填料吸收塔分離工程課程設計

1、分離工程課程設計教學系：化學和化學工程系專業(yè)：化學工程與技術名字：* *學生：沒有。* * * * * * * * *講師：* *化學和化學工程系2011-6-13目錄一、設計任務書.1二。介紹.2三。設計方案簡介.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.填料塔內部結構設計.115.1。泵的選擇.115.2。工藝管道的材料選擇.115.3。液體分配器的設計.115.4。液體再分布器的設計.145.5。支撐板的設計.5.6。壓板的選擇.16六.壁厚的計算.176.1。圓筒的設計計算.176

2、.2。水頭設計計算.186.3。法蘭和墊圈的選擇.18七、每個噴嘴的設計尺寸.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、設計成果清單.20九.主要符號的描述.20x.參考.21xi。設計經驗和未來改進建議.22一、設計任務書1.設計主題煉廠催化裂化裝置產生的富氣被穩(wěn)定汽油吸收。嘗試設計一種用于穩(wěn)定吸收富氣汽油的填料吸收塔。2.設計任務富氣處理能力：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)生產包裝類型：可選包裝規(guī)格和類型二。介紹課程設計是“分離工程”課程的終結性教學環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生綜合運用本課程的基礎知識和相關的必備課程來解決某一設計任務的訓練。在整個教學計劃中，它對培養(yǎng)學生的獨立工作能力也起著重要的作用。要求學生通過課程設計加強以下方面的訓練1.查閱數(shù)據(jù)、選擇公式和收集數(shù)據(jù)的能力。2.在正確的設計理念指導下，建立分析和解決實際問題的能力，既考慮技術的先進性和可行性，又考慮經

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計思想的能力。塔式設備是廣泛應用于煉油、化工和石化行業(yè)的氣液傳質設備。根據(jù)塔內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)塔設備的主要要求是：(1)生產能力大；(2)分離效率高；(3)操作靈活性大；(4)氣體阻力小，結構簡單，設備材料范圍廣等。合理選擇塔型是塔設備設計的第一步，選擇時應考慮塔設備的材料性能、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，具有結構簡單、成本低、適應性強、易于放大的特點。塔

5、的種類很多，塔設備分類如下：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、介質吸收塔、萃取塔、反應塔、干燥塔等。根據(jù)內部結構，有填料塔和板式塔。目前，填料塔和板式塔在工業(yè)上應用最廣泛。填料塔由填料、塔內構件和筒體組成。包裝分為結構化包裝和散裝包裝。塔內構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.設計方案簡介根據(jù)設計任務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備類型。穩(wěn)定汽油吸收煉油廠催化裂化產生的富氣。設計任務是富氣年處理能力為9萬噸，關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，設計和選擇塔內部件和輔助部件：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，裙座和封頭的設計計算

7、等。也就是說，完成設計。最后，從整體上論證了該塔的可行性和經濟價值。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)設計規(guī)范，富氣處理能力為：=9萬噸/年富氣的平均摩爾質量：=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，關鍵部件的吸收系數(shù)是：=0.93經過=1.880.93=1.75

8、=1.4=1.41.75=2.45關鍵成分的吸收系數(shù)為：=1.303(2)理論層面經過發(fā)現(xiàn)經理論舍入后，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量流量：吸收劑的平均摩爾質量：吸收劑的質量流量

9、：吸收密度：找到質量分數(shù)：吸收密度：富氣密度：(3)采用貝恩霍根關系吸收劑粘度：找到乍得：然后：通過貝恩霍根關系那就是：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)(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：包裝外徑關鍵部件的值因此，填料層的高度為：填料層的設計厚度：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圖法：?？颂乜倝航迪嚓P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.填料塔內部構件的設計5.1泵的選擇穩(wěn)定汽油是易燃易爆或高度危險的介質，因此選擇泵來輸送汽油和其他介質是非常重要的。一般來說，運輸汽油的泵要求軸封可靠，無泄漏，經常使用屏蔽泵，能有效避免介質泄漏和設備泄漏，占地面積小。貧

11、富油泵應選用密封性能好、質量可靠的化學泵。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險介質，汽油生產管道多，規(guī)格型號多，管道布置復雜，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備停機維護造成的環(huán)境污染以及產量和原材料的損失。5.3。液體分配器的設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，這將導致通道，從而減少氣液兩相接觸的有效傳質面積，降低傳質速率。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

12、構形式，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其結構如圖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。盤式噴頭結構簡單，液體通過阻力小，但加工復雜。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。液體再分布器的設計當液體沿填料(特別是拉西環(huán)和其他固