化工原理__丙酮誰(shuí)混合物吸收塔課程設(shè)計(jì)

1、內(nèi)蒙古師范大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目 年產(chǎn)1.5107m3丙酮吸收塔的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 柳思 指導(dǎo)老師 楊春明 學(xué) 院 化學(xué)化工學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 化工08級(jí)4班 完成時(shí)間 2010年10月 化工原理課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定欄評(píng)定基元評(píng)審要素評(píng)審內(nèi)涵滿(mǎn) 分指導(dǎo)教師實(shí)評(píng)分評(píng)閱教師實(shí)評(píng)分設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，40%格式規(guī)范設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)是否符合規(guī)定的格式要求5內(nèi)容完整設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)是否包含所有規(guī)定的內(nèi)容5設(shè)計(jì)方案方案是否合理及符合選定題目的要求10工藝計(jì)算過(guò) 程工藝計(jì)算過(guò)程是否正確、完整和規(guī)范20設(shè)計(jì)圖紙，40%圖紙規(guī)范圖紙是否符合規(guī)范5標(biāo)注清晰標(biāo)注是否清晰明了5與設(shè)計(jì)吻合圖紙是否與設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果完全一致10圖紙質(zhì)量設(shè)計(jì)

2、圖紙的整體質(zhì)量的全面評(píng)價(jià)20平時(shí)成績(jī)，10%上課出勤上課出勤考核5制圖出勤制圖出勤考核5答辯成績(jī)，10%內(nèi)容表述答辯表述是否清楚5回答問(wèn)題回答問(wèn)題是否正確5100綜合成績(jī) 成績(jī)等級(jí) 指導(dǎo)教師 評(píng)閱教師 答辯小組負(fù)責(zé)人(簽 名) (簽 名) (簽 名)年 月 日 年 月 日 年 月 日說(shuō)明: 評(píng)定成績(jī)分為優(yōu)秀(90-100)，良好(80-89)，中等(70-79)，及格（60-69）和不及格(8環(huán)矩鞍 D/d8對(duì)于水吸收丙酮?dú)怏w的過(guò)程，操作溫度及操作壓力較低，故此采用拉西環(huán)DN50填料3.3 設(shè)計(jì)方案補(bǔ)充說(shuō)明在該填料塔中，丙酮和空氣混合后， 經(jīng)由填料塔的下側(cè)進(jìn)入填料塔中，與從 填料塔頂流下的清水

3、逆流接觸，在填料的作用下進(jìn)行吸收。經(jīng)吸收后的混合氣體由塔頂排出，吸收了丙酮的水由填料塔的下端流出。（如右圖1所示） 圖1 逆流吸收塔 4 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) 4.1液相物性數(shù)據(jù)對(duì)低濃度吸收過(guò)程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊(cè)查得，20時(shí)水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下： 密度為 粘度為 表面張力為 丙酮在水中的擴(kuò)散系數(shù)為4.2氣相物性數(shù)據(jù) 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 混合氣體的平均密度為 混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊(cè)得20空氣的粘度為 查手冊(cè)得丙酮在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為 4.3 氣液相平衡數(shù)據(jù) 由手冊(cè)查得，常壓下20時(shí)丙酮在水中的亨利系數(shù)為 相平衡常數(shù)為 溶解度系數(shù)為 5 物料衡算進(jìn)塔氣

4、相摩爾比為 出塔氣相摩爾比為 進(jìn)塔惰性氣相流量為 該吸收過(guò)程屬低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比可按下式計(jì)算，即 對(duì)于純?nèi)軇┪者^(guò)程，進(jìn)塔液相組成為 取操作液氣比為 全塔物料衡算數(shù)據(jù)如下表2：表2 全塔物料衡算總表進(jìn) 塔出 塔氣相中的丙酮的量 402.85 kg/h氣相中丙酮的量 3.704 kg/h惰性氣體的量 2312.025 kg/h 惰性氣體的量 2312.025 kg/h水中丙酮的量 0水中丙酮的量 399.156 kg/h水的量 4327.14 kg/h水的量 4327.14 kg/hINPUT 7042.015 kg/hOUTPUT 7042.025 kg/h 6 填料塔的工

5、藝尺寸的計(jì)算 3-56.1塔徑計(jì)算 采用圖2 Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速。 氣相質(zhì)量流量為 液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計(jì)算，即 圖2 Eckert通用關(guān)聯(lián)圖Eckert通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為 查圖2得： 散裝填料泛點(diǎn)填料因子平均值由下表3可得（填料規(guī)格為DN50）表3 散裝填料泛點(diǎn)填料因子平均值填料類(lèi)型填料因子,1/mDN16DN25DN38DN50DN76金屬鮑爾環(huán)金屬環(huán)矩鞍306-138114 93.498 71- 36金屬階梯環(huán)-11882-塑料鮑爾環(huán)34323211412562塑料階梯環(huán)-17611689-瓷 矩 環(huán)700215140160-瓷拉西環(huán)1050576450288

6、-所以 取由圓整塔徑，取。 泛點(diǎn)率校核： (在允許范圍內(nèi))填料規(guī)格校核： 液體噴淋密度校核： 取最小潤(rùn)濕速率為 查拉西環(huán)（DN50）的比表面積為 經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用合理。 6.2 填料層高度計(jì)算 脫吸因數(shù)為 氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為 氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算： 查表4常見(jiàn)材質(zhì)的臨界表面張力值得 表4 常見(jiàn)材質(zhì)的臨界表面張力值材質(zhì)碳瓷玻璃聚丙烯聚氯乙烯鋼石蠟表面張力，dyn/cm56617333407520液體質(zhì)量通量為 氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：氣體質(zhì)量通量為 液膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算： 由，查表5得 表5 常見(jiàn)填料的形狀系數(shù)填料類(lèi)型球形棒形拉西環(huán)弧鞍開(kāi)孔環(huán)值0.720.7

7、511.191.45則 由， ，得 :則 由 由，得 設(shè)計(jì)取填料層高度為 查表6，表6 散裝填料分段高度推薦值填料類(lèi)型h/Dhmax拉西環(huán)2.54m鞍環(huán)586m鮑爾環(huán)5106m階梯環(huán)8156m環(huán)矩鞍8156m對(duì)于拉西環(huán)填料，。 由，則 計(jì)算得填料層高度為，分2段。 6.3 填料層壓降計(jì)算 采用圖2計(jì)算填料層壓降。 橫坐標(biāo)為 查表7得，表7 散裝填料壓降填料因子平均值填料類(lèi)型填料因子,1/mDN16DN25DN38DN50DN76金屬鮑爾環(huán)金屬環(huán)矩鞍306-138114 93.498 71- 36金屬階梯環(huán)-11882-塑料鮑爾環(huán)34323211412562塑料階梯環(huán)-17611689-瓷 矩

8、環(huán)700215140160-瓷拉西環(huán)1050576450288-縱坐標(biāo)為 查圖2得 填料層壓降為 7 附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)7.1 液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)（1）液體分布器的選型該吸收塔液相負(fù)荷較大，而氣相負(fù)荷相對(duì)較低，故選用槽式液體分布器。（2） 分布點(diǎn)密度計(jì)算按Eckert建議值，D=750時(shí)，噴淋點(diǎn)密度為 170 點(diǎn)/m2，因該塔液相負(fù)荷較大，當(dāng)D=700時(shí)設(shè)計(jì)取噴淋點(diǎn)密度為210點(diǎn)/m2。布液點(diǎn)數(shù)為 點(diǎn)，液體分布器的簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)6如下圖3： 按分布點(diǎn)集合均勻與流量均勻的原則，進(jìn)行布點(diǎn)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)結(jié)果為二級(jí)槽共設(shè)五道，在槽側(cè)面開(kāi)孔，槽寬度為70 mm，槽高度為210 mm，兩槽中心距為140 mm。分布點(diǎn)采

9、用三角形排列，實(shí)際設(shè)計(jì)布點(diǎn)數(shù)為n=80點(diǎn)。7.2 布液計(jì)算由取， 圓整取7.3塔附屬高度的計(jì)算塔上部空間高度可取1.0m.液體分布器高度約為1.0m.液體再分布器所占空間高度取0.63m.考慮到氣相接管所占空間高度，底部空間高度可取1.3m.若塔底液相停留時(shí)間按1min考慮，則塔釜液所占空間高度為：取h=0.19 m所以塔的附屬高度為得塔總高度: 即塔總高為10.03m8 其他附屬設(shè)備的選型及計(jì)算8.1 其他附屬設(shè)備的選型在對(duì)填料塔的附屬設(shè)備選擇中，依次選用絲網(wǎng)除沫器，床層限制板，孔管型支承裝置，截錐式再分布器。8.2填料塔接管尺寸計(jì)算為防止流速過(guò)大引起管道沖蝕，磨損，震動(dòng)和噪音，液體流速一般

10、為0.53m/s ，氣體流速一般為10-30m/s。由于該填料塔吸收在低濃度下進(jìn)行，故氣液體進(jìn)出口的管徑相同。丙酮與空氣混合氣體：由于氣體流量為2083.33m3/h，取u=20m/s，所以由公式：查表（GB8163-87）管子規(guī)格表，可選取219mm9.5mm的無(wú)縫鋼管，內(nèi)徑為：對(duì)氣體流速進(jìn)行校核：對(duì)于液體進(jìn)出口，取液體流速為1.0m/s， 所以由公式：查表（GB8163-87）管子規(guī)格表，可選取45mm2.5mm的無(wú)縫鋼管，內(nèi)徑為：對(duì)液體流速進(jìn)行校核：9 計(jì)算結(jié)果總表表8 計(jì)算結(jié)果總表項(xiàng)目數(shù) 據(jù)各段平均壓強(qiáng)P/kPa104.06各段平均溫度 tm/20塔徑 D/mm700塔高 h/mm10

11、030空塔流速/(m/s)1.82填料層壓強(qiáng) P/Pa2736.99氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG8.408氣相傳質(zhì)單元高度HOG/m0.5032布液點(diǎn)數(shù)n/點(diǎn)80孔徑d0 /mm 510 參考文獻(xiàn)1 石油化學(xué)工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院。塔的工藝計(jì)算。北京：石油化工工業(yè)出版社，1997 2 王樹(shù)楹?，F(xiàn)代填料塔技術(shù)指南.中國(guó)石化出版社，1997 2 賈紹義，柴誠(chéng)敬?；ぴ碚n程設(shè)計(jì).天津大學(xué)出版社20023 柴誠(chéng)敬，劉國(guó)維，李阿娜，化工原理課程設(shè)計(jì)，天津，天津科學(xué)技術(shù)，19954 潘國(guó)昌，郭慶豐.化工設(shè)備設(shè)計(jì). 清華大學(xué)出版社19965 大連理工化工原理教研室,化工原理課程設(shè)計(jì),大連，大連理工大學(xué)出版社, 1994

12、6 王志魁?；ぴ?北京：化學(xué)工業(yè)出版社,200411 后記在經(jīng)歷了一個(gè)月的學(xué)習(xí)與計(jì)算，課程設(shè)計(jì)現(xiàn)在終于接近尾聲了?；叵朐O(shè)計(jì)過(guò)程的始末，我感覺(jué)收獲很多，感觸也頗深。上個(gè)學(xué)期，在趙老師的的精心輔導(dǎo)下，我學(xué)習(xí)了化工原理這一門(mén)課程。在課程上，趙老師為我們?cè)敿?xì)的介紹了流體輸送、流體流動(dòng)、機(jī)械分離、傳熱、傳質(zhì)過(guò)程導(dǎo)論、吸收、蒸餾、氣-液傳質(zhì)設(shè)備，以及干燥等內(nèi)容。而這些內(nèi)容卻同樣也是我們課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，是我們今后進(jìn)入社會(huì)必然認(rèn)識(shí)與接觸的操作設(shè)備。這次系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，為我這次的設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。學(xué)期末，老師們更是不辭勞苦的帶領(lǐng)全班同學(xué)前往岳陽(yáng)氮肥廠進(jìn)行見(jiàn)習(xí)。通過(guò)零距離的觀察企業(yè)的運(yùn)作過(guò)程，我不僅學(xué)到了

13、實(shí)踐知識(shí)，同時(shí)進(jìn)一步加深了對(duì)理論知識(shí)的記憶與理解，使理論與實(shí)踐知識(shí)都有所提高。同時(shí)也使我深刻的反省到自身在本專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)過(guò)程缺乏寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。所以盡管見(jiàn)習(xí)只有短短的三天，但是卻讓我真正的衡量了一下自己的份量，對(duì)比實(shí)踐與理論的聯(lián)系與差距，讓我看到在學(xué)?？床坏降臇|西，讓我感受到在學(xué)校感受不到的地方，讓我渴望的種子埋得更加的堅(jiān)定。見(jiàn)習(xí)對(duì)于我是一個(gè)緩沖，亦是一件幸事。但是要真正的領(lǐng)悟到化工操作過(guò)程所遇到的問(wèn)題和鍛煉自己的動(dòng)手與思考的能力，單靠系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與純粹的見(jiàn)習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。這次的課程設(shè)計(jì)給了我鍛煉的平臺(tái)。我無(wú)比的珍惜這次來(lái)之不易的機(jī)會(huì)，力求將設(shè)計(jì)做到最好。但是看似簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)過(guò)程也會(huì)有意想不到的難題。

14、盡管困難擺在眼前，但是我有明確的目標(biāo)，我把自己的行動(dòng)與目標(biāo)不斷加以對(duì)照，不斷提醒自己自己的行進(jìn)速度與目標(biāo)之間的距離，從而使我的信心得到維持和加強(qiáng)，自覺(jué)地去克服困難，努力達(dá)到目標(biāo)。同時(shí)，我頻繁的與同學(xué)進(jìn)行相互交流與學(xué)習(xí)，共同討論在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇見(jiàn)的困難與問(wèn)題，努力尋求解決的最佳途徑。而遇到不能解決的難題，老師又可以提供最為有效的解決方法。盡管是通過(guò)相互交流合作完成的設(shè)計(jì)計(jì)算，但是，交流合作并不意味著缺乏獨(dú)立思考。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，每一步公式的編寫(xiě)與計(jì)算，每一種條件的確立與選擇，都經(jīng)歷了綜合了每一種可能方案的優(yōu)劣，資料的仔細(xì)查閱，系統(tǒng)的分析等環(huán)節(jié)，最后選擇最佳方案。這次課程設(shè)計(jì)為我提供了一個(gè)鍛煉自己

15、的平臺(tái)。他讓我了解到在整個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中要努力去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，研究問(wèn)題，解決問(wèn)題，認(rèn)真、細(xì)心的去發(fā)現(xiàn)、去解決。他讓我更加理智的調(diào)整自己的學(xué)習(xí)方法與人生態(tài)度。學(xué)習(xí)過(guò)程中不能存有僥幸的心理，拋掉傳統(tǒng)的應(yīng)試教育觀念?？荚囍皇菣z測(cè)，臨時(shí)抱佛腳是不可取的，看清楚深層次的一面，彌補(bǔ)當(dāng)前不足，知己知彼。無(wú)論何時(shí)，都要堅(jiān)守著自己的目標(biāo)，否則就將迷失在自己的不思進(jìn)取，在前進(jìn)的路上慘淡經(jīng)營(yíng)。前進(jìn)的辛苦程度與欲望的指向緊密相連，沉迷得有多深，前進(jìn)的路途就有多辛苦；只有超然的多廣，前進(jìn)的路途才會(huì)陽(yáng)光明媚。一個(gè)海浪打上礁石,海鳥(niǎo)驚逃,以為是一次謀殺; 一個(gè)海浪撲上海灘,孩子喜歡,以為是大海開(kāi)出了鮮花。同樣的事物,不同的感受,所

16、以世界是什么樣子, 往往取決于你對(duì)待事物的心。認(rèn)真、用心、虔誠(chéng)的對(duì)待每一件事，不放棄、不氣餒，毫不遲疑的前進(jìn)、前進(jìn)、再前進(jìn)。 總而言之，這次的設(shè)計(jì)讓我學(xué)到很多，也讓我改變很多。它讓我更加的熱愛(ài)化工這個(gè)專(zhuān)業(yè)，讓我理解磨難和挫折，也是一種給予。在今后的學(xué)習(xí)中，我將努力保持良好心態(tài)積極參與互動(dòng)，充分體驗(yàn)學(xué)習(xí)樂(lè)趣。堅(jiān)定決心，相信自己。爭(zhēng)取在今后的學(xué)習(xí)與生活方面又更重大的突破!12 附錄附錄1重要符號(hào)說(shuō)明符號(hào)意義法定單位a填料的有效比表面積m2/ m3at填料總比表面積m2/ m3aw填料的濕潤(rùn)比表面積m2/ m3d填料直徑mdo篩孔直徑mD塔徑mDL液體擴(kuò)散系數(shù)m2/sDV氣體擴(kuò)散系數(shù)m2/sH填料層分段高度mhmax允許的