水吸收丙酮化工原理及機械设备课程设计稿说明书.docxVIP

化工原理课程设计说明书 学 生： 指导教师： 班 级： 专 业： 应用化学 课程设计任务书 1、 设计题目： 设计一个填料塔，回收混合气中的丙酮。进塔气在操作条件下(101.3kPa，250C)的流量为0.5+ (学号后两位) m3/s，其丙酮含量为5%(摩尔分数)，要求塔内吸收率达98%。(其它条件自行根据实际条件确定，但要合理)。 要求：设计包括设备的工艺设计和机械设计 1. 工艺设计包括塔的各部分尺寸计算、填料的选择、塔内各种辅助件的确定等内容； 2. 机械设计包括塔的壁厚、补强，强度的校核等内容； 3. 在设计过程确定吸收过程的控制过程； 4. 设计包括设计说明书和设备装配图。 1概述与设计方案的确定 1 1.1填料塔简述 1 1.2设计方案的确定 1 1.2.1装置流程的确定 1 1.2.2填料的选择 2 1.2.3 吸收剂的选择 3 1.3操作参数的选择 4 1.3.1操作温度的选择 4 1.3.2操作压力的选择 4 2.设计计算 5 2.1基础物性数据 5 2.1.1 液相物性数据 5 2.1.2气相物性数据 5 2.1.3气液相平衡数据 6 2.2 物料衡算 6 2.3填料塔的工艺尺寸的计算 7 2.3.1塔经的计算 7 2.3.2泛点率校核 7 2.3.3填料规格校核 8 2.3.4液体喷淋密度校核 8 2.4填料塔填料高度计算 8 2.4.1传质单元高度计算 8 2.4.2传质单元数的计算 10 2.4.3填料层高度的计算 10 2.4.4填料塔附属高度计算 10 2.5填料层压降计算 11 2.6.液体分部器计算和再分部器的选择和计算 12 2.6.1 液体分布器的选型 12 2.6.2分布点密度计算 12 2.6.2液体保持管高度 13 2.7其他附属塔内件的选择 14 2.7.1液体分部器 14 2.7.2液体再分布器 15 2.7.3填料支承板 15 2.7.4料压板与床层限制板 15 2.7.5气体进出口装置与排液装置 15 2.8吸收塔的流体力学参数计算 16 2.8.1吸收塔的压力降 16 2.8.2吸收塔的泛点率 17 2.8.3气体动能因子 18 2.8.4离心泵的选择与计算 18 3.8.5进出管工艺尺寸的计算 18 总结 19 工艺设计计算结果汇总与主要符号说明 20 化工机械设备部分 23 一、设计条件 23 二、按计算压力计算塔体与封头厚度 23 三、塔设备的质量载荷计算 24 四、风载荷与弯矩计算 25 五、地震弯矩计算 27 六、各种载荷引起的轴向应力 28 七、塔体与裙座危险截面的强度与稳定校核 30 八、塔体水压实验 32 九、水压试验时应力校核 33 十、基础环设计 34 十一、地脚螺栓承受的最大拉应力 35 化工原理部分 1概述与设计方案的确定 1.1填料塔简述 塔设备在化工、石油化工、生物化工、医药、食品等生产过程中广泛应用的汽液传质设备[1]。其作用实现气—液相或液—液相之间的充分接触，从而达到相际间进行传质及传热的过程。根据塔内气液接触部件的结构形式，可将塔设备分为两大类：板式塔和填料塔。 板式塔内沿塔高度装有若干层塔板，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔釜，并在各块板面上形成流动的液层，气体靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气液两相在塔内进行逐级接触，两相组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔则在塔体内装填填料，液体由上而下流动中在填料上分布汇合，气体则在填料缝隙中向上流动。填料为气液传质提供了较大的气液接触面积。 填料塔的基本特点是结构简单，压力降小，传质效率高，便于采用耐腐蚀材料制造等，对于热敏性及容易发泡的物料，更显出其优越性。过去，填料塔多推荐用于0.6∽0.7m以下的塔径。近年来，随着高效新型填料和其他高性能塔内件的开发，以及人们对填料流体力学、放大效应及传质机理的深入研究，使填料塔技术得到了迅速发展。 1.2设计方案的确定 1.2.1装置流程的确定 吸收装置的流程主要有以下几种。 塔内气液两相流动方式可以是逆流也可以是并流。通常采用逆流操作，气体自塔低通入，液体从塔顶洒下，因此溶液从塔底流出前与刚进入塔的气相接触，可使溶液的浓度尽量提高，经吸收后的气体从塔顶排除前与刚入塔的液体接触，又可使出塔气体中溶质浓度尽量降低。 在逆流操作下，在相同的进出口组成条件下，逆流吸收流程具有较大的平均传质推动力，可以减少设备尺寸，提高吸收率和吸收剂使用效率，可以实现多级理论级操作，气体净化程度较高，常在工业上应用。而并流吸收流程是气液两相均从塔顶流向塔底，只有一个理论级操作，气体净化程度不很高，但却可以避免塔的液泛现象。 吸收剂部分再循环操作 在逆流操作系统中，用泵将吸收塔排出液体的一