化工原理课程设计报告说明书(附流程图和设计图)
化工原理课程设计说明书
前言化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。
生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。
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，石油化工等工业得到广泛应用。
精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。
实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。
本次设计任务为设计一定处理量的分离四氯化碳和二硫化碳混合物精馏塔。
板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对板式精馏塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。
与泡罩塔相比，板式精馏塔具有下列优点：生产能力（2 0%——40%）塔板效率（10%——50%）而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装，维修都较容易。
化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。
在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。
在设计过程中应考虑到设计的业精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。
节省能源，综合利用余热。
经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。
另一方面影响到所需传热面积的大小。
即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。
本课程设计的主要内容是过程的物料衡算，工艺计算，结构设计和校核。
【精馏塔设计任务书】一设计题目精馏塔及其主要附属设备设计二工艺条件生产能力：10吨每小时（料液）年工作日：自定原料组成：34%的二硫化碳和66%的四氯化碳（摩尔分率，下同）产品组成：馏出液 97%的二硫化碳，釜液5%的二硫化碳操作压力：塔顶压强为常压进料温度：58℃进料状况：自定加热方式：直接蒸汽加热回流比：自选三设计内容1 确定精馏装置流程;2 工艺参数的确定基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。
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化工原理课程设计任务书甘肃农业大学食品科学与工程学院一、化工原理课程设计的重要性化工原理课程设计是学生学完基础课程以及化工原理课程以后，进一步学习工程设计的基础知识，培养学生工程设计能力的重要教学环节，也是学生综合运用化工原理和相关先修课程的知识，联系生产实际，完成以单元操作为主的一次工程设计的实践。
通过这一环节，使学生掌握单元操作设计的基本程序和方法，熟悉查阅技术资料、国家技术标准，正确选用公式和数据，运用简洁文字和工程语言正确表述设计思想和结果；并在此过程中使学生养成尊重实际问题向实践学习，实事求是的科学态度，逐步树立正确的设计思想、经济观点和严谨、认真的工作作风，提高学生综合运用所学的知识，独立解决实际问题的能力。
二、课程设计的基本内容和程序化工原理课程设计的基本内容有：1、设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。
2、主要设备的工艺计算：物料衡算、能量衡算、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、辅助设备的选型：典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备规格型号的选定。
4、工艺流程图：以单线图的形式描绘，标出主体设备与辅助设备的物料方向、物流量、主要测量点。
5、主要设备的工艺条件图：图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表。
6、编写设计说明书：可按照以下几步进行：⒈课程设计准备工作①有关生产过程的资料；②设计所涉及物料的物性参数；③在设计中所涉及工艺设计计算的数学模型及计算方法；④设备设计的规范及实际参考图等。
⒉确定设计方案⒊工艺设计计算⒋结构设计⒌工艺设计说明书⑴封面：课程设计题目、学生班级及姓名、指导教师、时间。
⑵目录⑶设计任务书⑷概述与设计方案的简介⑸设计条件及主要物性参数表⑹工艺设计计算⑺辅助设备的计算及选型⑻设计结果汇总表⑼设计评述⑽工艺流程图及设备工艺条件图⑾参考资料⑿主要符号说明三、列管式换热器设计内容1、确定设计方案（1）选择换热器的类型；（2）流程安排2、确定物性参数（1）定性温度；（2）定性温度下的物性参数3、估算传热面积（1）热负荷；（2）平均传热温度差；（3）传热面积；（4）冷却水用量4、工艺结构尺寸（1）管径和管内流速；（2）管程数；（3）平均传热温度差校正及壳程数；（4）传热管排列和分程方法；（5）壳体内径；（6）折流板；（7）其它附件；（8）接管5、换热器核算（1）传热能力核算；（2）壁温核算；（3）换热器内流体的流动阻力四、设计任务和操作条件某厂用井水冷却从反应器出来的循环使用的有机液。
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江西科技师范大学药学院课程设计说明书专业：制药工程班级： 10制药（1）班姓名：乐凡学号： 20103603 指导教师：程丹设计时间：2012年9月3日——9月16日要求与说明一、学生采用本报告完成课程设计总结。
二、要求文字用钢笔或圆珠笔填写，工整、清晰。
所附设备安装图用铅笔或计算机绘图画出。
三、本报告填写完成后，交指导老师批阅，并由学院统一存档。
目录一、设计任务书 (1)二、设计方案简介 (2)1、选择换热器类型 (2)2、流径的选择 (3)3、流程安排 (4)4、流速的选择 (4)5、材质的选择 (4)6、管程结构 (4)7、壳程结构与相关公式 (5)三、工艺计算及主要设备计算 (6)1、确定物性参数 (6)2、估算传热面积 (7)3、工艺结构尺寸 (8)4、换热器核算 (11)四、设计结果汇总 (16)五、参考资料 (17)六、后记 (18)七、设计说明书评定 (19)八、答辩过程评定 (19)设计题目：列管式换热器的设计设计条件：某生产过程的流程如图所示，反应器的混合气体经与进料物流换热后，用循环冷却水将其从 ℃进一步冷却至 ℃之后，进入吸收塔吸收其中的可溶组分。
已知混和气体的流量为227301㎏·h -1，压力为6.9MPa ，循环冷却水的压力为0.4MPa ，循环水的入口温度为℃，出口温度为 ℃，要求设计一台列管式换热器，完成该生产任务。
已知该混和气体在80～100℃下的有关物性数据如下（来自生产中的实测值）：密度 31/90m kg =ρ定压比热容 1p c =3.297 kJ/(kg ·℃)热导率 1λ=0.0279 W/(m ·℃)粘度 Pas 51105.1-⨯=μ生产过程流程图1、选择换热器类型根据列管式换热器的结构特点，主要分为以下四种。
以下根据本次的设计要求，介绍几种常见的列管式换热器。
1）．固定管板式换热器这类换热器如图1-1所示。
固定管板式换热器的两端和壳体连为一体，管子则固定于管板上，它的结余构简单；在相同的壳体直径内，排管最多，比较紧凑；由于这种结构式壳测清洗困难，所以壳程宜用于不易结垢和清洁的流体。
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一、课程背景
本课程设计选择的课程为化工原理，是一门集理论和实验于一体的课程。
化工原理课程旨在帮助学生了解基本的化学、物理、分析化学、工程
原理。
它还阐述了有关化工过程的基本概念，如反应热、反应机理、热力
学等，这些概念和知识都是实习期间不可缺少的基础。
二、课程目标
1.能够分析和撰写化工原理的相关理论；
2.能够运用化工原理解决实际工程问题；
3.熟悉化工原理中的基本概念，包括反应热、反应机理、热力学等；
4.理解和掌握基本的实验设计技能；
5.掌握和深入分析化工原理的实验技术的相关概念，为未来的实践打
下坚实的基础。
三、教学内容
1.反应热学：此部分将介绍什么是反应热学和反应热学的基本概念，
以及教学中常用的实验方法。
2.反应机理：此部分将介绍反应机理的概念，以及如何分析反应机理，使用反应机理理解反应机理的过程。
3.热力学：本部分将介绍热力学的概念，以及K值和G值的定义及计算，以及深入讨论热力学概念中的一些重要问题，如自由能函数、热力学
参数和热力学原理的应用。
4.实验技术：本部分将介绍实验技术的基本概念，以及实验技术应用于化工原理研究的重要性，以及实。
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化工原理课程设计任务书一、设计题目设计一台换热器二、操作条件①油：入口温度130℃，出口温度70℃②冷却介质：循环水，入口温度30℃，出口温度40℃③允许压强降：管侧允许压力损失为5MPa，壳侧允许压力损失为10MPa④生产任务：油的流速为10000kg/h三、设备类型列管式换热器四、设计要求（1）合理地实现所规定的工艺条件；（2）结构安全可靠；（3）便于制造、安装、操作、和维修；（4）经济上合理。
化工原理课程设计说明书1.设计概述换热是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足过程工艺条件的需要，同时也提高能源利用率的主要设备之一。
换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
在化工装置中换热设备占设备数量的40%左右，占总投资的35%～46%。
在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。
换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。
在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。
目前，在换热设备中，使用量最大的是管壳（列管）式换热器，尤其在高温、高压和大型换热设备中占有绝对优势。
一般来讲，管壳式换热器具有易于加工制造、成本低、可靠性高，且能适应高温高压的特点。
数据显示2010年中国换热器产业市场规模在500亿元左右，主要集中于石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制药等领域。
其中，石油化工领域仍然是换热器产业最大的市场，其市场规模为150亿元;电力冶金领域换热器市场规模在80亿元左右;船舶工业换热器市场规模在40亿元以上;机械工业换热器市场规模约为40亿元;集中供暖行业换热器市场规模超过30亿元，食品工业也有近30亿元的市场。
化工原理课程设计报告书
化工原理课程设计指导老师：伟良学生：曾喜凤王梓学号： 11 15年级： 2012级专业：化学工程与工艺队伍名称： Only one 设计题目：甲苯-乙苯的精馏工艺2014 年 12 月 04 日目录化工原理课程设计任务书............................................................. ................- 1 -前言 ............................................................ ...................................................- 2 -第一章流程确定和说明 ............................................................ ..................- 3 -1.1. 进料状况............................................................. ......................................- 3 -1.2. 塔顶冷凝方式............................................................. .............................- 3 -1.3. 加热方式............................................................. ......................................- 3 -1.4. 再沸器型式............................................................. .................................- 3 -第二章精馏塔的设计计算............................................................. ...............- 5 -一操作条件与基础数据 ............................................................ ..................- 5 -2.1.1. 操作压力 ............................................................ ................................ - 5 -2.1.2. 气液平衡关系及平衡数据 ............................................................... - 5 -2.1.3. 相对挥发度的计算 ............................................................ ............... - 7 -2.1.4. 最小回流比及操作回流比的确定 .................................................. - 8 -二精馏塔的工艺计算............................................................. ........................- 8 -2.2.1. 热量衡算 ............................................................ ................................ - 8 -2.2.2. 理论塔板数的计算............................................................. .............. - 13 -2.2.3. 全塔效率的估算............................................................. ...................- 14 - 2.2.4. 实际塔板数 ............................................................ ..........................- 16 -三.精馏塔主要尺寸的设计计算............................................................. ..... - 16 -2.3.1. 塔和塔板设计的主要依据和条件 .................................................- 16 -2.3.2. 塔体工艺尺寸的计算 ............................................................ ..........- 22 -2.3.3 筛板塔工艺尺寸计算与选取............................................................- 23 -2.3.4 筛板的流体力学验算 ............................................................ ...........- 27 -四.塔板负荷性能图 ............................................................ ........................ - 29 -2.4.1 液相下限线 ............................................................ ...........................- 29 -2.4.2 液相上限线 ............................................................ ...........................- 30 -2.4.3 漏液线 ............................................................ ....................................- 30 -2.4.4 液沫夹带线 ............................................................ ...........................- 31 -2.4.5 液泛线 ............................................................ ....................................- 32 -2.4.6 操作弹性 ............................................................ ................................- 34 -第三章辅助设备及主要附件的选型设计 ...............................................- 36 -3.1 冷凝器的选择............................................................. ............................- 36 -3.1.1 确定流体进入的空间............................................................. ............- 36 -3.1.2 就算平均值的传热温差............................................................. ........- 36 -3.1.3 选k值估算传热面积............................................................. ..............- 36 -3.1.4 初选换热器的规格............................................................. ................- 36 -3.2 再沸器的选择............................................................. ........................... - 403.3 预热器的选择............................................................. ........................... - 433.4 塔顶蒸汽出口管 ............................................................ .......................- 44-3.4.1 进料管径 ............................................................ ................................- 44-3.4.2 回流管管径 ............................................................ ...........................- 44 -3.4.3 塔顶出料管管径 ............................................................ ...................- 44-3.4.4 塔顶蒸汽接管直径 ............................................................ ...............- 45-3.4.4 塔底出料管直径 ............................................................ ...............- 453.5 储罐的设计............................................................. ................................- 46-3.6 泵的选型计算............................................................. ............................- 49 -3.7 手孔、裙座等附件设计............................................................. .............- 53-3.8 精馏塔实际高度计算与设计 ..............................................................- 54 -第四章设计结果的自我总结与评价........................................................ -55 - 4.1 设计结果的自我总结与评价 ............................................................. - 554.2 精馏塔主要工艺尺寸与主要设计参数汇总表 (56)附录............................................................. ................................................... - 57-一、符号说明............................................................. ..................................... - 57-二、参考文献............................................................. ..................................... - 58化工原理课程设计任务书（2012级）一、设计题目生产过程中欲建立一座乙苯回收塔，分离甲苯与乙苯形成的混合物，其组成为甲苯30%、乙苯70%（摩尔分率），拟采用板式精馏塔，以对其进行精馏分离，塔顶得到含甲苯≧99.6%（摩尔分率）的甲苯。
化工原理课程设计说明书(附流程图和设计图)
徐州工程学院化工原理课程设计说明书设计题目水吸收氨过程填料吸收塔设计学生姓名指导老师学院专业班级学号完成时间目录第一节前言 (3)1.1 填料塔的设计任务及步骤 (3)1。
2 填料塔设计条件及操作条件 (3)第二节填料塔主体设计方案的确定 (3)2。
1 装置流程的确定 (3)2.2 吸收剂的选择 (3)2.3填料的类型与选择 (3)2.3.1 填料种类的选择 (4)2.3.2 填料规格的选择 (4)2。
3。
3 填料材质的选择 (4)2.4 基础物性数据 (4)2。
4。
1 液相物性数据 (4)2.4.2 气相物性数据 (5)2。
4。
3 物料横算 (5)第三节填料塔工艺尺寸的计算 (6)3.1 塔径的计算 (7)3.2 填料层高度的计算及分段 (7)3.2。
1 传质单元数的计算 (7)3。
2。
2 填料层的分段 (8)3.3 填料层压降的计算 (9)第四节填料塔内件的类型及设计 (10)4。
1 塔内件类型 (10)4。
2 塔内件的设计 (10)注：1填料塔设计结果一览表 (10)2 填料塔设计数据一览 (11)3 参考文献 (12)附件一：塔设备流程图 (12)附件二：塔设备设计图 (13)第一节前言1.1填料塔的设计任务及步骤设计任务：用水吸收空气中混有的氨气。
设计步骤：（1）根据设计任务和工艺要求，确定设计方案;（2）针对物系及分离要求，选择适宜填料;（3)确定塔径、填料层高度等工艺尺寸（考虑喷淋密度）；（4）计算塔高、及填料层的压降;（5）塔内件设计。
1.2填料塔设计条件及操作条件1. 气体混合物成分：空气和氨2。
空气中氨的含量： 5。
0%(体积分数)，要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%；)3. 混合气体流量6000m3/h4. 操作温度293K5. 混合气体压力101。
3KPa6。
采用清水为吸收剂,吸收剂的用量为最小用量的1。
5倍。
7。
填料类型:采用聚丙烯鲍尔环填料第二节精馏塔主体设计方案的确定2.1装置流程的确定本次设计采用逆流操作：气相自塔低进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，即逆流操作。
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化工原理课程设计说明书模板化工原理课程设计说明书模板一、设计目的与意义本次化工原理课程设计旨在通过实践操作，加深学生对于化工原理的理解与应用，培养学生的动手能力以及解决实际问题的能力。
通过本次设计，学生将能够熟悉常见的化工流程图、能够进行物质平衡计算，并能够运用化工原理解决实际问题。
二、设计内容与要求1.设计名称：某化工厂生产甲醇的流程设计。
2.设计要求：根据给定的原料、产物及反应条件，确定该化工厂甲醇生产的最佳流程，并进行流程图绘制、物质平衡计算及能量平衡计算。
三、设计步骤1.确定反应方程式：根据给定的原料及产物，确定甲醇的生产反应方程式。
2.绘制流程图：根据甲醇生产的反应方程式，绘制甲醇生产过程的流程图，并标注每个单元操作的名称、输入输出物流等。
3.进行物质平衡计算：根据给定的原料及产物的摩尔数或质量数，以及反应方程式，进行物质平衡计算，并验证总摩尔数或质量数是否平衡。
4.进行能量平衡计算：根据每个单元操作的能量输入输出情况，以及反应热等热力学参数，进行能量平衡计算，并验证能量是否平衡。
5.进行流程改进：根据物质平衡和能量平衡的结果，对流程进行改进，并分析改进后的流程对产品质量和产量的影响。
四、设计要点1.反应方程式的确定：需要根据甲醇的生产原料及产物，确定合适的反应方程式，并考虑到反应的热力学条件，如反应热、反应速度等。
2.流程图的绘制：应该清晰明了，标注每个单元操作的名称、输入输出物流及流程中存在的能量交换。
3.物质平衡计算：在计算过程中，需要准确、细致地考虑每个单元操作中输入物流和输出物流的变化情况，确保物质平衡的准确性。
4.能量平衡计算：要考虑到每个单元操作中的能量输入输出情况，以及反应热等热力学参数的影响，确保能量平衡的准确性。
5.流程改进分析：需要根据物质平衡和能量平衡的结果，对流程进行改进，并分析改进后的流程对产品质量和产量的影响，提出相应的优化建议。
五、设计结果与总结通过本次化工原理课程设计，可以得到甲醇生产的最佳流程，并得到相应的物质平衡计算和能量平衡计算结果。
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徐州工程学院化工原理课程设计说明书设计题目水吸收氨过程填料吸收塔设计学生姓名指导老师学院专业班级学号完成时间目录第一节前言 (3)1.1 填料塔的设计任务及步骤 (3)1.2 填料塔设计条件及操作条件 (3)第二节填料塔主体设计方案的确定 (3)2.1 装置流程的确定 (3)2.2 吸收剂的选择 (3)2.3填料的类型与选择 (3)2.3.1 填料种类的选择 (4)2.3.2 填料规格的选择 (4)2.3.3 填料材质的选择 (4)2.4 基础物性数据 (4)2.4.1 液相物性数据 (4)2.4.2 气相物性数据 (5)2.4.3 物料横算 (5)第三节填料塔工艺尺寸的计算 (6)3.1 塔径的计算 (7)3.2 填料层高度的计算及分段 (7)3.2.1 传质单元数的计算 (7)3.2.2 填料层的分段 (8)3.3 填料层压降的计算 (9)第四节填料塔内件的类型及设计 (10)4.1 塔内件类型 (10)4.2 塔内件的设计 (10)注：1填料塔设计结果一览表 (10)2 填料塔设计数据一览 (11)3 参考文献 (12)附件一：塔设备流程图 (12)附件二：塔设备设计图 (13)第一节前言1.1填料塔的设计任务及步骤设计任务：用水吸收空气中混有的氨气。
设计步骤：（1）根据设计任务和工艺要求，确定设计方案;（2）针对物系及分离要求，选择适宜填料；（3）确定塔径、填料层高度等工艺尺寸（考虑喷淋密度）；（4）计算塔高、及填料层的压降；（5）塔内件设计。
1.2填料塔设计条件及操作条件1. 气体混合物成分：空气和氨2. 空气中氨的含量: 5.0%（体积分数)，要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%;）3. 混合气体流量6000m3/h4. 操作温度293K5. 混合气体压力101.3KPa6. 采用清水为吸收剂，吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。
7. 填料类型：采用聚丙烯鲍尔环填料第二节精馏塔主体设计方案的确定2.1装置流程的确定本次设计采用逆流操作：气相自塔低进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，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。
工业生产中多采用逆流操作。
2.2 吸收剂的选择因为用水做吸收剂，故采用纯溶剂。
2.3填料的类型与选择填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料两大类。
2.3.1 填料种类的选择本次采用散装填料。
散装填料根据结构特点不同，又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。
鲍尔环是目前应用较广的填料之一，本次选用鲍尔环。
2.3.2 填料规格的选择工业塔常用的散装填料主要有Dn16\Dn25\Dn38\ Dn76等几种规格。
同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加，通量减小，填料费用也增加很多。
而大尺寸的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率降低。
因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一规定。
常用填料的塔径与填料公称直径比值D/d的推荐值列于。
表3-1填料种类D/d的推荐值拉西环D/d≥20~30鞍环D/d≥15鲍尔环D/d≥10~15阶梯环D/d>8环矩鞍D/d>82.3.3 填料材质的选择工业上，填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类聚丙烯填料在低温（低于0度）时具有冷脆性，在低于0度的条件下使用要慎重，可选耐低温性能良好的聚氯乙烯填料。
综合以上：选择塑料鲍尔环散装填料 Dn502.4 基础物性数据2.4.1 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 ℃水的有关物性数据如下：1.3998.2/lkg m ρ=2.0.001. 3.6/.l pa s kg m hμ==黏度：3. 表面张力为:272.6/940896/z dyn cm kg h σ==4. 3320:0.725/CNH H kmol m kpa ︒=⋅5. 62320:7.3410/l CNH D m h -︒=⨯6. 22320:0.225//v CNH D cm s m h ︒==2.4.2 气相物性数据1. 混合气体的平均摩尔质量为0.0617.03040.942928.2818vm i i M y m =∑=⨯+⨯= (2-1)2. 混合气体的平均密度由3101.328.2818 1.17618.314293VM vm PM kg m RT ρ⨯===⨯(2-2) R=8.314 3/m KPa kmol K ⋅⋅3. 混合气体黏度可近似取为空气黏度。
查手册得20C ︒时，空气的黏度551.7310622810/v pa s kg m h μ--=⨯⋅=⨯⋅注：211/N kg m s =⋅ 12211/1/Pa N m kg s m ==⋅ 1Pa..s=1kg/m.s2.4.3 物料横算1. 进塔气相摩尔比为1110.060.06383110.06y Y y ===-- (2-5) 2. 出他气相摩尔比为21(1)0.06383(10.99)0.0006383A Y Y ϕ=-=⨯-= (2-6)3. 进塔惰性气体流量:6000273(10.6)234.59922.427320V kmol h =⨯-=+ (2-7) 因为该吸收过程为低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式计算。
即：12min 12/Y Y L V Y m X -⎛⎫= ⎪-⎝⎭ (2-8) 因为是纯溶剂吸收过程，进塔液相组成20X =所以 121min 20.063830.00063830.74560.063830.753Y Y L Y V X m --⎛⎫=== ⎪⎝⎭-选择操作液气比为min1.7 1.2676L L V V ⎛⎫== ⎪⎝⎭ （2-9） L=1.2676356×234.599=297.3860441kmol/h 因为V(Y 1-Y 2)=L(X 1-X 2) X 10498.0=第三节 填料塔工艺尺寸的计算填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料能高度的计算及分段3.1 塔径的计算1. 空塔气速的确定——泛点气速法对于散装填料，其泛点率的经验值u/u f =0.5~0.85贝恩（Bain ）—霍根（Hougen ）关联式 ，即：2213lg V F L L u a g ρμερ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦=A-K 141V L V L w w ρρ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ （3-1） 即：112480.23100 1.18363202.59 1.1836lg[()1]0.0942 1.759.810.917998.24734.4998.2Fu ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭所以：2F u /9.81（100/0.9173）（1.1836/998.2）=0.246053756UF=3.974574742m/s其中：f u ——泛点气速，m/s;g ——重力加速度，9.81m/s2，23t m /m α--填料总比表面积，33m /m ε--填料层空隙率33V 998.2/1.1836kg /m l kg m ρρ==液相密度。
气相密度W L =5358.89572㎏/h W V =7056.6kg/h A=0.0942； K=1.75； 取u=0.7 F u =2.78220m/s0.7631D === （3-2）圆整塔径后 D=0.8m 1. 泛点速率校核：260003.31740.7850.83600u ==⨯⨯ m/s3.31740.83463.9746F u u == 则Fuu 在允许范围内 2. 根据填料规格校核：D/d=800/50=16根据表3-1符合 3. 液体喷淋密度的校核：(1) 填料塔的液体喷淋密度是指单位时间、单位塔截面上液体的喷淋量。
(2) 最小润湿速率是指在塔的截面上，单位长度的填料周边的最小液体体积流量。
对于直径不超过75mm 的散装填料，可取最小润湿速率()3min 0.08m /m h w L ⋅为。
()32min min 0.081008/w t U L m m h α==⨯=⋅ （3-3）225358.895710.6858min 0.75998.20.7850.8L L w U D ρ===>=⨯⨯⨯⨯ （3-4）经过以上校验，填料塔直径设计为D=800mm 合理。
3.2 填料层高度的计算及分段*110.049850.75320.03755Y mX ==⨯= （3-5）*220Y mX == （3-6）3.2.1 传质单元数的计算用对数平均推动力法求传质单元数12OG MY Y N Y -=∆ （3-7）()**1122*11*22()lnMY Y Y Y Y Y Y Y Y ---∆=-- （3-8）=0.063830.00063830.037550.02627ln0.0006383--=0.0068953.2.2 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：()0.750.10.0520.2221exp 1.45/t c l L t L L V tw l t l L U U U g ασαρσαασαμρ-⎧⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪⎪=--⎨⎬ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎪⎪⎩⎭（3-9）即：αw/αt =0.37404748液体质量通量为：L u =WL/0.785×0.8×0.8=10666.5918kg/(㎡•h) 气体质量通量为： V u =60000×1.1761/0.64=14045.78025kg/(㎡•h) 气膜吸收系数由下式计算： ()10.730.237()/Vt V G v v V t vU D k D RT αμραμ⋅⎛⎫=⋅ ⎪⎝⎭（3-10） =0.152159029kmol/(㎡h kpa) 液膜吸收数据由下式计算：2113230.0095L L L L w l L L L U g K D μμαμρρ-⎛⎫⎛⎫⎛⎫⋅= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭ (3-11）=0.566130072m/h 因为1.ψ=1.G G WK K ααϕ==0.15215×0.3740×1.451.1×100=8.565021kmol/(m3 h kpa) （3-12）0.4L L W K K ααϕ= =0.56613×100×0.37404×1.450.4 （3-13）=24.56912/h因为：Fu u =0.8346所以需要用以下式进行校正：1.4'19.50.5G G F u k k u αα⎡⎤⎛⎫⎢⎥⋅=+-⋅ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦（3-14）=[1＋9.5(0.69999－0.5)1.4] 8.56502=17.113580 kmol/(m3 h kpa)2.2'1 2.60.5l L F u k k u αα⎡⎤⎛⎫⎢⎥⋅=+-⋅ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦（3-15）=[1＋ 2.6 (0.6999－0.5)2.2] 24.569123=26.42106/h''111G G L K K HK ααα=+ （3-16）=1÷(1÷17.1358+1÷0.725÷26.4210)=9.038478 kmol/(m3 h kpa)OG Y G V V H K K P αα==ΩΩ（3-17）=234.599÷9.03847÷101.3÷0.785÷0.64 =0.491182 mOG OG Z H N = （3-18）=0.491182×9.160434=4.501360m,得'Z =1.4×4.501=6.30m3. 填料层的分段对于鲍尔环散装填料的分段高度推荐值为h/D=5~10。