填料塔设计
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xxxxx 大学
化工原理课程设计任务书
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设计日期:
设计题目: 空气丙酮填料塔的吸收
设计条件: 空气-丙酮体系
●混合气:丙酮蒸气和空气
●吸收剂:清水(25℃)
●处理量:1500m3/h(标准状态)
●相对湿度:70%
●温度:20O℃
●含量:进塔混合气中含丙酮:1.82%(V%)
●要求:丙酮回收率:90%
●操作条件:常压操作
●厂址地区:任选
●设备型式:自选
设计内容:相关说明
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
5.设计结果汇总
6.工艺流程图及换热器工艺条件
指导教师: xxxx
目录
第一节概述------------------------------------------4
1.1吸收技术概况------------------------------------------4
1.2吸收设备的发展------------------------------------------4
1.3吸收过程在工业生产中的应用------------------------------------------5
1.4丙酮的相关资料------------------------------------------6 第二节设计方案的确定-----------------------------------------7
2.1吸收剂的选择--------------------------------------------7 2.2吸收流程的选择----------------------------------------8 2.3吸收塔设备及填料的选择-------------------------------------------------9 2.4操作参数的选择------------------------------------------9 2.5设计模型图------------------------------------------10 第三节吸收塔的工艺计算----------------------------------------11
3.1基础性数据--------------------------------------------11 3.2物料计算-------------------------------11 3.3填料塔工艺尺寸的计算--------------------------------------------12 第四节设计后的感想-------------------------------------------------18
4.1对设计过程的评述和有关问题的讨论-------------------------------------------------18 4.2 设计感想-------------------------------------------------------------------------------------------18 附录:参考文献-----------------------------------------------------------------------------------20
第一节概述
1.1吸收技术概况
吸收的依据即为混合气体中各组分在同一种液体中的溶解度差异。
吸收塔设备是气液接触的传质设备,一般可分为级式接触和微分接触两类。一般级式接触采用气相分散,设计采用理论板数及板效率;而微分接触设备常采用液相分散,设计采用传质单元高度及传质单元数。本设计采用后者。
吸收是气液传质的过程,应用填料塔较多。而塔填料是填料塔的核心构件,它提供了塔内气—液两相接触而进行传质和传热的表面,与塔的结构一起决定了填料塔的性能。
1.2吸收设备的发展
吸收操作主要在填料塔和板式塔中进行,尤其以填料塔的应用较为广泛。
塔填料的研究与应用已获得长足的发展,鲍尔环、阶梯环、莱佛厄派克环、金属环矩鞍等的出现标志着散装填料朝高通量、高效率、低阻力方向发展有新的突破。规整填料在工业装置大型化和要求高分离效率的情况下,倍受重视,已成为塔填料的重要品种。其中金属与塑料波纹板造价适中,抗污力强,操作性能好,并易于工业应用,可作为通用填料使用;栅格填料对液体负荷和允许压降要求苛刻的过程十分有利,并具有自净机能,即使应用在污垢系统也能长期稳定运转;脉冲填料独特的结构使之在大流量、大塔径下也不会发生偏流,极易工业放大,从发展上看很有希望。
塔填料仍处于发展之中,今后的研究方向主要是提高传质效率,同时考虑填料的强度、操作性能及使用上的通用因素,并综合环型、鞍型及规整填料的优点,进而开发构型优越、堆积接触方式合理、流体在整个床层能均匀分布的新型填料。就目前看,填料的材质仍以陶瓷、金属和塑料为主,特别为满足化工生产中温度和耐腐蚀的要求,以开发并采用了氟塑料制成的填料。
填料塔原先被认为设备笨重,放大效应显著,所以常用于塔径较小的场合。近二三十年来,填料塔得到了较大的发展,特别是气液分布装置上的改进及规整填料的开发,使塔的直径可超过15m,在加大通量,减少压力降,提高效率及降低能耗方面,取得了明显的经济效益。
填料塔的发展,与塔填料的开发与研究是分不开的,除了提高原有填料的流体力学与传质性能外,还开发了不少效率高、放大效益小的新型填料,加上填料
塔本身具有压降小、持液量小、耐腐蚀、操作稳定、弹性大等优点,使填料塔的开发研究达到了一个新的高度。
1.3吸收过程在工业生产中的应用
在化学工业中,气体吸收操作广泛应用于直接生产化工产品,分离气体混合物,原料气的精制及从废气中回收有用组分或除去有害物质等。尤其是从保护环境,防止大气污染角度出发,对废气中的硫化氢,硫氧化物,氮氧化物等有害物质吸收除去过程的开发研究,有关着方面已提出了不少新的方法,发表了不少论著与文献。除此之外,地球化学、生物物理和生物医药工程,也要应用气体吸收的理论及其研究成果。
工业上的气体吸收过程,由于所用的吸收剂、吸收剂浓度、操作温度与压力、再生方法等的不同,可能有各种不同的工艺流程。吸收过程可以在填料塔、板式塔、鼓泡塔、搅拌反应釜等设备中进行。从传质角度讲,吸收所用的是气液接触设备,应增加气液两相的接触界面,但在吸收过程中也可能发生化学反应,因此吸收设备与蒸馏设备及气液反应器都有许多共同之处。
化学工业中的吸收操作,应用于脱除CO2及脱除H2S等装置数目为最多,开发研究也最多。工业生产中的应用主要有以下几个方面:
A制取化工产品
(1)应用98%硫酸吸收SO3制取98%硫酸,应用20%发烟硫酸吸收SO3制取20%的发烟硫酸。
(2)应用93%硫酸脱除气体中的水蒸气以干燥气体。
(3)用水吸收氯化氢制取31%的工业盐酸。
(4)用水吸收NO2生产50%-60%的硝酸。
(5)用水或37%甲醛水溶液吸收甲醛制取福尔马林溶液。
(6)氨水吸收CO2生产碳酸氢铵。
(7)纯碱生产中用氨盐水吸收CO2生成NaHCO3。
(8)用水吸收异丙醇催化脱氢生产的丙酮。
B分离气体混合物
(1)油吸收法分离裂解气。
(2)用水吸收乙醇氧化脱氢法制取的乙醛。
(3)用水吸收丙烯氨氧化法生产的丙烯腈。
(4)用醋酸亚铜氨液从C4馏分中提取丁二烯。
(5)用水吸收乙烯氧化制取的环氧乙烷。
C从气体中回收有用组分
(1)用硫酸从煤气中回收氨生成硫铵。
(2)用洗油从煤气中回收粗笨(B.T.X)。
(3)从烟道气或合成氨原料气中回收高纯度CO2。
D气体净化
(1)原料气的净化。其主要目的是清除后续加工时所不允许存在的杂质,它们或会使催化剂中毒,或会产生副反应而生成杂质。例如,合成氨原料气的脱CO2和脱H2S,天然气、石油气和焦炉气的脱H2S以及硫酸原料气的干燥脱水等。(2)尾气、废气的净化以保护环境。燃煤锅炉烟气、冶炼废气等脱SO2,硝酸尾气脱除NOX,磷酸生产中除去气态氟化物(HF)以及液氯生产时弛放气中脱除氯气等。
E生化工程
生化技术过程中采用好气性菌,发酵中需要大量的空气以维持微生物的正常吸收和代谢,要应用空气中的氧在水中的溶解(吸收)这一基本过程[1]。
1.4丙酮的相关资料
丙酮概述
丙酮,也称作二甲基酮,饱和脂肪酮系列中最简单的酮。熔点-95度,沸点56度,无色液体,有特殊气味,能溶解醋酸纤维和硝酸纤维,丙酮对人体没有特殊的毒性,但是吸入后可引起头痛,支气管炎等症状。如果大量吸入,还可能失去意识。
丙酮的一些物化性质
第二节设计方案的确定
2.1吸收剂的选择
对于吸收操作,选择适宜的吸收剂,具有十分重要的意义。其对吸收操作过程的经济性有着十分重要的影响。一般情况下,选择吸收剂,要着重考虑如下问题。
1.对溶质的溶解度大
所选的吸收剂多溶质的溶解度大,则单位量的吸收剂能够溶解较多的溶质,在一定的处理量和分离要求下,吸收剂的用量小,可以有效地减少吸收剂循环量,这对于减少过程功耗和再生能量消耗十分有利。另一方面,在同样的吸收剂用量下,液相的传质推动力大,则可以提高吸收效率,减小塔设备的尺寸。
2.对溶质有较高的选择性
对溶质有较高的选择性,即要求选用的吸收剂应对溶质有较大的溶解度,而对其他组分则溶解度要小或基本不溶,这样,不但可以减小惰性气体组分的损失,而且可以提高解吸后溶质气体的纯度。
3.挥发度要低
吸收剂在操作条件下应具有较低的蒸气压,以避免吸收过程中吸收剂的损失,提高吸收过程的经济性。
4.再生性能好
由于在吸收剂再生过程中,一般要对其进行升温或气提等处理,能量消耗较大,因而,吸收剂再生性能的好坏,对吸收过程能耗的影响极大,选用具有良好再生性能的吸收剂,往往能有效地降低过程的能量消耗。
以上四个方面是选择吸收剂时应考虑的主要问题,其次,还应注意所选择的吸收剂应具有良好的物理、化学性能和经济性。其良好的物理性能主要指吸收剂的粘要小,不易发泡,以保证吸收剂具有良好的流动性能和分布性能。良好的化学性能主要指其具有良好的化学稳定性和热稳定性,以防止在使用中发生变质,同时要求吸收剂尽可能无毒、无易燃易爆性,对相关设备无腐蚀性(或较小的腐蚀性)。吸收剂的经济性主要指应尽可能选用廉价易得的溶剂。
工业上常选用水做二氧化硫的吸收剂。除了物理吸收可能还会发生化学反应。
2.2吸收流程的选择
用水吸收丙酮属中等溶解度的吸过程,为提高传质效率,采用逆流吸收流程。
因用水作为吸收剂,且丙酮不作为产品,故采用纯溶剂。
2.3吸收塔设备及填料的选择
各种填料的结构差异较大,具有不同的优缺点,因此在使用上应根据具体情况选择不同的塔填料。在选择塔填料时,应该考虑如下几个问题:
1.面积大
比表面积是指单位堆积体积填料所具有的表面积;
2.布性能要好
主要有如下三个方面:
A.填料在塔内装填之后,整体结构均匀。
B.填料在塔内堆放形状应有利于液体向四周均匀分布。
C.减轻液体想避面偏流。
3.填料材质的选择
陶瓷:耐腐蚀、耐热,价格便宜,润湿性能好;质脆、易碎是其最大缺点;金属:通量大、阻力小,抗冲击性好,能在高温、高压下使用,应用范围最广;塑料:耐腐蚀好,可长期在100 C以下使用,质轻、价廉,耐冲击、不易碎,可以制成薄壁结构。缺点是表面润湿性能差。
综合三种材质,考虑到该流程处理量不大,所以所用的塔径不会太大,以采用填料塔比较适宜,碳钢填料造价低,且具有良好的表面润湿性能,对于无腐蚀或低腐蚀性物系应优先考虑使用。同时金属填料可制成薄壁结构,它的通量大、气体阻力小,且具有很高的抗冲击性能,能在高温、高压、高冲击强度下使用,应用范围最为广泛。
4.填料类型的选择
填料类型的选择是一个比较复杂的问题。一般来说,同一类填料塔中,比表面积大的填料虽然具有较高的分离效率,但是由于在同样的处理量下,所需要的塔径较大,塔体造价升高。
由于本次设计是在常压(101.3Kpa),常温(20°C)下进行的,故本次设计采用 16
2.4操作参数的选择
2.5
设计模型图
第三节吸收塔的工艺计算
3.1基础物性数据
液相物性数据
35℃时水的相关物性ρ=998.2㎏/m3,
黏度μ=1.0050mpa.s=3.6㎏/(m.h),
表面张力б=72.6mN/m=940869㎏/h2。
丙酮在水中的扩散系数为:
由参考书查得正常沸点下的分子体积得:
气相物性数据
混合气体的平均摩尔质量为=0.05×58.08+0.95×28.95=30.41Kg/Kmol
混合气体的平均密度为=1.266㎏/m3
混合气体的黏度可近似取为空气的黏度,查手册得20℃空气的黏度为μv=1.73×10-5Pa。S
气液相平衡数据
由亨利系数经验公式求得常压20℃丙酮在水中的亨利系数:E=161.6377KPa=161.6 KPa
相平衡常数m==1.60
溶解度系数=0.343kmol/(kpa. M3)
3.2物料计算
1.进塔混合气体中各组分的量
近似压强为101.3kPa ,故
混合气体量为=1500(273/(273+35))/22.4=59.36kmol/h
混合气体丙酮量=59.36*0.0182=1.08kmol/h
=1.08*58=62.64kg/h
由35C饱和水蒸气压强为5623.4Pa,则每千摩尔相对湿度为70%的混合气体中含水蒸气量=5623.4*0.7/(101.3*1000-0.7*5623.4)=0.0404kmol水气/kmol(空气丙酮)
混合气体中水蒸气含量=59.36*0.0404/(1+0.0404)=2.31kmol/h
=2.31*18=41.58kg/h
混合气体中空气量=59.36-1.08-2.31=55.97kmol/h
=55.97*29=1623kg/h
2.混合气进出塔的摩尔组成
Y1=0.0182
Y2=1.08(1-0.9)/(55.97+2.31+1.08(1-0.9))=0.00185
3. 混合气进出塔的摩尔比组成
若将空气与水蒸气视为惰气,则
惰气量 = 55.97+2.31=58.28kmol/h
=1623+41.58=1664.6 kg/h
Y1=1.08/58.28=0.0185kmol丙酮/kmol惰气
Y2=1.08(1-0.9)/58.28 = 0.00185 kmol 丙酮/ kmol 惰气
4.出塔混合气量
出塔混合气量 = 58.28+1.08*0.1 =58.388 kmol/h
=1664.6+62.64*0.1=1670.8 kg/h
3.3填料塔工艺尺寸的计算
3.31热量衡算
热量横算为计算液相温度的变化以判明是否为等温吸收过程。假设丙酮溶于水放出的热量全被水吸收,且忽略气象温度变化及塔的散热损失(塔保温良好)。
查手册,丙酮的微分溶解热(丙酮蒸汽冷凝热及对水的溶解热之和):
H dm=30230+10467.5=40675.5kJ/kmol
吸收液(依水计)平均比定压热容C L=75.366kJ/(kmol·℃),依式(5-7)
t n=t n-1+Hdm(x n-x n-1)
对低浓度气=体吸收吸收液浓度很低时,依惰性组分及摩尔比组成计算较为方便,故式(5-7)也可写为:
t L=25+40697.6ΔX/75.366
依上式、可在X=0.000-0.008*之间,设系列X值,求出相应X组成下吸收
液的温度t L,计算结果列于表5-15第1.2列中。由表中数据可见,液相浓度X 变化0.001时,温度升高0.54,依此求取平衡线。
表5-15 各液相组成下的吸收液温度及相平衡数据
3.32.气液平衡曲线
由式(5-3)可知,当x<0.01,t=15-45℃时,丙酮溶于水其亨利平衡常数E 可用下式计算:
LgE=9.171-[2040/(t+273)]
由前设X 值求出夜温t L ,依上式计算出相应E 值,且m=E/P ,分别将相应E 值及相平衡常数m 值列于表5-15中第3.4列。由Y*=mX 求取对应m 及X 时的气相平衡组成Y*,结果列于表5-15第5列。
3.33.吸收剂的容量L
由5-16查出,当Y 1=0.0185时, X *
1=0.0072,X 2=0,依式(5-10)计算最
小吸收剂用量Lmin
Lmin=V
h kmol X X Y Y /8.1342
2
1*
1=-- 取安全系数为1.8,则
L=1.8*134.8=242.6 kmol/h =242.6*18=4367 kg/h
3.34.塔底吸收液组成X1
依式(5-10)(物料衡算式) V(Y 1-Y 2)=L(X 1-X 2)
X 1=58.28(0.0185-0.00185)/242.6=0.004
3.35 操作线
依操作线方程(5-9)
Y=LX/V+(Y 2-LX 2/V ) Y=4.163X+0.00185 依上式绘制操作线于图5-16
3.36.塔径计算
塔底气液负荷大,依塔底条件(混合气35摄氏度),101.3kPa 。查表5-15,吸收液27.16计算。
D=
4
u 兀Vs
u =(0.6-0.8)u F 1. 采用Eckert 通用关联图法(图5-7)计算泛点气速u F
(1) 有关数据计算
塔底混合气流量 V ’=1623+62.64+41.58=1727 kg/h 吸收液流量 L ’=4367+1.08×0.9×58=4423 kg/h
进塔混合气密度 ρV =4.2229×35273273
+=1.15 kg/m 3(混合气密度低可近似
视为空气密度)查《化工原理》教材附录,吸收液密度ρL =996.7 kg/m 3 吸收液黏度μL =0.8543 mPa.s
经比较,选Dg50mm 塑料鲍尔环,查《化工原理》教材附录。其填料因子Ф=120 m 1-,比表面积a t =106.4 32m m 。 (2)关联图的横坐标值
2
1???? ??L w w V v L ρρ=087.07.99615.1172744232
1=??
?
?? (3)由图5-7查得纵坐标值为0.14 故,液泛气速u F =
197.30137
.014
.0= m/s
2.操作气速
u=0.6u F =0.6×3.197=1.92 m/s 3.塔径 D=
mm m u Vs 526526.092.1*785.0*36001500
4
===π 取塔径为0.6m 4.核算操作气速
u=
474.16.0*785.0*36001500
2
= m/s
D/d=600/50=12,满足鲍尔环的径比要求。 6.喷淋密度校核
依Morris 等推荐,d 〈75 mm 的环形及其他填料的最小湿润速率L W,min 为0.08 m 3/(m.h ),由式(5-17):
最小喷淋密度Umin=L W,min a t =0.08×106.4=8.512 ).(23h m m 因U=4367 kg/h=)/(5.156
.0*785.0*7.9964367
232
h m m =,故满足最小喷淋要求。
3.37 填料层高度计算
依式(5-18)计算填料层高度,即 Z=H OG N OG =
?Ω
-1
2*
Y Y Y Y Y dY
K V
a 1.传质单元高度H OG 的计算
HOG=Ωa Y K V
,其中K Y a =K G a P
a
a a L G G Hk k K 1
11+= (1)本设计采用式(5-30)计算填料润湿面积a 作为传质面积a W ,依改进的恩田式(5-33)及式(5-34)分别计算k L 及k G ,在合并为k L a 和k G a 。 A.列出各关联式中的物性数据
气体性质(以塔底35℃,101.3kPa 空气计)
ρG =1.15kg/m 3,μG=0.01885×103- Pa ·s ,D G =1.09×10s m /25- 液体性质(以塔底27.16℃水为准)
ρL=996.7 kg/m 3,μL=0.8543×103- Pa ·s D L =1.344×10s m /29-,σL=71.6×103- N/m
气体与液体的质量流速:
L G =)/(3.46
.0*785.0*36004367
22
s m kg = Dg50 mm 塑料鲍尔环特性。查《化工原理》教材附录: dP=50 mm=0.05 m at=106.4 32m m σC=40×103- N/m
ψ=1.45(鲍尔环为开孔环) B.依式(5-30)
}45.1exp{12
.02
05
.021
.075
.0???
? ?????
?
?????
?
????
? ??--=-t L G
L t G L t G t w a L g a L a L c a a σρρμσσ=0.469 故 t
w
w a a a =
×a t =0.469×106.4=49.9 32m m C.依式(5-33)
4.03
12
13
20095.0ψρμρμμ???
? ?????? ?????? ??=-L L L L L L
w G L g D a L k =1.93×104- m/s D.依式(5-34) )/(10075.2237.0251.13
17
.0kPa s m kmol RT D a D a V k G t G G G G
t G
G ???=??
? ???
??? ?????
? ??=-ψρμμ
故,s L a k a k L L L /1063.99.491093.134--?=??==
)/(1004.19.4910075.2235kPa s m kmol a k a k W G G ???=??==-- (2)计算K Y a s
L L G G G Y EM H a Hk a k a K aP K a K ρ=+==,1
11,而
。由于在操作范围内,随液相组成X 和温度tL 的增加,m(E)亦变,故本设计分为两个液相区,分别计算)(和II I a )(G G K a K ,即 区间Ⅰ X=0.004~0.002
区间 Ⅱ X=0.002~0 由表5-15知
kPa E I 21030.2?= H Ⅰ=
s
L
M E I ρ)/(241.018
*100*30.27
.9963kPa m kmol ?==
kPa E 10018.2?=II )/(254.018
10018.27
.9963kPa m kmol M E H S
L
?=??=
=
II II ρ
故
33
3)(10393.110
63.9241.01
1004.111---I ?=??+?=a K G )/(1018.734)(kPa s m kmol a K G ???=-I )/(0727.03)()(s m kmol a K a K G G ?==I II
3)
(10371.11
?=II a K G )/(1029.734)(kPa s m kmol a K G ???=-II
)/(0738.03)()(s m kmol a K a K G Y ?==II II (3)计算H OG
H OG(Ⅰ)=
m a K V
Y 788.0)(=Ω
I
H OG (Ⅱ)=
m a K V
Y 776.0)
(=II
2.传质单元数的计算
在上述两个区间内,可将平衡线视为直线,操作线系直线,故采用对数平均推动力法计算N OG 。两个区间内对应的X.Y.Y *关系如下:
N OG =(Y 1-Y 2)/ΔYm
)
()(ln
)
()(*22*11*22*11Y Y Y Y Y Y Y Y Y m -----=
? ΔYm (Ⅰ)=0.00734 N OG(Ⅰ)= 1.13
ΔYm (Ⅱ)=0.00345 N OG (Ⅱ)=2.42 3.填料层高度Z 的计算
Z=Z1+Z2= H OG(Ⅰ) N OG(Ⅰ)+ H OG (Ⅱ)N OG (Ⅱ)=2.77 m
取25%富余量,则完成本设计的鲍尔环的填料层的高度Z=3.5 m 。
3.38.填料层压降的计算
取图5-7横坐标值0.087;将操作气速u ’代替纵坐标中的uF ,鲍尔环的压降填料因子Ф=125代替纵坐标中的Ф。则纵坐标值为0.031
查表5-7可得,ΔP ≈24×9.81=235.4 Pa/m 填料
全塔填料层压降ΔP=3.5×235.4=823.9 Pa
至此,吸收塔的物料衡算.塔径.填料层高度填料层压降均已算出。
第四节设计后的感想
4.1对设计过程的评述和有关问题的讨论
对于设计过程我们通过查阅各种文献得到数据,公式最后汇总,通过给出的问题进行计算,使我们的自学能力,汇总能力都得到了提高。
对于最后部分塔附属高度的计算还不甚了解,采用计算机制图也很不熟练,有待提高。通过本次课程设计不仅增强了自己的自学能力更促进了对化工原理知识的进一步了解,同时通过同学之间,同学和老师之间的相互交流使我的设计更加完善。
在良好的互动环境下我们大家都很努力认真,不仅是为了取得成绩,更是为了能在知识上,在能力上都有所提高。特别使对一些参考文献的使用,和对图表的查询都有了实质性的操作。动手能力也有了显著提高,使我们大家都很高兴。虽然我们做设计的时间较以前的学哥学姐时间短,但我们相信我们的收获不比他们少。
当然我知道自己的设计也许还存在这样或那样的不足,但我知道这是我努力的结果。我感谢能有这次让我努力并增长知识的机会,缺点和不足一定回尽力改正。也真心的希望这样可以促进我们学习和进步的机会以后还有。
4.2 设计感想
本次课程设计经过两周的时间得以完成,主要包括目录、绪论、设计方案、吸收塔的工艺计算等内容,主要通过上网搜集资料、查找统计文献、数据的整合计算、文字的筛选以及上机调试等部分组成,在此基础上形成了该课程设计的基础框架,最后由本人加以总结整合,提出了相关设计方案,具体内容在课程设计各章节菌有所体现。
本次课程设计让我取得了很多收获。
首先,通过课程设计资料的搜索以及对数据的计算中,让我对化工原理有了更加清晰、更加深刻的认识,课程设计本身的完成过程,其实也是自己对化工原理轮廓的理解,对内容的把握的过程,这样可以更加丰富的了解了化工原理的全貌,对自己的专业知识学习也更加深刻,不在流于表面。
其次,通过本次课程设计提高了我的逻辑思维能力以及对材料的整合和筛选能力,这对于我今后的研究和学习有很大的帮助,通过了整个课程设计方案的描述,让我更加全面的拓宽自己的思考能力。
再次,课程设计让我更加重视实践,重视对实际工作的关注,有利于提高我理论联系实际的能力。通过这次学习,我知道了如何去自觉学习,如何去体验实
践的成果,如何在实践中后享受胜利的喜悦。
最后,对于我来说,独自完成课程设计是相当困难的,它的完成与老师和同学的合作是密不可分的,在共同的努力中我感受到了团队的合作力量,团队的温暖,工作的同时也增进了我们的友谊,我想我们每个人都会为我们共同努力的汗水所骄傲和自豪。
但是,课程设计的完成并不代表我自身学习的终止,在完成过程中我发现自己有很多缺点不足。如:课程设计中的Auto CAD作用部分对自己来讲十分困难(因为不会),另外,大量的内容也暴露出自己知识面窄,对实践活动的能力不强等诸多问题,我想困难和挑战才是激发自己前进的动力,自己也将会在今后的学习和生活中
化工原理课程设计的完成对我来说有深刻的意义,我衷心感谢老师们的指导以及与我合作共同学习的同学,是你们带给我收获,带给我快乐!
附录:参考文献
参考文献
【1】、石油化学工业规划设计院.塔的工艺计算。北京:石油化学工业出版社,1997
【2】、化工设备技术全书编辑委员会.化工设备全书——塔设备设计.上海:上海科学技术出版社1998
【3】、时钧,汪家鼎。化学工程手册,北京:化学工业出版社,1986
【4】、上海医药设计院.化学工业设计手册(上、下). 北京:化学工业出版社1986
【5】、陈敏恒,丛德兹等.化工原理(上、下册)(第二版). 北京:化学工业出版社2000
【6】、大连理工化工原理教研室,化工原理课程设计,大连,大连理工大学出版社, 1994
【7】、柴诚敬,刘国维,李阿娜,化工原理课程设计,天津,天津科学技术出版社,1995
【8】、化学工程手册编辑委员会.化学工业手册(第1、?、13篇),化工出版社,1989
【9】、贾紹义等.化工传递与单元操作课程设计,天津大学出版社2002【10】、匡国柱等. 化工单元过程及设备课程设计,化学工业出版社,2002 【11】、国外气液传质设备的一些发展趋势,化工进展,1994,(1):22-28【12】、郑晓梅.化工制图,化工出版社,2002
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
填料塔的设计指导
二氧化硫填料塔设计 一.填料吸收塔简介 在化学工业中,吸收操作广泛应用于石油炼制,石油化工中分离气体混合物,原料气的精制及从废气回收有用组分或去除有害组分等。吸收操作中以填料吸收塔生产能力大,分离效率高,压力降小,操作弹性大和持液量小等优点而被广泛应用。目前国内对填料吸收塔设计大部分是经验设计方法,该方法是在给定生产任务的条件下,由经验确定出一个液气比的值,然后手算出吸收塔的有关设计参数。该设计手段落后,没有考虑经济技术指标,不符合工厂实际生产中成本最低要求,故提出了填料吸收塔的优化设计方法。 下面简要介绍一下填料塔的有关内容。 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。填料塔以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。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。 与板式塔相比,在填料塔中进行的传质过程,其特点是气液连续接触,而传质的好坏与填料密切相关。填料提供了塔内的气液两相接触面积。填料塔的流体力学性能,传质速率等与填料的材质,几何形状密切相关,所以长期以来人们十分注中填料的性能和新型填料的开发,使得填料塔在化工生产中应用更加广泛。 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。填料塔还有以下特点: 1.当塔径不是很大时,填料塔因为结构简单而造价便宜。 2.对于易起泡物系,填料塔更适合,因填料对气泡有限制和破碎作用。 3.对于腐蚀性物系,填料塔更适合,因为可以采用瓷质填料。 4.对于热敏性物系宜采用填料塔,因为填料塔的持液量比板式塔少,物料在塔内的停留时间短。填料塔的压强降比板式塔小,因而对真空操作更有利。 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。 二.设计方案简介 2.1 方案的确定 填料精馏吸收塔的确定包括装置流程的确定,操作压力的确定,进料热状况的选择,加热方式的选择以及回流比的选择等 2.1.1 装置流程的确定 吸收装置的流程主要有以下几种 (1) 逆流操作: 定义:气相自塔底进入由塔顶排出,液相自塔顶进入由塔底排出的操作。 特点: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。 适用情况:工业生产中多采用逆流操作。 (2) 并流操作: 定义:气液两相均从塔顶流向塔底的操作。 特点:系统不受液流限制,可提高操作气速,以提高生产能力。 适用情况:当吸收过程的平衡曲线较平坦时,流向对推动力影响不大; 易溶气体的吸收或处
大气课设填料塔设计计算
课程设计说明书 题 目:S H S 20-25型锅炉低硫烟煤 烟 气袋式除尘湿式脱硫系统设计 学生姓名: 周永博 学 院: 能源与动力工程学院 班 级: 环工13-1 指导教师:曹英楠
2016年7 月 1 日 内蒙古工业大学课程设计(论文)任务书 课程名称:大气污染控制工程学院:能源与动力工程学院班级:环工13-1 学生姓名:周永博学号:201320303014 指导教师:曹英楠
技术参数: 锅炉型号:SHS20-25 即,双锅筒横置式室燃炉(煤粉炉),蒸发量20t/h,出口蒸汽压力25MPa 设计耗煤量:2.4t/h 设计煤成分:C Y=75.2% H Y=3% O Y=4% N Y=1% S Y=0.8% A Y=10% W Y=6%; V Y=18%;属于低硫烟煤 排烟温度:160℃ 空气过剩系数=1.25 飞灰率=29% 烟气在锅炉出口前阻力800Pa 污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中2类区新建排污项目执行。 连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度150m,90°弯头30个。
参考文献: 《大气污染控制工程》郝吉明、马广大; 《环保设备设计与应用》罗辉..北京.高等教育出版社.1997; 《除尘技术》高香林..华北电力大学.2001.3; 《环保设备?设计?应用》郑铭..北京.化学工业出版社.2001.4; 《火电厂除尘技术》胡志光、胡满银..北京.中国水利水电出版社.2005; 《除尘设备》金国淼..北京.化学工业出版社.2002; 《火力发电厂除尘技术》原永涛..北京.化学工业出版社.2004.10; 《环境保护设备选用手册》鹿政理..北京.化学工业出版社.2002.5; 《工业通风》孙一坚主编..中国建筑工业出版社,1994; 《锅炉及锅炉房设备》奚士光等主编..中国建筑工业出版社,1994; 《除尘设备设计》金国淼主编..上海科学技术出版社,1985; 《环境与工业气体净化技术》. 朱世勇主编.化学工业出版社,2001; 《湿法烟气脱硫系统的安全性及优化》曾庭华,杨华等主编..中国电力出版社;《燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例》. 钟秦主编.化学工业出版社,2004; 《环保工作者使用手册》. 杨丽芬,李友琥主编.冶金工业出版社,2001; 《工业锅炉房设计手册》航天部第七研究设计院编.中国建筑工业出版社,1986;《火电厂烟气湿法脱硫装置吸收塔的设计》王祖培编.化学工业第二设计院,1995;《大气污染控制工程》. 吴忠标编.科学出版社,2002; 《湿法烟气脱硫吸收塔系统的设计和运行分析》. 曾培华著.电力环境保护,2002。
填料塔的设计
目录
前言 世界卫生组织和联合国环境组织发表的一份报告说:“空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实。”如果人类生活在污染十分严重的空气里,那就将在几分钟内全部死亡。工业文明和城市发展,在为人类创造巨大财富的同时,也把数十亿吨计的废气和废物排入大气之中,人类赖以生存的大气圈却成了空中垃圾库和毒气库。因此,大气中的有害气体和污染物达到一定浓度时,就会对人类和环境带来巨大灾难,对有害气体的控制更必不可少。 一.设计任务书 1.设计目的 通过对气态污染物净化系统的工艺设计,初步掌握气态污染物净化系统设计的基本方法。培养学生利用所学理论知识,综合分析问题和解决实际问题的能力、绘图能力、以及正确使用设计手册和相关资料的能力。 2.设计任务 试设计一个填料塔,常压,逆流操作,操作温度为25℃,以清水为吸收剂, ,气体处理量为1500m3/h,其中含氨%(体积分数),吸收脱除混合气体中的NH 3
要求吸收率达到99%,相平衡常数m=。 3.设计内容和要求 1)研究分析资料。 2)净化设备的计算,包括计算吸收塔的物料衡算、吸收塔的工艺尺寸计算、填料层压降的计算及校核计算。 3)附属设备的设计等。 4)编写设计计算书。设计计算书的内容应按要求编写,即包括与设计有关的阐述、说明及计算。要求内容完整,叙述简明,层次清楚,计算过程详细、准确,书写工整,装订成册。设计计算书应包括目录、前言、正文及参考文献等,格式参照学校要求。 5)设计图纸。包括填料塔剖面结构图、工艺流程图。应按比例绘制,标出设备、零部件等编号,并附明细表,即按工程制图要求。图纸幅面、图线等应符合国家标准;图面布置均匀;符合制图规范要求。 6)对设计过程的评述和有关问题的讨论。 二.设计资料 1.工艺流程 采用填料塔设计,填料塔是塔设备的一种。塔内填充适当高度的填料,以增加两种流体间的接触表面。例如应用于气体吸收时,液体由塔的上部通过分布器进入,沿填料表面下降。气体则由塔的下部通过填料孔隙逆流而上,与液体密切接触而相互作用。结构较简单,检修较方便。广泛应用于气体吸收、蒸馏、萃取等操作。 2.进气参数 进气流量: 1500m3/h 进气主要成分:NH 3
填料塔设计
xxxxx 大学 化工原理课程设计任务书 专业: 班级: 组长: 成员: 设计日期: 设计题目: 空气丙酮填料塔的吸收 设计条件: 空气-丙酮体系 ●混合气:丙酮蒸气和空气 ●吸收剂:清水(25℃) ●处理量:1500m3/h(标准状态) ●相对湿度:70% ●温度:20O℃ ●含量:进塔混合气中含丙酮:1.82%(V%)
●要求:丙酮回收率:90% ●操作条件:常压操作 ●厂址地区:任选 ●设备型式:自选 设计内容:相关说明 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 5.设计结果汇总 6.工艺流程图及换热器工艺条件 指导教师: xxxx 目录 第一节概述------------------------------------------4
1.1吸收技术概况------------------------------------------4 1.2吸收设备的发展------------------------------------------4 1.3吸收过程在工业生产中的应用------------------------------------------5 1.4丙酮的相关资料------------------------------------------6 第二节设计方案的确定-----------------------------------------7 2.1吸收剂的选择--------------------------------------------7 2.2吸收流程的选择----------------------------------------8 2.3吸收塔设备及填料的选择-------------------------------------------------9 2.4操作参数的选择------------------------------------------9 2.5设计模型图------------------------------------------10 第三节吸收塔的工艺计算----------------------------------------11 3.1基础性数据--------------------------------------------11 3.2物料计算-------------------------------11 3.3填料塔工艺尺寸的计算--------------------------------------------12 第四节设计后的感想-------------------------------------------------18 4.1对设计过程的评述和有关问题的讨论-------------------------------------------------18 4.2设计感想-------------------------------------------------------------------------------------------18 附录:参考文献-----------------------------------------------------------------------------------20
填料塔课程设计
目录 1.前言 (4) 2.设计任务 (6) 3.设计方案说明 (6) 4.基础物性数据 (6) 5.物料衡算 (6) 6.填料塔的工艺尺寸计算 (8) 7.附属设备的选型及设备 (14) 8.参考文献 (19) 9.后记及其他 (20)
1.前言 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。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。 1.1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。 1.2 填料的类型 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。 散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体,一般以随机的方式堆积在塔内,又称为乱堆填料或颗粒填料。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。
填料塔设计
1.填料塔的一般结构 填料塔可用于吸收气体等。填料塔的主要组件是:流体分配器,填料板或床限制板,填料,填料支架,液体收集器,液体再分配器等。 2.填料塔的设计步骤 (1)确定气液负荷,气液物理参数和特性,根据工艺要求确定出气口上述参数(2)填料的正确选择对塔的经济效果有重要影响。对于给定的设计条件,有多种填充物可供选择。因此,有必要对各种填料进行综合比较,限制床层,以选择理想的填料。 (3)塔径的计算:根据填料特性数据,系统物理参数和液气比计算出驱替速度,再乘以适当的系数,得出集液器设计的空塔气速度,以计算塔径。;或者直接使用从经验中获得的气体动能因子的设计值来计算塔的直径。 (4)填充层的总高度通过传质单位高度法或等板高度法算出。
(5)计算填料层的压降。如果压降超过极限值,则应调整填料的类型和尺寸或降低工作气体的速度,然后再重复计算直至满足条件。 (6)为了确保填料塔的预期性能,填料塔的其他内部组件(分配器,填料支座,再分配器,填料限位板等)必须具有适当的设计和结构。结构设计包括两部分:塔身设计和塔内构件设计。填料塔的内部组件包括:液体分配装置,液体再分配装置,填料支撑装置,填料压板或床限制板等。这些内部构件的合理设计是确保正常运行和预期性能的重要条件。 废气处理设备 第六章小型吸收塔的设计32参考文献33设计师:武汉工程大学环境工程学院08级环境工程去除工艺气体中更多的有害成分以净化气体以进一步处理或去除工业废气中的更多有害物质,以免造成空气污染。1.2吸收塔的应用塔式设备是气液传质设备,广泛用于炼油,化工,石家庄汕头化工等生产。根部列车塔中气液接触部分的结构类型可分为板式塔和填料塔。根据气体和液体的接触方式的不同,吸收设备可分为两类:阶
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
化工原理课程设计 -填料塔的设计说明书 院(系)别:化学与化工学院 专业:应用化学 年级班: 09级3班 姓名: 学号: 指导老师:
前言: 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。同时,通过课程设计,还可以使学生树立正确的设计思想,培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风。课程设计是增强工程观念,培养提高学生独立工作能力的有益实践。 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。 经过学习,我知道,填料塔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。这次课程设计我把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。
目录 一、设计任务 (5) 二、设计条件 (5) 三、设计方案 (5) 1、吸收剂的选择 (5) 2、吸收过程的选择 (5) 3、流程图及流程说明 (5) 4、塔填料选择 (6) 四、工艺计算 (6) 1、物料衡算,确定塔顶、塔底的气液流量和组成 (7) 2、塔径计算 (8) 3、填料层高度计算 (9) 4.填料层压降计算 (11) 五、液体分布装置 (12) 1、液体分布器的选型 (12) 2、分布点密度计算 (12) 六、吸收塔塔体材料的选择 (13) 1、吸收塔塔体材料:Q235-B (13) 2、吸收塔的内径 (13) 3、壁厚的计算 (13) 4、强度校核 (14) 七、封头的选型依据,材料及尺寸规格 (14) 1、封头的选型:标准的椭圆封头 (14) 2、封头材料的选择 (14) 3、封头的高 (14) 4、封头的壁厚 (15) 八、液体再分布装置 (15) 九、气体分布装置 (16) 十、填料支撑装置 (16) 十一、液体分布装置 (16) 十二、除沫装置 (17) 1、设计气速的计算 (17) 2、丝网盘的直径 (17) 3、丝网层厚度H的确定 (18) 十三、管结构 (18) 1、气体和液体的进出的装置 (18) 2、填料卸出口 (19) 3、塔体各开孔补强设计 (19) 十四、填料塔高度的确定(除去支座) (20) 1吸收高度 (20) 2、支持圈高度 (20) 3、栅板高度 (20) 4、支持板高度 (20)
填料塔计算和设计
填料塔计算和设计
填料塔计算和设计 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】
填料塔设计 2012-11-20 一、填料塔结构 填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的气液传质设备。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。在填料的上方安装填料压板,以限制填料随上升气流的运动。液体从塔顶加入,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(小直径塔一般不设置)分布后,与液体呈逆流接触连续通过填料层空隙,在填料表面气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式的气液传质设备,正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。二、填料的类型及性能评价 填料是填料塔的核心构件,它提供了气液两相接触传质的相界面,是决定填料塔性能的主要因素。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。散装填料根据结构特点不同,分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料等;规整填料按其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等,目前工业上使用最为广泛的是波纹填料,分为板波纹填料和网波纹填料; 填料的几何特性是评价填料性能的基本参数,主要包括比表面积、空隙率、填料因子等。1.比表面积:单位体积填料层的填料表面积,其值越大,所提供的气液传质面积越大,性能越优; 2.空隙率:单位体积填料层的空隙体积;空隙率越大,气体通过的能力大且压降低;
3.填料因子:填料的比表面积与空隙率三次方的比值,它表示填料的流体力学性能,其值越小,表面流体阻力越小。 三、填料塔设计基本步骤 1.根据给定的设计条件,合理地选择填料; 2.根据给定的设计任务,计算塔径、填料层高度等工艺尺寸; 3.计算填料层的压降; 4.进行填料塔的结构设计,结构设计包括塔体设计及塔内件设计两部分。 四、填料塔设计 1.填料的选择 填料应根据分离工艺要求进行选择,对填料的品种、规格和材质进行综合考虑。应尽量选用技术资料齐备,适用性能成熟的新型填料。对性能相近的填料,应根据它的特点进行技术经济评价,使所选用的填料既能满足生产要求,又能使设备的投资和操作费最低。 (1)填料种类的选择 填料的传质效率要高:传质效率即分离效率,一般以每个理论级当量填料层高度表示,即HETP值; 填料的通量要大:在同样的液体负荷下,在保证具有较高传质效率的前提下,应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料; 填料层的压降要低:填料层压降越低,塔的动力消耗越低,操作费越小;对热敏性物系尤为重要;
填料塔设计机械设计
目录 第一章前言 ................................................................................. 错误!未定义书签。 塔设备设计简介 .................................................................. 错误!未定义书签。 填料塔结构简介 .................................................................. 错误!未定义书签。第二章设计方案的确定 ............................................................. 错误!未定义书签。 装置流程的确定 .................................................................. 错误!未定义书签。 吸收剂的选择 ...................................................................... 错误!未定义书签。 填料的选择 .......................................................................... 错误!未定义书签。 材料选择 .............................................................................. 错误!未定义书签。第三章工艺参数 ......................................................................... 错误!未定义书签。第四章机械设计 ......................................................................... 错误!未定义书签。 塔体厚度计算 ...................................................................... 错误!未定义书签。 封头厚度计算 ...................................................................... 错误!未定义书签。 填料塔的载荷分析及强度校核 .......................................... 错误!未定义书签。 塔体的水压试验 .................................................................. 错误!未定义书签。 水压试验时各种载荷引起的应力 .............................. 错误!未定义书签。 水压试验时应力校核 .................................................. 错误!未定义书签。第五章零部件选型 ..................................................................... 错误!未定义书签。 人孔 ...................................................................................... 错误!未定义书签。 法兰 ...................................................................................... 错误!未定义书签。 除雾沫器 .............................................................................. 错误!未定义书签。 填料支撑板 .......................................................................... 错误!未定义书签。
填料塔计算和设计
填料塔计算和设计文件编码(008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256)
填料塔设计 2012-11-20 一、填料塔结构 填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的气液传质设备。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。在填料的上方安装填料压板,以限制填料随上升气流的运动。液体从塔顶加入,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(小直径塔一般不设置)分布后,与液体呈逆流接触连续通过填料层空隙,在填料表面气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式的气液传质设备,正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。 二、填料的类型及性能评价 填料是填料塔的核心构件,它提供了气液两相接触传质的相界面,是决定填料塔性能的主要因素。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。散装填料根据结构特点不同,分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料等;规整填料按其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等,目前工业上使用最为广泛的是波纹填料,分为板波纹填料和网波纹填料; 填料的几何特性是评价填料性能的基本参数,主要包括比表面积、空隙率、填料因子等。
1.比表面积:单位体积填料层的填料表面积,其值越大,所提供的气液传质面积越大,性能越优; 2.空隙率:单位体积填料层的空隙体积;空隙率越大,气体通过的能力大且压降低; 3.填料因子:填料的比表面积与空隙率三次方的比值,它表示填料的流体力学性能,其值越小,表面流体阻力越小。 三、填料塔设计基本步骤 1.根据给定的设计条件,合理地选择填料; 2.根据给定的设计任务,计算塔径、填料层高度等工艺尺寸; 3.计算填料层的压降; 4.进行填料塔的结构设计,结构设计包括塔体设计及塔内件设计两部分。? 四、填料塔设计 1.填料的选择 填料应根据分离工艺要求进行选择,对填料的品种、规格和材质进行综合考虑。应尽量选用技术资料齐备,适用性能成熟的新型填料。对性能相近的填料,应根据
填料塔设计
填料塔设计: 填料塔是指流体阻力小,适用于气体处理量大而液体量小的过程。液体沿填料表面自上向下流动,气体与液体成逆流或并流,视具体反应而定。填料塔内存液量较小。无论气相或液相,其在塔内的流动型式均接近于活塞流。若反应过程中有固相生成,不宜采用填料塔。 填料塔在塔内充填各种形状的填充物(称为填料),使液体沿填料表面流动形成液膜,分散在连续流动的气体之中,气液两相接触面在填料的液膜表面上。它属膜状接触设备。 填料塔以填料作为气、液接触和传质的基本构件,液体在填料表面呈膜状自上而下流动,气体呈连续相自下而上与液体作递向流动,并进行气、液两相间的传质和传热。两相的组分浓度和温度沿塔高连续变化。填料塔属于微分接触型的气、液传质设备。 填料塔又称填充塔。化工生产中常用的一类传质设备。主要由圆柱形的塔体和堆放在塔内的填料(各种形状的固体物,用于增加两相流体间的面积,增强两相间的传质)等组成。用于吸收、蒸馏、萃取等。 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。 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。
填料塔的设计完整版
填料塔的设计 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
目录 前言 世界卫生组织和联合国环境组织发表的一份报告说:“空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实。”如果人类生活在污染十分严重的空气里,那就将在几分钟内全部死亡。工业文明和城市发展,在为人类创造巨大财富的同时,也把数十亿吨计的废气和废物排入大气之中,人类赖以生存的大气圈却成了空中垃圾库和毒气库。因此,大气中的有害气体和污染物达到一定浓度时,就会对人类和环境带来巨大灾难,对有害气体的控制更必不可少。 一.设计任务书
1.设计目的 通过对气态污染物净化系统的工艺设计,初步掌握气态污染物净化系统设计的基本方法。培养学生利用所学理论知识,综合分析问题和解决实际问题的能力、绘图能力、以及正确使用设计手册和相关资料的能力。 2.设计任务 试设计一个填料塔,常压,逆流操作,操作温度为25℃,以清水为吸收剂,吸收脱除混合气体中的NH 3,气体处理量为1500m 3/h ,其中含氨%(体积分数),要求吸收率达到99%,相平衡常数m=。 3.设计内容和要求 1)研究分析资料。 2)净化设备的计算,包括计算吸收塔的物料衡算、吸收塔的工艺尺寸计算、填料层压降的计算及校核计算。 3)附属设备的设计等。 4)编写设计计算书。设计计算书的内容应按要求编写,即包括与设计有关的阐述、说明及计算。要求内容完整,叙述简明,层次清楚,计算过程详细、准确,书写工整,装订成册。设计计算书应包括目录、前言、正文及参考文献等,格式参照学校要求。 5)设计图纸。包括填料塔剖面结构图、工艺流程图。应按比例绘制,标出设备、零部件等编号,并附明细表,即按工程制图要求。图纸幅面、图线等应符合国家标准;图面布置均匀;符合制图规范要求。 6)对设计过程的评述和有关问题的讨论。 二.设计资料 1.工艺流程 采用填料塔设计,填料塔是塔设备的一种。塔内填充适当高度的填料,以增加两种流体间的接触表面。例如应用于气体吸收时,液体由塔的上部通过分布器进入,沿填料表面下降。气体则由塔的下部通过填料孔隙逆流而上,与液体密切接触而相互作用。结构较简单,检修较方便。广泛应用于气体吸收、蒸馏、萃取等操作。 2.进气参数 进气流量: 1500m 3/h 进气主要成分:NH 3 空气粘度系数:h m kg s pa V ?=??=-/065.01081.15μ 298K,下,氨气在空气中的扩散系数D V =s; 298K,下,氨气在水中的扩散系数D L =*10-9m 2/s 25℃时,氨在水中的溶解度为H=m 3kpa
大气课设填料塔设计计算
学校代码: 10128 学号: 201320303014 课程设计说明书 题目:S H S20-25型锅炉低硫烟煤烟 气袋式除尘湿式脱硫系统设计学生:周永博 学院:能源与动力工程学院 班级:环工13-1 指导教师:英楠
2016年 7 月 1 日 工业大学课程设计(论文)任务书 课程名称:大气污染控制工程学院:能源与动力工程学院班级:环工13-1 学生:周永博学号: 4 指导教师:英楠
技术参数: 锅炉型号:SHS20-25 即,双锅筒横置式室燃炉(煤粉炉),蒸发量20t/h,出口蒸汽压力25MPa 设计耗煤量:2.4t/h 设计煤成分:C Y=75.2% H Y=3% O Y=4% N Y=1% S Y=0.8% A Y=10% W Y=6%; V Y=18%;属于低硫烟煤 排烟温度:160℃ 空气过剩系数=1.25 飞灰率=29% 烟气在锅炉出口前阻力800Pa 污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中2类区新建排污项目执行。 连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度150m,90°弯头30个。
参考文献: 《大气污染控制工程》郝吉明、马广大; 《环保设备设计与应用》罗辉...高等教育.1997; 《除尘技术》高香林..华北电力大学.2001.3; 《环保设备?设计?应用》铭...化学工业.2001.4; 《火电厂除尘技术》胡志光、胡满银...中国水利水电.2005; 《除尘设备》金国淼...化学工业.2002; 《火力发电厂除尘技术》原永涛...化学工业.2004.10; 《环境保护设备选用手册》鹿政理...化学工业.2002.5; 《工业通风》一坚主编..中国建筑工业,1994; 《锅炉及锅炉房设备》奚士光等主编..中国建筑工业,1994; 《除尘设备设计》金国淼主编..科学技术,1985; 《环境与工业气体净化技术》. 朱世勇主编.化学工业,2001; 《湿法烟气脱硫系统的安全性及优化》曾庭华,华等主编..中国电力; 《燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例》. 钟主编.化学工业,2004; 《环保工作者使用手册》. 丽芬,友琥主编.冶金工业,2001; 《工业锅炉房设计手册》航天部第七研究编.中国建筑工业,1986; 《火电厂烟气湿法脱硫装置吸收塔的设计》王祖培编.化学工业第二,1995; 《大气污染控制工程》. 标编.科学,2002; 《湿法烟气脱硫吸收塔系统的设计和运行分析》. 曾培华著.电力环境保护,2002。
填料塔的设计.doc
目录 一.设计任务书 (3) 1.设计目的 (3) 2.设计任务 (3) 3.设计内容和要求 (3) 二.设计资料 (4) 1.工艺流程 (4) 2.进气参数 (4) 3.吸收液参数 (4) 4.操作条件 (5) 5.填料性能 (5) 三.设计计算书 (6) 1.填料塔主体的计算 (6) 1.1吸收剂用量的计算 (6) 1.2塔径的计算 (7) 1.3填料层高度的计算 (10) 1.4.填料塔压降的计算 (14) 2.填料塔附属结构的类型与设计 (15) 2.1支承板 (16) 2.2填料压紧装置 (16) 2.3液体分布器装置 (16) 2.4除雾装置 (17) 2.5气体分布装置 (17) 2.6排液装置 (18)
2.7防腐蚀设计 (18) 2.8气体进料管 (18) 2.9液体进料管: (19) 2.10封头的选择 (19) 2.11总塔高计算 (20) 3.填料塔设计参数汇总 (21) 四.填料塔装配图(见附录) (22) 五.总结 (22) 六.参考文献 (23) 附录 (23)
前言 世界卫生组织和联合国环境组织发表的一份报告说:“空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实。”如果人类生活在污染十分严重的空气里,那就将在几分钟内全部死亡。工业文明和城市发展,在为人类创造巨大财富的同时,也把数十亿吨计的废气和废物排入大气之中,人类赖以生存的大气圈却成了空中垃圾库和毒气库。因此,大气中的有害气体和污染物达到一定浓度时,就会对人类和环境带来巨大灾难,对有害气体的控制更必不可少。 一.设计任务书 1.设计目的 通过对气态污染物净化系统的工艺设计,初步掌握气态污染物净化系统设计的基本方法。培养学生利用所学理论知识,综合分析问题和解决实际问题的能力、绘图能力、以及正确使用设计手册和相关资料的能力。 2.设计任务 试设计一个填料塔,常压,逆流操作,操作温度为25℃,以清水为吸收剂,吸收脱除混合气体中的NH ,气体处理量为1500m3/h,其中含氨1.9%(体积分数), 3 要求吸收率达到99%,相平衡常数m=0.95。 3.设计内容和要求 1)研究分析资料。 2)净化设备的计算,包括计算吸收塔的物料衡算、吸收塔的工艺尺寸计算、填料层压降的计算及校核计算。 3)附属设备的设计等。 4)编写设计计算书。设计计算书的内容应按要求编写,即包括与设计有关的阐述、说明及计算。要求内容完整,叙述简明,层次清楚,计算过程详细、准确,书写工整,装订成册。设计计算书应包括目录、前言、正文及参考文献等,格式参照学校要求。 5)设计图纸。包括填料塔剖面结构图、工艺流程图。应按比例绘制,标出设备、
填料塔的设计
西北大学化工学院 化工原理课程设计说 明书 设计名称: 填料吸收塔设备的设计 年级专业: 2008级化学工程与工艺 姓 名:
指导老师:姚瑞清 2011年1月10日 目录 一.设计任务-----------------------------------2 二.填料选择-----------------------------------3 三.计算所需物性参数---------------------------3 四.设计计算过程-------------------------------4 五.塔附件选择---------------------------------10 六.工艺流程说明-------------------------------15 七.心得体会-----------------------------------16 八.参考文献-----------------------------------18 九.工艺流程图---------------------------------19
一. 设计任务 原料气入塔温度为25℃,用清水吸收原料气体中的SO2气体,混合气体的处理量为2000m3/h,其中含有SO2的摩尔分数为0.07,SO2的吸收率为90%,气体入口温度为25℃.水入口温度为20℃。 已知: 20℃时,E=3.55 103kPa, L/G=1.5(L/G)min; 操作压力:常压; 操作温度:液体20℃; 气体:25℃; 填料类型:乱堆塑料鲍尔环; 要求设计填料吸收塔,求所需塔高,塔径,塔内件,塔接管尺寸,绘制流程图,吸收塔工艺条件图,设计过程评述。