化工原理碳酸丙烯酯脱碳填料塔设计

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1、广西科技大学化工原理课程设计说明书课题名称：碳酸丙烯酯脱碳填料塔设计指导教师：班级：姓名：学号：201200601041成绩评定：指导教师：（签字）2015年01月09日33化工原理课程设计任务书(填料吸收装置设计)一、设计名称：碳酸丙烯酯脱碳填料塔设计二、设计条件1.合成氨原料气量（30000+200X）m3/h〖注：X代表学号最后两位数〗。2.原料气组成进塔气体组分CO2COH2N2体积分数/%28.02.547.222.33.要求出塔净化气含CO20.5%（Vol%）4.吸收剂采用碳酸丙烯酯(PC)，可根据解吸操作情况决定其CO2含量或视为

2、不含CO25.气体进塔温度30℃，碳酸丙烯酯进塔温度30℃6.操作压强1.6Mpa。三、设计任务1.总体论证：确定设计方案与流程，工艺流程简图并说明。2.填料吸收塔的塔径、填料层高度或塔高及填料层压降计算。3.填料塔附属结构的选型与设计4.带控制点的吸收塔工艺流程图（3＃图纸）5.填料吸收塔与流体分布器工艺条件图（3＃图纸）。四、设计基础数据1.碳酸丙烯酯（1）分子式CH3CHOCO2CH2（2）结构（3）物理性质常压沸点/℃蒸气压×133.32-1Pa黏度/mPa·s分子量30℃38℃20℃50℃2420.10.242.761.62102.09

3、33（4）密度与温度关系温度t/℃015254055密度/kg/m312241207119811841169（5）比热计算式CP＝1.39+0.00181（t-10）KJ/Kg·℃式中：t—液相温度，℃2.CO2在碳酸丙烯酯中的溶解度温度t/℃2526.737.84050亨利系数E×101.3-1kPa81.1381.7101.7103.5120.83.CO2在碳酸丙烯酯中的溶解热可近似按下式计算（以△HCO2表示）：△HCO2＝（4.59Bi×4.187kJ/kmol）Bi=67633目录1.设计方案简介11.1填料塔吸收方案设计的确定11.1

4、.1装置流程的确定11.1.2操作温度和压力的确定11.1.3吸收剂的选择11.2填料的类型与选择21.2.1填料的类型21.2.1 .1散装填料21.2.1 .2规整填料31.2.2填料的选择31.2.2.1填料种类的选择31.2.2.2填料规格的选择31.2.2.3填料材质的选择42.工艺流程草图及说明43.工艺设计计算及主要设计设备53.1计算前的准备53.1.1CO2在PC中的溶解度关系53.1.2PC密度与温度的关系63.1.3PC蒸汽压的影响73.1.4PC的粘度73.1.4工艺流程的确定73.2物料衡算73.2.1各组分在PC中的溶

5、解量73.2.2溶剂夹带量Nm3/m3PC83.2.3溶液带出的气量Nm3/m3PC83.2.4出脱碳塔净化气量93.2.5计算PC循环量93.2.6验算吸收液中CO2残量为0.15Nm3/m3PC时净化气中CO2的含量93.2.7出塔气体的组成103.3热量衡算113.3.1气体的定压比热容113.3.2液体的比热容113.3.3CO2的溶解热123.3.4出塔溶液的温度123.3.5最终的衡算结果汇总133.4设备的工艺与结构尺寸的设计计算143.4.1确定塔径及相关参数143.4.2求取塔径15333.4.3核算操作气速153.4.4校核喷

6、洗密度153.5填料层高度的计算153.5.1等分间距，计算对应相浓度y值得x值163.5.2计算各分点截面处的气液相流率163.5.3计算各分点截面处的传质系数163.5.4作CO2在PC中的相平衡曲线203.5.5气相总传质单元数213.5.6气相总传质单元高度223.6填料层的压降234.辅助设备的计算和选型234.1塔壁厚234.2液体分布器234.3除沫器234.4液体再分布器244.5填料支撑板244.6塔的顶部空间高度245.设计结果概要或设计一览表246.设计评述257.附图268.参考资料269.主要符号说明27331、设计方案

7、简介1.1.1.填料吸收塔设计方案的确定  1.1.1装置流程的确定      吸收装置的流程主要有以下几种。  ①逆流操作 气相自塔底进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，此即逆流操作。逆流操作的特点是，传质平均推动力大，传质速率快，分高效率高，吸收剂利用率高。工业生产中多采用逆流操作。  ②并流操作 气液两相均从塔顶流向塔底，此即并流操作。并流操作的特点是，系统不受液流限制，可提高操作气速，以提高生产能力。并流操作通常用于以下情况：当吸收过程的平衡曲线较平坦时，流向对推动力影响不大；易溶气体的吸收或处理的气体不需吸收很完全；吸收剂用量特别

8、大，逆流操作易引起液泛。  ③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部分冷却后与补充的新鲜吸收剂一同送回塔内，