【精品】化工原理课程设计

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1、化工原理课程设计姓名：刘家王专业：环境工程班级：环工0701学号:071400321目录一、前言3二、设计条件3三、设计方案的确定31.吸收装置流程的确定32.吸收剂的选择33.操作温度与压力的确定4四、填料的类型和选择4五、填料塔工艺尺寸的计算41.基础物性数据42.物料衡算53.塔径计算64.填料层高度计算8六、填料层压降的计算七、填料塔内件的类型与设计8九、设id览表10十、对设计过程的评述和有关问题的讨论11H■一、参考文献11十二、主要符号说明14十三、附图（带控制点的工艺流程简图、主体设备设计条件图）一.前言：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。气体的

2、吸收是用适当的液体吸收剂与气体混合物接触，吸收气体混合物中一个或几个组分，使其中的各组分得以分离的一种操作。在化工生产中，它主要用于原料气的净化、有用组分的回收、制取气体的溶液，作为成品以及废气的治理等方面。因此，吸收操作是一种重要的分离方法，在化学工业中应用相当普遍。吸收操作利用气体混合物各组分在某种溶剂中溶解度不同而达到分离的目的。气体吸收是物质自气相到液相的转移，这是一种传质过程。混合气体中某一组分能否进入液相，既取决于气体中该组分的分压，也取决于溶液里该组分的平衡蒸汽压。如果混合气体中该气体分压大于溶液中该组分的平衡蒸汽压，这个组分便可自气相转移到液相，即被吸收。可用作吸收

3、的设备种类很多，如填料塔、板式塔、喷洒塔和鼓泡塔等，工业上较多的使用填料塔。课程设计是木课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性、学习化工设计基本知识的初次尝试。通过课程设计，要求学生能综合利用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工工程设计的初步训练。通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的程序和方法，培养学牛分析和解决工程实际问题的能力。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

4、强工程观念，培养提高学生独立工作能力的有益实践。二、设计条件：1、入塔气体中空气含NH?为2g/m"干空气（标态）；2、干空气温度为25°C,压力为101.3kpa,相对湿度为70%；3、处理气体量2500n）7h,吸收剂为清水,温度为25°C；4、出塔气体中N&气体流量为入塔流量的1/4000。三、设计方案的确定：1.吸收装置流程的确定吸收装置的流程主要有逆流操作、并流操作、吸收剂部分再循环操作、多塔串联操作和串联-并联混合操作。在实际应用中应根据生产任务、工艺特点，结合各种流程的优缺点选择适宜的流程布置。氨气是易溶于水的气体，用水吸收氨气屈于高溶解度的吸收过程，选用逆流操作过程

5、。即气相自塔底进入由塔顶排岀，液相自塔顶进入自塔底排出。该操作的优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。1.吸收剂的选择吸收过程是依靠气体溶质在吸收剂中的溶解来实现的，因此，吸收剂的性能的优劣是决定吸收操作效果的关键之一。选择吸收剂时应着重考虑到：溶解度、选择性、挥发性要低、粘度要低等因素。一般来说，任何一种吸收剂都难以满足以上所有要求，选用吋应针对具体情况和主要矛盾，既考虑到工艺要求又兼顾到经济合理性。综上，在本次设计，中因氨气在水中的溶解度大，而水对混合气体中的其他组分吸收甚微，其流动性好，挥发度低，廉价易得以及化学性质稳定，且氨气不作为产品，故用清水作

6、为吸收剂。2.操作温度和压力的确定：由吸收过程的气、液平衡关系可知，温度降低可增加溶质组分的溶解度，即低温有利于吸收，但操作温度的低限应由吸收系统的具体情况决定。压力升高可增加溶质组分的溶解度，即加压有利于吸收，但随着操作压力的升高对设备的加工制造要求提高，口能耗增加，因此需结合具体工艺条件综合考虑。本次设计屮混合气体和吸收剂的温度均为25°C,在常压101.3kpaK进行操作。四、填料的类型和选择对于清水吸收W的过程，操作温度和操作压力都比较低，因而选用塑料散装填料，其耐腐蚀性能、耐温性较好，可在100°C以下长期使用。在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，与鲍尔环相比

7、，减少了气体通过填料层的阻力，其填料间空隙较大，传质效率较好，是目前所使用的环形填料中最为优良的一种。对于填料的规格来说，同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加，通量减小，填料的费用也增加很多。结合塔径和填料公称直径的比值D/d的推荐值,此次设计选用DN38聚丙烯阶梯环填料，其主要性能参数如下：比表面积132.5"/"空隙率0.91干填料因子①林170m-1五、填料塔工艺尺寸的计算：1•基础物性数据：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