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

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

1 绪论 (1)

1.1吸收技术概况 (1)

1.2吸收过程对设备的要求及设备的发展概况 (1)

2 课程设计任务 (2)

2.1设计内容 (2)

2.2设计要求 (2)

2.3设计方案介绍 (3)

3 吸收塔的工艺计算 (4)

3.1 基础物性数据计算 (4)

3.1.1 物料衡算 (4)

3.1.2 液气比的计算 (5)

3.1.3 吸收剂的用量 (5)

3.2 塔径的计算及校核 (5)

3.2.1 填料选择 (5)

3.2.2 泛点气速、塔径的计算 (6)

3.2.3 数据校核 (7)

3.3 填料层高度的计算 (7)

3.3.1 传质单元高度计算 (7)

3.3.2 传质单元数的计算 (9)

3.3.3 总高度的计算 (10)

3.4流体力学参数计算 (10)

3.4.1 吸收塔的压力降 (10)

3.4.2 气体动能因子 (11)

3.4.3 吸收因子 (11)

3.5 吸收塔辅助设备计算及选型 (12)

3.5.1 液体初始分布器 (12)

3.5.2 液体再分布器 (12)

3.5.3 其他附属塔内件 (12)

4 解吸塔工艺计算 (13)

4.1基础数据计算 (13)

4.1.1 最小气液比及吸收剂用量 (13)

4.2塔径的计算及校核 (14)

4.2.1 填料的选择 (14)

4.2.2 塔径计算 (14)

4.2.3 数据校核 (15)

4.3.1 传质单元高度计算 (15)

4.3.2 传质单元数的计算 (17)

4.3.3 总高度的计算 (18)

4.4 流体力学参数的计算 (18)

4.4.1 解吸塔的压力降 (18)

4.4.2 气体动能因子 (19)

4.4.3 解吸因子 (19)

4.5解吸塔的辅助设备的计算与选型 (20)

4.5.1 液体初始分布器 (20)

4.5.2 其他附属内件 (20)

5设计结果及评述 (21)

5.1设计结果一览表 (21)

5.2设计评述 (21)

6 参考文献 (22)

1绪论

1.1吸收技术概况

气体吸收过程是化工生产中常用的气体混合物的分离操作，其基本原理是利用混合物中各组分在特定的液体吸收剂中的溶解度不同，实现各组分分离的单元操作。

实际生产中，吸收过程所用的吸收剂常需回收利用，故一般来说，完整的吸收过程应包括吸收和解吸两部分，因而在设计上应将两部分综合考虑，才能得到较为理想的设计结果。作为吸收过程的工艺设计，其一般性问题是在给定混合气体处理量、混合气体组成、温度、压力以及分离要求的条件下，完成以下工作：（1）根据给定的分离任务，确定吸收方案；

（2）根据流程进行过程的物料和热量衡算，确定工艺参数；

（3）依据物料及热量衡算进行过程的设备选型或设备设计；

（4）绘制工艺流程图及主要设备的工艺条件图；

（5）编写工艺设计说明书。

1.2吸收过程对设备的要求及设备的发展概况

近年来随着化工产业的发展，大规模的吸收设备已经广泛用于实际生产过程中。对于吸收过程，能够完成分离任务的塔设备有多种，如何从众多的塔设备中选择合适类型是进行工艺设计的首要任务。一般而言，吸收用塔设备与精馏过程所需要的塔设备具有相同的原则要求，用较小直径的塔设备完成规定的处理量，塔板或填料层阻力要小，具有良好的传质性能，具有合适的操作弹性，结构简单，造价低，便于安装、操作和维修等。

但是吸收过程，一般具有液气比大的特点，因而更适用填料塔。此外，填料塔阻力小，效率高，有利于过程节能。所以对于吸收过程来说，以采用填料塔居多。近年来随着化工产业的发展，大规模的吸收设备已经广泛用于实际生产当中。具有了很高的吸收效率，以及在节能方面也日趋完善。填料塔的工艺设计内容是在明确了装置的处理量，操作温度及操作压力及相应的相平衡关系的条件下，完成填料塔的工艺尺寸及其他塔内件设计。在今后的化学工业的生产中，对吸收设备的要求及效率将会有更高的要求，所以日益完善的吸收设备会逐渐应用于实际的工业生产中。

2 课程设计任务

2.1设计内容

1. 工艺条件与数据

2. 操作条件

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。

4. 进度安排

5月14日：分配任务；

5月14日-5月20日：查询资料、初步设计；

5月21日-5月27日：设计计算，完成报告。

2.2设计要求

设计说明书应附有带控制点的工艺流程图。

2. 图纸1套：包括工艺流程图(3号图纸)。

2.3设计方案介绍

本设计为填料吸收塔，设计中说明吸收剂为洗油，被吸收的气体是含苯的煤气，且混合气中含苯的摩尔分数为0.02.除了吸收塔以外，还需其他的辅助设备构成完整的吸收-脱吸塔。气液采用逆流流动，吸收剂循环再用，所设计的流程图如图所示。

图中左侧为吸收部分，混合气由塔底进入吸收塔，其中混合气中的苯被由塔顶淋下的洗油吸收后，由塔顶送出（风机在图中未画出来）。富液从富油贮罐由离心泵送往右侧的脱吸部分。脱吸常用的方法是溶液升温以减小气体溶质的溶解度。故用换热器使送去的富油和脱吸的贫油相互换热。换热而升温的富油进入脱吸塔的顶部，塔底通入过热蒸汽，将富油中的苯逐出，并带出塔顶，一道进入冷凝器，冷凝后的水和苯在贮罐中出现分层现象，然后将其分别引出。回收后的苯进一步加工。由塔顶到塔底的洗油的含苯量已脱的很低，从脱吸贮罐用离心泵打出，经过换热器、冷凝器再进入吸收塔的顶部做吸收用，完成一个循环。

3 吸收塔的工艺计算[1]

3.1 基础物性数据计算

基础数据的计算包括最小液气比的计算及吸收剂用量的计算。 3.1.1 物料衡算

进口气相组成摩尔分数 y 1=0.02

出口气相组成摩尔分数 y 2 =（1-0.95）y 1=0.001 进口气相组成 21111004.202

.0102

.01-?=-=-=

y y Y kmol （苯）/kmol （煤气）出口气相组成 322210001.1001

.01001

.01-?=-=-=

y y Y kmol （苯）/kmol （煤气）

塔底出口液体浓度最低要求 310984260

150178150781501-?=-+=

.%.%.x 吸收塔液相进口的组成应低于其平衡浓度，该系统的相平衡关系可以表示为

x .y 1250=*

于是可得吸收塔进口液相的平衡浓度为：

2*2

1015.8125

.010019.1--?=?==m y x

吸收剂入口浓度应低于31015.8-?，其值的确定应同时考虑其吸收和解吸操作，兼顾两者，经优化计算后方能确定，这里取：3210005-?=.x

22210025510

0051100051---..-.-x x X ?=??== kmol （苯）/kmol （煤气）入口气体混合物的平均分子量为:

182019021178020.).-(.M _

=?+?=kg/kmol

Q vG =2000m 3/h

25.8127

273273

4.222000=+?=

nG q kmol/h 625163918202581...M q q _

nG mG =?==kg/h

3.1.2 液气比的计算

求最小液气比，进而确定适宜的液气比:

2*121min

X X Y Y q q nG nL --=???? ?? m

Y X 1

*1=

1230100255125

01004210011100423

322*121min

......X X Y Y q q nG nL =?-??-?=--=???? ??----

3.1.3 吸收剂的用量

实际液气比通常取最小液气比的1.2~1.5倍[2]，这里取1.4倍：

99.1325.814.1123.04.1min

=??=?????? ??=nG nG

nL q q

q q kmol/h 73.363726099.13=?=?=洗油M q q nL m L kg/h 547.4800

.3673==

洗

ρmL

vL q q m 3/h 3.2 塔径的计算及校核

工艺计算包括塔径的计算，填料层高度的计算，总高度的计算。物性数据：取P =101.325Kpa

8198.0)

27327(314.818.2010325.1013=+???==RT PM G ρkg/m 3

液相密度可以近似取为： 800==洗油L ρρkg/m 3 液体黏度[3]为： 31021-?=.ηL mPa·s

3.2.1 填料选择根据优选原则：

① 单位体积填料表面积大 ② 单位体积填料孔隙率大

③ 有较好的液体分布性能，对吸收剂有较好的润湿

④ 气体通过阻力小，并且填料层能均匀分布气体，压降均衡 ⑤ 制造容易，耐腐蚀

⑥ 对气体和液体有较好的化学稳定性选择聚丙烯阶梯环[4]

d =38mm 堆积密度 =57.5 kg/m3 个数=27200个/m3 孔隙率ε=0.91 比表面积a =132.5m 2/m 3

散填料A 值=0.204 临界表面张力σc =54 dyn/cm=0.0054 N/m

3.2.2 泛点气速、塔径的计算

利用贝恩-霍根公式计算泛点气速可得：

412

.032)()(75.1)lg(L

G mG mL L L G f

q q A a a g u ρρηρρ?-=??

(3-1)

由公式（3-1）可得：

5896.0800

8198.0625.163973.363775.1204.08

-=?-）（）（

其中 a =132.5 ε=0.91

5896

0203

10..L L

G f ηρρa a g

u -=??

代入计算得：

675321819805132800

91081925730257302

032

03.......ηρa ρεg .u ..L

G L f =?????=?????=

m/s

取操作气速是泛点气速的0.6倍[5] 205267536060...u .u f =?==m/s

555603600

81980625

1639...ρq q G mG vs =?==

m 3/s 56650205

2143556

044....πu q D vs =??==

m 圆整后取塔径 D =600mm.

3.2.3 数据校核

282604

100060014344..πd S =??? ???=

=m 2 实际气速： 966.11000650414.35556.04

=??

???=

d q u vs π

m/s

泛点率校正：

%53%100675

.3966.1=?=f u u (在50%—80%的范围内)[6] 填料规格校核： D/d =600/38=15.79﹥15（满足径比条件）[7] 喷淋量的校核：

吸收剂的喷淋密U =L/S （3-2) U =S

q vL

（3-3）由公式（3-3）可得：

09.162826

.0547

.4===

S q U vL m 3/m 2?h 润湿率： t W a U L /m i n = （3-4)

由公式（3-4）可得： 112.05

.13209

.16min ==

=at U L W m 3/m 2?h 对于直径小于75mm 的环形填料，必须满足润湿率的的最小值L min W >0.08

满足最小喷淋密度要求。经以上校对可知填料塔径选用600mm 合理。

3.3 填料层高度的计算

3.3.1 传质单元高度计算

塔内的液相及气象物性如下[9]

ρL =800Kg/m 3 ρG =0.8198 Kg/m 3 ηL =1.2×10-3Pa ?s 表面张力[8]σL =20dyn/cm=0.02N/m 粘度[9]ηL =1.2×10-5Pa ?s

苯在煤气中的扩散系数近似取苯在空气中的扩散系数[10]：61051.7-?=G D m 2/s 苯在洗油中的扩散系数查取得[11]：91002.1-?=L D m 2/s 气相及液相的流速：

q G mG

G 3600= (3-5) 由公式（3-5）可得：

612.12826

.03600625

.16393600G =?==

S q G m G (Kg/m 2?s) S

q G mL

L 3600= （3-6）由公式（3-6）可得：

576.32826

.036004

.363773600=?==

S q G mL L (Kg/m 2?s) 气相传质系数[12]：

113

02370.G G G G .G G G ΨRT aD D ρηa ηG .K ??? ?

????? ???

???

??= （3-7）

由公式（3-7）可得：

1.163

.0545.1300314.81051.75.1321051.78198.0102.1102.15.132612.1237.0??

? ?????????? ????????? ?????=----G K 510257.2-?=G K Kmol/m 2?s ?Pa

?????????????????

??? ?????? ?????? ??????

???--=-2020502210750451exp 1.L L .L L .L L .c w σa ρG g ρa G a ηG σσ.a (3-8）由公式（3-8)可得 71.118=w a m 2/m 3 液相传质系数：

4.03

.03

0095

.0ψρηρηη???

? ?????? ?????? ??=-L L L L L L w L

L g D a G K （3-9）由公式（3-9)可得： 51004.6-?=L K m/s

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：

w G ya a Pk k = (3-10）由公式（3-10）可得：

71.11810257.2325.1015???==-w G ya a Pk k Kmol/m 3?s 2715.0=ya k Kmol/m 3?s

w L xa a Ck k = （3-11）由公式（3-11）可得：

0221.071.1171004.6260800

5=???==-w L xa a CK k ya

OG k G

H =

（3-12）由公式（30-12）可得：

k m q s k q k Gm

k G k G H xa nG ya nG xa ya ya OG 36003600+=+==

9745.02826

.00221.03600125

.025.812826.02715.0360025.81=???+??=

OG H m

考虑到计算公式的偏差，实际上取[13]：

0895.07459.02.1=?=O G H m

3.3.2 传质单元数的计算

全塔的物料衡算方程为：

()()2121X X q Y Y q nL nG -=-

依据该方程可以确定吸收塔底洗油中苯的组成：

()2211X Y Y q q X nL

+-=

()117.010025.5001.00204.099

.1325

.8131=?+-?=

-X 于是，可以计算该塔的塔底、塔顶以及平均传质推动力分别为：

005775.0117.0125.00204.0*111=?-=-=?Y Y Y 000372

.010025.5125.000102.03*222=??-=-=?-Y Y Y 001970.0000372.0005775.0ln 000372

.0005775.0ln 2121=-=???-?=

?Y Y Y Y Y m 85.9001970

.0001

.00204.021=-=?-=

m OG Y Y Y N

则，填料层高度

8.81

9.850.8950N H Z O G O G =?=?=m 圆整后实际填料层高度取为9m.依据阶梯环填料的分段要求[14]： Z/D =5~10 6max ≤h m

可将填料分为两段,每段4.5m ，两段间设置一个液体再分布器.

3.3.3 总高度的计算

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1m 。塔底液相停留时间按5min 考虑，则塔釜液所占高度为：

34.1)1000

600(414.35

6010263.14321=????==-d t

q h vL πm

塔内塔釜液到填料支撑板的高度可取为1.2m ，裙式支座的高度可取为2.5m ，所以塔的总高度为：

h=h 0+h 1+1.2+1+1.2+2.5=9+1.34+1.2+1+1.2+2.5=16.24m

3.4流体力学参数计算

3.4.1 吸收塔的压力降

（1）气体进出口压力降取气体进出口接管的内径为219mm ，则气体进出口流速近似为16.52m/s ，则进口压力降为：

11252.168198.02

21221=??==

?u p ρPa 出口压力降为：

5652.168198.02

5.0215.0222=???=?

=?u p ρPa （2）填料层压力降，气体通过填料层的压力降采用Eckert 关联图计算，其中实际操作气速为：

96611000

600

41435556

0...u =?

m/s

)(L

G mG mL q q X ρρ= （3-13）

由公式（3-13）可得：

071.0)800

8198.0(625.163973.3637)(21

21=?==L G mG mL q q X ρρ

.02ηρ?ρL

G g u Y Φ= (3-14）

由公式（3-14）可得：

0601.02.1800

81.98198.08001000

115966.12.022

.02

=????

?=Φ=

ηρ?ρL

G g u Y 查Ecker 图可得每米填料的压力降为500pa [15]，所以填料层的压力降为：

450095003=?=?p Pa

（3）其他塔内件的压力降，其他塔内件的压力降∑?p 较小，在此可以忽略。于是得吸收塔的压力降为：

4668450056112321=++=?+?+?=?p p p p f Pa

3.4.2 气体动能因子

吸收塔内气体动能因子为： G u F ρ= (3-15）由公式（3-15）可得：

78.18198.0966.1=?==G u F ρKg 2/s ?m 2

气体动能因子在常用的范围内[16]。

3.4.3 吸收因子

吸收塔内气体吸收因子为： nG

mq q A = （3-16）又公式(3-16）可得：

377.125

.81125.099

.13=?==

nG nL mq q A 在吸收因子适宜的范围内[17]。

从以上的各项指标分析，该吸收塔的设计合理，可以满足解吸塔操作的工艺要求。

3.5 吸收塔辅助设备计算及选型

3.5.1液体初始分布器

（1）布液孔数，根据该物系性质可选用莲蓬式喷洒器取布液孔数为100个/m 2。则总布液孔数为：

n=0.2826?100=29个

（2）液位保持管高度，取布液孔直径5mm ，则液位保持管中的液位高度为[18]： )2/()4(2

g nk

l q h v π= （3-17）由公式（3-17）可得：

653.0)81.92/()62

.029005.14.310263.14()2/()4(2

22=??????==-g nk d q h vL πm 则液位保持高度为：'h =1.15?653=751mm 其他尺寸计算从略。

3.5.2 液体再分布器采用截锥式再分布器[19]

3.5.3其他附属塔内件

支撑装置选用栅板式，填料压板选用栅条形压板[20]，气体分布装置采用简单的气体分布装置，同时，对排放的净化气体中的液相夹带要求不严。

4 解吸塔工艺计算

4.1基础数据计算

基础数据的计算包括吸收剂用量的计算及最小液气比的计算。再生塔的设计条件为：洗油处理量为 3637.73kg/h

洗油中苯的摩尔比为 0.117kmol 苯/kmol 洗油

再生后洗油中苯的摩尔比为 5.025310-?kmol 苯/kmol 惰性气体

所用的汽提气入口苯含量近似为0。

4.1.1最小气液比及吸收剂用量

则提气用量与吸收塔设计一样，首先要缺定最小汽提气用量，依据物料衡算方程，求取最小气液比，但需注意这里的 X 11,Y 表示的是塔顶的液相和气相摩尔比，而11,Y X 表示的是塔底的液气相摩尔比，于是得：

21min )(

Y Y

X q q nL nG -= 3697.0117.016.31*1=?==mX Y kmol 苯/kmol 洗油

3029.00

3697.010025.5117.0)(3

min =-?-=-nL nG q q 取： 4543..03029.05.1)(5.1)(min =?==nL

nG nL nG q q

q q 气的实际用量为：

nL nG q q 4543.0==7275.6260

.134543.0=?=Kmol/h 95.204273

273

1204.223557.6=+??=vG

q m 3/h

53.11402.183557.6=?=?=G nG m G M q q Kg/h 73.3637=mL q Kg/h 8211.4==

vL q q ρm 3/h

4.2塔径的计算及校核

4.2.1填料的选择

解吸塔的填料规格为聚丙烯阶梯环（25?25?1.4）散堆填料，气体的进出口尺为 φ50?2.5，液体的进出口尺寸为φ50?2.5。

散堆填料A =0.204 公称直径d =25mm 孔隙率ε=0.9

比表面积a =228m 2/m 3

堆积个数81500个/m 3 堆积密度97.8Kg/m 3 临界表面张力0054.0=c σN/m

4.2.2 塔径计算

取P =101.325KPa 气相密度 5588.0)

273120(314.802

.18325.101=+??==

RT M P G ρKg/m 3 液相密度可以近似取为：水ρρ8.0=L

查表可知120℃时 1.943=水ρKg/m

48.7541.9438.0=?=L ρKg/m 3

液体黏度为[21]：ηL =0.8×10-3Pa ?s 利用贝恩-霍根泛点气速方程可得：

412.032)()(75.1]lg[L

G mG mL L L G f

q q A a

g u ρρ

ηρρε-=?? 取A =0.204

4885

.1)48

.7545588.0()23.1214.3897(75.1204.0]lg[8

141

2.032-=?-=??L L G f

g u ηρρε

取a =228 9.0=ε

4885.12

.03

210-=?

L L

G f a

u ηρρε 1997.18.05588.022818.7549.081.90325.00325.02

.032.02=?????=?????=L

G L f a g u ηρρεm/s

取u=0.7u f =0.7?1.1997m/s=0.8398m/s

0569

.03600

5588.053

.114=?=

vs q q ρm/s 294.08398

.014.30569.044=??==

u q D vs πm 圆整后取D=300mm

4.2.3 数据校核

07065.04

100030014.342

2=??? ???==d S πm 2 实际气速: 8054.007065

.00569

.04

d q u vs π

m/s

泛点率校正:

6713.01997

.18054.0==f u u (在50%~80%的范围内）填料规格校正: D/d =

满足径比条件）(81225

300

>= 喷淋量的校核：吸收剂的喷淋密度U =L/S

24.6807065

.08211

.4==

=S q U vs m 3/m 2?h 润湿率： 30.0228

.68/min ==

=at U L W m 3/m 2?h 对于直径小于75mm 的环形填料，必须满足润湿率最小值08.0min >W L 满足最小喷淋密度要求。

经以上校核可知填料塔径选用300mm 。

4.3 填料层高度的计算

4.3.1 传质单元高度计算塔内的气液相物性如下：

84.754=L ρka/m 3 5588.0=G ρka/m 3 气体粘度[22]410374.2-?=G ηPa ?s 3108.0-?=L ηPa ?s 表面张力[23]51=L σdyn/cm

气相扩散系数为

()()2

31312

75.13100.1??

????∑+∑???? ??+?=

-B A B A B

A G V V P M

M M M T D ()()2313175.1368.195.1667.1212102.18787802.181********.1??

????

?+?+???? ???+?+??=

- 51078.1-?=G D m 2/s

液相扩散系数

()

6.02

18104.7A

B B L v

M D μφ??

?=-

()()

()

.02

181048.398.165.1668.02731202601104.7--?=?+??+???

?=L D m 2/s

气相及液相的流速为

450.007065

.0360053

.1143600=?==

S q G mG G kg/m 2?s 30.1407065

.0360073

.36373600=?==

S q G mL L kg/m 2?s

气相传质系数

1.13

.0237.0φρηη

??? ?

????? ?????

? ???=RT aD D a G k G G G G G

154

.0445.1393314.81078.12281078.15588.010374.210374.2228450.0237.0?

? ?????????? ?????????

?????=----G k 61062.5-?=G k Kmol/m 2?s ?KPa

液相传质系数

?????

????????? ?????

? ?????

????? ??--=-2

.02

.022

.075.045.1exp 1a L L

L L L c w G g a G a G a a σρρησσ

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）

化工原理课程设计水吸收氨填料吸收塔设计正式版分解

《化工原理》课程设计水吸收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教师 2013 年 1 月 15 日目录设计任务书 (4)

参考文献 (15) 对本设计的评述及心得 (15)

附表：附表附表

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，用于脱除混于空气中的氨气。混合气体的处理量为7500 m3/h，其中含氨气为5％（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于％（体积分数）。采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小用量的倍。 (二)、操作条件（1）操作压力常压（2）操作温度 20℃. (三)填料类型选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选。 (四)工作日每年300天，每天24小时连续进行。 (五)厂址厂址为衡阳地区 (六)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。 (七)操作条件 20℃氨气在水中的溶解度系数为H＝（m3kPa）。第一节前言填料塔的有关介绍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。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。填料塔的主体结构如下图所示：图1 填料塔结构图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

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

化工原理课程设计吸收塔汇总

《化工原理》课程设计课题: 设计水吸收半水煤气体混合物中的二氧化碳的填料吸收塔设计者：王涛学号：1043082002 指导老师：曹丽淑

目录第一章设计任务????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 1.1设计题目????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 1.2设计任务及操作条件???????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 1.3设计内容???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 第二章设计方案???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 2.1设计流程的选择及流程图??????????????????????????????????????????????????????????????????????4 第三章填料塔的工艺设计??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 3.1气液平衡关系????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 3.2吸收剂用量???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.3计算热效应???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.4定塔径??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 3.5喷淋密度的校核?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 3.6体积传质系数的计算??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 3.7填料层高度的计算??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8 3.8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 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 17

填料吸收塔课程设计

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

填料塔课程设计--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：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

水吸收氨气过程填料吸收塔的设计说明

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）

清水吸收二氧化硫化工原理课程设计毕业设计(论文)

摘要在化工生产中，气体吸收过程是利用气体混合物中，各组分在液体中溶解度或化学反应活性的差异，在气液两相接触是发生传质，实现气液混合物的分离。在化学工业中，经常需将气体混合物中的各个组分加以分离，其目的是： ①回收或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品； ②除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理；或除去工业放空尾气中的有害物，以免污染大气。根据不同性质上的差异，可以开发出不同的分离方法。吸收操作仅为其中之一，它利用混合物中各组分在液体中溶解度或化学反应活性的差异，在气液两相接触时发生传质，实现气液混合物的分离。一般说来，完整的吸收过程应包括吸收和解吸两部分。在化工生产过程中，原料气的净化，气体产品的精制，治理有害气体，保护环境等方面都要用到气体吸收过程。填料塔作为主要设备之一，越来越受到青睐。二氧化硫填料吸收塔，以水为溶剂，经济合理，净化度高，污染小。此外，由于水和二氧化硫反应生成硫酸，具有很大的利用。本次化工原理课程设计，我设计的题目是：炉气处理量为m3 4200炉气吸过程填料吸收塔设计。本次任务为用水吸收二氧化硫常压填料塔。具体设计条件如下： 1、混合物成分：空气和二氧化硫； 2、二氧化硫的含量：0.05（摩尔分率） 3、操作压强；常压操作 4、进塔炉气流量：h 4200 m3 5、二氧化硫气体回收率：95% 吸收过程视为等温吸收过程。

目录摘要 .................................................................................................................................................. I 第一章设计方案的确定 (1) 1.1流程方案 (1) 1.2设备方案 (1) 1.3流程布置 (1) 1.4吸收剂的选择 (1) 第二章填料的选择 (2) 2.1对填料的要求 (2) 2.2填料的种类和特性 (2) 2.3填料尺寸 (3) 2.4填料材质的选择 (3) 第三章工艺计算 (4) 3.1气液平衡的关系 (4) 3.2吸收剂用量及操作线的确定 (4) 3.2.1吸收剂用量的确定 (4) 3.2.2操作线的确定 (5) 3.3塔径计算 (5) 3.3.1采用Eckert 通用关联图法计算泛点速率f u ： (5) 3.3.2操作气速 (7) 3.3.3塔径计算 (7) 3.3.4喷淋密度U 校核 (7) 3.3.5单位高度填料层压降（Z P ）的校核 (8) 3.4填料层高度计算 (9) 3.4.1传质系数的计算 (9) 3.4.2填料高度的计算 (12) 第四章填料塔内件的类型与设计 (13) 4.1 塔内件的类型 (13) 第五章辅助设备的选型 (16) 5.1管径的选择 (16) 5.2泵的选取： (17) 5.3风机的选型： (17) 第六章填料塔附属高度计算 (17) 第七章分布器简要计算 (18) 第八章关于填料塔设计的选材 (18) 参考文献 (19) 附录 (20) 附图 (21) 致谢 (22)

填料精馏塔设计示例

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

化工原理填料塔课程设计说明书

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

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

化工原理课程设计(水吸收氨填料吸收塔设计)(正式版)分解

《化工原理》课程设计水吸收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教师 2013 年 1 月 15 日

目录设计任务书 (4) 第一节前言 (3) 1.1 填料塔的有关介绍 (4) 1.2 塔内填料的有关介绍............................. 错误！未定义书签。第二节填料塔主体设计方案的确定 .. (5) 2.1 装置流程的确定 (5) 2.2 吸收剂的选择 (5) 2.3 填料的类型与选择 (7) 2.4 液相物性数据 (6) 2.5 气相物性数据 (8) 2.6 气液相平衡数据 (7) 2.7 物料横算 (7) 第三节填料塔工艺尺寸的计算 (8) 3.1 塔径的计算 (8) 3.2 填料层高度的计算及分段 (9) 3.2.1 传质单元数的计算 (10) 3.2.2 传质单元高度的计算 (10) 3.2.3 填料层的分段 (11) 第四节填料层压降的计算 (12) 第五节填料塔内件的类型及设计 (13) 第六节填料塔液体分布器的简要设计 (13) 参考文献 (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 (15) 附表2 填料塔设计数据一览 (15) 附件一：塔设备流程图 (17)

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，用于脱除混于空气中的氨气。混合气体的处理量为7500 m3/h，其中含氨气为5％（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于0.02％（体积分数）。采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。 (二)、操作条件（1）操作压力常压（2）操作温度 20℃. (三)填料类型选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选。 (四)工作日每年300天，每天24小时连续进行。 (五)厂址厂址为衡阳地区 (六)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。 (七)操作条件 20℃氨气在水中的溶解度系数为H＝0.725kmol/（m3?kPa）。

化工原理课程设计(规整填料塔)

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

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

化工原理实验—吸收

填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定一、实验目的 1．了解填料吸收塔的结构和流程； 2．了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响； 3．掌握吸收总传质系数K y a 的测定方法 4. 学会使用GC 二、实验原理吸收操作是分离气体混合物的方法之一，在实际操作过程中往往同时具有净化与回收双重目的。因而，气体出口浓度y 2是度量该吸收塔性能的重要指标，但影响y 2的因素很多，因为吸收传质速率N A 由吸收速率方程式决定。 (一). 吸收速率方程式：吸收传质速率由吸收速率方程决定： m y A y aV K N ?=填或 m y A y A K N ?= 式中： Ky 气相总传系数，mol/m 3.s ； A 填料的有效接触面积，m 2； Δy m 塔顶、塔底气相平均推动力， V 填填料层堆积体积，m 3； K y a 气相总容积吸收传质系数，mol/m 2.s 。

从前所述可知，N A 的大小既与设备因素有关，又有操作因素有关。 (二).影响因素： 1．设备因素： V 填与填料层高度H 、填料特性及放置方式有关。然而，一旦填料塔制成，V 填就为一定值。 2．操作因素： a ．气相总容积吸收传质系数K y a 根据双膜理论，在一定的气温下，吸收总容积吸收传质系数K y a 可表示成： a k m a k a K x y y +=11 又有文献可知：a y G A a k ?=和b x L B a k ?=，综合可得b a y L G C a K ?=，显然K y a 与气体流量及液体流量均有密切关系。比较a 、b 大小，可讨论气膜控制或液膜控制。 b ．气相平均推动力Δy m 将操作线方程为：22)(y x x G L y +-= 的吸收操作线和平衡线方程为：y ＝mx 的平衡线在方格纸上作图，从图5-1中可得知： 2 12 1ln y y y y y m ???-?= ?

化工原理填料塔课程设计模板

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。