化 工 原 理 课 程 设 计

池州学院成人教育学院毕业设计报告书课题名称：水吸收氨填料塔设计专业：化学工艺班级：07高职学生姓名：徐瑞学号：002001013指导教师：吴民强完成时间：年月日1课程设计任务书1、设计题目：年处理量为2400吨氨气的工艺设计；试设计一座填料吸收塔，用于脱除混于空气中的氨气。混合气体的处理量为2000～3900（m3/h），其中含空气为95％，氨气为5％（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于0.02％（体积分数），采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。（20C°氨在水中的溶解度系数为H＝0.725kmol/m3.kPa）2、工艺操作条件：（1）操作平均压力常压（2）操作温度t=20℃（3）每年生产时间：7200h。（4）选用填料类型及规格自选。3、设计任务：完成干燥器的工艺设计与计算，有关附属设备的设计和选型，绘制吸收系统的工艺流程图和吸收塔的工艺条件图，编写设计说明书。4、参考书：（1）化工原理教研室.《化工原理课程设计指导书》，吉林化工学院编；（2）谭天恩.麦本熙.《化工原理》下册，化学工业出版社出版；（3）匡国柱.史启才.《化工单元过程及设备课程设计》；（4）《化工设计全书》编辑委员会.金国淼等编.《吸收设备》化学工业出版社；（5）陈丙恒等编《化工原理》下册，化学工业出版社出版；2（6）黄英主编。《化工过程设计》，西北工业大学出版社（7）其它参考书3目录设计任务书.....................................摘要.........................................第1章绪论.........................................1.1填料塔的结构特点.........................................1.2吸收设备的发展...........................................1.3吸收填料塔在生产中的工作原理.............................第2章设计方案......................................2.1吸收剂的选择.............................................2.2吸收工艺流程的确定.......................................2.2.1吸收工艺流程的特点...................................2.2.2吸收工艺流程流程图及工艺过程说明.....................2.3吸收塔设备及填料的选择...................................2.3.1吸收塔填料种类的选择................................2.3.2吸收塔填料规格的选择................................2.3.3吸收塔填材质的选择..................................2.4操作条件的选择...........................................2.4.1操作温度的选择......................................2.4.2操作压力的选择......................................第3章吸收塔的工艺计算........................................3.1基础物性数据.............................................3.1.1液相物性数据.......................................3.1.2气相物性数据.......................................3.1.3气液相平衡数据.....................................3.2物料衡算.................................................3.3填料塔的工艺尺寸的计算..................................3.3.1塔径的计算.........................................3.4填料塔填料层高度的计算...................................3.4.1传质单元高度计算...................................3.4.2传质单元数的计算...................................5.2.3填料层高度.........................................3.5塔附属高度的计算.........................................3.6液体分布器的计算.........................................3.6.1液体分布器.........................................3.6.2布液孔数...........................................3.6.3塔底液体保持管高度.................................3.7其它附属塔内件选择.......................................3.8吸收塔的流体力学参数计算.................................3.8.1吸收塔的压力降.....................................3.8.2吸收塔的泛点率.....................................43.8.3气体动能因子.......................................工艺设计计算结果汇总与主要符号说明..............................设计小结........................................................主要参考文献....................................................结束语..........................................................56摘要在化学工业中，经常需要将气体混合物中的各个组分加以分离，其主要目的是回收气体混合物中的有用物质，以制取产品，或除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理，或除去工业放空尾气中的有害成分，以免污染空气。吸收操作是气体混合物分离方法之一，它是根据混合物中各组分在某一种溶剂中溶解度不同而达到分离的目的。氨是化工生产中极为重要的生产原料，但是其强烈的刺激性气味对于人体健康和大气环境都会造成破坏和污染，因此，为了避免化学工业产生的大量的含有氨气的工业尾气直接排入大气而造成空气污染，需要采用一定方法对于工业尾气中的氨气进行吸收，本次化工原理课程设计的目的是根据设计要求采用填料吸收塔吸收的方法来净化含有氨气的工业尾气，使其达到排放标准。设计采用填料塔进行吸收操作是因为填料可以提供巨大的气液传质面积而且填料表面具有良好的湍流状况，从而使吸收过程易于进行，而且，填料塔还具有结构简单、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点，从而可以使吸收操作过程节省大量人力和物力。关键词：有害成分分离溶解度吸收7第1章绪论1.1填料塔的结构特点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。81.2吸收设备的发展早在2001年该公司科研人员在生产实践中首次发现草甘膦生产过程中产生氯甲烷，提出了正确的反应机理，开发了DCS自动补气平衡系统和以新型波纹填料塔为核心的多级水洗、碱洗、吸附、干燥技术，净化回收率达95%以上，成功地解决了回收氯甲烷产气点多、产气不稳定以及含有大量杂质等问题。2001年杭氧、开空、川空和中国空分设备公司等主要企业以填料塔、全精馏制氩、内压缩流程为代表的新一代大型空分设备占据了国内2万m~3／h以下空分设备市场，生产任务也都十分饱满。2000年前后，朱夏霖在江苏丹阳市某化工厂了解到，生产乙苯的填料塔开车成本偏高，分离效率低，原因在于塔体内盘式分离器通透率低，每小时处理量只有4.25吨，没有达到6吨的处理标准，其原因是塔壁流没能得到利用。2000年，南京炼油厂采用填料塔技术对偏三甲苯精馏塔进行了技术改造，扩大了装置的生产能力，装置处理量得到大幅度的提高。2000年检修时,对净化系统的循环酸增加一级沉淀,溢流进人另一循环槽,通过泵打人板式冷却器再进入填料塔。遂于2000年4月对解吸塔进行了全面改造,将原浮阀塔改为填料塔。1999年,有文献报道,填料塔中的三相精馏过程,在特定的条件下,不会显著降低传质效率。1999年后洗苯塔阻力逐渐上升特别是花环填料塔阻力最高达到3000Pa使煤气鼓风机负荷增大鼓风机后煤气压升多次超出额定值须频繁停塔清扫等强化操作。1999年德国有文献报道填料塔中的三相精馏过程在特定的条件下不会显著降低传质效率。为解决这些问题，株冶于1998年7月对填料塔进行改造，取得了明显的效果。1998年7月,将脱甲烷塔改为填料塔。1998年8月，由天大天财公司填料塔新技术分公司和天大化工所、茂名石化公司设计院共同设计的我国最大的500万吨／年原油常减压装置，在广东茂名一次开车成功，使茂名石化公司的炼油能力达到每年1350万吨，成为我国第一个千万吨级的炼油基地。1997年9月，天津大学校办企业天财资讯系统工程公司、天津大学填料塔新技术公司、天津华通高新技术公司整体改制，再由天津大学、中国船舶工业总公司707研究所、天津大学事业发展总公司、天津经济建设投资集团、海南琼海农贸产品交易批发中心等7家机构共同筹组发起天大天财公司。1997年,该公司对此作了改进:尾气经冷却后,经两级缓冲和两级填料塔过滤后进合成炉。据悉，1997年天津大学作为主发起人，将天津大学填料塔新技术公司等公司的经营性净资产6500万元作为出资发起设立了天大天财，其中填料塔新技术公司净资产2780万元，占总投入的42.7％1997年随天大天财在深交所上市改制成为天津天大天财股份有限公司填料塔新技术分公司，2000年6月改制为天津天大天久科技股份有限公司。1997年9月，在原天津大学天财信息系统工程中心、天津大学填料塔新技术公司、天津华通高新技术公司整体