化工原理課程設(shè)計(jì)填料塔

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1、目錄第1章概述31.1吸收技術(shù)概況31.2吸收設(shè)備的發(fā)展31.3吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用41.4丙酮的性質(zhì)5第2章方案比選72.1方案選擇與對(duì)比72.2吸收劑的比選82.3填料的作用以及選擇92.4操作參數(shù)的選擇122.5流向選擇122.6吸收劑再生方法的選擇122.7操作參數(shù)的選擇13第3章吸收塔的工藝計(jì)算143.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)143.1.1氣液相物性數(shù)據(jù)143.1.2物料計(jì)算143.2塔徑計(jì)算153.3填料層高度確定183.3.1.傳質(zhì)單元數(shù)計(jì)算183.3.2傳質(zhì)單元高度計(jì)算183.3.3填料層高度的計(jì)算20第四章塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)214.1筒體的設(shè)計(jì)

2、214.2封頭設(shè)計(jì)214.3除沫器設(shè)計(jì)214.4液體進(jìn)料管的設(shè)計(jì)224.5液體出料管的設(shè)計(jì)224.6氣體進(jìn)料管的設(shè)計(jì)224.7氣體出料管的設(shè)計(jì)234.8填料支撐板設(shè)計(jì)234.9填料壓板234.10體分布裝置234.11再分布器244.12氣體入塔分布器244.13法蘭的設(shè)計(jì)254.14手孔的設(shè)計(jì)254.15吸收塔支座的設(shè)計(jì)2530304.16泵的選擇264.17吸收塔高度的計(jì)算26填料吸收塔主要尺寸27課程設(shè)計(jì)心得28參考文獻(xiàn)293030第1章概述1.1吸收技術(shù)概況氣體吸收過(guò)程是化工生產(chǎn)中常用的氣體混合物的分離操作，其基本原理是利用氣體混合物中各組

3、分在特定的液體吸收劑中的溶解度不同，實(shí)現(xiàn)各組分分離的單元操作。在化工生產(chǎn)中，原料氣的凈化，氣體產(chǎn)品的精制，治理有害氣體保護(hù)環(huán)境等方面得到了廣泛的應(yīng)用。在研究和開(kāi)發(fā)吸收過(guò)程中，在方法上多從吸收過(guò)程的傳質(zhì)速率著手，希望在整個(gè)設(shè)備中，氣液兩相為連續(xù)微分接觸過(guò)程，這一特點(diǎn)則與填料塔得到了較好的結(jié)合。由于填料塔的通量大，阻力小，使得其在某些處理量大要求壓降小的分離過(guò)程中備受親睞。尤其今年高效填料塔的開(kāi)發(fā)，使得填料塔在分離過(guò)程中占據(jù)了重要的地位。丙酮是一種重要的基本有機(jī)化工原料，它是制造丙酮氰醇，雙酚A等化工產(chǎn)品的原料，也用于制造維生素C，此外還作為溶劑廣泛用

4、于醋酸纖維素膠片、塑料、涂料、醫(yī)藥及煉油等工業(yè)部門(mén)。氣體吸收過(guò)程是化工生產(chǎn)中常用的氣體混合物的分離操作，其基本原理是利用混合物中各組分在特定的液體吸收劑中的溶解度不同，實(shí)現(xiàn)各組分分離的單元操作。實(shí)際生產(chǎn)中，吸收過(guò)程所用的吸收劑常需回收利用，故一般來(lái)說(shuō)，完整的吸收過(guò)程應(yīng)包括吸收和解吸兩部分，因而在設(shè)計(jì)上應(yīng)將兩部分綜合考慮，才能得到較為理想的設(shè)計(jì)結(jié)果。作為吸收過(guò)程的工藝設(shè)計(jì)，其一般性問(wèn)題是在給定混合氣體處理量、混合氣體組成、溫度、壓力以及分離要求的條件下，完成以下工作：（1）根據(jù)給定的分離任務(wù)，確定吸收方案；（2）根據(jù)流程進(jìn)行過(guò)程的物料和熱量衡算，確定

5、工藝參數(shù)；（3）依據(jù)物料及熱量衡算進(jìn)行過(guò)程的設(shè)備選型或設(shè)備設(shè)計(jì)；（4）繪制工藝流程圖及主要設(shè)備的工藝條件圖；（5）編寫(xiě)工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。吸收劑將混合氣體中溶質(zhì)組分吸收后所得到的溶液是混合溶液,在生產(chǎn)中常需要使溶質(zhì)從吸收后的溶液中重新釋放出來(lái),實(shí)現(xiàn)最終分離,而液相的吸收劑又可得以再生重新使用。這種使溶質(zhì)組分從溶液中脫出的過(guò)程稱為解吸,是吸收的逆過(guò)程,也是一種通過(guò)相際間傳質(zhì)而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離的單元操作。在化工生產(chǎn)中,吸收和解吸是常用的聯(lián)合操作,共同構(gòu)成了一個(gè)完整的工藝流程。1.2吸收設(shè)備的發(fā)展吸收設(shè)備是化工、石油化工、生物化工等生產(chǎn)過(guò)程中廣泛采用的氣液傳質(zhì)設(shè)

6、備。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，可氛圍板式塔和填料塔兩大類。3030過(guò)去由于填料本體及塔內(nèi)構(gòu)件的不完善，填料塔大多局限于處理腐蝕性介質(zhì)或不適宜安裝塔板的小直徑塔。近年來(lái)由于填料結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，新型的高效、高負(fù)荷填料的開(kāi)發(fā)，既提高了塔的通過(guò)能力和分離效能，又保持了壓力降小的特點(diǎn)，因此填料塔已被推廣到所有大型氣液操作中。在某些場(chǎng)合，還代替了傳統(tǒng)的板式塔。隨著對(duì)填料塔的研究和開(kāi)發(fā)，性能優(yōu)良的填料塔已大量地用于工業(yè)生產(chǎn)中。由于填料塔通量大，阻力小，壓降低，填料易用耐腐蝕材料制造，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，有利于過(guò)程節(jié)能。所以對(duì)于吸收過(guò)程來(lái)說(shuō)，以采用填料塔居多。填料

7、塔約有100年的發(fā)展史，1914年拉西環(huán)的出現(xiàn)使填料塔進(jìn)入了科學(xué)發(fā)展的軌道，至50年代取得了很大的發(fā)展，但由于填料塔的“放大效應(yīng)”，50年代后填料塔進(jìn)入了緩慢發(fā)展時(shí)期，而板式塔應(yīng)運(yùn)而生。70年代由于世界性的能源危機(jī)后，為了節(jié)能，填料塔得到了蓬勃發(fā)展，規(guī)整填料的出現(xiàn)和塔內(nèi)件的改進(jìn)使“放大效應(yīng)”問(wèn)題基本解決。填料塔的特點(diǎn)：1．生產(chǎn)能力大2．分離效率高3．壓力降小4．操作彈性大5.持液量小對(duì)于吸收過(guò)程，能夠完成分離任務(wù)的塔設(shè)備有多種，如何從眾多的塔設(shè)備中選擇合適類型是進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的首要任務(wù)。而進(jìn)行這一項(xiàng)工作則需對(duì)吸收過(guò)程進(jìn)行充分的研究后，并經(jīng)多方面對(duì)比方

8、能得到滿意的結(jié)果。一般而言，吸收用塔設(shè)備與精餾過(guò)程所需要的塔設(shè)備具有相同的原則要求，用較小直徑的塔設(shè)備完成規(guī)定的處理量，塔