化工原理课程研发设计水吸收HCl填料塔研发设计.doc

《化工原理》课程设计 ——水吸收HCL填料塔设计 学 院 ---------- 专 业 ---------- 班 级 2011级 姓 名 ----- 学 号 ------- 指导教师 ------- 2013年12月20 日 设计任务书 1. 水吸收HCl填料塔的设计 （一） 设计题目 试设计一座填料吸收塔，用于回收空气中的HCl气体。混合气体处理量为_3500__m3/h。进口混合气中含HCl___6%__（体积百分数）；混合气进料温度为30℃。采用20℃清水进行吸收。要求： HCl的回收率达到__99.85%__。 塔顶排放气体中HCl含量低于__0.15%__ （二） 操作条件 （1）操作压力 202.6 kPa （2）操作温度 20℃ （3）吸收剂用量为最小用量的倍数自己确定 （4）塔型与填料自选，物性查阅相关手册。 （三） 设计内容 （1）设计方案的确定和说明 （2）吸收塔的物料衡算； （3）吸收塔的工艺尺寸计算； （4）填料层压降的计算； （5）液体分布器简要设计； （6）绘制液体分布器施工图； （7）其他填料塔附件的选择； （8）塔的总高度计算； （9）泵和风机的计算和选型； （10）吸收塔接管尺寸计算； （11）设计参数一览表； （12）绘制生产工艺流程图（A3号图纸）； （13）绘制吸收塔设计条件图（A3号图纸）； （14）对设计过程的评述和有关问题的讨论。  目录 前 言 1 1、 填料塔主体设计方案的确定 1 1.1装置流程的确定 1 1.2 吸收剂的选择 1 1.3 填料的选择 1 2、基础物性数据及物料衡算 2 2.1 基础物性数据 2 2.1.2气相物性数据 2 2.1.3 气液相平衡数据 2 2.1.4 物料横算 3 2．2填料塔工艺尺寸的计算 4 2.2.1 塔径的计算 4 2.2.3填料层压降计算： 8 2.2.4 液体分布装置 8 3、附属设备的选择与计算 9 3.1填料支撑装置 9 3.2填料压紧装置 9 3.3吸收塔主要接管的尺寸计算 9 3.4填料塔附属高度的计算 11 3.5离心泵和风机的选择 11 设计一览表 13 1基础物性数据和物料衡算结果汇总： 13 2填料塔工艺尺寸计算结果表： 14 3吸收塔设计一览表 15 对本设计的评述 15 前 言 填料塔不但结构简单，且流体通过填料层的压降较小，易于用耐腐蚀材料制造，所以她特别适用于处理量肖，有腐蚀性的物料及要求压降小的场合。液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料顶部，并在填料的表面呈膜状流下，气体从塔底的气体口送入，流过填料的空隙，在填料层中与液体逆流接触进行传质。因气液两相组成沿塔高连续变化，所以填料塔属连续接触式的气液传质设备。 1、 填料塔主体设计方案的确定 1.1装置流程的确定 本次设计采用逆流操作：气相自塔低进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，即逆流操作。 逆流操作的特点是：传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。工业生产中多采用逆流操作。 1.2 吸收剂的选择 因为用水做吸收剂，故采用纯溶剂。 1.3 填料的选择 塔填料的选择包括确定填料的种类、规格及材料。填料的种类主要从传质效率、通量、填料层的压降来考虑，填料规格的选择常要符合填料的塔径与填料公称直径比值D/d。 综合考虑填料规格，种类和材质后，选用聚丙烯鲍尔环填料 2、基础物性数据及物料衡算 2.1 基础物性数据 2.1.1 液相物性数据 对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得 20 ℃水的有关物性数据如下： 1. 2. 黏度： 3. 表面张力为: 4. 20℃ HCl ：H＝0.199 5. 20℃ HCl ：＝ 2.8×10^-9 6. 20℃ HCl ：＝1.56×10^-5 2.1.2气相物性数据 1. 混合气体的平均摩尔质量为 2. 混合气体的平均密度 R=8.314 混合气体黏度可近似取为空气黏度。查手册得20时，空气的黏度 注： 1Pa.s=1kg/(m.s) 2.1.3 气液相平衡数据 由手册查得，202.6 kPa，20时，HCl在水中的亨利系数为 E=275kpa 20时，HCl在水中的溶解度: H=0.199kmol/(m3.kPa) 相平衡常数： 溶解度系数: