课 程 设 计
题 目：填料吸收塔的设计
教 学 院： 化学与材料工程学院 专 业：化学工程与工艺（精细化工方向） 学 号：
学生姓名： 指导教师：
2012 年 5 月 31 日
《化工原理课程设计》任务书
2011～2012 学年第2学期
学生姓名： 专业班级： 化学工程与工艺(2009) 指导教师： 工作部门： 化工教研室 一、课程设计题目：填料吸收塔的设计
二、课程设计内容（含技术指标） 1. 工艺条件与数据
煤气中含苯2%（摩尔分数），煤气分子量为19；吸收塔底溶液含苯≥0.15%（质量分数）；吸收塔气-液平衡y*=0.125x；解吸塔气-液平衡为y*=3.16x；吸收回收率≥95%；吸收剂为洗油，分子量260，相对密度0.8；生产能力为每小时处理含苯煤气2000m3；冷却水进口温度＜25℃，出口温度≤50℃。 2. 操作条件
吸收操作条件为：1atm、27℃，解吸操作条件为：1atm、120℃；连续操作；解吸气流为过热水蒸气；经解吸后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充新鲜吸收剂；过程中热效应忽略不计。 3. 设计内容
① 吸收塔、解吸塔填料层的高度计算和设计；
② 塔径的计算；
③ 其他工艺尺寸的计算。 三、进度安排
1．5月14日：分配任务；
2．5月14日-5月20日：查询资料、初步设计； 3．5月21日-5月27日：设计计算，完成报告。
四、基本要求
1. 设计计算书1份：设计说明书是将本设计进行综合介绍和说明。设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设计主要技术数据，对有关工艺流程和设备选型作出技术上和经济上的论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计算结果，对所选用的物性数据和使用的经验公式、图表应注明来历。
设计说明书应附有带控制点的工艺流程图。
设计说明书具体包括以下内容：封面；目录；绪论；工艺流程、设备及操作条件；塔工艺和设备设计计算；塔机械结构和塔体附件及附属设备选型和计算；设计结果概览；附录；参考文献等。
2. 图纸1套：包括工艺流程图(3号图纸)。
教研室主任签名：
年 月 日
目录
1 绪论 ............................................................................................................ 1
1.1吸收技术概况 ...................................................................................................... 1 1.2吸收过程对设备的要求及设备的发展概况 ...................................................... 1
2 课程设计任务 ............................................................................................ 2
2.1设计内容 .............................................................................................................. 2 2.2设计要求 .............................................................................................................. 2 2.3设计方案介绍 ...................................................................................................... 3
3 吸收塔的工艺计算 .................................................................................... 4
3.1 基础物性数据计算 ............................................................................................. 4
3.1.1 物料衡算 ................................................................................................... 4 3.1.2 液气比的计算 ........................................................................................... 5 3.1.3 吸收剂的用量 ........................................................................................... 5 3.2 塔径的计算及校核 ............................................................................................. 5
3.2.1 填料选择 ................................................................................................... 5 3.2.2 泛点气速、塔径的计算 ........................................................................... 6 3.2.3 数据校核 ................................................................................................... 7 3.3 填料层高度的计算 ............................................................................................. 7
3.3.1 传质单元高度计算 ................................................................................... 7 3.3.2 传质单元数的计算 ................................................................................... 9 3.3.3 总高度的计算 ......................................................................................... 10 3.4流体力学参数计算 ............................................................................................ 10
3.4.1 吸收塔的压力降 ..................................................................................... 10 3.4.2 气体动能因子 ......................................................................................... 11 3.4.3 吸收因子 ................................................................................................. 11 3.5 吸收塔辅助设备计算及选型 ........................................................................... 12
3.5.1 液体初始分布器 ..................................................................................... 12 3.5.2 液体再分布器 ......................................................................................... 12 3.5.3 其他附属塔内件 ..................................................................................... 12
4 解吸塔工艺计算 ...................................................................................... 13
4.1基础数据计算 .................................................................................................... 13
4.1.1 最小气液比及吸收剂用量 ..................................................................... 13 4.2塔径的计算及校核 ............................................................................................ 14
4.2.1 填料的选择 ............................................................................................. 14 4.2.2 塔径计算 ................................................................................................. 14 4.2.3 数据校核 ................................................................................................. 15 4.3.1 传质单元高度计算 ................................................................................. 15 4.3.2 传质单元数的计算 ................................................................................. 17 4.3.3 总高度的计算 ......................................................................................... 18 4.4 流体力学参数的计算 ....................................................................................... 18
4.4.1 解吸塔的压力降 ..................................................................................... 18 4.4.2 气体动能因子 ......................................................................................... 19 4.4.3 解吸因子 ................................................................................................. 19 4.5解吸塔的辅助设备的计算与选型 .................................................................... 20
4.5.1 液体初始分布器 .................................................................................... 20 4.5.2 其他附属内件 ......................................................................................... 20
5设计结果及评述 ....................................................................................... 21
5.1设计结果一览表 ................................................................................................ 21 5.2设计评述 ............................................................................................................ 21
6 参考文献 .................................................................................................. 22
1 绪论
1.1吸收技术概况
气体吸收过程是化工生产中常用的气体混合物的分离操作，其基本原理是利用混合物中各组分在特定的液体吸收剂中的溶解度不同，实现各组分分离的单元操作。
实际生产中，吸收过程所用的吸收剂常需回收利用，故一般来说，完整的吸收过程应包括吸收和解吸两部分，因而在设计上应将两部分综合考虑，才能得到较为理想的设计结果。作为吸收过程的工艺设计，其一般性问题是在给定混合气体处理量、混合气体组成、温度、压力以及分离要求的条件下，完成以下工作： （1）根据给定的分离任务，确定吸收方案；
（2）根据流程进行过程的物料和热量衡算，确定工艺参数； （3）依据物料及热量衡算进行过程的设备选型或设备设计； （4）绘制工艺流程图及主要设备的工艺条件图； （5）编写工艺设计说明书。
1.2吸收过程对设备的要求及设备的发展概况
近年来随着化工产业的发展，大规模的吸收设备已经广泛用于实际生产过程中。对于吸收过程，能够完成分离任务的塔设备有多种，如何从众多的塔设备中选择合适类型是进行工艺设计的首要任务。一般而言，吸收用塔设备与精馏过程所需要的塔设备具有相同的原则要求，用较小直径的塔设备完成规定的处理量，塔板或填料层阻力要小，具有良好的传质性能，具有合适的操作弹性，结构简单，造价低，便于安装、操作和维修等。
但是吸收过程，一般具有液气比大的特点，因而更适用填料塔。此外，填料塔阻力小，效率高，有利于过程节能。所以对于吸收过程来说，以采用填料塔居多。近年来随着化工产业的发展，大规模的吸收设备已经广泛用于实际生产当中。具有了很高的吸收效率，以及在节能方面也日趋完善。填料塔的工艺设计内容是在明确了装置的处理量，操作温度及操作压力及相应的相平衡关系的条件下，完成填料塔的工艺尺寸及其他塔内件设计。在今后的化学工业的生产中，对吸收设备的要求及效率将会有更高的要求，所以日益完善的吸收设备会逐渐应用于实际的工业生产中。
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化工原理课程设计---填料吸收塔的设计
