填料吸收塔分離工程課程設(shè)計

1、分離工程課程設(shè)計教學(xué)系：化學(xué)和化學(xué)工程系專業(yè)：化學(xué)工程與技術(shù)名字：* *學(xué)生：沒有。* * * * * * * * *講師：* *化學(xué)和化學(xué)工程系2011-6-13目錄一、設(shè)計任務(wù)書.1二。介紹.2三。設(shè)計方案簡介.3四.填料塔主要工藝尺寸的計算.44.1。物料平衡.44.2。填料吸收塔工藝尺寸的計算.64.3。填料層高度的計算.94.4填料壓降的計算.10v.填料塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計.115.1。泵的選擇.115.2。工藝管道的材料選擇.115.3。液體分配器的設(shè)計.115.4。液體再分布器的設(shè)計.145.5。支撐板的設(shè)計.5.6。壓板的選擇.16六.壁厚的計算.176.1。圓筒的設(shè)計計算.176

2、.2。水頭設(shè)計計算.186.3。法蘭和墊圈的選擇.18七、每個噴嘴的設(shè)計尺寸.197.1。進氣管直徑.197.2。出氣管直徑.197.3。吸收劑進料管的直徑.197.4。吸收劑進料管的直徑.19八、設(shè)計成果清單.20九.主要符號的描述.20x.參考.21xi。設(shè)計經(jīng)驗和未來改進建議.22一、設(shè)計任務(wù)書1.設(shè)計主題煉廠催化裂化裝置產(chǎn)生的富氣被穩(wěn)定汽油吸收。嘗試設(shè)計一種用于穩(wěn)定吸收富氣汽油的填料吸收塔。2.設(shè)計任務(wù)富氣處理能力：9萬噸/年富氣成分：作文總數(shù)摩爾組成0.090.350.050.030.080.110.070.170.051.00吸收劑的組成：成分c5h12c6上空的組件總數(shù)摩爾組成0

3、.100.901.00吸收劑在塔操作溫度下不揮發(fā)。分離要求：c3h6吸收率：93%二氧化碳、n2和h2沒有被吸收。操作條件：平均工作壓力：(絕對)平均液氣比：平均溫度：50工作日：一年300天，24小時連續(xù)生產(chǎn)包裝類型：可選包裝規(guī)格和類型二。介紹課程設(shè)計是“分離工程”課程的終結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用本課程的基礎(chǔ)知識和相關(guān)的必備課程來解決某一設(shè)計任務(wù)的訓(xùn)練。在整個教學(xué)計劃中，它對培養(yǎng)學(xué)生的獨立工作能力也起著重要的作用。要求學(xué)生通過課程設(shè)計加強以下方面的訓(xùn)練1.查閱數(shù)據(jù)、選擇公式和收集數(shù)據(jù)的能力。2.在正確的設(shè)計理念指導(dǎo)下，建立分析和解決實際問題的能力，既考慮技術(shù)的先進性和可行性，又考慮經(jīng)

4、濟的合理性，在運行中注意工作條件和環(huán)境保護。3.能夠快速準確地進行工程計算(包括計算機計算)。4.用簡潔的語言清晰表達設(shè)計思想的能力。塔式設(shè)備是廣泛應(yīng)用于煉油、化工和石化行業(yè)的氣液傳質(zhì)設(shè)備。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部位的形式，可分為填料塔和板式塔。板式塔屬于分步接觸逆流操作，填料塔屬于差動接觸操作。工業(yè)塔設(shè)備的主要要求是：(1)生產(chǎn)能力大；(2)分離效率高；(3)操作靈活性大；(4)氣體阻力小，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備材料范圍廣等。合理選擇塔型是塔設(shè)備設(shè)計的第一步，選擇時應(yīng)考慮塔設(shè)備的材料性能、運行條件、性能、制造、安裝、運行和維護等因素。板式塔的研究起步較早，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、適應(yīng)性強、易于放大的特點。塔

5、的種類很多，塔設(shè)備分類如下：根據(jù)操作壓力分為壓力塔、常壓塔和真空塔；根據(jù)裝置運行情況，有精餾塔、吸收塔、介質(zhì)吸收塔、萃取塔、反應(yīng)塔、干燥塔等。根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，有填料塔和板式塔。目前，填料塔和板式塔在工業(yè)上應(yīng)用最廣泛。填料塔由填料、塔內(nèi)構(gòu)件和筒體組成。包裝分為結(jié)構(gòu)化包裝和散裝包裝。塔內(nèi)構(gòu)件中有不同類型的液體分配裝置、填料固定裝置或填料壓緊裝置、填料支撐裝置、液體收集和再分配裝置以及氣體分配裝置。與板式塔相比，新型填料塔具有生產(chǎn)能力大、分離效率高、壓降小、操作靈活性大、持液量小的特點。3.設(shè)計方案簡介根據(jù)設(shè)計任務(wù)書提供的條件和要求，通過對現(xiàn)有數(shù)據(jù)的分析和比較，選擇合適的工藝方案和設(shè)備類型，初步確定工

6、藝流程。簡要討論了選擇的工藝流程和主要設(shè)備類型。穩(wěn)定汽油吸收煉油廠催化裂化產(chǎn)生的富氣。設(shè)計任務(wù)是富氣年處理能力為9萬噸，關(guān)鍵組分丙烯的吸收分數(shù)93%。采用常規(guī)逆流操作工藝。該過程如圖1所示。首先，根據(jù)富氣處理量和關(guān)鍵組分的吸收分數(shù)，計算塔頂尾氣量、塔底吸收液量和吸收汽油進料量。然后，根據(jù)富氣和吸收劑的特性，選擇合適的填料(類型、材料和規(guī)格)。本設(shè)計選用帶直徑的拉西環(huán)填料，計算塔徑和填料層高度。然后，根據(jù)吸收條件(絕對)，選擇合適的鋼級氣缸和氣缸蓋。其次，設(shè)計和選擇塔內(nèi)部件和輔助部件：液體分布器、液體再分布器、塔底支撐板、塔頂壓板、手孔和人孔。第三，各種接管和法蘭規(guī)格的計算，裙座和封頭的設(shè)計計算

7、等。也就是說，完成設(shè)計。最后，從整體上論證了該塔的可行性和經(jīng)濟價值。四.填料塔主要工藝尺寸的計算4.1、物料平衡(1)、材料計算根據(jù)設(shè)計規(guī)范，富氣處理能力為：=9萬噸/年富氣的平均摩爾質(zhì)量：=0.09 0.352 0.0516 0.03280.0830 0.1142 0.0744 0.1758 0.0572=29.14富氣摩爾流量：因為、和非常易揮發(fā)，所以它們的吸收可以忽略不計，其他部分的平衡常數(shù)如下表所示：成分19.06.604.501.881.620.560.21表1關(guān)鍵成分的吸收率為93%在最小液氣比下，理論級數(shù)最大。此時，關(guān)鍵部件的吸收系數(shù)是：=0.93經(jīng)過=1.880.93=1.75

8、=1.4=1.41.75=2.45關(guān)鍵成分的吸收系數(shù)為：=1.303(2)理論層面經(jīng)過發(fā)現(xiàn)經(jīng)理論舍入后，取6。每個分量之和=2.45，然后是吸收率根據(jù)吸收分數(shù)的計算，=1.0。因此，這兩種成分幾乎全部被吸收，不會進入塔頂?shù)奈矚?。?顯示了尾氣的主要成分和含量。(4)吸收劑的用量工作液氣比：=2.45進塔氣量：=428.96塔頂尾氣量：=234.962吸收劑消耗量：塔底液體吸收：塔底吸收液的質(zhì)量流速：4.2填料吸收塔工藝尺寸的計算(塔徑和塔高)(1)、包裝選擇瓷萊西環(huán)的直徑如圖1所示(混雜)圖1(2)塔徑計算公式：首先，計算工作氣體速度塔底混合氣體質(zhì)量流量：吸收劑的平均摩爾質(zhì)量：吸收劑的質(zhì)量流量

9、：吸收密度：找到質(zhì)量分數(shù)：吸收密度：富氣密度：(3)采用貝恩霍根關(guān)系吸收劑粘度：找到乍得：然后：通過貝恩霍根關(guān)系那就是：解決方案：m/s拿塔架直徑：取圓整后的塔直徑：(4)、核算操作氣速代入=1.6m進塔直徑計算公式，得到了：空塔的氣體速度(在允許范圍內(nèi))(5)、包裝規(guī)格檢查(合理)(6)、噴霧密度檢查填料表面完全濕潤，噴涂密度應(yīng)高于最小噴涂密度根據(jù)莫里斯等人的觀點，環(huán)及其填料的最小潤濕速率為查看包裝手冊，獲?。焊鶕?jù)以上檢查，填料塔的直徑選擇合理。4.3填料層高度的計算(1)、填料層計算采用等板高法找出：包裝外徑關(guān)鍵部件的值因此，填料層的高度為：填料層的設(shè)計厚度：將安全系數(shù)取為1.25那么=1

10、.257.824=9.78take=10m拉西環(huán)的分段高度拿因此，填料層分為三個部分。然后：(2)塔高塔頂上部空間為1.2，各液體再分布器為1，液相在塔底停留時間為3，塔底液體占據(jù)的空間高度為：塔底的空間被視為1裙座為2.0m因此，塔高4.4填料壓降的計算采用?？藸柼赝ㄓ孟嚓P(guān)圖法：埃克特總壓降相關(guān)圖根據(jù)教科書化工原理的附錄，填充系數(shù)為205橫坐標：縱坐標：查看地圖：填料壓降：v.填料塔內(nèi)部構(gòu)件的設(shè)計5.1泵的選擇穩(wěn)定汽油是易燃易爆或高度危險的介質(zhì)，因此選擇泵來輸送汽油和其他介質(zhì)是非常重要的。一般來說，運輸汽油的泵要求軸封可靠，無泄漏，經(jīng)常使用屏蔽泵，能有效避免介質(zhì)泄漏和設(shè)備泄漏，占地面積小。貧

11、富油泵應(yīng)選用密封性能好、質(zhì)量可靠的化學(xué)泵。5.2。工藝管道的材料選擇由于汽油段輸送易燃易爆的高風(fēng)險介質(zhì)，汽油生產(chǎn)管道多，規(guī)格型號多，管道布置復(fù)雜，增加了事故的可能性和危險性。因此，汽油管道選材建議選用加厚16碳鋼管，低溫管道可采用普通16碳鋼管。這可以大大減少因管道泄漏和設(shè)備停機維護造成的環(huán)境污染以及產(chǎn)量和原材料的損失。5.3。液體分配器的設(shè)計如果液體在塔的橫截面上分布不均勻，填料表面不能被最大程度地潤濕，這將導(dǎo)致通道，從而減少氣液兩相接觸的有效傳質(zhì)面積，降低傳質(zhì)速率。這要求液體分布器能夠為填料層提供良好的初始液體分布，從而填料層能夠在開始時獲得均勻的噴射點和均勻的噴射液體。液體分布器有多種結(jié)

12、構(gòu)形式，目前常用的有以下幾種。(1)管道灑水器這是最簡單的一種裝置。有很多種形式，這里只介紹彎頭型和槽口型，如圖5-3 (a)和(b)所示。噴嘴下方有一個圓形擋板，不僅可以濺射分散的液體，還可以減少液體流動對填料的直接影響。thi其結(jié)構(gòu)如圖5-3 (d)所示。液體通過進液管流入配液盤，然后通過盤圍板上緣齒隙盤上的小篩孔流出，淋在填料上。盤式噴頭結(jié)構(gòu)簡單，液體通過阻力小，但加工復(fù)雜。通常，分布板的直徑是塔直徑的0.65 0.8倍。該裝置通常適用于直徑大于800的塔。多孔管噴頭有兩種裝置：多孔直管式和多孔盤管式，分別如圖5-3 (e)和(f)所示。前者主要用于直徑小于600的塔，而后者適用于直徑在600和1200之間的塔。噴液孔均勻開在管道底部，直徑為3 6。圖5-3各種類型的液體噴頭(a)肘型；切口；淋浴方式；圓盤類型；(e)直管；(f)對于盤管型，由于設(shè)計的吸收塔直徑較大，所以選擇盤式開式噴淋，如上面(d)所示。圓盤上有孔徑為3 10的小孔將光圈設(shè)為4分配板的直徑是塔直徑的(0.6 0.8)倍分配盤直徑當塔徑約為1.6時，網(wǎng)格密度=150/根據(jù)以下公式計算板上篩孔的數(shù)量a圖3盤式噴灑器5.4。液體再分布器的設(shè)計當液體沿填料(特別是拉西環(huán)和其他固