水吸收丙酮填料吸收塔课程设计.doc

目录 目录 I 第 1 章 概述 1 1 1 吸收塔的概述 1 1 2 吸收设备的发展 1 1 3 吸收过程在工业生产上应用 2 第 2 章 设计方案 3 2 1 设计任务 3 2 2 吸收剂的选择 3 2 3 吸收流程的确定 4 2 4 吸收塔设备的选择 5 2 5 吸收塔填料的选择 5 第 3 章 吸收塔的工艺计算 9 3 1 基础物性数据 9 3 1 1 液相物性数据 9 3 1 2 气相物性数据 9 3 1 3 气液相平衡数据 9 3 2 物料衡算 10 3 3 填料塔的工艺尺寸的计算 11 3 3 1 塔径的计算 11 3 3 2 填料层高度计算 12 3 4 填料层压降的计算 zz 14 第 4 章 塔内件及附属设备的计算 15 4 1 液体分布器的计算 15 4 2 选用 DN 无缝钢管 152 5 3 4 2 1 填料塔附属高度的计算 16 4 3 填料支撑板 16 4 4 填料压紧装置 17 4 5 气进出管的选择 17 4 6 液体除雾器 18 4 7 筒体和封头的设计 19 4 8 手孔的设计 20 4 9 法兰的设计 20 第 5 章 设计总结 23 符号说明 25 参考文献 27 致谢 28 第 1 章 概述 1 1吸收塔的概述 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 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吸收设备的发展 吸收操作主要在填料塔和板式塔中进行 尤以填料塔的应用较为广泛 塔填料的研究与应用已取得长足的发展 鲍尔环 阶梯环 金属环矩鞍等的出现 标志散装填料朝高通量 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 填料塔仍处于发展之中 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开发构型优 越 堆积接触方式合理 流体在整个床层均匀分布的新型填料 目前看来 填料的材 质以陶瓷 金属 塑料为主 为满足化工生产温度和耐腐蚀要求 已开发了氟塑料制 成的填料 填料塔的发展 与塔填料的开发研究是分不开的 除了提高原有填料的流体力学 与传质性能外 还开发了效率高 放大效应小的新型填料 加上塔填料本身具有压降 小 持液量小 耐腐蚀 操作稳定 弹性大等优点 使填料塔开发研究达到了新的台 阶 1 3吸收过程在工业生产上应用 化工生产中吸收操作广泛应用于混合气体的分离 1 净化或精制气体 混合气体中去除杂质 如用 K2CO3 水溶液脱除合成气中 的 CO2 丙酮脱除石油裂解气中的乙炔等 2 制取某种气体的液态产品 如用水吸收氯化氢气体制取盐酸 3 混合气体以回收所需组分 如用汽油处理焦炉气以回收其中的芳烃 4 工业废气处理 工业生产中所排放的废气中常含有丙酮 NO NO 2 HF 等有害组分 组成一般很低 但若直接排入大气 则对人体和自然环境危害都很大 因此排放之前必须加以处理 选用碱性吸收剂吸收这些有害的气体是环保工程中最 长采用的方法之一 第 2 章 设计方案 2 1设计任务 完成填料吸收塔的工艺设计及有关附属设备的设计和选用 绘制填料塔系统带控制 点的工艺流程图及填料塔的设计条件图 编写设计说明书 2 2吸收剂的选择 吸收剂的对吸收操作过程的经济性由十分重要的影响 因此对于吸收操作 选择 适宜的吸收剂具有十分重要的意义 一般情况下 选择吸收剂 着重考虑以下方面 1 对溶质的溶解度大 所选的吸收剂对溶质的溶解度大 则单位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条件下 吸收剂的用量小 可以有效地减少吸收剂的循环量 另 一方面 在同样的吸收剂用量下液相的传质推动力大可以提高吸收效率 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 不易挥发 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 5 粘度和其他物性 吸收剂在操作条件下的粘度越低 其在塔内的流动性越好 有助于传质速率和传热 速率的提高 此外 所选的吸收剂还应尽可能满足无毒性 无腐蚀性 不易燃易暴 不发泡 冰点低 价廉易得以及化学性质稳定的要求 如 表 2 1 表 2 1 物理吸收剂和化学吸收剂的特性 物理吸收剂 化学吸收剂 吸收容量 溶解度 正比于溶质分压 吸收热效应很小 近于等温 常用降压闪蒸解吸 溶质含量高而净化度要求不太高的场合 对设备腐蚀性小 不易变质 吸收容量对溶质分压不太敏感 吸收热效应显著 用低压蒸汽气提解吸 溶质含量不高而净化度要求很高的场合 对设备腐蚀性大 易变质 结合以上吸收剂选择原则和考虑经济最优原则 本设计采用水作为吸收剂 丙酮 在水中的溶解度大 吸收推动力大 溶剂用量小 设备尺寸也小 水的价格低廉 本 设计题目要求吸收剂用水 2 3吸收流程的确定 工业上有多种吸收流程 从所选吸收剂的种类看 有用一种吸收剂的一步吸收流 程和用两种吸收剂的两步吸收流程 从所用的塔设备数量看 有单塔吸收流程和多塔 吸收流程 从塔内气液两相的流向可分为逆流吸收流程 并流吸收流程等基本流程 此外 还有特定条件下的部分溶剂循环过程 1 一步吸收流程和两步吸收流程 一步吸收流程一般用于混合气体溶质浓度较低 同时过程的分离要求不高 选用 一种吸收剂即可完成吸收任务的情况 若混合气体中溶质浓度较高且吸收要求也高 难以用一步吸收达到吸收要求或者虽能达到吸收要求 但过程的操作费用较高 从经 济性的角度分析不够适宜时 可以采用两步吸收流程 2 单塔吸收流程和多塔吸收流程 单塔吸收流程式吸收过程中的常用流程 如过程无特别需要 则一般采用单塔吸 收流程 若过程的分离要求较高 使用单塔操作时 所需要的塔体过高 或采用两步 吸收流程时 则需要采用多塔流程 3 逆流吸收与并流吸收 吸收塔或再生塔内气液相可以逆流操作也可以并流操作 由于逆流操作具有传质 推动力大 分离效率高的显著优点 工业上如无特别需要 一般均采用逆流吸收流程 4 部分溶剂循环吸收流程 由于填料塔的分离效率受填料层上的液体喷淋量影响较大 挡液相喷淋量过小时 将降低填料塔的分离效率 因此当塔的液相负荷过小而难以充分润湿填料表面时 可 以采用部分溶剂循环吸收流程 以提高液相喷林量 改善塔的操作条件 结合设计要求和以上流程选择原则 在本设计中选择单塔逆流的操作流程 吸收 推动力大 吸收任务不大 2 4吸收塔设备的选择 对于吸收过程 一般具有操作液气比大的特点 因而更适应于填料塔 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 以采用吸收塔的多 本设计中丙酮气体在水中的溶解度比较大 吸收效率高 设计题目也要求采用填 料塔 所以本设计选用填料塔作为气液传质设 2 5吸收塔填料的选择 1 填料种类的选择 填料种类的选择要考虑分离工艺的要求 通常考虑以下几个方面 传质效率 即分离效率 它有两种表示方法 一是以理论级进行计算的表示方 法 以每个理论级当量的填料层高度表示 即 HETP 值 另一是以传质速率进行计算 的表示方法 以每个传质单元相当的填料层高度表示 即 HTU 值 在满足工艺要求的 前提下 应选用传质效率高 即 HETP 或 HTU 值低的填料 对于常用的工业填料 其 HETP 或 HTU 值可由有关手册或文献中查到 也可以通过一些经验公式来估算 通量 在相同的液体负荷下 填料的泛点气速愈高或气相动能因子愈大 则通 量愈大 它的处理能力也愈大 因此 在选择填料种类时 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 对于大多数常用填料 其泛点气速或气相动能因子可在有关手册或文献中查到 也可由一些经验式来估算 填料层的压降 填料层的压降是填料的主要应用性能 压降越低 动力消耗越 低 操作费用越小 选择低压降的填料对热敏性物系的分离尤为重要 比较填料层的 压降尤两种方法 一是比较填料层单位高度的压降 另一是比较填料层单位传质 pz 效率的比压降 填料层的压降可用经验公式计算 亦可从有关图标中查出 TpN 填料的操作性能 填料的操作性能主要指操作弹性 抗污堵性及抗热敏性等 所选填料应具有较大的操作弹性 以保证塔内气液负荷发生波动时维持操作稳定 2 填料规格的分类 散装填料规格的分类 散装填料的规格通常是指填料的公尺直径 工业塔常用 的散装填料主要有 等几种规格 同类填料 尺16ND2538N50D76N 寸越小 分离效率越高 但阻力增加 通量减小 填料费用也增加很多 而大尺寸的 填料应用于小直径塔中 又会产生液体分布不良及严重的壁流 使塔的分离效率降低 因此 对塔径与填料尺寸的比值要有一定的规定 如 表 2 2 表 2 2 常用填料的塔径与填料公称直径比值 D d 的推荐值 填料种类 D d 的推荐值 拉西环 鞍环 鲍尔环 阶梯环 环矩鞍 D d 20 25 D d 15 D d 10 15 D d 8 D d 8 规整填料规格的分类 工业上常用规整填料的型号和规格的表示方法很多 国内习惯用比表面积表示 主要有 125 150 250 350 500 700 等几种规格 同种 类型的规整填料 其表面积越大 传质效率越高 但阻力增加 通量减小 填料费用 也明显增加 选用时应从分离要求 通量要求 场地条件 物料性质及设备投资 操 作费用等方面综合考虑 使所选填料既能满足工艺要求 又具有经济合理性 应予指出 一座填料塔可以选用同种类型 同一规格的填料 也可选用同种类型 不通规格的填料 可以选用同种类型的填料 也可以选用不同类型的填料 有的塔段 可选用规整填料 而有的塔段可选用散装填料 一的原则来选择填料的规格 填料材质的分类设计时应灵活掌握 根据技术经济统工业上 填料的材质分为 陶瓷 金属和塑料三大类 a 陶瓷填料 陶瓷填料具有良好的耐腐蚀性及耐热性 一般能耐除氢氟酸以外的 各种无机酸 有机酸的腐蚀 对强碱介质 可以选用耐碱配方制造的耐碱陶瓷填料 陶瓷填料因其质脆 易碎 不易在高冲击强度下使用 陶瓷填料价格便宜 具有很好 的表面润湿性能 工业上 主要用于气体吸收 气体洗涤 液体萃取等过程 b 金属填料 金属填料可用多种材质制成 金属材质的选择主要根据物系的腐蚀 性和金属材质的耐腐蚀性来综合考虑 炭钢填料造价低 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 不锈钢填料耐腐蚀性强 一般能耐除 以外常见物系的腐蚀 但其造价较高 钛材 特种合金钢材质制成的填料造价极高 Cl 一般只在某些腐蚀性极强的物系下使用 金属填料可制成薄壁结构 0 2 1 0mm 与 同种类型 同种规格的陶瓷 塑料填料相比 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 工业应用主要以金属填料为主 c 塑料填料 塑料填料的材质主要包括聚丙烯 PP 聚乙烯 PE 及聚氯乙稀 PVC 等 国内一般多采用聚丙烯材质 塑料填料的耐腐蚀性能好 可耐一般的无 机酸 碱和有机溶剂的腐蚀 其耐温性良好 可长期在 100 以下使用 聚丙烯填料在 低温 低于 0 时具有冷脆性 在低于 0 的条件下使用要慎重 可选用耐低温性 能好的聚氯乙稀填料 塑料填料具有质轻 价廉 耐冲击 不易破碎等优点 多用于 吸收 解吸 萃取 除尘等装置中 塑料填料的缺点是表面润湿性能差 在某些特殊 应用场合 需要对其表面进行处理 以提高表面润湿性能 根据以上选择 考虑到以下方面 1 选择填料材质 选择填料材质应根据吸收系统的介质和操作温度而定 一般 情况下 可选用塑料 金属 陶瓷等材料 对于腐蚀性介质应采用相应的抗腐蚀性材 料 如陶瓷 塑料 玻璃 石墨 不锈钢等 对于温度较高的情况 应考虑材料的耐 温性能 2 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 3 填料尺寸的选择 实践表明 填料塔的塔径与填料直径的比值应保持不低于 某一下限值 以防止产生较大的壁效应 造成塔的分离效率下降 一般来说 填料尺 寸大 成本低 处理量大 但是效率低 使用大于 50mm 的填料 其成本的降低往往 难以抵偿其效率降低所造成的成本增加 所以 一般大塔经常使用 50mm 的填料如 表 2 3 表 2 3 填料尺寸与塔径的对应关系 塔径 m填料尺寸 m D 250 250 D 900 D 900 20 25 25 38 50 80 设计题目根据以上的设计原则和后面的计算得 采用塑料阶梯环 38 的填料 ND 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 对低浓度吸收过程 溶液的物性数据 由 化工原理 1 查得 25 时水的有关数 据如下 密度 3kg m 粘度 217 Ls 表面张力 22 9371 gkgh 丙酮在水中的扩散系数 64 80 LDm 3 1 2 气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量 0 2458 09762 59 vmiMy gmol 混合气体的平均密度 31391 8 PkgRT 混合气体的粘度可近似取空气的粘度 查 化工原理 1 25 空气粘度 0 1840 6 Vpaskgh 查 化工原理 1 丙酮在空气中的扩散系数 20 468 VDmh 3 1 3 气液相平衡数据 查 化工原理 1 得常压下 25 时丙酮在水中的亨利系数为 213 EKpa 相平衡常数 213 047 Emp 溶解度系数 39 8 259 213 LsHkmolKpaM 3 2物料衡算 如下图所示 全塔物料衡算是一个定态操作逆流式接触的吸收塔 各个符号表示 的意义如下 V 惰性气体流量 Kmol h L 纯吸收剂流量 Kmol h Y1 Y 2 进出吸收塔气体的摩尔比 X1 X 2 进出塔液体中溶质质量的摩尔比 进塔气体摩尔比 10 4 167 yY 出塔气体摩尔比 20 21 yY 进塔空气相流量 83 7 10 4 8 795 45 Vkmolh 该吸收塔过程属最低浓度吸收 平衡关系为直线 最小液气比可按下式计算 即 12min YLVX 对于纯溶剂吸收过程 进塔液相组成 02 Xmin0 4167 2 04 LV 取操作液气比 min1 6 2043 6 LV 8 7953 204 7 kolh 2121XLY 1 0 126 X 3 3填料塔的工艺尺寸的计算 3 3 1 塔径的计算 采用埃克特通用关联图计算泛点气速 气相质量流量 2083 1925 6 Vkgh 液相质量流量课近似按纯水的流量计算 即 26 71 46 L k Bain Hougen 关联式 20 221 8L3 A K tVVFLvauwlg 查 化工原理课程设计 3 得 8DN3 5ta 0 91 0 24A1 75K 解得 756F 取 9 ums 由 圆整塔径 取 42083 60 1815 SVD 0 7 Dm 泛点率校核 2 4 47 us 在允许范围内 1 950 69 Fu 填料规格校核 7018 423 Dd 喷淋密度的校核 取最小润湿速率 hmLV 08 3min 查 化工原理课程设计 3 得 2 5 13at haLUtw minin 6 051328 0 min222 47 9 0 785 LUD 经以上校核可知 填料塔在直径选用 D 700 mm 合理 3 3 2 填料层高度计算 12 047 120 7 YmX02 2 mXY 脱因系数为 481 95 6 VSL 气相总传质单元数为 12110 4167ln ln 0 6 230 62 OGYNS 气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算 查 化工原理课程设计 220 750 10 50 1exp 4 wcLtLt Lt taUag A 3 得 2 68 3hkmdync 液体质量通量为 2247 186 7 05 L kgmh2 0 10 5 0 22823186 71exp 45 799339 1935 wta 气膜吸收系数由下式计算 27 3 7 0RTDaaUkVtVtG 气体质量通量 22083 19654 5 VUkgmh 0 71 3 26549 23 62 504680 7 0354 11920489 Gk kmolhKpa 液膜吸收系数又下式计算 2 31 21 3 8 1 21 360 95 186 7 273 7 0 294 908409 LLLLwUgkaD mh 由 查 化工原理课程设计 3 得 1 WGak 5 则 1 306354 723 5986 w molhKpa 4 0 498 32 Lka L 6 50 Fu 由 得 akuakGFG 4 1 91 akuLFL 2 506 21 1 4 3 5 072 958 79 kmolhKp 2 1 636 Lka L 则 3 1 3857 9 70 256 GL kolhpakaH 由 281 90 69 375 OGYGV mKP 由 得 0 269 06 2 ZNm 1 358 12 Z 设计填料层高度为 9m 查 化工原理课程设计 3 得 对于阶梯环填料 取 8 Dhmh6ax 15hD 1570hm 计算得填料层高度为 9000mm 故不需分段 3 4填料层压降的计算 zz 采用埃克特通用关联图计算填料层压降 横坐标 查 化工原理课程设计 3 0 5 0 54726 1 92 68 VL 得 16 mP 纵坐标 2 20 2 0 215461 5 2931759639 88 pVLug 查 化工原理课程设计 查图 4 5 3 得 4 PZpam 填料层压降为 490 514 Ppa 第 4 章 塔内件及附属设备的计算 4 1液体分布器的计算 1 液体分布器的选型 该塔液相负荷较大 而气相负荷相对较低 故选用莲蓬头分布器 莲蓬头的直径约为塔径的 1 4 左右 莲蓬球面上开有许多 10mm 的小孔 喷洒角为 80 4 2 选用 DN 无缝钢管2 5 3 接管管径 DN 32 2 5 2 分布点密度计算 D 700 时取喷淋点密度为 170 布液点数为 220 7851 0765 39 nD 则莲蓬头分 3 圈 布液点直径为 10mm 间距为 15mm 塔底液体保持高度 202H4 1798 165 390 81H 304 圆 整 SLdngm2 21700 165 3924 8 1798 S LLdng 4 2 1 填料塔附属高度的计算 一个完整的吸收塔 除了填料高度外 还有其他附属高度 因此塔高的计算还包 括塔附属高度的计算 塔填料层上部的高度 可取 塔底液相停留时间可取 2min 塔釜被占高1h 52m 度 2 2 60476 0 418 7859 8 7 LfwhD 塔底空间高度取 2h1 塔的附属总高为 2 510482 93附 f m 所以塔的总高 93 附hz 4 3填料支撑板 填料支撑装置对保证填料塔的操作性能具有巨大的作用 对填料支撑装置的基本 要求是 有足够的强度以支撑填料的重量 提供足够大的自由截面 尽量减小 8 两相 的流体阻力 有利于液体分布 乃腐蚀性能好 便于各种材料制造 以及安装拆卸方 便 评价填料支撑装置的性能优劣 主要根据它能否在支撑板与填料的接触压力 提 供足够大的自由截面 常用的填料支撑装置有栅板型 孔管型 驼峰型等 对于散装填料 通常选用孔 管型 驼峰型等 当塔内气液负荷较大或负荷波动较大时 塔内填料将发生浮动或相互撞击 破坏 塔的正常操作甚至损坏填料 为此 一般在填料层顶部设压板或床层限制板 设计中 为防止填料支撑装置处压降过大甚至发生液泛 要求填料支撑装置的自由截 面积应大于 75 本设计依据塔径选用栅板型支撑板如 表 4 1 图 4 1 栅板式填料支承装置示意图 4 4 填料压紧装置 为防止在上升气流的作用下填料床层发生松动或跳动 需在填料层上方设置填料压 紧装置 填料压紧装置有压紧栅板 压紧网板 金属压紧器等不同类型 对于散装填料 可选 用压紧网板 液可选用压紧栅板 在其下方 根据填料的规格敷设一层金属网 并将其与压 紧栅板固定 对于规整填料 通常选用压紧栅板 设计中 为防止在填料压紧装置处压降过 大甚至发生液泛 要求填料压紧装置的自由截面积应大于 70 本设计中填料塔在填料装填后于其上方安装填料压紧栅板 4 5气进出管的选择 由公式 Vsud 4 1 气体管 481 7950 38 120 36s vV ums 选 的流体输送用无缝钢管 GB T8163 1999 流体输送用无缝钢管 296 标记 10 GB T8163 19991 查 GB T17395 1998 无缝钢管尺寸 外形 重量及允许偏差 具体参数见表 4 1 2 液体管 481 7950 2 8 0 36s vVd umsu 选 的流体输送用无缝钢管 GB T8163 1999 流体输送用无缝钢管 196 弯管结构 R 为 750mm 标记 10 GB T8163 19992 查 GB T17395 1998 无缝钢管尺寸 外形 重量及允许偏差 具体参数见 表 4 1 表 4 1 普通钢管尺寸及单位长度理论重量 外径 mm 壁厚 mm 单位长度理论重量 kg m 219 6 31 52 32 2 5 2 15 4 6液体除雾器 除沫装置安装在液体再分布器上方 用以除去出气口气流中的液滴 由于二氧化 硫溶于水中易于产生泡沫为了防止泡沫随出气管排出 影响吸收效率 采用除沫装置 根据除沫装置类型的使用范围 该填料塔选取丝网除沫器如 图 4 1 表 4 1 图 4 2 DN300 600 上装式丝网除沫器 标记 HG T21618 丝网除沫器 S500 100 SP NS 80 316 图 4 3 DN500 上装式丝网除沫器 mm 主要外形尺寸 重量 kg 公称直径 DN H H1 D 丝网 格栅及定距杆 支承件 500 100 210 500 2 81 2 89 0 19 4 7筒体和封头的设计 1 筒体的设计 选用标准 筒体 JB1153 73 如 表 4 2 表 4 2 筒体的容积 面积及重量 公称直径 一米高的容积 一米高的内裹面积 壁厚 一米高筒节钢 Dg mm V m3 Fg m2 S mm 板理论重量 kg 700 0 283 1 88 4 60 2 封头的设计如 图 4 1 图 4 4 椭圆形封头的结构示意图 选用标准 选取椭圆形封头 JB1153 73 如 表 4 3 表 4 3 筒体的容积 面积及重量 公称直径 Dg mm 曲面高度 h1 mm 直边高度 H2 mm 厚度 S mm 重量 G kg 700 160 25 4 12 4 4 8手孔的设计 标准化手孔的公称直径有 DN150 DN250 两种 选用 手孔 A PN0 6 DN150 JB589 79 2 4 9法兰的设计 1 管法兰的选择 选用标准 HG20593 97 板式平焊钢制管法兰 欧洲体系 如 图 4 5 表 4 4 图 4 5 板式平焊钢制法兰 PL 表 4 4 PN0 6MPa 6 0bar 板式平焊钢制管法兰 mm 管子直径 mm1A 法兰内径 mm1B 螺栓孔中心圆 直径 mmK 公称直径 mmDN 螺栓孔直 径 mmL 螺栓孔 数量 n 法兰外 径 mmD 法兰厚 度 mmC 法兰理论 重量 kg 液体 进出 口 32 33 75 25 11 4 100 14 气体 进出 口 219 222 295 200 22 8 340 24 9 24 标记 液体进出口 HG 20593 法兰 PL25 0 6 FF Q235 A 气体进出口 HG 20593 法兰 PL200 0 6 FF Q235 A 2 容器法兰的选择如 图 4 7 表 4 4 选用标准 JB T4701 2000 甲型平焊法兰 标记 法兰 P 1400 0 25 JB T4701 2000 图 4 6 甲型平焊法兰平面密封面 代号 P 图 4 7PN0 25MPa 甲型平焊法兰的结构尺寸 mm 法兰 mm 螺柱公称直径 DN mm D D1 d 规格 数量 700 755 705 36 26 M24 20 第 5 章 设计总结 表 5 1 填料设计总表 表 5 2 吸收塔的吸收剂表 意义及符号 结果 混合气体处理量 G 2000 3 ms 气液相平衡常数 m 2 1047 进塔气相摩尔比 Y1 0 04167 出塔气相摩尔比 Y2 0 002 进塔液相摩尔比 X1 0 01272 出塔液相摩尔比 X2 0 最小液气比 min LV2 004 混合气体平均试量 M29 59 混合气体的密度 L 1 2092 3 Kgm 混合气体的粘度 V 0 184pas 吸收剂用量 L 267 kolh 吸收剂粘度 3 意义及符号 结果 填料直径 Pd38mm 填料比表面积 ta132 5m2 m3 散装填料压降填料因子平均值 116 1 m 散装填料泛点填料因子平均值 170 1 m 表 5 3 塔设备计算表 意义及符号 结果 塔径 D 0 7m 塔高 H 11 9308m 填料层高 Z8 125m 填料塔上部高度 h1 1 52m 填料塔下部高度 2 1 0 m 气相总传质单元高度 OG0 22696m 气相总传质单元数 N6 0203 空塔气速 fu2 75644m s 泛点率 f 69 99 图 5 1 Eckert 关联图 符号说明 英文字母 A 填料层的有效传质比表面积 m m aw 填料层的润滑比表面积 m m A 吸收因数 无因次 D 填料直径 mm df 填料当量直径 mm 扩散系数 m s 塔径 m E 亨利系数 KPa G 重力加速度 9 81m s 2 H 溶解度系数 kmol m KPa HG 气相总传质单元高度 m HL 液相传质单元高度 m HOG 气相总传质单元高度 m HOL 液相总传质单元高度 m kG 气膜吸收系数 kmol m s KPa kL 液膜吸收系数 kmol m s KPa M 相平衡常数无因次 NOG 气相总传质系数 无因次 NOL 液相总传质系数 无因次 P 总压 KPa P 分压 KPa R 气体通用常数 kJ kmol K S 解吸因子 T 温度 0C U 空塔速度 m s uf 液泛速度 m s V 惰性气体流量 kmol s wv 混合气体体积流量 m 3 s 填料因子 m 1 下标L 液相的 G 气相的V 混合气流量 kmol s 混合气质量流量 X 溶质组分在液相中的摩尔分率 无因次 X 溶质组分在气相中的摩尔比 无因次 Y 溶质组分在液相中的摩尔分率 无因次 Y Y 溶质组分在气相中的摩尔比 无因次 Z 填料层高度 m 希腊字母 粘度 Pa s 密度 kg m3 表面张力 N m M 平均的 对数平均的 min m a x 最 大 的 最小的 2 塔底 1 塔顶 max 最大的 参考文献 1 丙酮 水相平衡常数 汤金石主编 化工原理课程设计 北京 化学工业出版社 1990 210 2 容器法兰的选择 董达勤主编 化工设备机械基础 二版 北京 化学工业出版社 1994 324 325 3 填料塔附属设备的设计 汤金石主编 化工原理课程设计 北京 化学工业出版社 1990 225 233 4 筒体和封头的设计 魏崇光 郑晓梅主编 化工工程制图 化工制图 北京 化学工业出版社 1994 183 196 5 化学工程手册 致谢 本次课程设计经过两周的时间得以完成 通过本次课程设计 使我对从填料塔设 计方案到填料塔设计的基本过程的设计方法 步骤 思路 有一定的了解与认识 它 相当于实际填料塔设计工作的模拟 在课程设计过程中 基本能按照规定的程序进行 先针对填料塔的特点和收集 调查有关资料 然后进入草案阶段 其间与指导教师进 行几次方案的讨论 修改 再讨论 逐步了解设计填料塔的基本顺序 最后定案 设 计方案确定后 又在老师指导下进行扩初详细设计 并计算物料守衡 传质系数 填 料层高度 塔高等 最后进行塔附件设计 此次课程设计基本能按照设计任务书 指导书 技术条件的要求进行 同学之间相互联系 讨论 整体设计基本满足使用要 求 但是在设计指导过程中也发现一些问题 理论的数据计算不难 困难就在于实际 选材 附件选择等实际问题 这些方面都应在以后的学习中得以加强与改进 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 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 劈荆斩 浪 挑战自我 化工原理课程设计的完成对我来说有深刻的意义 我衷心感谢老师的 指导以及与我共同学习的同学