化工原理课程设计报告书

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1、word完美格式化工原理课程设计--填料吸收塔设计（水吸收氨气）一、精馏塔主体设计方案的确定1.1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。1.2吸收剂的选择因为用水做吸收剂，故采用纯溶剂。2-1工业常用吸收剂溶质溶剂溶质溶剂氨水、硫酸丙酮蒸汽水氯化氢水二氧化碳水、碱液二氧化硫水硫化氢碱液、有机溶剂苯蒸汽煤油、洗油一氧化碳铜氨液1.3填料的类型与选

2、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。1.3.1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。1.3.2填料规格的选择工业塔常用的散装填料主要有Dn16Dn25Dn38Dn76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

3、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。精心整理学习帮手word完美格式表3-1填料种类D/d的推荐值拉西环D/d20~30鞍环D/d15鲍尔环D/d10~15阶梯环D/d>8环矩鞍D/d>81.3.3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Dn501.4基础物性数据1.4.1液相物性数据对低浓度吸收过程，溶液

4、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：1.2.3.表面张力为:4.5.6.1.4.2气相物性数据1.混合气体的平均摩尔质量为(2-1)2.混合气体的平均密度由(2-2)R=8.314精心整理学习帮手word完美格式3.混合气体黏度可近似取为空气黏度。查手册得20时，空气的黏度注：11Pa..s=1kg/m.s2.4.3气液相平衡数据由手册查得，常压下，20时，NH在水中的亨利系数为E=76.3kpa在水中的溶解度:H=0.725kmol/m相平衡常数：(2-3)溶解度系数

5、:(2-4)1.4.4物料横算1.进塔气相摩尔比为(2-5)2.出他气相摩尔比为(2-6)3.进塔惰性气体流量:(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：(2-8)因为是纯溶剂吸收过程，进塔液相组成所以精心整理学习帮手word完美格式选择操作液气比为（2-9）L=1.2676356×234.599=297.3860441kmol/h因为V(Y1-Y2)=L(X1-X2)X1第二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2.1塔径的

6、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=0.5~0.85贝恩（Bain）—霍根（Hougen）关联式，即：=A-K（3-1）即：所以：/9.81（100/0.917）（1.1836/998.2）=0.246053756UF=3.974574742m/s其中：——泛点气速，m/s;g——重力加速度，9.81m/sWL=5358.89572㎏/hWV=7056.6kg/hA=0.0942；K=1.75；取u=0.7=2.78220m/s精心整理学习帮手word完美格式（3-2

7、）圆整塔径后D=0.8m1.泛点速率校核：m/s则在允许范围内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。（3-3）（3-4）经过以上校验，填料塔直径设计为D=800mm合理。2.2填料层高度的计算及分段（3-5）（3-6）2.2.1传质单元数的计算用对数平均推动力法求传质

8、单元数精心整理学习帮手word完美格式（3-7）（3-8）==0.0068952.2.2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：（3-9）即：αw/αt=0.37404748液体质量通量为：=WL/0.785×0.8×0.8=10666.5918kg/(㎡•h)气体质量通量为：=60000×1.1761/0.64=14045.78025kg/(㎡•h)气膜吸收系数由下式计算：（3-10）=0.237(140