合肥工业大学化工原理课程设计清水吸收变换气的填料塔装置设计.doc

化工原理课程设计 设计题目： 清水吸收变换气的填料塔装置设计 姓 名： 李红林 组 数： 第2组 成 员： 王志飞 阴蔚豪 程浩 指导老师： 张先龙 时 间： 2015年5月12日—5月29日 化工原理课程设计任务书 一、设计题目：清水吸收变换气的填料塔装置设计 二、设计任务及操作条件： 1.变换气量 1210 标准m3/h。 变换气组成(体积)为： 组分 CO2 CO H2 N2 进塔气体% 27.9 2.5 47.3 22.3 3.吸收剂采用清水。 4.要求出塔净化气中CO21%。 5.吸收温度：30℃，连续操作。 6.操作压力：1.8MPa。 三、设计内容 流程的确定与论证； 吸收塔技术指标与操作指标确定，包括：塔径、填料层的高度、填料层的压力降等； 工艺计算、结构设计； 辅助设备选型。 四、设计成果 1.设计说明书一份 2.工艺流程图（1#图纸）1张 3.填料吸收塔的装配图（1#图纸）1张 目 录 摘 要 1 一、 引言 2 二、 工艺流程 3 2.1 吸收工艺流程 3 2.2 吸收工艺流程的确定 3 2.3 吸收工艺流程图及工艺过程说明 5 2.4 吸收塔设备的选择 5 2.5 填料的选择 6 三、 物料衡算 9 3.1 混合气体中CO2进出塔的摩尔组成 9 3.2 混合气体中进出塔的摩尔比组成 9 3.3 混合气体中惰性气体的量 10 四、 气液平衡曲线及操作线 10 4.1 相平衡常数计算 10 4.2 平衡线 10 五、 最小液气比及吸收剂（水）的用量计算 10 5.1 最小液气比 10 5.2 吸收剂用量 10 5.3 塔底吸收液的组成 11 5.4 操作线 11 六、 塔径计算 11 6.1 填料选择及参数 11 6.2 液泛气速计算 12 6.3 塔径计算及圆整 12 6.4 填料塔喷淋密度及塔径校核 13 七、 填料层高度计算 13 7.1 传质单元数计算 13 7.2 传质单元高度计算 14 7.3填料层高度 17 八、 塔径及其他数据校核 17 九、 压降计算 18 9.1 气体进出口压力降 18 9.2填料层压降 18 十、 辅助设备及选型 19 10.1 液体分布装置 20 10.2 液体再分布装置 20 10.3 填料的限位装置 20 10.4 填料支撑装置 21 10.5 裙座 21 10.6 除沫器 21 10.7气体和液体进出口管径的计算 21 10.8 离心泵的计算与选择 22 十一、 设计汇总 24 11.1 主要计算数据 24 11.2 填料塔的工艺尺寸 24 十二、 结论 24 参考文献 25 心得体会 26 附录 27 清水吸收变换气的填料塔装置设计 摘 要:本次课程设计我们的任务是设计一个处理变换气量为1210 L/h的填料吸收塔，选用的材料是塑料阶梯环。用水吸收CO2属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流程。且CO2不作为产品，故采用纯溶剂水作为吸收剂,继而用空气进行解吸使部分水得以循环利用。水吸收二氧化碳为气体单纯溶解于液相的物理吸收过程，因此选择较低的操作温度和较高的操作压力有利于吸收进行。填料塔的经济优化和设备设计是关键部分，通过优化得到的最小液气比为101.73，从而得到塔径、填料层高度及填料层压降.通过对喷淋密度及塔径比的校核,最终确定整塔高为15.350m，填料层高度为11.55m，塔径为1m，则完成了主体设备的计算。辅助设备也是填料吸收塔的重要组成组分，综合考虑各个参数，我们选择的液体分布器、液体再分布器、除沫器、裙座及填料支撑装置分别为溢流型盘式分布器，分配锥再分布器，丝网除沫器、圆筒形裙座和波纹支撑结构。 关键词：变换气，清水，填料塔，校核 引 言 化工厂变换气是将煤或天然气等其它原料经蒸汽转化成合成气后，进入变换系统，进一步将合成气的中的CO（一氧化碳）经蒸汽转换成（二氧化碳）与H2，转换后气体称为“变换气”，变换气组成，一般天然气为原料为H54.5%、CH4：1.91% 、CO：2.87% 、CO2：12.38%、H2O：28.24%、 N2：0.09%，还有其它如未反应完全的C2H6C3H8、O2等等。变换气进一步将水冷却并排掉，再进一步分离可以得到纯的H,CO,CO2，下一步的关联产品主要有合成氨，甲醇，氨加工产品有尿素、各种铵盐(如氮肥和复合肥料)、硝酸、乌洛托