小时采用填料塔。近年来由于填料塔结构的改进，新型的、高负荷填料的开发，既提高了塔的通过能力和分离效能又保持了压降小以性能稳定等特点。因此填料塔已被推广到大型汽液操作中。在某些场合还代替了传统的板式塔。如今，直径几米甚至几十米的大型填料塔在工业上已非罕见。随着对填料塔的研究和开发，性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中。 板式塔为逐级接触式汽液传质设备，它具有结构简单、安装方便、操作弹性大、持液量小等优点。同时也有投资费用较高、填料易堵塞等缺点。 本设计目的是分离甲醇-水混合液，处理量不大，故选用填料塔。 塔型的选择因素很多。主要因素有物料性质、操作条件、塔设备的制造安装和维修等。 1 与物性有关的因素 ①易起泡的物系在板式塔中有较严重的雾沫夹带现象或引起液泛，故选用填料塔为宜。因为填料不易形成泡沫。本设计为分离甲醇和水，故选用填料塔。 ②对于易腐蚀介质，可选用陶瓷或其他耐腐蚀性材料作填料，对于不腐蚀的介质，则可选金属性质或塑料填料，而本设计分离甲醇和水，腐蚀性小可选用金属填料。 2 与操作条件有关的因素 ①传质速率受气膜控制的系统，选用填料塔为宜。因为填料塔层中液相为膜状流、气相湍动，有利于减小气膜阻力。 ②难分离物系与产品纯度要求较高，塔板数很多时，可采用高效填料。 ③若塔的高度有限制，在某些情况下，选用填料塔可降低塔高，为了节约能耗，故本设计选用填料塔。 ④要求塔内持液量、停留时间短、压强小的物系，宜用规整填料。 4.3.3 流程确定和说明 1 加料方式 加料方式有两种：高位槽加料和泵直接加料。采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流量和流速。通过重力加料，可 皖西学院化学与生命科学系 化工原理课程设计说明书 题目：设计一台填料塔用于吸收小合成氨厂精炼在生气中的氨专业：应用化工技术 班级：0702班 学生姓名：章文杰 学号： 指导教师：徐国梅 设计成绩： 完成日期： 2009年6月19日 目录 一、文献综述 (4) （一）、引言 (4) （二）、填料塔技术 (5) （三）、填料塔的流体力学性能 (8) （四）、填料的选择 (9) （五）、填料塔的内件 (10) （六）、工艺流程的现状和发展趋势 (11) 二、设计方案简介 (12) 三、工艺计算 (13) （一）、基础物性数据 (13) 1、液相物性的数据 (13) 2、气相物性数据 (13) 3、气液相平衡数据 (13) 4、物料衡算 (14) （二）、填料塔的工艺尺寸的计算 (15) 1、塔径的计算 (15) 2、填料层高度计算 (16) 3、填料层压降计算 (18) 4、液体分布器简要设计 (20) 四、辅助设备的计算及选型 (21) 五、设计一览表 (24) 六、心得体会 (26) 七、参考文献………………………………………………………… 八、主要符号说明…………………………………………………… 九、附图（带控制点的工艺流程简图、主体设备设计条件图） 文献综述 关键词：填料塔；聚丙烯；吸收 摘要: 填料塔洗涤吸收净化工艺不单应用在化工领域 ,在低浓度工业废气净化方面也能很好地发挥作用。工程实践表明 ,合理的系统工艺和塔体设计 ,是保证净化效果的前提。本文简述聚丙烯阶梯填料应用于水吸收氨过程的工艺设计以及工程问题。 （一）引言 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，它是化工类企业中最常用的气液传质设备之一。而塔填料塔内件及工艺流程又是填料塔技术发展的关键。从塔填料、塔内件以及工艺流程,特别是塔填料三方面对填料塔技术的现状与发展趋势作了介绍,说明了塔填料及塔内件在填料塔技术中的重要性。与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：（1）生产能力大；（2）分离效率高；（3）压降小；（4）操作弹性大；（5）持液量小。 聚丙烯材质填料作为塔填料的重要一类，在化工上应用较为广泛，与其他材质的填料相比，聚丙烯填料具有质轻、价廉、耐蚀、不易破碎及加工方便等优点，但其明显的缺点是表面润湿性能差。研究表明，聚丙烯填料的有效润湿面积仅为同类规格陶瓷填料的 40 % ，由于聚丙烯填料表面润湿性能差，故传质效率较低，使应用受到一定的限制.为此，对聚丙烯填料表面进行处理，以提高其润湿及传质性能的研究日益受到人们的重视. 近年来，国内外一些学者做了该方面的研究工作，研究结果表明，聚丙烯填料经表面处理后，润湿及传质性能得到了较大的提高。 聚丙烯阶梯环填料为外径是高度的两倍的圆环 ,在侧壁上开出两排长方形的窗孔 , 并在一端增加了一个锥形翻边，被切开的环壁的一侧仍与壁面相连 ,另一侧向环内弯曲 ,形成内伸的舌叶 ,各舌叶的侧边在环中心相搭。鲍尔环由于环壁开孔 ,大大提高了环内空间及环内表面的利用率 ,气流阻力小 ,液体分布均匀。阶梯环与鲍尔环相比 ,其高度减少了一半 ,并在一端增加了一个锥形翻边。（二）填料塔技术 填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。 当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等 目录 一、概述 二、设计方案和工艺流程的确定 三、塔的物料衡算四、回流比确定 五、塔板数的确立 六、塔的工艺条件及物性数据计算 七：塔和塔板主要工艺尺寸计算 八、塔板的流体力学验算 十、热量衡算 十一、筛板塔的设计结果总表 十二、辅助设备选型及接管尺寸 十三、精馏塔机械设计计算 十四、设计中的心得体会 一、概述： 塔设备是炼油、化工、石油化工等生产广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质，热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐渐接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流而上（也有并流向下者）与液体接触进行质热传递，气液组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。 工业上对塔设备的要求：（1）生产能力大；（2）传质传热效率高;(3)气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量小（6）制作安装容易，维修方便。（7）设备不易堵塞，耐腐蚀。 其中板式塔又可分为有降液管的塔板（如泡罩塔，浮阀塔，筛板塔，舌型，S型等）和无降液管的（如穿流式筛板，穿流式波纹板）该课程涉及到的是板式塔中的浮阀塔，其广泛用于精馏、吸收、和解吸等过程。其主要特点是再塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀的周边以稳定的速度水平地进入塔板上液层进行两相接触，浮阀课根据气流流速地大小上下浮动，自行调节。浮阀有盘式、条式等多种。国内多采用盘式，其优点为生产能力大，操作弹性大，分离效率较大，塔板结构较简单。此型中的F-1型结构简单，已经列入部颁标准，因此型号的重阀操作稳定性好，一般采用重阀。 二、设计方案和工艺流程的确定: 在此次课程涉及中主要介绍浮阀塔在精馏中的应用，精馏装置包括精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器、和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料再塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器的冷却物质将余热带走。此过程中因考虑节能。 另外，为保持塔的稳定性，流程除用泵直接送入塔原料外，也可采用高位槽送料以受泵操作波动影响。 塔顶冷凝器装置根据生产情况以决定采用全凝器和分凝器。一般，塔顶分凝器对上升蒸汽虽由一定的增浓作用，当在石油等工业中获取液相产品时往往采用全凝器，以便于准确的控制回流比。若后继装置使用气态物料，则宜用分凝器 操作压强由常压、低压和高压操作，其取决于冷凝温度，一般都采用常压，对于热敏性物质或混合液沸点过高的物质则宜采用减压操作，而常压下为气态的物质采用高压操作。 对于物料的进料，一般情况下采用冷进料，但是为了考虑塔的操作稳定性，则一把采用泡点进料。 化工原理课程设计-填料吸收塔的设计 课程设计 题目：填料吸收塔的设计 教学院：化学与材料工程学院 专业：化学工程与工艺（精细化工方向） 学号： 学生姓名： 指导教师： 2012 年 5 月31 日 《化工原理课程设计》任务书 2011～2012 学年第2学期 学生姓名：专业班级：化学工程与工艺(2009) 指导教师：工作部门：化工教研室 一、课程设计题目：填料吸收塔的设计 二、课程设计内容（含技术指标） 1. 工艺条件与数据 煤气中含苯2%（摩尔分数），煤气分子量为19；吸收塔底溶液含苯≥0.15%（质量分数）；吸收塔气-液平衡y*=0.125x；解吸塔气-液平衡为y*=3.16x；吸 收回收率≥95%；吸收剂为洗油，分子量260，相对密度0.8；生产能力为每小时 处理含苯煤气2000m3；冷却水进口温度＜25℃，出口温度≤50℃。 2. 操作条件 吸收操作条件为：1atm、27℃，解吸操作条件为：1atm、120℃；连续操作；解吸气流为过热水蒸气；经解吸后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充 新鲜吸收剂；过程中热效应忽略不计。 3. 设计内容 ①吸收塔、解吸塔填料层的高度计算和设计； ②塔径的计算； ③其他工艺尺寸的计算。 三、进度安排 1．5月14日：分配任务； 2．5月14日-5月20日：查询资料、初步设计； 3．5月21日-5月27日：设计计算，完成报告。 四、基本要求 1. 设计计算书1份：设计说明书是将本设计进行综合介绍和说明。设计说明 书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设计主要技术数据，对有关工艺流程 和设备选型作出技术上和经济上的论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计 算结果，对所选用的物性数据和使用的经验公式、图表应注明来历。 设计说明书应附有带控制点的工艺流程图。 设计说明书具体包括以下内容：封面；目录；绪论；工艺流程、设备及操作 条件；塔工艺和设备设计计算；塔机械结构和塔体附件及附属设备选型和计算； 设计结果概览；附录；参考文献等。 2. 图纸1套：包括工艺流程图(3号图纸)。 教研室主任签名： 年月日 填料精馏塔设计任务书 一、设计题目：填料塔设计 二、设计任务：苯-甲苯精馏塔设计 三、设计条件： 1、年处理含苯41%（质量分数，下同）的苯-甲苯混合液3万吨； 2、产品苯含量不低于96%； 3、残液中苯含量不高于1%； 4、操作条件： 填料塔的塔顶压力：4kPa（表压） 进料状态：自选 回流比：自选 加热蒸汽压力：101.33kPa（表压） 5、设备型式：规整填料塔 6、设备工作日：300天/年，24h连续运行 四、设计内容和要求 序号设计内容要求 1 工艺计算物料衡算、热量衡算、理论塔板数等 2 结构设计塔高、塔径、分布器、接口管的尺寸等 3 流体力学验算塔板负荷性能图 4 冷凝器的传热面积和冷却介质的 用量计算 5 再沸器的传热面积和加热介质的 用量计算 6 计算机辅助计算将数据输入计算机，绘制负荷性能图 7 编写设计说明书目录、设计任务书、设计计算及结果、流程图、参考资料等 目录 第1章流程的确定和说明 (3) 1.1加料方式 (3) 1.2进料状态 (3) 1.3冷凝方式 (3) 1.4回流方式 (3) 1.5加热方式 (3) 1.6加热器 (4) 第2章精馏塔设计计算 (5) 2.1操作条件和基础数据 (5) 2.1.1操作压力 (5) 2.1.2基础数据 (5) 2.2精馏塔工艺计算 (7) 2.2.1物料衡算 (7) 2.2.2热量衡算 (9) 2.2.3理论塔板数计算 (11) 2.3精馏塔的主要尺寸 (12) 2.3.1精馏塔设计的主要依据 (12) 2.3.2塔径设计计算 (15) 2.3.3填料层高度的计算 (16) 第3章附属设备及主要附件的选型计算 (17) 3.1冷凝器 (17) 3.1.1计算冷却水流量 (18) 3.1.2冷凝器的计算与选型 (18) 3.2再沸器 (18) 3.2.1间接加热蒸汽 (18) 3.2.2再沸器加热面积 (18) 3.3塔内其他结构 (19) 3.3.1接管的计算与选择 (19) 3.3.2液体分布器 (20) 3.3.3除沫器 (21) 3.3.4液体再分布器 (22) 3.3.5填料支撑板的选择 (22) 3.3.6塔底设计 (23) 3.3.7塔的顶部空间高度 (23) 第4章结束语 (24) 参考文献 (25) 填 料 塔 设 计 说 明 书 设计题目：水吸收氨填料吸收塔学院：资源环境学院 指导老师：吴根义罗惠莉 设计者：海江 学号：7 专业班级：08级环境工程1班 一、设计题目 试设计一座填料吸收塔，用于脱出混于空气中的氨气。混合气体的处理为2400m3/h，其中含氨5%，要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%。采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小量的1.5倍。 二、操作条件 1、操作压力常压 2、操作温度 20℃ 三、吸收剂的选择 吸收剂对溶质的组分要有良好地吸收能力，而对混合气体中的其他组分不吸收，且挥发度要低。所以本设计选择用清水作吸收剂，氨气为吸收质。水廉价易得，物理化学性能稳定，选择性好，符合吸收过程对吸收剂的基本要求。且氨气不作为产品，故采用纯溶剂。 四、流程选择及流程说明 逆流操作气相自塔底进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，此即逆流操作。逆流操作的特点是传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。工业生产中多用逆流操作。 五、塔填料选择 阶梯环填料。阶梯环是对鲍尔环的改进，与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半，并在一端增加了一个锥形翻边。由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的间隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前使用的环形填料中最为优良的一种 选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格： 六、填料塔塔径的计算 1、液相物性数 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℃水的有关物性数据如下： 密度为:L ρ=998.2 kg/m3 粘度为:μL=0.001004 Pa·S=3.6 kg/（m·h） 表面力为σL=72.6 dyn/cm =940896 kg/h2 2、气相物性数据： 20℃下氨在水中的溶解度系数为：H=0.725kmol/(m3·kPa)。 混合气体的平均摩尔质量为： Mvm=0.05×17.03g/mol +0.95×29g/mol=28.40g/mol , 混合气体的平均密度为：ρvm =1.183 kg/m3 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: μv=1.81×10-5 Pa·S=0.065 kg/(m·h) 3、气相平衡数据 20℃时NH3在水中的溶解度系数为H=0.725 kmol/(m3·kPa),常压下20℃时NH3在水中的亨利系数为E=76.41kPa 。 4、物料衡算： 亨利系数 S L HM E ρ= 相平衡常数 754.03 .10102.18725.02 .998=??=== P HM P E m S L ρ E ——亨利系数 H ——溶解度系数 Ms ——相对摩尔质量 化工原理课程设计 题目: 填料吸收塔的设计 教学院: 化学与材料工程学院 专业: 应用化工技术级(1)班 学号: 15 40 20 22 学生姓名: 罗全海刘勇万丽蓉张硕 指导教师: 胡燕辉屈媛 年 6 月14 日 目录 1 绪论 .............................................................................. 错误!未定义书签。 1.1吸收技术概况 ...................................................... 错误!未定义书签。 1.2吸收过程对设备的要求及设备的发展概况...... 错误!未定义书签。 1.3吸收的应用概况 .................................................. 错误!未定义书签。 1.4设计方案介绍 ...................................................... 错误!未定义书签。 1.5填料选择 .............................................................. 错误!未定义书签。 1.5.1填料塔选择原则 ......................................... 错误!未定义书签。 1.5.2填料种类 ..................................................... 错误!未定义书签。 1.6填料尺寸的的选择: ........................................... 错误!未定义书签。 1.7填料材质的选择: ............................................... 错误!未定义书签。 2 吸收塔的工艺计算 ...................................................... 错误!未定义书签。 2.1 基础物性数据处理 ............................................. 错误!未定义书签。 2.1.1 液相物性数据 ............................................ 错误!未定义书签。 2.1.2气相物性数据 ............................................. 错误!未定义书签。 2.1.3气液平衡数据 ............................................. 错误!未定义书签。 2.1.4物料衡算 ..................................................... 错误!未定义书签。 2.1.5 液气比的计算 ............................................ 错误!未定义书签。 2.1.6吸收剂的用量 ............................................. 错误!未定义书签。 2.2 塔径的计算及校核 ............................................. 错误!未定义书签。 2.2.1物性数据: ................................................... 错误!未定义书签。 2.2.2 泛点气速、塔径的计算........................... 错误!未定义书签。 2.2.3 数据校核..................................................... 错误!未定义书签。 3．课程设计报告内容 3.1 流程示意图 冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯 ↑↓回流 原料→原料罐→原料预热器→精馏塔 ↑回流↓ 再沸器← → 塔底产品冷却器→甲苯的储罐→甲苯 3.2 流程和方案的说明及论证 3.2.1 流程的说明 首先，苯和甲苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入苯的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成苯与甲苯的分离。 3.2.2 方案的说明和论证 本方案主要是采用浮阀塔。 精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下： 一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流 动。 二：效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。 三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。 四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。 五：结构简单，造价低，安装检修方便。 六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。而浮阀塔的优点正是： 而浮阀塔的优点正是： 1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大 20%～40%，与筛板塔接近。 2．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。 化工原理课程设计任务书设计题目填料吸收塔设计—15 主要内容1、设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备进行简要 论述； 2、主要设备的工艺设计计算：物料衡算、能量衡算、工艺参数的 选定、填料塔结构设计和工艺尺寸的设计计算； 3、辅助设备的选型 4、绘流程图：以单线图的形式描绘，标出主体设备和辅助设备的 物料方向、物流量、能流量。 5、吸收塔的设备工艺条件图 6、编写设计计算说明书 设计参数用清水吸收空气中的NH 3 气体，混合气体处理量5000m3/h，其中NH 3 含量为0.14kg/m3干空气（标态），干空气温度为25℃，相对湿度为 70%，要求净化气中NH 3 含量不超过0.07%（体积分数），气体入口温 度40℃，入塔吸收剂中不含NH 3 ，水入口温度30℃。 设计计划进度布置任务，学习课程设计指导书，其它准备……………0.5天主要工艺设计计算…………………………………………2.5天辅助设备选型计算／绘制工艺流程图……………………1.0天绘制主要设备工艺条件图…………………………………1.0天编写设计计算说明书（考核）……………………………1.0天合计：（1周）………………………………………………6.0天 主要参考文献1. 《化工原理课程设计》，贾绍义等编，天津大学出版社，2002.08 2.《化工原理》（上、下册），夏清，陈常贵主编，天津大学出版社， 2005.01 3. 《化工原理课程设计》，大连理工大学编，大连理工大学出版社， 1994.07 4.《化工工艺设计手册》（第三版）（上、下册），化学工业出版社， 2003.08 5.《化学工程手册》（第二版）（上、下卷），时钧等主编，化学工 业出版社，1998.11 6.《化工设备机械基础》，董大勤编，化学工业出版社，2003.01 7.《化工数据导引》，王福安主编，化工出版社，1995.10 8.《化工工程制图》，魏崇光等主编，化学工业出版社1994.05 9.《现代填料塔技术指南》，王树楹主编，中国石化出版社，1998.08 设计文件要求1.设计说明书不得少于7000字，A4幅面； 2.工艺流程图为A2幅面； 3.设备工艺条件图为A3幅面； 备注填料吸收塔课程设计
填料塔课程设计--填料吸收塔的设计
化工原理甲醇—水连续填料精馏塔
水吸收氨气过程填料吸收塔的设计说明
填料精馏塔设计示例
化工原理填料塔课程设计说明书
精馏塔课程设计
化工原理课程设计-填料吸收塔的设计
化工原理课程设计(规整填料塔)
填料塔设计说明书
化工原理填料塔课程设计模板
化工原理课程设计 苯-甲苯浮阀精馏塔共19页
化工原理课程设计(氨气填料吸收塔设计)